如果您像大多數科技愛好者一樣，您可能熟悉傳統硬碟（HDD）和固態硬碟（SSD），但是現在有一種新型儲存硬體正在席捲科技界：NVMe SSD。因此，您可能想知道什麼是 NVMe SSD？我們將在下面更詳細地解釋這一點。
什麼是 NVMe SSD？
NVMe SSD 是一種固態硬碟，可以使用專用的 PCIe 連接插槽直接插入電腦系統的主機板。NVMe SSD 最常見的形式是 M.2 外形規格。NVMe SSD 直接與 CPU 通信，實現高達 3,500 MB/s 讀取速度和 2,500 MB/s 寫入速度的極速資料傳輸。M.2 NVMe SSD 非常適合放置在需要效能和能源效率的緊湊型電腦中。
NVMe SSD 比一般 SSD 更快，因為不像一般 2.5 吋 SSD 必須透過纜線插入 SATA 控制器，NVMe SSD (例如 M.2 NVMe SSD) 直接插入主機板，直接與 CPU 通訊。它們透過使用 PCIe 匯流排來實現這一點，該匯流排比 SATA 更快，並提供更多頻寬，從而實現超快的資料傳輸速度。
此外，NVMe SSD 比傳統硬碟更可靠，因為它們沒有可能故障的活動部件。NVMe SSD 將資料儲存在 NAND 晶片上，而硬碟將資料儲存在旋轉的金屬盤片上，後者比矽晶片更容易受損，特別是在經常受到震動和振動時。因此，由於 NVMe SSD 能夠處理震動和振動的影響，將它們添加到電腦系統中將使其顯著提高可靠性。
例如，許多工業電腦製造商將它們納入其產品中，因為與使用旋轉盤片的傳統硬碟相比，它們的可靠性更高。
NVMe SSD 的普及和價格可負擔性對工業邊緣運算產生了巨大的影響。許多工業 PC 製造商將 M.2 NVMe SSD 整合到他們的系統中，因為它們提供的效能優於傳統固態硬碟和硬碟。
NVMe SSD 的效能對工業運算產生了重大影響，工業運算需要極快的資料傳輸速度，才能實現需要即時處理和分析的複雜工作負載。
為了證明 NVMe SSD 比一般 SSD 和硬碟快多少，了解 SATA 和 NVMe 協定之間的差異很有幫助，這些協定被每種技術所利用。
SATA 與 NVMe
SATA 介面設計用於支援具有旋轉盤片的硬碟，因此只有一個 1 倍命令佇列，每個佇列支援 32 個命令。另一方面，NVMe 介面支援 64K 命令佇列，每個佇列有 64K 個命令，允許同時執行更多命令，大幅提高了 NVMe SSD 的 IOPS 效能。
此外，NVMe 介面允許 NVMe SSD 直接與 CPU 通信，從而減少了通信所需的延遲。另一方面，對於 SATA SSD 和硬碟，SSD 或 HDD 必須首先與 SATA 控制器通信，然後再與 CPU 通信，這導致與 NVMe 相比延遲增加。NVMe 的平均延遲為 2.8 微秒，而 SATA 為 6 微秒。
儘管這看似微不足道，但降低的延遲使得在需要即時數據處理和分析的邊緣執行機器學習等任務成為可能。有些應用程式，例如自動駕駛汽車，要求在短短一毫秒內做出回應；NVMe 硬碟以其降低的延遲使這類應用程式成為可能。
此外，NVMe SSD 能夠維持 2000 MB/s 的讀寫速度，而使用 SATA III 介面的 SSD 只能維持 600MB/s 的讀寫速度。唯一阻礙 NVMe SSD 提升效能的是 NAND 技術，該技術不斷改進，這意味著我們未來可能會看到更快的資料傳輸速度。
儘管如此，由於硬碟以實惠的價格提供大容量儲存空間，因此在消費者和工業電腦中仍然普遍使用。然而，快閃儲存正變得越來越普及，因為其超快的效能和不斷下降的成本。
如果您曾經使用過配備 NVMe SSD 的桌上型電腦或工業電腦，您會立即感受到 NVMe SSD 為消費級和工業級系統帶來的效能提升。
NVMe SSD 如何運作？
要了解 NVMe SSD 如何運作，了解硬碟如何運作會有所幫助。硬碟將資料儲存在一系列稱為碟片的旋轉盤片上。每個硬碟都包含一個帶有讀寫頭的致動臂。當資料讀寫時，臂會移動到正確的區域並從該區域寫入或讀取資料。查找和讀取資料有點慢，因為硬碟必須啟動並查找您要存取的資料。
NVMe SSD 不使用旋轉盤片來儲存資料。相反，NVMe 利用 NAND 快閃記憶體，這使得 SSD 比硬碟快得多。快閃控制器是 SSD 中與電腦通訊並管理 SSD 上檔案系統的部分。因此，要存取資料，您不再需要等待磁頭將自己定位在旋轉盤片上才能讀寫資料。
相反，資料以電子方式儲存在矽晶片上，這使得 SSD 比硬碟更有效率且更可靠。此外，硬碟的平均故障率為 6% 到 9%，而 SSD 的故障率為 1% 到 3%，這使得 NVMe SSD 不僅速度驚人，而且比 HDD 更可靠。
NVMe SSD 比一般 SSD 快嗎？
一般 SSD 和 NVMe SSD 都非常快；它們速度上的差異在於它們用於與 CPU 通訊的協定或介面。一般 SSD 使用 SATA III 協定，這限制了一般 SSD 的效能。另一方面，NVMe SSD 使用 PCIe 直接與 CPU 通訊，這使得 SSD 能夠以其快閃記憶體所能達到的最大讀寫速度運行。
