© 2021 Getty Images
Work & Connect

NVMe: Alle Infos zum schnel­len Speicher

Flottes Arbeiten aber auch Spielen ist mit NVMe-Speicher kein Problem. Das Protokoll ist somit gut für Privat- und Berufs-Anwendungen geeignet.

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.

NVMe: Kei­ne kon­kre­te Hard­ware, son­dern ein Protokoll

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.

Hard­ware: Hier spielt die NVMe-Spe­zi­fi­ka­ti­on eine Rolle

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:

PCIe-Kar­ten

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.

M.2‑Karten

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.

Pas­send dazu 
Jetzt kaufen 

U.2 und U.3‑SSDs

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.

E1-SSDs

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.

NVMe: Vor­tei­le des Speicher-Protokolls

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.

Direk­ter Ver­gleich: NVMe gegen AHCI

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:

NVMeAHCI
Datenübertragungsrate(n)4.000 MB/srund 600 MB/s (SATA), rund 1.000 MB/s (PCIe)
Befehls­war­te­schlan­gen64.0001
Befeh­le pro Warteschlange64.00032
Latenz­zeitrund 2,8 Mikrosekundenrund 6 Mikrosekunden
Kom­mu­ni­ka­ti­ondirekt mit der CPUüber einen Controller
Maxi­ma­le Ein-/Aus­ga­ben pro Sekun­de (IOPS)1.000.000100.000

NVMe-SSDs: Gegen­wart und Zukunft

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.

Time to share:  Falls dir dieser Artikel gefallen hat, freuen wir uns!