La taille n'est pas tout ou ce que le nouveau protocole NVMe nous a apporté.

Une histoire bien connue. Dès que des ordinateurs plus puissants apparaissent, que la performance des processeurs et la capacité des dispositifs de stockage augmentent, et que l'utilisateur soupire de soulagement - « maintenant, j'ai suffisamment de ressources pour tout, je ne devrai plus me restreindre » - de nouveaux besoins émergent presque immédiatement, consommant toujours plus de ressources, avec de nouveaux logiciels qui « ne se refusent rien non plus ». Un problème éternel. Un cycle sans fin. Et une quête incessante de nouvelles solutions. Le stockage cloud, les réseaux neuronaux, l'intelligence artificielle - il est même difficile d'imaginer quelle puissance colossale ces technologies nécessitent. Mais ne nous laissons pas abattre, car pour chaque tâche, tôt ou tard, une solution se trouve.

L'une de ces solutions est le protocole NVM-express qui, selon les spécialistes, a révolutionné l'utilisation de la mémoire non volatile à état solide. Qu'est-ce que le NVMe et quels avantages a-t-il apportés ?

La vitesse de fonctionnement d'un ordinateur dépend en grande partie de la rapidité avec laquelle les données sont lues à partir des dispositifs de stockage et de la vitesse de traitement des commandes. Quelle que soit la performance de l'ensemble du système d'exploitation, un disque dur ordinaire peut tout annuler, provoquant des ralentissements lors de l'ouverture de programmes ou en laissant les applications « réfléchir » lors des tâches volumineuses. Sans parler du fait que les HDD ont pratiquement atteint leurs limites en matière de capacité de stockage, devenant ainsi obsolètes. De plus, le disque mécanique est devenu désuet et ralentit le développement des technologies informatiques.

Ainsi, les SSD - des unités de stockage à état solide, des dispositifs de mémorisation non volatils et non mécaniques - ont remplacé les HDD. Les premiers SSD sont apparus sur le marché au second semestre des années 2000. Très rapidement, ils ont commencé à rivaliser avec les disques durs en termes de capacité. Cependant, leur véritable potentiel et leurs avantages en matière de vitesse et de parallélisme d'accès aux cellules n'ont pas pu être pleinement exploités pendant longtemps, car les interfaces et protocoles existants étaient basés sur d'anciens standards, conçus pour prendre en charge les disques HDD via les interfaces SATA et encore plus anciens SCSI (SAS). 

La prochaine étape dans l’exploration du potentiel de la mémoire non volatile a été le passage aux bus PCI-express. Cependant, à ce moment-là, de nouvelles normes industrielles n’avaient pas encore été développées. Ainsi, en 2012, les premiers ordinateurs dotés du protocole NVM-express ont été lancés.

Il convient de noter immédiatement que NVMe n’est ni un appareil ni un interface de connexion. C’est un protocole, plus précisément, une spécification de protocole d’échange de données.

Par conséquent, l’expression « disque NVMe » n’est pas tout à fait correcte, et la comparaison « HDD — SSD — NVMe » est totalement erronée et peut induire en erreur l’utilisateur qui débute sur le sujet. Il est correct de comparer les HDD et les SSD d’une part, et les SSD connectés via l'interface SATA (selon le protocole AHCI) et les SSD connectés via le bus PCI-express utilisant le protocole NVM-express d’autre part. Comparer les HDD et les SSD n’est probablement plus d’un grand intérêt pour beaucoup. Tout le monde comprend la différence, et les avantages de ces derniers sont bien connus. Il convient juste de souligner certains (très marquants) avantages. Comparés aux disques durs, les disques SSD ont une taille et un poids réduits, sont silencieux, et l’absence totale de parties mécaniques les rend de plusieurs fois plus résistants aux dommages (par exemple, en cas de chute) et améliore également leur durée de vie.

La comparaison des performances des SSD avec l’ancienne interface et l’ancien protocole, et des SSD sur le bus PCIe avec le protocole NVMe, présente sans aucun doute un intérêt bien plus grand et sera utile à tous ceux qui souhaitent se tenir au courant des nouveautés, à ceux qui envisagent d’acheter un nouvel ordinateur, et même à ceux qui, par exemple, recherchent un meilleur hébergement.

