[IT문해력] 빠른 SSD 규격: NVMe (의식의 흐름대로 공부)

[IT문해력] 빠른 SSD 규격: NVMe (의식의 흐름대로 공부)

NVMe가 무엇일까..

로고를 보니 NVM Express라는 뜻인가?

 

네이버 영어사전을 찾아보니 NVMe 
(Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification) 

비휘발성 메모리 익스프레스 ((PCI버스로 연결된 비 휘발성 개방형 논리적 장치 인터페이스))

e가 express 가 아니고 Memory의 줄임말일까? 로고랑 다른것 같다.

 

위키백과가 더 자세히 나와 있다.

NVMe (Non-Volatile Memory Express, 비휘발성 기억장치 익스프레스). e는 Express를 뜻하는 것이 맞았다.  '비휘발성 기억장치 호스트 컨트롤러 인터페이스 (Non-Volatile Memory Host Controller Interface)'는  PCI Express 인터페이스로 연결된, 비휘발성 저장장치들을 위한 새로운 통신 프로토콜이다.  AHCI의 후계 프로토콜로 취급하고 있으며,  SATA + AHCI 조합의 대역폭을 뛰어넘는 I/O 성능을 가진 고성능 SSD를 위한 규격이다.

 

다른 쉬운 설명으로는.. 

NVMe는 데이터 저장 및 전송을 위한 프로토콜과 인터페이스이다. 플래시 메모리를 기반으로 한 저장 장치인 SSD(Solid State Drive)와 컴퓨터 간의 원활한 통신을 위해 설계되었다.

 

생소한 단어가 너무 많다.

요즘 핫한 NVMe 하나 알려고 했더니.. 설명을 보고도 무슨 뜻인지 잘 이해가 가질 않는다.최대한 이해가 쉽게 하나씩 풀어서..

 

결론은.. 제일 아랫쪽에..

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Express 

위키백과

 

새삼스럽게.. express의 뜻이 무엇인지 직감적을 와 닿지 않아서 찾아보았다.급행의, 신속한 뜻으로 쓰인 것 같다.

Non-Volatile Memory Express 비휘발성 기억장치에 신속하게 접근하는 그 무엇이라는 뜻인가보다.

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인터페이스 interface

컴퓨터에서는 주로, 메인보드와의 연결방식을 뜻하는 의미로 사용된다.

 

나무위키

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PCI Express 인터페이스

인터페이스는 마더보드 및 기타 시스템 구성 요소와 통신하는 데 사용하는 방법(프로토콜)을 의미하는데,

PCI Express 인터페이스 = PCI Express 연결방식 이라고 풀어쓰면 이해가 쉬울 것 같다.

그럼  PCI Express 인터페이스는 어떤 특징이 있는 것일까?

PCI Express 를 이해하기에 앞선 PCI 에 대해서 먼저 알아보자.

아니, 그 보다 인터페이스의 변천 과정을 간략히 알아보는 것이 더 이해가 쉬울 것 같다.

 

SATA → PCIe → NVMe

SATA는 SSD의 가장 일반적인 인터페이스 유형이며 기존의 하드(HDD)와 호환이 가능한 인터페이스이다. 

대부분의 마더보드와 노트북에 사용될 수 있어 호환성이 가장 좋다는 장점이 있지만, 

모든 SSD 인터페이스 유형 중에서 속도가 가장 느리다는 단점이며 속도는 최대 7Gbps이다. 

하지만 기존 HDD보다는 빠른 속도이다. (HDD: 50~200mps)

PCIe는 SATA보다 빠른 SSD용 인터페이스이다. 

일반적으로 최대 16Gbps로 SATA인퍼테이스 보다 2배 이상 빠르다. 

NVMe는 PCIe인터페이스 기반의 SSD 전용 프로토콜이다.

SATA와  PCIe가 인터페이스 규격(프로토콜)이라면, 
NVMe는 통신방식 규격(프로토콜)이다. 
NVMe는 SATA의 4~5배, PCIe의 약2배인 최대 32Gbps의 속도로 데이터를 전송할 수 있어서 SSD에서 최고 성능을 원하는 경우에 좋은 선택이다. 

 

PCI Express 인터페이스 

2003년에 인텔, 델, HP, IBM이 합작하여 PCI 의 후속 인터페이스로 발표.

2004년부터 적용된 규격이다. 줄여서 PCI-E 또는 PCIE 또는 PCIe로도 표기한다. (나무위키)

 

SSD SATA와 PCIe 인터페이스, 그리고.. : 네이버블로그 (naver.com)

컴퓨터 기능을 확장하는 PCI & PCIe 카.. : 네이버블로그 (naver.com)

그렇다면.. 도대체.. 버스란 무엇인가?

대중교통 버스가 한꺼번에 많은 인원을 수용하는 것처럼, 같은 목적의 일을 하기 위한 컴퓨터 내부의 연결을 버스라 하는데

더 정확히는 CPU와 주변장치 사이에서 데이터를 전송역할을 하는 통로(선로. 한꺼번에 데이터를 전송하는 '버스')이다.

(by 임베디드소프트웨어)

 

 

현대의 운영체제: 인터럽트 기반 시스템, 컴퓨터 버스 (tistory.com)

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프로토콜

컴퓨터 또는 전자기기 간의 원활한 통신을 위해 지키기로 약속한 규약. 프로토콜에는 신호 처리법, 오류처리, 암호, 인증, 주소 등을 포함한다. 원활한 통신을 위해선 반드시 프로토콜을 통일시켜야 한다. 그래서 전세계에서 쓰이는 프로토콜을 통합시킨 국제 표준 통신규약이 존재한다. 이 표준 프로토콜은 UN 산하의 ITU라는 기관에서 국제통신규약을 만들어 사용한다. (나무위키)

 

통신 프로토콜 = 통신 규약(집합된 약속)

 

 

"AHCI 후계 프로토콜" 이라는 문구에서.. 프로토콜의 변천(역사)에 대해 간략히 짚어볼 필요가 있음이 느껴진다.

