Express-Schnittstelle für nichtflüchtigen Speicher

NVMe ist eine Softwareschnittstelle für Solid-State-Laufwerke (SSDs) und steht für „Non-Volatile Memory Express“ (nichtflüchtiger Speicher ist eine gängige Form von Flash-Speicher in SSDs). Die offizielle Bezeichnung für NVMe lautet „Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification“. Im Gegensatz zu AHCI (Advanced Host Controller Interface), das bei herkömmlichen mechanischen SATA-Festplatten mit rotierenden Magnetscheiben verwendet wird, ist NVMe für den Einsatz mit SSDs über eine PCIe-Hardwareschnittstelle ausgelegt. Dadurch bietet es ein deutlich schnelleres Schnittstellenprotokoll für Speicherlaufwerke.

Intel hatte AHCI ursprünglich für herkömmliche Festplatten mit rotierenden Magnetscheiben und hohen Latenzzeiten entwickelt. Ab 2009 erfreuten sich SSDs jedoch als Speichermedium zunehmend größerer Beliebtheit. Die Einführung von SSDs führte allerdings zu einem Performance-Engpass, da die maximale Übertragungsbandbreite von AHCI die für SSDs möglichen Übertragungsgeschwindigkeiten nicht ausreizen konnte. Daher wurde NVMe auf Basis der PCIe-Hardwareschnittstelle (Peripheral Component Interconnect Express) entwickelt. Während AHCI maximal eine Warteschlange mit jeweils 32 Befehlen unterstützt, kann NVMe bis zu 64.000 Warteschlangen mit jeweils 64.000 Befehlen unterstützen. Dadurch werden die bisherigen Engpässe bei Übertragungsbandbreite und -geschwindigkeit überwunden.

Frühe SSDs wurden über einen PCIe-Bus angebunden, benötigten für die Kommunikation mit dem Betriebssystem jedoch eine speziell angepasste Softwareschnittstelle. Dank der standardisierten Softwareschnittstelle benötigt das Betriebssystem nur einen einzigen Treiber, um mit allen SSDs zu kommunizieren, die der NVMe-Spezifikation entsprechen. In einem Rechenzentrum mit mehreren Storage-Servern oder großen Datenmengen sind eine höhere Datenübertragungsgeschwindigkeit sowie die Minimierung von Latenz beziehungsweise Verzögerungen von entscheidender Bedeutung.

Neben der Deckung der Nachfrage des Verbrauchermarkts nach NVMe-SSDs bietet GIGABYTE auch Unternehmenslösungen wie den R282-Z92. Damit lässt sich ein All-Flash-Array mit Platz für 24 hot-plug-fähige 2,5-Zoll-NVMe-Laufwerke in einem einzelnen 2U-Serversystem aufbauen. Dieser Server mit AMD EPYC (Rome) der 2. Generation unterstützt außerdem PCIe Gen 4.0. Damit wurden Bandbreite und Übertragungsraten gegenüber PCIe Gen 3.0 auf 64 GB/s beziehungsweise 16 GT/s verdoppelt, was deutlich höhere Datenübertragungsgeschwindigkeiten zwischen der CPU und Peripheriegeräten wie Beschleunigerkarten, NVMe-SSDs oder Hochgeschwindigkeits-Netzwerkkarten ermöglicht.