Histoire célèbre. Dès que des ordinateurs plus puissants apparaissent, dès que les performances des processeurs et la capacité des supports de stockage augmentent, et que l'utilisateur soupire de soulagement - "maintenant j'en ai assez pour tout, je n'ai pas besoin de presser et d'économiser", alors presque immédiatement, de nouveaux besoins apparaissent, enlevant toujours plus de ressources, de nouveaux logiciels qui, eux aussi, « ne se refusent rien ». Problème éternel. Un cycle sans fin. Et une recherche sans fin de nouvelles solutions. Stockage dans le cloud, réseaux de neurones, intelligence artificielle : il est difficile d'imaginer la puissance gigantesque que ces technologies nécessitent. Mais ne nous énervons pas, car à tout problème, il y a tôt ou tard une solution.
L'une de ces solutions était le protocole NVM-express qui, selon les experts, a révolutionné l'utilisation de la mémoire solide non volatile. Qu’est-ce que NVMe et quels avantages apporte-t-il ?
La vitesse d'un ordinateur dépend en grande partie de la vitesse de lecture des données du support et de la vitesse de traitement des commandes. Peu importe les performances du système d'exploitation dans son ensemble, tout peut être compromis par un disque dur ordinaire, ce qui provoque le ralentissement des programmes lors de l'ouverture ou la « réflexion » lors de l'exécution de tâches volumineuses. Sans parler du fait que le disque dur a pratiquement épuisé son potentiel d'augmentation des volumes de stockage d'informations et est donc devenu peu prometteur. Et l'entraînement mécanique était encore plus obsolète et ralentissait le développement de la technologie informatique.
Et maintenant, les disques durs ont été remplacés par des SSD - des disques SSD, des périphériques de stockage non volatiles et non mécaniques. Les premiers disques SSD sont apparus sur le marché dans la seconde moitié des années 2000. Très vite, ils ont commencé à rivaliser avec les disques durs en termes de volume. Mais pendant longtemps, ils n'ont pas pu exploiter pleinement leur potentiel et leurs avantages en termes de vitesse et d'accès parallèle aux cellules, car les interfaces et protocoles existants ont été construits selon d'anciennes normes conçues pour prendre en charge les disques durs via SATA et des interfaces SCSI (SAS) encore plus anciennes. .
La prochaine étape pour libérer le potentiel de la mémoire non volatile a été la transition vers les bus PCI-express. Mais à cette époque, de nouvelles normes industrielles n’avaient pas encore été élaborées pour eux. Et en 2012, les premiers ordinateurs implémentant le protocole NVM-express ont été lancés.
Vous devez immédiatement faire attention au fait que NVMe n'est pas un périphérique ni son interface de connexion. Il s'agit d'un protocole, ou plus précisément d'une spécification d'un protocole d'échange de données.
Par conséquent, l'expression « lecteur NVMe » n'est pas tout à fait correcte, et une comparaison telle que « HDD - SSD - NVMe » est absolument erronée et trompeuse pour un utilisateur qui vient tout juste de se familiariser avec le sujet. Il est correct de comparer un disque dur avec un SSD d'une part, un SSD connecté via l'interface SATA (via le protocole AHCI) et un SSD connecté via le bus PCI-express utilisant le protocole NVM-express, d'autre part. Comparer les disques durs avec les SSD n’intéresse probablement plus personne. Tout le monde comprend la différence, et tout le monde est bien conscient des avantages de cette dernière. Juste pour noter quelques avantages (très marquants). Par rapport aux disques durs, les disques SSD sont plus petits en taille et en poids, sont silencieux et l'absence totale de disques mécaniques les rend beaucoup plus résistants aux dommages (par exemple, en cas de chute) et augmente simplement leur durée de vie.
Comparer les capacités d'un SSD avec un ancien bus et un ancien protocole et d'un SSD sur un bus PCIe avec un protocole NVMe est certainement bien plus intéressant et sera utile à tous ceux qui ont l'habitude de suivre les nouveautés, à ceux qui vont acheter un nouvel ordinateur, et même à ceux qui, par exemple, recherchent le meilleur hébergement.
