機械硬盤讀取延遲比較高，尤其是讀取零散存放在硬盤各個位置的小文件，性能尤其令人糟心。人們想通過各種方法技術去優(yōu)化它，AHCI就是被普遍采用的一種技術。AHCI
（Serial ATA Advanced Host Controller
Interface）串行ATA高級主控接口的縮寫，是在Intel的指導下，由多家公司聯(lián)合研發(fā)的接口標準，它允許存儲驅動程序啟用高級串行 ATA
功能，如NCQ這樣專門縮減尋道時間的優(yōu)化方式。綜合來看，AHCI相比于之前IDE，能夠提升硬盤綜合性能大約10-30%。
然而，SSD與機械硬盤工作原理完全不同，前者采用電信號存儲，使用存儲介質是硅芯片；后者采用磁信號存儲，存儲介質是磁盤。機械硬盤最快傳輸速度僅僅200MB/s上下，SSD的性能卻遠超過這一數(shù)值。這樣一來，專為機械硬盤設計的AHCI優(yōu)化并不太適合SSD設備上。2007年，Intel
就召集相關廠商 ，包括三星、美光、戴爾、Marvell
、NetAPP、EMC、IDT等，成立了NVMe小組，準備著手在即將到來SSD時代建立新的存儲規(guī)范標準。而他們的目標，就是要將未來存儲產品的性能，從SATA和AHCI之中解放出來。
NVMe是什么？
2011年時，Non-Volatile Memory Express
非易失性存儲器標準即NVMe規(guī)范正式出爐，這是專門針對NVND閃存和下一代存儲設備所提出的規(guī)范。它基于閃存的特點而研發(fā)，其目的是盡可能縮小存儲系統(tǒng)和內存帶寬之間的差距。企業(yè)級SSD上已經很多產品采用NVMe規(guī)范，不過消費級產品普及要慢一些，目前最新標準是NVMe
1.2。
NVMe的優(yōu)勢？
（1）更低的延時：
造成硬盤存儲時延遲的三大因素，存儲介質本身、控制器以及軟件接口標準。由上圖可以發(fā)現(xiàn)，比起AHCI，NVMe可以大幅度降低控制器和軟件接口部分的延遲，原因有以下兩個：
NVMe面向的是PCIe SSD，原生PCIe主控與CPU直接相連，而不是傳統(tǒng)方式，通過南橋控制器中轉，再連接CPU（當然，如果設備是接入到南橋提供的PCIe接口上，那么這部分的延遲也不會降低多少）；
NVMe精簡了調用方式，執(zhí)行命令時不需要讀取寄存器；而AHCI每條命令則需要讀取4次寄存器，一共會消耗8000次CPU循環(huán)，從而造成2.5μs的延遲。
（2）更高的傳輸性能
NVMe的另一個重點則是提高SSD的IOPS（每秒讀寫次數(shù)）性能。如果我們有詳細了解過SSD的主控參數(shù)，應該知道會有隊列深度這個參數(shù)。理論上，IOPS=隊列深度/
IO延遲，故IOPS的性能，與隊列深度有較大的關系（但IOPS并不與隊列深度成正比，因為實際應用中，隨著隊列深度的增大，IO延遲也會提高）。市面上性能不錯的SATA接口SSD，在隊列深度上都可以達到32，然而這也是AHCI所能做到的極限。但目前高端的企業(yè)級PCIe
SSD，其隊列深度可能要達到128，甚至是256才能夠發(fā)揮出最高的IOPS性能。而NVMe標準下，最大的隊列深度可達64000。此外，NVMe的隊列數(shù)量也從AHCI的1，提高了64000。
(3）更低的功耗控制
更低的能耗管理
NVMe加入了自動功耗狀態(tài)切換和動態(tài)能耗管理功能，如圖例所示，設備從能耗狀態(tài)0閑置50ms后可以迅速切換到能耗狀態(tài)1，在500ms閑置后又會進入能耗更低的狀態(tài)2。雖然切換能耗狀態(tài)會產生短暫延遲，但閑置時這兩種狀態(tài)下的功耗可以控制在非常低的水平，因此在能耗管理上，相比起主流的SATA接口SSD擁有較大優(yōu)勢，這一點對增加筆記本電腦等移動設備的續(xù)航尤其有幫助。另外，因為原生PCIe可以與CPU直連，數(shù)據傳輸時沒有了中間轉接過程所產生的功耗，也會在一定程度上降低能耗。
文章來自太平洋電腦網
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