 

<프로토콜의 변천>

AHCI는 HDD(Hard Disk Drive)를 기반으로 개발된 인터페이스로, SSD와 같은 플래시 메모리를 위해 최적화되지 않았다.

NVMe는 플래시 메모리와 같은 비휘발성 메모리를 고려하여 설계되어 병렬 처리 기술을 통해 더 빠른 데이터 전송을 가능하게 한다.

 

NVMe 장점1 : 빠른 성능과 병렬 처리

NVMe의 가장 큰 특징 중 하나는 그 빠른 성능입니다. 기존의 SATA 인터페이스를 사용하는 SSD와 비교하여 훨씬 빠른 데이터 전송 속도와 낮은 지연 시간을 제공합니다. 이를 가능하게 하는 것은 NVMe가 PCIe(Peripheral Component Interconnect Express) 버스를 활용하여 데이터를 전송하는데 이를 통해 데이터의 입출력 처리 속도가 비약적으로 향상되었습니다.

또한, NVMe는 병렬 처리를 지원합니다. 여러 개의 큐와 스레드를 활용하여 데이터 처리 작업을 병렬적으로 수행할 수 있어 전반적인 시스템 성능을 향상시킵니다. 이는 대용량 데이터 처리나 복잡한 작업을 다루는 환경에서 큰 장점을 가지며, 더 효율적인 작업이 가능하게 합니다.

NVMe 장점2 : 낮은 지연 시간과 저전력 소비

NVMe는 낮은 지연 시간(Latency)을 제공하는 또 다른 특징을 가지고 있습니다. 기존의 SATA보다 더 낮은 지연 시간은 데이터 접근과 처리 속도를 향상시켜 사용자에게 원활한 컴퓨팅 환경을 제공해 주고 있습니다. 사용자는 이를 통하여 대용량 파일의 빠른 로딩이나 응용 프로그램 실행 속도 향상 시키는고 있습니다.

이러한 NVMe의 특징으로 인하여 더 긴 배터리 수명을 제공하고, 냉각 요구를 줄여주어 발열이 심한 노트북이나 모바일 장치에서도 효율적으로 동작하며, 전력이 적게 드는 만큼 환경 친화적인 기술로 평가되고 있습니다.

 

요약

컴퓨터와 데이터 저장 기술에 혁신을 가져온 중요한 기술 중 하나인 NVMe는 빠른 성능, 병렬 처리, 낮은 지연 시간, 저전력 소비 등 다양한 장점을 통해 사용자들에게 원활하고 효율적인 컴퓨팅 환경을 제공하고 있습니다. 

특히 NVMe는 요즘 각광 받고 있는 인공지능, 데이터 분석, 딥러닝등 GPU 연산이 필요하고 고성능을 요구하는 작업에서 유용하게 사용되고 있습니다.

 

출처: https://daniel5.tistory.com/65 [All about Daniel's life:티스토리]

‘NVMe vs. M.2 vs. SATA’ 차이점 한눈에 비교하기 - ITWorld Korea

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"SATA + AHCI" 조합... 무슨 뜻인지...?

 

NVMe 와 AHCI는 통신드라이버다.

CPU는 통신드라이버를 사용하여 저장장치에 데이터를 전송한다.

NVMe 드라이버는 AHCI 드라이버보다 속도가 빠르다.

 

 

 

SSD가 처음 출시되었을 때는 기존 컴퓨터 사양과의 호환문제로 인해 처음에는 SATA 인프라를 편리하게 사용할 수 있는 방향으로 만들어졌기 때문에 생각보다 속도가 나지 않았다. 

SATA가 PCIe 로 대체되면서 SSD는 NVMe 방식을 마음껏 활용하였고, 비로소 엄청난 속도를 느끼게 되었다.

SSD는 여러 종류가 있고 그 중 가장 최신의 것이 PCIe가 적용된 NVMe 방식의 SSD인 것이다.

즉, 가장 최신의 조합은 PCIe+NVMe 방식이다.

 

NVME/ M.2/ SATA SSD 비교 정리

 

 

 

SSD 기술의 이해: NVMe, SATA, M.2 - Kingston Technology

SATA NVMe M.2 PCIe – SSD .. : 네이버블로그 (naver.com)

 

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즉, 정리하자면...

NVMe란..

NVMe (Non-Volatile Memory Express, 비휘발성 기억장치 익스프레스)  '비휘발성 기억장치 호스트 컨트롤러 인터페이스 (Non-Volatile Memory Host Controller Interface)'는  PCI Express 인터페이스로 연결된, 비휘발성 저장장치들을 위한 새로운 통신 프로토콜이다.  AHCI의 후계 프로토콜로 취급하고 있으며,  SATA + AHCI 조합의 대역폭을 뛰어넘는 I/O 성능을 가진 고성능 SSD를 위한 규격이다.

 

NVMe는 비휘발성 저장장치(특히 SSD)를 위한 새로운 통신프로토콜이다.

그래서 SATA인터페이스 방식의  + AHCI프로토콜(규격)  

           →' PCIe인터페이스 방식의 + NVMe프로토콜(규격)' 의 조합이 최신이 되었다.