L'interface SATA, comme déjà mentionné, a été créée pour les disques durs dont la tête ne peut accéder physiquement qu'à une seule cellule à la fois. Il n'est pas surprenant que les périphériques SATA n'aient qu'un seul canal. Pour les SSD, cela n'est malheureusement pas suffisant, car l'un de leurs avantages est la prise en charge des flux parallèles. Le contrôleur SSD contrôle également le positionnement initial, ce qui constitue un autre avantage non négligeable. Le bus PCI-express permet un fonctionnement multicanal et le protocole NVMe réalise cet avantage. En conséquence, les données stockées sur les SSD sont transférées via 65 536 files d’attente de contrôle parallèles, chacune pouvant contenir plus de 65 536 commandes simultanément. Comparez : SATA et SCSI ne peuvent utiliser qu'une seule file d'attente, prenant respectivement en charge jusqu'à 32 et jusqu'à 254 commandes.
De plus, les anciennes interfaces nécessitent deux accès à la RAM pour exécuter chaque commande, mais NVMe parvient à le faire en une seule fois.
Le troisième avantage important est de travailler avec des interruptions. Le protocole NVMe a été développé pour les plates-formes modernes utilisant des processeurs multicœurs. Par conséquent, il inclut le traitement parallèle des threads, ainsi qu'un mécanisme optimisé pour travailler avec les files d'attente et la gestion des interruptions, ce qui permet des niveaux de performances plus élevés. En d’autres termes, lorsqu’une commande avec une priorité plus élevée apparaît, son exécution commence plus rapidement.
De nombreux tests menés par diverses organisations et experts prouvent que la vitesse de fonctionnement des SSD NVMe est en moyenne 5 fois supérieure à celle lors de la connexion de SSD via des interfaces plus anciennes.
Voyons maintenant si les SSD implémentés sur PCIe avec le protocole NVMe sont accessibles à tous. Et ce n'est pas seulement une question de coût. En termes de prix, ces ventes sont encore sensiblement plus élevées, même si les prix des composants informatiques ne sont connus pour être élevés qu'au tout début des ventes et ont tendance à baisser assez rapidement.
Nous parlons de solutions constructives, de ce qu'on appelle habituellement dans le langage professionnel "facteur de forme". Autrement dit, sous quelle forme ces composants sont produits par les fabricants. Il existe actuellement sur le marché trois facteurs de forme.
Premier C'est ce qu'on appelle le « SSD NVMe ». Il s'agit d'une carte d'extension connectée aux mêmes emplacements que la carte vidéo. Cela ne convient pas à un ordinateur portable. Cependant, comme pour de nombreux ordinateurs de bureau, puisque de plus en plus d'entre eux sont assemblés sur des cartes mères compactes, où se trouvent souvent deux voire un emplacement PCIe (qui est généralement occupé par une carte vidéo).
Deuxième facteur de forme -U2. Extérieurement, il ressemble à un disque dur ordinaire, mais sa taille est beaucoup plus petite. U2 est généralement utilisé sur des serveurs, il est donc peu probable que l'utilisateur moyen l'achète.
Troisième - M2. Il s’agit du facteur de forme le plus évolutif. Il est activement utilisé dans les ordinateurs portables et a récemment été implémenté sur certaines cartes mères pour ordinateurs de bureau. Cependant, lors de l'achat d'un M2, vous devez être très prudent, car les SSD SATA sont toujours produits dans ce format.
Cependant, il faut également faire preuve de prudence lors de l'évaluation de la faisabilité de l'achat de l'un des facteurs de forme mentionnés pour vous-même. Tout d’abord, vous devez évaluer si la carte mère de votre ordinateur portable ou de votre PC dispose des emplacements nécessaires. Et même si tel est le cas, votre ordinateur dispose-t-il d'un processeur suffisamment puissant, car un processeur faible ne vous permettra toujours pas de profiter des avantages d'un SSD. Si vous disposez de tout cela et que vous travaillez souvent avec de grandes quantités de données, un SSD NVMe est bien sûr ce dont vous avez besoin.
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Source: habr.com