Storia famosa. Non appena compaiono computer più potenti, non appena le prestazioni dei processori e la capacità dei supporti di memorizzazione aumentano e l'utente sospira di sollievo: "ora ho abbastanza per tutto, non devo spremere e salvare", quindi quasi subito compaiono nuove esigenze che tolgono sempre più risorse, nuovi software che inoltre “non si negano nulla”. Problema eterno. Un ciclo infinito. E una ricerca infinita di nuove soluzioni. Archiviazione nel cloud, reti neurali, intelligenza artificiale: è difficile persino immaginare quale gigantesca potenza richieda queste tecnologie. Ma non arrabbiamoci, perché per qualsiasi problema prima o poi c’è una soluzione.
Una di queste soluzioni è stata il protocollo NVM-express che, come dicono gli esperti, ha rivoluzionato l'uso della memoria non volatile a stato solido. Cos'è NVMe e quali vantaggi porta con sé?
La velocità di un computer dipende in gran parte dalla velocità di lettura dei dati dai media e dalla velocità di elaborazione dei comandi. Non importa quanto sia potente il sistema operativo nel suo insieme, tutto può essere compromesso da un normale disco rigido, che fa sì che i programmi rallentino quando si aprono o "pensino" quando eseguono attività di grandi dimensioni. Per non parlare del fatto che l'HDD ha praticamente esaurito il suo potenziale per aumentare i volumi di archiviazione delle informazioni e quindi è diventato poco promettente. E l'azionamento meccanico era ancora più obsoleto e rallentava lo sviluppo della tecnologia informatica.
E ora gli HDD sono stati sostituiti dagli SSD: unità a stato solido, dispositivi di archiviazione non volatili e non meccanici. I primi drive SSD sono apparsi sul mercato nella seconda metà degli anni 2000. Ben presto iniziarono a competere con i dischi rigidi in termini di volume. Ma per molto tempo non sono riusciti a realizzare appieno il loro potenziale e i vantaggi in termini di velocità e accesso parallelo alle celle, perché le interfacce e i protocolli esistenti sono stati costruiti secondo vecchi standard progettati per supportare le unità HDD tramite SATA e ancora più antiche interfacce SCSI (SAS). .
Il passo successivo per sfruttare il potenziale della memoria non volatile è stato il passaggio ai bus PCI Express. Ma a quel punto per loro non erano ancora stati sviluppati nuovi standard industriali. E nel 2012 sono stati rilasciati i primi computer che implementavano il protocollo NVM-express.
Dovresti immediatamente prestare attenzione al fatto che NVMe non è un dispositivo o la sua interfaccia di connessione. Si tratta di un protocollo o, più precisamente, di una specifica di un protocollo di scambio dati.
Pertanto, la frase "unità NVMe" non è del tutto corretta e un confronto come "HDD - SSD - NVMe" è assolutamente errato e fuorviante per un utente che ha appena familiarizzato con l'argomento. È corretto confrontare da un lato un HDD con un SSD, dall'altro un SSD collegato tramite l'interfaccia SATA (tramite il protocollo AHCI) e un SSD collegato tramite il bus PCI-express utilizzando il protocollo NVM-express. Il confronto tra HDD e SSD probabilmente non interessa più a nessuno. Tutti capiscono la differenza e tutti sono ben consapevoli dei vantaggi di quest'ultimo. Giusto per notare alcuni vantaggi (molto sorprendenti). Rispetto ai dischi rigidi, le unità a stato solido sono più piccole in termini di dimensioni e peso, sono silenziose e la completa assenza di unità meccaniche le rende molte volte più resistenti ai danni (ad esempio in caso di caduta) e ne aumenta semplicemente la durata.
Confrontare le capacità di un SSD con un vecchio bus e un vecchio protocollo e di un SSD su bus PCIe con un protocollo NVMe è sicuramente di molto più interesse e sarà utile a tutti coloro che sono abituati a stare al passo con i nuovi prodotti, a coloro che stanno per acquistare un nuovo computer, e anche a chi, ad esempio, cerca il miglior hosting.
