Una storia nota. Non appena compaiono computer più potenti, non appena aumenta la produttività dei processori e la capacità dei supporti di memoria, e l'utente sospira di sollievo dicendo: «ora ho tutto ciò di cui ho bisogno, non devo più stringere la cinghia e risparmiare», quasi subito emergono nuove esigenze che richiedono sempre più risorse, nuovo software che non si risparmia in nulla. Un problema eterno. Un ciclo senza fine. E una ricerca infinita di nuove soluzioni. Archiviazione cloud, reti neurali, intelligenza artificiale: è difficile persino immaginare quali enormi potenze richiedano queste tecnologie. Ma non dobbiamo scoraggiarci, perché per ogni problema prima o poi si trova una soluzione.
Una di queste soluzioni è diventato il protocollo NVM-express, che, secondo gli esperti, ha rivoluzionato l'uso della memoria flash non volatile. Cos'è quindi NVMe e quali vantaggi ha portato con sé?
La velocità di funzionamento di un computer dipende in gran parte dalla rapidità di lettura dei dati dai supporti e dalla velocità di elaborazione dei comandi. Qualunque sia l'operating system ad alte prestazioni, tutto può essere vanificato da un normale disco rigido, che costringe i programmi a rallentare all'apertura o a «pensare» quando eseguono compiti pesanti. Per non parlare del fatto che l'HDD ha praticamente esaurito il suo potenziale di aumento della capacità di archiviazione e quindi è diventato obsoleto. E il disco meccanico, oltretutto, è ormai superato e rallenta lo sviluppo delle tecnologie informatiche.
Ed ecco che agli HDD sono subentrati gli SSD — i dispositivi a stato solido, memorie non meccaniche e non volatili. I primi dispositivi SSD sono apparsi sul mercato nella seconda metà degli anni 2000. Molto presto hanno cominciato a competere con i dischi rigidi in termini di capacità. Ma per svelare completamente il loro potenziale e i vantaggi in termini di velocità e parallelismo delle operazioni con le celle, ci è voluto del tempo, perché le interfacce e i protocolli esistenti erano basati su vecchi standard, progettati per supportare gli HDD attraverso le interfacce SATA e le ancora più antiche SCSI (SAS).
Il passo successivo per svelare il potenziale della memoria indipendente dall'energia è stato il passaggio ai bus PCI-express. Ma fino a quel momento non erano ancora stati sviluppati nuovi standard industriali. E così, nel 2012, sono stati rilasciati i primi computer che implementano il protocollo NVM-express.
È subito necessario notare che NVMe non è un dispositivo né un'interfaccia di collegamento. Si tratta di un protocollo, più precisamente, di una specifica per lo scambio di dati.
Pertanto, l'espressione "disco NVMe" non è del tutto corretta, e il confronto tra "HDD - SSD - NVMe" è assolutamente errato e può fuorviare l'utente che si sta familiarizzando con l'argomento. È corretto confrontare gli HDD con gli SSD da un lato, e gli SSD collegati tramite interfaccia SATA (secondo il protocollo AHCI) e SSD collegati tramite bus PCI-express utilizzando il protocollo NVM-express dall'altro. Probabilmente, confrontare HDD con SSD non interessa più a molti. Tutti comprendono la differenza e sono ben noti i vantaggi dell'ultimo. Si potrebbero solo menzionare alcuni (piuttosto evidenti) vantaggi. Rispetto ai dischi rigidi, le unità a stato solido hanno dimensioni e peso minori, sono silenziose, e l'assenza totale di drive meccanici le rende molto più resistenti ai danni (ad esempio, in caso di caduta) e aumenta semplicemente la durata.
Il confronto delle capacità degli SSD con il vecchio bus e il vecchio protocollo e gli SSD sul bus PCIe con il protocollo NVMe è senza dubbio di grande interesse e sarà utile a chiunque voglia restare aggiornato sulle novità, a coloro che intendono acquistare un nuovo computer e anche a chi, ad esempio, sta cercando il miglior hosting.
