Nicht immer reicht der Speicher in einem Gerät wie einem PC oder Notebook aus. Manchmal lohnt es sich, ein wenig davon nachzurüsten. Dabei bist du vielleicht schon auf die Bezeichnung „NVMe“ gestoßen. Der entsprechende Speicher kommt immer häufiger in mobilen und stationären Rechnern zum Einsatz. In Zukunft spielt NVMe also wohl sogar noch eine größere Rolle als bisher. Doch was hat es damit eigentlich auf sich, welche Vorteile hat der Speicher und wie schlägt er sich im Vergleich zu anderen Arten? Hier erfährst du alles dazu.
Wichtig zu wissen ist zunächst, dass es sich bei NVMe nicht um eine Art von Hardware handelt. Vielmehr kann NVMe bei unterschiedlichen Arten von Speichern zum Einsatz kommen. Dazu aber später mehr. Hier geht es um ein Protokoll, genauer um die Spezifikation eines solchen. Damit Hardware in einem Rechner mit dem restlichen System kommunizieren kann, sind eben solche Protokolle notwendig. NVMe ist die Basis für eine schnelle Übertragung per PCIe („Peripheral Component Interconnect Express“). Diesen Standard findest du übrigens auch häufig bei Grafik- sowie Sound- und anderen Erweiterungskarten.
Maßgeblich an der Entwicklung des NVMe-Protokolls beteiligt ist Intel. Aber auch Speicherhersteller wie SanDisk, Samsung und Seagate verbergen sich hinter der Technik. Begrifflich steht NVMe für „Non-Volatile Memory Express“. Übersetzt geht es also um nicht-flüchtigen Speicher. Besser bekannt ist dieser als Flash-Speicher, wie er etwa auch in USB-Sticks und in Speicherkarten zum Einsatz kommt. In erster Linie geht es hier um „Solid-State Drives“, kurz SSDs. NVMe sorgt also dafür, dass Flash-Speicher über PCIe mit deinem System kommuniziert und so Daten austauschen kann.
NVMe ist also keine Bezeichnung für eine bestimmte Art von Speicher. Da lohnt es sich, einen Blick auf die unterschiedliche Hardware zu werfen, in der die Spezifikation Verwendung findet:
Diese Form von SSD-Speicher kommt in Rechnern für den Heimgebrauch eher selten zum Einsatz. Vielmehr stecken PCIe-Karten in Servern um dort auf relativ kleinem Raum große Mengen an Speicher zur Verfügung zu stellen. Ein Vorteil von PCIe-Karten liegt in der einfacher zur realisierenden Kühlung, da zwischen den einzelnen Steckplätzen etwas Raum ist. Solche Karten sind nicht selten mit mehreren Terabyte (TB) Speicher ausgerüstet.
Besonders dünner Speicher ist gerade bei mobilen Geräten wie Notebooks gefragt. Genau hier kommt M.2 auch bevorzugt zum Einsatz. Die kleinen SSDs stecken darin mittlerweile als Hauptspeicher. In Rechnern sind sie nicht selten für das Betriebssystem zuständig. Dabei reichen schon kleinere Größen wie 256 Gigabyte (GB) aus. Die Computer fahren so deutlich schneller hoch als mit einer normalen Festplatte. Durch ihre Bauform lassen sich M.2‑Karten platzsparend flach auf dem Mainboard montieren.
Bei U.2 und U.3‑SSDs handelt es sich im Prinzip um Flash-Speicher im 2,5‑Zoll-Format. Den großen Unterschied zu den weit verbreiteten anderen SSDs mit diesem Formfaktor ist ihre Hardware-Schnittstelle. Statt SATA III, kommt hier eben eine U.2/U.3‑Steckverbindung zum Einsatz. Sie unterstützt auch NVMe. Entsprechende Speicher sind allerdings nur schwer zu bekommen und meist teuer. Ihr Einsatzgebiet liegt eher in Unternehmen als bei Privatanwendern.
Für Datenzentren gemacht ist der SSD-Formfaktor E1. Er sieht ein wenig wie eine „nackte“ M.2‑SSD aus. Die Idee dahinter ist einfach: Die geringe Dicke soll möglichst viel Speicher auf sehr kleinem Raum ermöglichen. Den E1-Speicher gibt es in unterschiedlichen Längen und mit Kapazitäten von bis zu 32 TB. Mehrere Riegel summieren sich in einem Einschub schnell zu großen Speichermengen auf.
Du weißt nun also, was NVMe eigentlich bedeutet und wo das Protokoll zu finden ist. Für den privaten Einsatz ist vor allem der M.2‑Formfaktor interessant. Hast du ein Mainboard mit M.2‑Steckplatz und entscheidest dich für den Speicher, kannst du dich auf einige Vorteile freuen:
- Kein neuer Standard notwendig:Damit NVMe in einem System funktioniert, braucht es keine neue Schnittstelle. Stattdessen nutzt das Protokoll PCIe, was in den allermeisten Rechnern zum Einsatz kommt. Es ist also kein Auf- oder Umrüsten notwendig. Beim Einbau mancher NVMe-Speicher, etwa einer M.2‑Karte, kann allerdings ein Adapter notwendig sein.
