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NVMe(Non-Volatile Memory Express)とは
こちらは、「インテル® SSD 750 シリーズ」をお使いになる場合の技術的な解説ページとなります
SATA AHCI SSD から、NVMe SSD へ
AHCI と NVMe の仕様の違い
インテル® SSD 535、540、730 シリーズ(M.2、SATA AHCI) と 750 シリーズ(NVMe)の比較
インテル® SSD NVMe のドライバー
インテル® Data Center Tool と インテル® SSD Toolbox
PC と NVMe を接続する方法(HHHL / U.2 コネクタ[SFF-8639])
物理 PCIe NVMe SSD のインストール手順
NVMe の OS ブートに対応したマザーボード・リスト(インテル® SSD 750 シリーズ)
SSD や NVMe で絶対にやってはいけない『禁止行為』





株式会社アークブレインでは、Deep Learning(深層学習)を研究するための カスタム・オーダーメイドの ワークステーション(GPU × 1~3)やサーバー(GPU × 1~4~8)を販売しております。

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もし、PCを新規にご購入するご予算が十分に無い場合は、既にご所有のPCにGPUを追加して、Deep Learningの開発環境の構築をおこなう作業もおこなっております。(GTX 1080のような高消費電力のGPUを追加する場合は、電源に余裕があり、GPU用の補助電源用コネクタが必要となる場合があります。)

お気軽に弊社までお見積り依頼をお願いいたします。
ご希望の仕様に合った構成のカスタマイズに、ご対応させていただきます。

SATA AHCI SSD から、NVMe SSD へ

 NVMe 「NVM Express(Non-Volatile Memory Express、NVMe)」 は、SATA(Serial ATA) の AHCI(Advanced Host Controller Interface) と同様に、コネクタの形状のことではなく、SSD(Solid State Drive) ストレージのための ソフトウェア規格 のことを意味します。
 NVMHCI(Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification )の詳細な仕様は、Non-Volatile Memory Host Controller Interface Working Group という団体によって決められています。


http://www.nvmexpress.org/specifications/(2016年1月の最新規格は 1.2a

■ HDD(Hard Disk Drive)用に設計された SATA(Serial Advanced Technology Attachment)の物理的な限界
 SATAの転送速度は上限が6Gb/s(約600MB/sec)ですので、転送速度は、絶対にこの値を越えることができません。
 サーバー用のストレージ向けに開発された SAS(Serial Attaced SCSI)だと、12Gb/s(約1,200MB/sec.)という更に高速な規格もありますが、デスクトップPC向けマザーボードには、恐らく価格が高くなるという理由で、標準では搭載されていません。SASのRAID コントローラーは PMC Adaptec社や、Avago Technologies社(旧LSI)より各種出されていますが、64bitのブロセッサを搭載して、Mini-SAS HD(SFF-8643コネクター、12Gb/s × 4=Max. 48Gb/s)、RAID 5/6 に対応した高性能なものは、10万円以上の価格となってしまいます。
 そこで、SSDが本来持つ速度を最大限に引き出すために作られた技術が NVMe です。
 SSD NVMe は、Thunderbold の基盤ともなっており、グラフィックス・カードで使われている PCI Express(Peripheral Component Interconnect Express) の技術を利用しています。 PCI Express は、IDE、PCI や AGP の様な パラレル・インターフェイスではなく、RS-232Cや、Ethernet® の様な、シリアル・インターフェイス になっています。 (Express の語源は、ラテン語の「expressus」で、「外に押し出す」という意味。 ドリップコーヒーより抽出が早い イタリア語の expresso と同じ語源。 英語では、「表現する」という意味で使われることが多い。 名詞的には、「急行」、「速達」(英)、「至急」(米) という意味で使われる。)
 PCI Express Gen(Generation)3 は 1レーン 当たりで、約1GB/sの転送速度があります。 PCI Express Gen3 4レーン の場合、その4倍の、最大 4GB/s という転送速度があります。
 一方、SAS RAID コントローラーは、PCI Express Gen3 8レーン(最大8GB/s)を、グラフィックスカード、GPU、インテル® Xeon® Phi™ coprocessor(Knights Conner)は、PCI Express 16レーン(Gen3 は 最大16GB/s、Gen2 は最大8GB/s)を採用しています。
 現在の SATA SSD は、SATA の 600MB/s という転送速度の壁にぶつかってしまっています。 PCI-E 3 x4 を使った、現在の NVMe SSD は、まだ 4,000MB/s には少し余裕がありますが、何れは SATA SSD の場合と同じように壁にぶつかることは間違ありません。その場合は、PCI-E 3 x8 や x16 を採用した NVMe SSD が登場してくるかもしれません。もし、それでも転送速度が足りないという場合でも、PCI-E Gen4 x16(一方向あたり 32GB/s) や x64(128GB/s)や、次世代の Intel Xeon Phi processor(Knights Landing) から採用される インテル® Omi Path(Gen1 : 1リンクが 2×100Gbit/s の伝送速度) を採用した NVMe SSD も登場するようになってくるかもしれません。
 実際のところ、データセンター向けの非常に高価な NVMe SSD とはなりますが、2015年の9月に 「インテル® SSD DC P3608 シリーズ」がリリースされています。 今のところ、この NVMe SSD だけですが、PCIe NVMe 3.0 x8(片方向 最大 8GB/s)を採用しています。 シーケンシャル・リード は何と5,000 MB/s、ライトは 3,000 MB/s、ランダム・リード(100% スパン)は、驚くべきことに 何と 850,000 IOPS を実現しています。 [仕様] この数字は、インテル® SSD 750 シリーズの、読み込みについては2倍以上、書き込みについては、何と約3倍高速となっています。