L'interfaccia SATA, come già detto, è stata progettata per i dischi rigidi, la testina dei quali può accedere fisicamente a una sola cella alla volta. Non c'è da stupirsi che nei dispositivi SATA ci sia un solo canale. Per gli SSD questo è drammaticamente poco, poiché uno dei loro vantaggi è il supporto per flussi paralleli. Il controller SSD gestisce anche il posizionamento iniziale, che è un ulteriore vantaggio significativo. Il bus PCI-express consente un funzionamento multicanale, e il protocollo NVMe realizza questo vantaggio. Di conseguenza, i dati memorizzati nelle unità a stato solido vengono trasferiti attraverso 65.536 code di gestione parallele, ciascuna delle quali può contenere simultaneamente oltre 65.536 comandi. A confronto: SATA e SCSI possono utilizzare solo una coda, supportando fino a 32 e 254 comandi rispettivamente.
Inoltre, le vecchie interfacce per l'esecuzione di ciascun comando richiedono due accessi alla memoria RAM, mentre NVMe riesce a farlo in un solo passaggio.
Il terzo vantaggio significativo è il lavoro con le interruzioni. Il protocollo NVMe è stato sviluppato per piattaforme moderne che utilizzano processori multi-core. Pertanto, include la parallelizzazione nell'elaborazione dei flussi, così come un meccanismo ottimizzato per la gestione delle code e delle interruzioni, il che consente di garantire un livello di prestazioni più elevato. In altre parole, quando arriva un comando di priorità più alta, l'esecuzione inizia più rapidamente.
Numerosi test condotti da varie organizzazioni ed esperti dimostrano che la velocità di funzionamento degli SSD NVMe è in media cinque volte superiore rispetto a quando gli SSD sono collegati tramite vecchie interfacce.
Ora parliamo di quanto siano accessibili gli SSD realizzati su PCIe con il protocollo NVMe. E non si tratta solo del costo. Per il momento, il prezzo di tale implementazione è ancora significativamente più alto, anche se i prezzi dei componenti informatici, come si sa, sono elevati solo all'inizio delle vendite e tendono a diminuire piuttosto rapidamente.
Si parla di soluzioni costruttive, di ciò che nel linguaggio professionale viene comunemente chiamato «fattore di forma». In altre parole, in quale forma questi componenti vengono rilasciati dai produttori. Attualmente, sul mercato ci sono tre fattori di forma.
Primo si chiama «NVMe SSD». Si tratta di una scheda di espansione e si collega negli stessi slot della scheda video. È inadatta per i laptop. Tuttavia, lo è anche per molti computer desktop, poiché sempre più di essi vengono assemblati su schede madri compatte, dove gli slot PCIe sono spesso solo due o addirittura uno (di solito occupato dalla scheda video).
Secondo fattore di forma — U2. Esternamente, ricorda un normale disco rigido, ma è molto più piccolo. U2 viene solitamente utilizzato su server, quindi è improbabile che un utente comune debba acquistarlo.
Il terzo — M2. Questo è il fattore di forma in maggiore sviluppo. Viene utilizzato attivamente nei laptop e, da poco tempo, è già disponibile su alcune schede madri per PC desktop. Tuttavia, quando si acquista un M2, è necessario prestare molta attenzione, poiché in questo fattore di forma vengono ancora prodotti anche SSD SATA.
Tuttavia, è necessaria attenzione anche nella valutazione della fattibilità dell'acquisto di uno qualsiasi dei fattori di forma menzionati. Per iniziare, è necessario verificare se il laptop o la scheda madre del PC dispongono degli slot richiesti. E anche se ci sono, il processore del computer è sufficientemente potente, perché un processore debole non vi permetterà comunque di apprezzare i vantaggi di un SSD. Se avete tutto questo e in aggiunta gestite spesso grandi quantità di dati, sicuramente, un NVMe SSD è ciò di cui avete bisogno.
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Fonte: habr.com