L'interface SATA, comme mentionné précédemment, a été conçue pour les disques durs, dont la tête peut physiquement accéder à une seule cellule à la fois. Il n'est donc pas surprenant que les appareils SATA n'aient qu'un seul canal. Pour les SSD, c'est désastreusement peu, car l'un de leurs avantages est le support des flux parallèles. Le contrôleur SSD gère également le positionnement initial, ce qui est un autre avantage significatif. Le bus PCI-Express permet un fonctionnement multi-canal, tandis que le protocole NVMe réalise cet avantage. En conséquence, les données stockées sur les disques à état solide sont transférées via 65 536 files d'attente de contrôle parallèles, chacune pouvant contenir simultanément plus de 65 536 commandes. À titre de comparaison : SATA et SCSI ne peuvent utiliser qu'une seule file d'attente, supportant respectivement jusqu'à 32 et 254 commandes. 

De plus, les anciens interfaces nécessitent deux accès à la mémoire vive pour exécuter chaque commande, tandis que le NVMe parvient à le faire en une seule fois. 

Le troisième avantage significatif est le travail avec les interruptions. Le protocole NVMe a été développé pour les plateformes modernes utilisant des processeurs multi-cœurs. Il intègre donc la parallélisation du traitement des flux, ainsi qu'un mécanisme optimisé pour gérer les files d'attente et les interruptions, ce qui permet d'assurer un niveau de performance plus élevé. En d'autres termes, lorsqu'une commande de plus haute priorité apparaît, son exécution commence plus rapidement.

De nombreux tests effectués par diverses organisations et experts prouvent que la vitesse de fonctionnement des SSD NVMe est en moyenne 5 fois supérieure à celle des SSD connectés via les anciens interfaces.

Passons maintenant à savoir si tous les SSD basés sur PCIe avec le protocole NVMe sont accessibles. Et cela ne concerne pas seulement le coût. En termes de prix, cette réalisation reste encore notablement plus élevée, bien que les prix des composants informatiques, comme on le sait, soient élevés uniquement au début des ventes et tendent à diminuer assez rapidement. 

Il s'agit de solutions de conception, ce que l'on appelle en langage professionnel « facteur de forme ». Autrement dit, sous quelle forme ces composants sont-ils produits par les fabricants. Actuellement, il existe sur le marché trois facteurs de forme..

Premier C'est ce qu'on appelle un « NVMe SSD ». Il s'agit d'une carte d'extension qui se connecte dans les mêmes emplacements que la carte graphique. Pour un ordinateur portable, ce n'est pas adapté. Cependant, c'est également vrai pour de nombreux ordinateurs de bureau, car de plus en plus d'entre eux sont assemblés sur des cartes mères compactes, où il n'y a souvent que deux emplacements PCIe, voire un seul (généralement occupé par la carte graphique).

Deuxième facteur de forme — U2. Il ressemble à un disque dur classique, mais est beaucoup plus petit. U2 est généralement utilisé sur les serveurs, donc il ne vaut probablement pas la peine d'être acquis par un utilisateur ordinaire.

Le troisième — M2. C'est le facteur de forme qui évolue le plus. Il est largement utilisé dans les ordinateurs portables, et depuis peu, il est également disponible sur certaines cartes mères pour PC de bureau. Cependant, lors de l'achat d'un M2, il faut être très vigilant, car des SSD SATA sont toujours fabriqués dans ce facteur de forme.

Cependant, il est également crucial d'être attentif lors de l'évaluation de l'intérêt à acquérir l'un des facteurs de forme mentionnés. Tout d'abord, il faut vérifier si votre ordinateur portable ou votre carte mère dispose des emplacements nécessaires. Et même s'ils sont présents, assurez-vous que le processeur de votre ordinateur est suffisamment puissant, car un processeur faible ne vous permettra pas de profiter des avantages d'un SSD. Si vous disposez de tout cela et que vous manipulez souvent de grands ensembles de données, un NVMe SSD est certainement ce qu'il vous faut.

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Source : habr.com