■ AHCI と NVMe の仕様の違い
 AHCI は、HDD(Hard Disk Drive)用に決められた仕様ですが、NVMe は、最初から HDD よりは一桁高速な SSD という、ストレージ・デバイスのために決められた仕様ですので、大きく仕様が向上しています。
 例えば、4KBの転送に必要なコマンド・パラメータは、AHCIの場合、2 serialized host DRAM フェッチ 必要なのに対して、 NVMe の方は、1フェッチ(64 Byte)で済んでしまいます。
 コマンドを処理するキューが、AHCI の場合は 1つ なのに対して、NVMe の方は、データーセンター等の用途での複数のデーターアクセスを想定しており、高い IOPS(I/O Per Second) を実現できるように、何と 65,536 に増やされています。
 また、キュー(命令)数は、AHCI の場合、最大32個 なのに対して、NVMe の方は、同様な理由により、最大65,536 になっています。
  AHCI
(Advanced Host Controller Interface)
NVMe
(Non-Volatile Memory Express)
最大キュー 深度 1 コマンド キュー
32 コマンド / キュー
65536 キュー
65536 コマンド / キュー
Uncacheable register accesses
(各々 2000 サイクル)
6 / Non キュー コマンド
9 / キュー コマンド
2 / コマンド
MSI-X
(Message Signaled Interrupts)
と 割り込みステアリング
単一の割り込み
ステアリング 無し
2048 MSI-X 割り込み
パラレリズム
および、マルティプル・スレッド
コマンドを発行するために、
synchronization lock が必要
No locking
4 KB コマンドの効率
コマンド・パラメータ は
2 serialized host DRAM フェッチ必要
コマンド・パラメータ は
1 フェッチ(64 Byte)で済む
レイテンシー(遅延時間)
80(Read) / 85(Write) µs 程度
(インテル® SSD 535 シリーズ)
20(Read) / 20(Write) µs 程度
(インテル® SSD 750 シリーズ)
IOPS(8GBスパン)
48,000(Read) / 37,000(Write)
(インテル® SSD 535 シリーズ 480GB)
440,000(Read) / 290,000(Write)
(インテル® SSD 750 シリーズ 1.2TB)
AHCI と NVMe の仕様の違い

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AHCI と NVMe の仕様の違い
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PC と NVMe を接続する方法(HHHL / U.2 コネクタ[SFF-8639])
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NVMe の OS ブートに対応したマザーボード・リスト(インテル® SSD 750 シリーズ)
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Arcbrain Original Computer
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