NVMe SSD 的用途是什麼？
NVMe SSD 在工業應用中越來越常見，例如資料中心、影像/視訊處理、機器視覺以及其他需要即時處理和分析的應用。
NVMe SSD 主要用於工業應用，因為它們提供了驚人的快速效能。對於某些應用，例如自動駕駛汽車，即時決策對於確保車輛不發生碰撞至關重要。
對於這類應用，每一毫秒都至關重要，因此擁有一個極快的儲存解決方案對於應用程式的成功至關重要。一些行業正在採用 NVMe SSD 來實現需要即時處理和分析的複雜應用程式。
此外，堅固型邊緣 PC 製造商在其系統中配備 SSD，因為它們在邊緣運算硬體經常受到衝擊和振動的工業環境中更可靠。
傳統硬碟有旋轉的盤片，可能會因為震動和振動而故障，因此 SSD 是工業應用的更好選擇。堅固型邊緣運算硬體使用 SSD，因為它們沒有活動部件；相反，資料儲存在矽微晶片上，這使得堅固型邊緣運算系統更可靠，並使它們能夠在各種環境中運作。
NVMe SSD 產生大量熱量。然而，工業 PC 製造商已設法透過使用散熱片來冷卻它們，散熱片將熱量從內部發熱組件傳導到電腦機殼，然後機殼將熱量散發到系統周圍的空氣中。
NVMe SSD 有什麼優點？
NVMe 提供極快的資料傳輸速度，同時消耗更少的電力，從而降低使用此類資料儲存系統的總成本。儘管單一系統的節能微不足道，但如果您部署數百或數千個使用 NVMe SSD 的系統，您將會注意到能源成本大幅降低。
此外，與使用 SATA 協定的傳統 SSD 和硬碟相比，NVMe 可降低延遲，同時提供更高的每秒輸入/輸出 (IOPS)。此外，多核心的利用允許使用者極快速地存取關鍵資料，實現即時處理和分析。
NVMe 儲存對於堅固型邊緣運算為何重要？
NVMe 技術為堅固型邊緣帶來了新的應用。與 SATA 協定相比，NVMe 提供了顯著更好的效能和更低的延遲，因此它們是實現需要即時處理和分析的新應用（例如自動駕駛汽車、機器學習、監控、醫療保健應用和工業自動化）的絕佳解決方案。
隨著物聯網設備和感測器每日不斷增加，擁有一種能夠應對這些設備收集的資料量增加的邊緣運算解決方案至關重要。應對資料量的增加需要更強大的處理能力，以及有效的資料儲存解決方案。NVMe 允許彈性和可擴展性，而不會影響效能和延遲。
U.2 NVMe SSD
除了 M.2 NVMe SSD 之外，一些工業電腦也支援 U.2 NVMe SSD，它們提供與 M.2 NVMe SSD 相同的效能，同時由於其更大的外形尺寸而提供更大的儲存選項。與 M.2 NVMe SSD 類似，U.2 NVMe SSD 通常透過 PCIe 連接到工業電腦，提供超快的資料傳輸速度以及充足的儲存空間。
M.2 NVMe SSD 的儲存容量通常最高為 2TB，而 U.2 SSD 則提供更大的容量，例如 4TB，允許需要大量高速儲存的組織使用 U.2 NVMe SSD 配置其系統。此外，U.2 NVMe SSD 透過 PCIe Gen 3.0 x4 PCIe 連接提供充足的效能。
常見問題 (FAQs)
1. 什麼是 NVMe SSD 儲存？
NVMe SSD (非揮發性記憶體高速) 是固態硬碟，它利用 NVMe 協定，該協定與 PCIe 配合使用，可直接在 NVMe SSD 和 CPU 之間傳輸資料。NVMe SSD 與使用 SATA 協定傳輸資料的硬碟相比，有了顯著改進。事實上，NVMe 協定是專為 SSD 設計的；因此，它賦予 NVMe SSD 巨大的優勢，讓 SSD 能夠存取 PCIe，以實現極速的資料傳輸速度。
2. NVMe SSD 值得嗎？
無論您是在一般桌上型電腦還是工業電腦中使用 NVMe SSD，它們都值得。這是因為，由於 NVMe 協定，它們比傳統硬碟和 SSD 快得多。話雖如此，NVMe SSD 在需要即時資料處理和分析的工業工作負載中表現出色，因為它使處理器能夠在短短 2.8 微秒內存取資料。
3. NVMe 硬碟能用多久？
NVMe 製造商通常聲稱 NVMe SSD 在故障之間可持續使用 150 萬小時，有些製造商對其產品提供長達五年的保固。
4. NVMe 比 SSD 快多少
一般 SSD 的最大理論速度為 600MB/s，而運行在 PCIe Gen 3.0 上的 NVMe SSD 最大讀取速度為 3,500MB/s，最大寫入速度為 2,500MB/s，這使得 M.2 NVMe SSD 比一般 SSD 快達 5 倍。
5. NVMe SSD 有哪些容量可選？
M.2 NVMe SSD 提供多種容量。最常見的容量為 250GB、500GB、1TB、2TB、4TB 和 8TB。
6. NVMe SSD 比硬碟更可靠嗎？
是的，NVMe 固態硬碟比傳統硬碟更可靠，因為它們將資料儲存在 NAND 晶片上，這種晶片比硬碟用於儲存資料的旋轉盤片更可靠。此外，NVMe SSD 能夠以比傳統硬碟快得多的速度傳輸資料。