NVMe vs SATA - Care este diferența și care este mai rapid?

NVMe (Non-Volatile Memory Express) este un protocol de interfață construit special pentru SSD-uri. NVMe funcționează cu PCI Express (PCIe) pentru a transfera date către și de la SSD-uri. 

NVMe permite stocarea rapidă în SSD-urile computerului și este o îmbunătățire față de interfețele mai vechi legate de Hard Disk Drive (HDD), cum ar fi SATA și SAS. Singurul motiv pentru care SATA și SAS sunt utilizate cu SSD-urile în computere este că, până de curând, doar HDD-urile mai lente au fost utilizate ca stocare de mare capacitate în computere. Memoria flash a fost utilizată pe dispozitive mobile precum smartphone-uri, tablete, unități USB și carduri SD(SSD-urile sunt memorie flash.). 

Oficial, NVMe este o „interfață de controler de gazdă scalabilă optimizată concepută pentru a răspunde nevoilor sistemelor Enterprise, Data Center și Client care utilizează unități SSD bazate pe PCI Express (PCIe)”.

SSD-urile au un avantaj clar, cu un acces mai rapid prin intermediul standardului PCIe serial bus. NVMe a fost construit de la zero ca o nouă modalitate de a accesa în mod eficient dispozitivele de stocare care sunt construite special cu memorie non-volatilă (flash) - SSD-uri. 

NVMe permite o interfață mai rapidă pentru valorificarea vitezei de care sunt capabile SSD-urile. Pe măsură ce SSD-urile au început să înlocuiască hard disk-urile (HDD-urile) mai lente din computere ca stocare primară, a fost necesară o nouă interfață pentru a utiliza capacitatea de viteză mai mare. Cu toate acestea, în tranziția la SSD, unele PC-uri au fost echipate cu un SSD care este accesat prin interfețe utilizate în mod istoric cu HDD-uri mai lente, precum Serial Attached SCSI (SAS) și Serial ATA (SATA). Este mai logic să utilizați NVMe cu un SSD.

SSD este deja principala sursă de stocare pentru smartphone-uri și tablete. SSD-urile sunt în prezent mai scumpe decât HDD-urile și sunt adesea utilizate ca memorie cache împreună cu HDD-urile pentru a accelera sistemele computerizate. SSD-urile nu au părți în mișcare și, în multe privințe, sunt mai robuste decât HDD-urile .

Specificațiile pentru standardul NVMe sunt disponibile la nvmexpress.org. Interfețele SSD alternative (pentru a înlocui HDD-urile pe PC-uri) sunt Serial ATA (SATA), mSATA sau PCIe. (Pentru PCIe, ar putea fi utilizată o interfață internă PCIe dacă SSD-ul ar fi pe o placă de circuit care ar putea fi conectată la slotul PCIe de pe o placă de bază.) Serverele moderne ar putea accesa SSD-uri prin SCSI atașat serial (SAS), SATA, PCIe sau Canal de fibre.

SSD-urile bazate pe NVMe folosesc PCIe pentru a crea o latență redusă asupra SSD-urilor. Factorii de formă utilizați de protocolul NVMe trebuie să se conecteze într-un fel la PCIe din computer. Până în prezent, conexiunile pentru NVMe pot fi făcute printr-o placă de expansiune PCIe, un conector U.2 de 2,5 inci sau un factor de formă mic M.2. Producătorii de SSD par să migreze către PCIe, majoritatea utilizând un conector M.2, cunoscut sub numele de „Next Generation Form Factor”.

Cum funcționează NVMe?

Pentru NVMe, „Coada de depunere și completare”, care sună complicat, este un mecanism care profită de tehnologia SSD. Software-ul gazdă al cozii gestionează și controlează fluxul de date SSD, creează și șterge cozi separate, întrerupe comenzile și așa mai departe. Un computer cu patru nuclee ar putea avea patru perechi de cozi pentru a se asigura că structurile de date sunt păstrate în memoria cache a nucleului corespunzător (vezi Figura 1). NVMe acceptă mai multe cozi independente, profunde.

Figura 1: Pentru NVMe, „Coada de trimitere și completare”, care sună complicat, este un mecanism care profită de tehnologia SSD.

SSD NVMe pe piață

Intel susține performanța „revoluționară” cu familia de centre de date Intel Solid-State Drive pentru PCIe „cu o viteză de transfer de date de până la șase ori mai mare decât SSD-urile SAS / SATA de 6 Gbps”. Centrul de date Intel® Solid-State Drive P3700 Series „poate înlocui performanța a șapte SSD-uri SATA agregate printr-un adaptor de magistrală gazdă”. [i] NVMe a început cu utilizarea în întreprindere sau pe piața serverelor, dar se străpunge pe piața de consum.

Pentru consumatori, SSD-urile Intel SSD din seria 600p cu interfața NVMe cântăresc doar 40 g. Capacitatea pentru serie începe de la 128 GB și merge până la 1 TB. 600p folosește factorul de formă M.2 cu PCIe 3.0 pe 4 benzi. Consumul de energie este de 100 mW când este activ și 40 mW când este inactiv. Pe Newegg, versiunea de 1 TB a SSD-ului Intel 600p este de 350 USD începând cu această scriere. Micron este un alt producător important de SSD-uri NVMe și memorie flash.

Figura 2: Un SSD intern de consum cu interfața NVMe este seria SSD Intel 600p (1.0 TB, M.2 2280 80mm NVMe PCIe 3.0 x4, 3D1, TLC). 

SATA are un plafon de transfer de 6,0 gigați pe secundă (Gbps), în timp ce SAS are un plafon de 12 Gbps. NVMe este un protocol de interfață care folosește tehnologia PCIe pentru a transporta date între CPU și SSD. PCIe este bine stabilit, bine susținut ca standard și a crescut constant mai repede în ultimul deceniu. PCIe 3.0 a fost lansat în 2010 și oferă aproximativ 1 GB / sec pe bandă (bidirecțională). Cu 4 benzi, randamentul PCIe 3.0 ar fi de 8 Gbps în ambele direcții simultan (duplex) pentru un total de 16 Gbps. PCIe este, de asemenea, scalabil. Pe 16 benzi, PCIe 3.0 produce duplex de 16 Gbps. PCIe 4.0 a fost anunțat în 2017 și se așteaptă să dubleze capacitatea de procesare a PCIe 3.0. Cu NVMe și PCIe, randamentul SSD va continua să crească în viteză împreună cu PCIe. Pe lângă PCI Express, NVMe acceptă și Fibre Channel și RDMA.