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„Non-Volatile Memory Express“

NVMe: Die Datenschnittstelle der Zukunft

Nur das aktuelle NVMe-Protokoll ist in Kombination mit der PCI-Express-Schnittstelle in der Lage, die hohen Datenraten aktueller SSDs zu übermitteln. Doch was genau kann der Standard eigentlich, was der bisherige Platzhirsch SATA nicht kann? Wir klären auf.

Die SSDs Samsung 970 EVO und Samsung 970 PRO kommunizieren beide über das NVMe-Protokoll mit dem restlichen System. Die Abkürzung NVMe steht für "Non-Volatile Memory Express" und ermöglicht es den SSDs, über die PCI-Express-Schnittstelle (PCIe) Daten auszutauschen und deren wahres Potenzial zu entfalten, sprich hohe Lese- und Schreibraten zu erreichen.

Der Vorteil der hohen Datenraten liegt auf der Hand und ist sofort spürbar: Das Betriebssystem fährt schneller hoch, Programme reagieren flotter und die Ladezeiten in Spielen und Multimedia-Anwendungen verringern sich teils erheblich. Generell wirken der PC oder das Notebook mit einer aktuellen NVMe-SSD wie der 970 EVO oder PRO einfach allgemein flüssiger in der Bedienung.

Die Speicher der aktuellen 970-Generation von Samsung schaffen dank eines neuen Controllers und optimiertem V-NAND-Speichers nämlich bis zu 3500 MB/s beim sequenziellen Lesen und auf bis zu 2700 MB/s beim sequenziellen Schreiben (je nach Modellvariante). Vor allem die Leserate ist sogar so hoch, dass sie die maximale Bandbreite der PCIe-Schnittstelle in Höhe von 4000 MB/s fast vollkommen ausreizt.

SATA: Der ehemalige Daten-Standard wird bald ersetzt

Mit dem bisherigen, älteren Datenstandard SATA (Serial AT Attachment) wären diese Geschwindigkeiten nicht denkbar gewesen. Hier ist schon bei 600 MB/s Schluss. Damit würde das SATA-Protokoll zum Flaschenhals werden, der aktuelle Top-SSDs wie die Samsung 970 EVO oder PRO ausbremst. Für herkömmliche Festplatten mit rotierenden Magnetscheiben (HDDs) oder Flash-Speicher-Platten älterer Generationen war SATA noch vollkommen ausreichend.

Unterschiede bei der Form und beim Anschluss

NVMe und SATA unterscheiden sich aber nicht nur bei den Geschwindigkeiten. Auch der Anschluss ans System erfolgt vollkommen anders: Bei SATA handelt es sich um Kabelanschlüsse, die über Datenkabel mit speziell geformten Steckern mit der Hauptplatine und dem Speicher verbunden werden. Bei SSDs, die über NVMe kommunizieren, sind keine Kabel mehr nötig, sondern ein M.2-Slot auf der Hauptplatine selbst.

Wie kompakt M.2 tatsächlich ist, zeigt diese Abbildung. In der Mitte befindet sich eine 2,5-Zoll-SSD, darüber und darunter M.2-Speicher in unterschiedlichen Formaten.
Wie kompakt M.2 tatsächlich ist, zeigt diese Abbildung. In der Mitte befindet sich eine 2,5-Zoll-SSD, darüber und darunter M.2-Speicher in unterschiedlichen Formaten.
Foto: Samsung

M.2 steht nicht nur für die Art des Anschlusses, sondern auch für den Formfaktor. Anstelle von herkömmlichen 2,5-Zoll-Festplatten handelt es sich bei M.2 um ein weitaus kompakteres Steckkartenformat, nicht unähnlich zu einer Grafikkarte. In Position gehalten wir das Ganze mit Hilfe einer Schraube auf der gegenüberliegenden Seite. Die Samsung 970 EVO und PRO liegen als gängige M.2-(2280)-Karten vor.

Die Zahlen in Klammern geben an, dass eine Steckkarte 22 Millimeter breit und 80 Millimeter lang ist. Und da unterschiedliche Längen von M.2-Speichern nicht unüblich sind, haben die Mainboard-Hersteller mitgedacht und unterstützen meistens den Einbau von verschieden langen Steckkarten in den M.2-Steckplatz, indem sich die Fixierschrauben entsprechend versetzen lassen. Da das aber nicht immer der Fall ist, sollten Sie vorab das Handbuch zu Rate ziehen oder die Produkt-Webseite konsultieren.

Der Formfaktor einer Samsung 970 PRO (und auch EVO) ist M.2 (2280). Die Steckkarten sind also 22 Millimeter breit und 80 Millimeter lang.
Der Formfaktor einer Samsung 970 PRO (und auch EVO) ist M.2 (2280). Die Steckkarten sind also 22 Millimeter breit und 80 Millimeter lang.
Foto: Samsung

Übrigens ist das M.2-Format nicht nur auf Speicher beschränkt. Auch Erweiterungskarten wie WLAN- oder Bluetooth-Module gibt es in dieser Form, wenn auch meistens kürzer und/oder breiter.

M.2-Karten werden einfach nur in die entsprechenden Slots auf dem Mainboard gesteckt.
M.2-Karten werden einfach nur in die entsprechenden Slots auf dem Mainboard gesteckt.
Foto: Samsung

Aber aufgepasst:

Nur weil es sich um eine M.2-SSD handelt, heißt das nicht, dass sie auch den flotten NVMe-Standard über PCIe unterstützt. So können M.2-Speicher auch über das langsamere SATA ans System angebunden sein. Denn sowohl der Speicher selbst, als auch der Chipsatz des Mainboards müssen das Protokoll beherrschen. Beide Informationen finden Sie in den jeweiligen Handbüchern.