L'interfaccia SATA, come già accennato, è stata creata per i dischi rigidi, la cui testa può accedere fisicamente a una sola cella alla volta. Non sorprende che i dispositivi SATA abbiano un solo canale. Per gli SSD, purtroppo, questo non è sufficiente, perché uno dei loro vantaggi è il supporto per i flussi paralleli. Il controller SSD controlla anche il posizionamento iniziale, il che rappresenta un altro vantaggio significativo. Il bus PCI-express fornisce il funzionamento multicanale e il protocollo NVMe realizza questo vantaggio. Di conseguenza, i dati archiviati sugli SSD vengono trasferiti attraverso 65 code di controllo parallele, ciascuna delle quali può contenere più di 536 comandi contemporaneamente. Confronto: SATA e SCSI possono utilizzare solo una coda, supportando rispettivamente fino a 65 e fino a 536 comandi.
Inoltre, le vecchie interfacce richiedono due accessi alla RAM per eseguire ciascun comando, ma NVMe riesce a farlo in un colpo solo.
Il terzo vantaggio significativo è lavorare con interruzioni. Il protocollo NVMe è stato sviluppato per piattaforme moderne che utilizzano processori multi-core. Pertanto include l'elaborazione parallela dei thread, nonché un meccanismo ottimizzato per lavorare con le code e la gestione degli interrupt, che consente livelli di prestazioni più elevati. In altre parole, quando appare un comando con una priorità più alta, la sua esecuzione inizia più velocemente.
Numerosi test condotti da varie organizzazioni ed esperti dimostrano che la velocità operativa degli SSD NVMe è in media 5 volte superiore rispetto a quando si collegano gli SSD tramite interfacce meno recenti.
Ora parliamo se gli SSD implementati su PCIe con il protocollo NVMe sono disponibili per tutti. E non è solo una questione di costi. In termini di prezzo, tali vendite sono ancora notevolmente più elevate, anche se è noto che i prezzi dei componenti dei computer sono elevati solo all'inizio delle vendite e tendono a diminuire abbastanza rapidamente.
Parliamo di soluzioni costruttive, di ciò che nel linguaggio professionale si suole chiamare "Fattore di forma". In altre parole, in quale forma questi componenti vengono prodotti dai produttori. Attualmente sul mercato c'è tre fattori di forma.
Prima Questo è ciò che viene chiamato “SSD NVMe”. È una scheda di espansione e si collega agli stessi slot della scheda video. Questo non è adatto per un laptop. Tuttavia, come per molti computer desktop, poiché sempre più di essi sono assemblati su schede madri compatte, dove spesso sono presenti due o anche uno slot PCIe (che di solito è occupato da una scheda video).
Secondo fattore di forma —U2. Esternamente, assomiglia a un normale disco rigido, ma è di dimensioni molto più piccole. U2 viene solitamente utilizzato sui server, quindi è improbabile che l'utente medio lo acquisti.
Terzo: M2. Questo è il fattore di forma più in evoluzione. Viene utilizzato attivamente nei laptop e recentemente è già stato implementato su alcune schede madri per PC desktop. Tuttavia, quando acquistate un M2 dovreste fare molta attenzione, perché gli SSD SATA vengono ancora prodotti in questo formato.
Tuttavia, è necessaria attenzione anche nel valutare la fattibilità dell'acquisto personale di uno qualsiasi dei fattori di forma menzionati. Per prima cosa dovresti valutare se la scheda madre del tuo laptop o PC ha gli slot necessari. E anche se lo sono, il tuo computer ha un processore sufficientemente potente, perché un processore debole non ti consentirà comunque di sperimentare i vantaggi di un SSD. Se avete tutto questo e lavorate spesso anche con grandi quantità di dati, ovviamente un SSD NVMe è ciò di cui avete bisogno.
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Fonte: habr.com