História famosa. Assim que surgirem computadores mais potentes, assim que o desempenho dos processadores e a capacidade das mídias de armazenamento aumentarem, e o usuário suspirar de alívio - “agora tenho o suficiente para tudo, não preciso apertar e economizar”, então quase imediatamente surgem novas necessidades, consumindo cada vez mais recursos, novos softwares que também “não se negam nada”. Problema eterno. Um ciclo sem fim. E uma busca incessante por novas soluções. Armazenamento em nuvem, redes neurais, inteligência artificial – é difícil imaginar o poder gigantesco que essas tecnologias exigem. Mas não fiquemos chateados, porque para qualquer problema, mais cedo ou mais tarde há solução.
Uma dessas soluções foi o protocolo NVM-express, que, como dizem os especialistas, revolucionou o uso de memória não volátil de estado sólido. O que é NVMe e quais benefícios ele traz consigo?
A velocidade de um computador depende em grande parte da velocidade de leitura de dados da mídia e da velocidade de processamento de comandos. Por mais alto desempenho que seja o sistema operacional como um todo, tudo pode ser prejudicado por um disco rígido normal, que faz com que os programas fiquem lentos ao abrir ou “pensem” ao realizar tarefas grandes. Sem falar no fato de que o HDD praticamente esgotou seu potencial para aumentar o volume de armazenamento de informações e, portanto, tornou-se pouco promissor. E o acionamento mecânico ficou ainda mais desatualizado e retardou o desenvolvimento da tecnologia informática.
E agora os HDDs foram substituídos por SSDs - unidades de estado sólido, dispositivos de armazenamento não voláteis e não mecânicos. As primeiras unidades SSD surgiram no mercado na segunda metade da década de 2000. Logo eles começaram a competir com os discos rígidos em termos de volume. Mas por muito tempo eles não conseguiram realizar plenamente seu potencial e vantagens em velocidade e acesso paralelo às células, porque as interfaces e protocolos existentes foram construídos de acordo com padrões antigos projetados para suportar unidades HDD via SATA e interfaces SCSI (SAS) ainda mais antigas. .
O próximo passo para desbloquear o potencial da memória não volátil foi a transição para barramentos PCI-express. Mas nessa altura ainda não tinham sido desenvolvidos novos padrões industriais para eles. E em 2012, foram lançados os primeiros computadores que implementavam o protocolo NVM-express.
Você deve prestar atenção imediatamente ao fato de que o NVMe não é um dispositivo ou sua interface de conexão. Este é um protocolo, ou mais precisamente, uma especificação de um protocolo de troca de dados.
Portanto, a frase “unidade NVMe” não é totalmente correta, e uma comparação como “HDD - SSD - NVMe” é absolutamente errônea e enganosa para um usuário que está apenas se familiarizando com o assunto. É correto comparar um HDD com um SSD por um lado, um SSD conectado via interface SATA (via protocolo AHCI) e um SSD conectado via barramento PCI-express usando o protocolo NVM-express, por outro. Comparar HDDs com SSDs provavelmente não é mais interessante para ninguém. Todos entendem a diferença e todos estão bem cientes dos benefícios desta última. Apenas para observar algumas vantagens (muito marcantes). Em comparação com os discos rígidos, as unidades de estado sólido são menores em tamanho e peso, são silenciosas e a completa ausência de unidades mecânicas as torna muitas vezes mais resistentes a danos (por exemplo, quando caem) e simplesmente aumenta sua vida útil.
Comparar as capacidades de um SSD com um barramento antigo e um protocolo antigo e um SSD em um barramento PCIe com protocolo NVMe é certamente de muito mais interesse e será útil para todos que estão acostumados a acompanhar novos produtos, para aqueles que vai comprar um computador novo, e até mesmo para quem, por exemplo, procura a melhor hospedagem.
A interface SATA, como já mencionado, foi criada para discos rígidos, cujo cabeçote pode acessar fisicamente apenas uma célula por vez. Não é surpreendente que os dispositivos SATA tenham apenas um canal. Para SSDs, infelizmente isso não é suficiente, porque uma de suas vantagens é o suporte para fluxos paralelos. O controlador SSD também controla o posicionamento inicial, o que é outra vantagem significativa. O barramento PCI-express fornece operação multicanal e o protocolo NVMe realiza essa vantagem. Como resultado, os dados armazenados nos SSDs são transferidos através de 65 filas de controle paralelas, cada uma das quais pode conter mais de 536 comandos simultaneamente. Compare: SATA e SCSI podem usar apenas uma fila, suportando até 65 e 536 comandos, respectivamente.
Além disso, interfaces antigas exigem dois acessos à RAM para executar cada comando, mas o NVMe consegue fazer isso de uma só vez.
A terceira vantagem significativa é trabalhar com interrupções. O protocolo NVMe foi desenvolvido para plataformas modernas que utilizam processadores multi-core. Portanto, inclui processamento paralelo de threads, bem como um mecanismo otimizado para trabalhar com filas e tratamento de interrupções, o que permite maiores níveis de desempenho. Ou seja, quando aparece um comando com maior prioridade, sua execução começa mais rapidamente.
Numerosos testes realizados por várias organizações e especialistas comprovam que a velocidade operacional dos SSDs NVMe é em média 5 vezes maior do que quando se conectam SSDs através de interfaces mais antigas.
Agora vamos falar se os SSDs implementados em PCIe com o protocolo NVMe estão disponíveis para todos. E não se trata apenas de custo. Em termos de preço, essas vendas ainda são visivelmente mais altas, embora os preços dos componentes de computador sejam conhecidos por serem altos apenas no início das vendas e tendam a diminuir rapidamente.
Estamos falando de soluções construtivas, do que na linguagem profissional costumamos chamar "fator de forma". Em outras palavras, de que forma esses componentes são produzidos pelos fabricantes. Atualmente no mercado existe três fatores de forma.
Primeiro Isso é o que chamamos de “SSD NVMe”. É uma placa de expansão e está conectada aos mesmos slots da placa de vídeo. Isso não é adequado para um laptop. Porém, como acontece com muitos computadores desktop, já que cada vez mais deles são montados em placas-mãe compactas, onde geralmente há dois ou até um slot PCIe (que geralmente é ocupado por uma placa de vídeo).
Segundo fator de forma - U2. Externamente, ele se assemelha a um disco rígido normal, mas é muito menor em tamanho. O U2 geralmente é usado em servidores, portanto é improvável que o usuário médio o compre.
Terceiro - M2. Este é o formato que mais evolui. É usado ativamente em laptops e recentemente já foi implementado em algumas placas-mãe para PCs desktop. Porém, ao adquirir um M2 você deve ter muito cuidado, pois os SSDs SATA ainda são produzidos neste formato.
No entanto, também é necessário cuidado ao avaliar a viabilidade de adquirir qualquer um dos formatos mencionados para você. Primeiro, você deve avaliar se a placa-mãe do seu laptop ou PC possui os slots necessários. E mesmo que sejam, o seu computador possui um processador poderoso o suficiente, porque um processador fraco ainda não permitirá que você experimente os benefícios de um SSD. Se você tem tudo isso e também opera frequentemente com grandes quantidades de dados, é claro que um SSD NVMe é o que você precisa.
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Fonte: habr.com