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NVMe 聽起來是很遙遠的東西，因為當前只應用在價格不斐的商用固態硬碟產品上，和個人電腦之間並沒有什麼交集。不過 MSI 日前發布消息，指出自家採用 Intel 最新 9 系列晶片組的主機板，更新韌體之後將能獲得 NVMe 支援。官方宣稱 NVMe 相較於 AHCI，可大幅提升固態硬碟存取性能，讓我們來一探虛實。
9 系列晶片組新利多，幾乎全產品線支援
MSI 日前發布訊息，旗下採用 Intel 最新 X99、Z97、H97 等晶片組的主機板產品，開放下載最新版本韌體，率先納入支援 NVMe。其中多數產品也有在台灣上市販售，只不過總部位在台灣的 MSI，台灣官網並未釋出這項訊息，反而是先在英文官網發布。官方宣稱，使用相容於 NVMe 的 PCI Express 介面固態硬碟，存取性能將能大幅超越 AHCI 架構。
▲ MSI 以 Intel SSD DC P3700 為測試範例，藉以宣稱 NVMe 架構的傳輸性能優勢。
從相容產品清單來看，MSI 不只是挑選特定產品提供支援，採用前述晶片組的產品線幾乎全數包含在內。隨機挑選了幾款板子進行比對，從版本來看 MSI 是老早就將 NVMe 實作進去，直到近期累積了一定數量，才正式對外釋出消息。好比 Z97 MPOWER MAX AC 這款，台灣官網已於去年 12 月 25 日釋出 1.8 版韌體，和這波宣稱支援 NVMe 建議的下載版本相同，連內容大小也是一致。
▲ MSI 英文官網所釋出的 NVMe 支援產品清單。
NVMe 針對商業應用強化架構，簡易的 AHCI 適合個人用
NVMe 是 NVM Express（Non-Volatile Memory Express）的簡寫，意即為非揮發性記憶體儲存裝置，是由 Intel 所主導開發與制定規範。作用和它相同，大家也比較熟悉的是 AHCI（Advanced Host Controller Interface，進階主機控制器介面），兩者皆為儲存裝置與作業系統端，一種包含指令集、快閃記憶體存取控制、RTL（Register Transfer Level，暫存器傳輸級）、驅動程式層等介面標準。
AHCI 自 SATA 3Gb/s 推出起開始普遍應用，與傳統傳輸架構相較下，重大變革是新增了 NCQ（Native Command Queuing，原生指令佇列）指令集，這兩個字眼大家應該都不陌生。AHCI 應用從當年只有傳統硬碟機，一路延續到當前堪稱普及的消費性 2.5 吋固態硬碟，以及未來之星 PCI Express 固態硬碟上。
▲ 左為傳統 SATA 介面，右半邊為新世代 PCIe 化產品，兩者基礎結構層比較示意圖。
反觀 NVMe 是誕生在固態硬碟崛起時代，因應既有 SAS 與 SATA 傳輸介面，已經不再能夠滿足超高傳輸頻寬應用需求，Intel 一出手便選定結合 PCIe 匯流排介面來最佳化固態硬碟架構。不過其應用範疇是鎖定在企業市場，和個人導向的 AHCI 截然不同，因此當前只有少數商用 PCIe 固態硬碟產品支援，性能雖好但價格相對於 AHCI 產品是高上一大截。
▲ AHCI 與 NVMe 重點特性比較：NVMe 除了指令佇列高出一截，還支援 MSI、MXI-I 中斷、如 4K 小檔隨機存取性能強化、I/O 虛擬化架構、MIMO 存取能力等機能。簡而言之，就是 NVMe 架構傳輸效率優於 AHCI。
NVMe 與 AHCI 彈性高，可應用於多種介面標準
SATA、SAS、NVMe、AHCI、PCIe 等字眼，用中文口語來說可能都會用上「傳輸介面」這字眼，一時間很容易讓人傻傻分不清。其實這相當容易釐清，簡單來說就是傳統的 SATA、SAS 傳輸介面，除了各自具備獨立的傳輸控制標準，如 SATA 是對應到 AHCI，雙方也各自擁有獨立的連接器、電器特性。由於外觀相當容易辨識，並不會讓人指鹿為馬，是過去相當容易區分的方法。
而 NVMe 和 AHCI，如前述是一種儲存裝置傳輸控制標準，因此得以抽離應用在不同電器特性與連接器標準上。如當前普遍結合 PCIe 匯流排應用，除了標準 PCIe 介面卡式產品，NVMe 與 AHCI 也可以實作應用在所謂的 SATA Express、M.2 介面產品上。結合 PCIe 的 NVMe，優勢是存取、指令佇列延遲時間，較傳統 SATA、SAS 傳輸介面來得短，而且具備較為優異的多工作業能力，這差異如當年 PATA 與 SCSI 相比那般。
▲ 傳輸介面轉變簡單示意圖，以往介面規範一個蘿蔔一個坑，未來控制器將轉向整合支援多種介面標準，控制訊號傳遞延遲縮短，相對能提升存取性能。
不過回歸現實來說，儲存裝置結合 PCIe 匯流排介面，這趨勢雖然已經萌生幾年，但直到當前都還並未普遍化起來。如我們先前在「固態硬碟介面轉進 PCIe 逐漸白熱化，速度衝破 1GB/s 甩開 SATA」一文所做介紹，關鍵是卡在固態硬碟控制器，原生支援 PCIe 乃至於 NVMe、AHCI 等標準的產品，目前選擇性仍然相當有限。因此即便 NVMe 老早就推廣進商用市場，時程還比個人用 PCIe、AHCI 產品誕生時間早一些，但兩者在目前都是稀有高價玩物。
▲ 圖例為 Intel SSD DC P3700，當前支援 NVMe 標準的固態硬碟不多，因此應用仍侷限在商業市場。
率先插旗未必是虛晃一招，好戲還在後頭
無論如何，MSI 率先打出支援 NVMe 口號，礙於現實可說是只有宣示性意義，並不具有什麼實質效益。不過這就像是先有雞蛋還是先有雞這問題，即便現在有消費性等級 PCIe、NVMe 固態硬碟產品上市，如果欠缺相對應搭配環境，那麼便和 MSI 現在宣稱支援 NVMe 一樣無用武之地。
故對於這點是可以樂觀其成，反正 Windows 8.1/8/7、Windows Server 2012/2012 R2/2008/2008 R2 等作業系統（64bit 版本為主），已經原生內建 NVMe 驅動程式，就看固態硬碟實體產品到底何時才能順利補上臨門一腳。
▲ Kingston 預計 2 月推出 HyperX Predator PCIe 固態硬碟，所採用控制器概觀而言是支援 NVMe，但實際結果仍得視 Kingston 設定為主。另一即將推出的產品為 Plextor M7e，雖然上市時程尚未確定，或許都是促成 MSI 搶先宣布支援 NVMe 的動力之一。
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