- Keine herstellerspezifischen Treiber:NVMe ist ein herstellerunabhängiges Protokoll. Als solches brauchst du auch keine Treiber des Produzenten installieren, damit der Speicher in deinem System läuft. Windows 10 hat beispielsweise eine eingebaute Unterstützung für NVMe, erkennt den Speicher also und kann die ausgetauschten Daten verarbeiten.
- Hohe Datenübertragungsraten: Eigentlich lassen sich über PCIe recht hohe Datenübertragungsraten erreichen. Das ist mit anderen Protokollen aber nicht so einfach möglich. NVMe lässt hingegen die Übertragung über gleich vier Lanes zu. Pro Lane sind in der Theorie 1.000 Megabyte pro Sekunde (MB/s) zu erreichen. Bei vier macht das dann maximal 4.000 MB/s.
- Geringe Latenzen:Ein Prozessor wartet stets auf Daten, die er verarbeiten kann. In extrem kurzen Zeitabständen (Nano-Sekunden) überprüft er, ob welche zur Verfügung stehen. NVMe leitet Daten über weniger Zwischenstationen an die CPU weiter, wodurch diese schneller mit der Verarbeitung beginnen kann. Die Zeit der Kommunikation zwischen CPU und Speicher lässt sich als Latenz bezeichnen. Bei NVMe-Speicher ist sie also sehr gering.
- Hohe Effizienz:Weil die Daten weniger Zwischenstationen nehmen, arbeitet eine NVMe-SSD ohnehin schon effizienter. Dank NVMe lassen sich Daten sogar parallel verarbeiten, was die Effizienz weiter erhöht. Das Protokoll ermöglicht bis zu 64.000 Warteschlangen für Ein- und Ausgaben. Dabei kann jede Warteschlange auch eben diese Zahl an Befehlen enthalten. Die hohe Effizienz und Datenübertragungsraten lassen NVMe-Speicher sehr schnell sein.
Während etwa bei M.2- und PCIe-Karten heute NVMe als Protokoll die Datenverarbeitung steuert, ist das bei vielen SATA- und manchen PCIe-SSDs noch AHCI. Die Abkürzung steht für „Advanced Host Controller Interface“. Das Protokoll ist NVMe allerdings in allen Belangen unterlegen, wie ein Blick auf folgende Vergleichstabelle zeigt:
NVMe | AHCI | |
---|---|---|
Datenübertragungsrate(n) | 4.000 MB/s | rund 600 MB/s (SATA), rund 1.000 MB/s (PCIe) |
Befehlswarteschlangen | 64.000 | 1 |
Befehle pro Warteschlange | 64.000 | 32 |
Latenzzeit | rund 2,8 Mikrosekunden | rund 6 Mikrosekunden |
Kommunikation | direkt mit der CPU | über einen Controller |
Maximale Ein-/Ausgaben pro Sekunde (IOPS) | 1.000.000 | 100.000 |
Es sind die vielen Vorteile, die NVMe für Profi- und Privatanwender gleichermaßen interessant machen. Für nahezu jeden Rechner sind schnelle Zugriffe auf Daten gut, da sie die Nutzung des Rechners deutlich beschleunigen. So fährt Windows 10 dank NVMe etwa schneller hoch, Programme laden schneller und mehr. Gamer freuen sich ebenfalls über die hohen Übertragungsraten, etwa dann, wenn große Level laden müssen. NVMe ist in der Gegenwart die Technologie der Wahl, wenn es um schnelle Flash-Speicher geht. Die privat gut nutzbaren Speicher im Format M.2 sind recht günstig zu bekommen. So gibt es 512 Gigabyte (GB) aktuell schon ab rund 50 Euro, 1 Terabyte (TB) ab etwa 100 Euro.
NVMe löst das veraltete AHCI-Protokoll deshalb zunehmend ab. Wie bei vielen anderen Spezifikationen ist auch bei NVMe eine fortschreitende Entwicklung zu erkennen. Im Juni 2021 wurde die Version 2.0 veröffentlicht. Sie kommt mit einigen Verbesserungen im Detail daher. So ermöglicht die neue Spezifikation etwa das Ablegen von Daten in bestimmten Zonen des Speichers, die direkte Kommunikation mit Programmen und lässt sich theoretisch sogar mit mechanischen Festplatten (HDDs) nutzen. Bei letzterem gelten natürlich gewisse technischen Limitationen. NVMe ist also, zumindest für die nähere, Zukunft gerüstet.
Disclaimer Die OTTO (GmbH & Co KG) übernimmt keine Gewähr für die Richtigkeit, Aktualität, Vollständigkeit, Wirksamkeit und Unbedenklichkeit der auf updated.de zur Verfügung gestellten Informationen und Empfehlungen. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die offiziellen Herstellervorgaben vorrangig vor allen anderen Informationen und Empfehlungen zu beachten sind und nur diese eine sichere und ordnungsgemäße Nutzung der jeweiligen Kaufgegenstände gewährleisten können.