Uma história conhecida. Assim que computadores mais poderosos surgem, assim que o desempenho dos processadores e a capacidade dos dispositivos de armazenamento aumentam, e o usuário suspira aliviado — "agora eu tenho espaço de sobra para tudo, não preciso me restringir ou economizar", quase imediatamente novas necessidades aparecem, exigindo cada vez mais recursos, novos softwares que também "não se privam de nada". Um problema eterno. Um ciclo interminável. E uma busca incessante por novas soluções. Armazenamentos em nuvem, redes neurais, inteligência artificial — é até difícil imaginar quanta capacidade gigante essas tecnologias exigem. Mas não vamos nos preocupar, pois para qualquer tarefa, cedo ou tarde, uma solução acaba sendo encontrada.
Uma das soluções foi o protocolo NVM Express, que, segundo especialistas, revolucionou o uso de memória flash não volátil. Mas o que é NVMe e quais benefícios ele trouxe consigo?
A velocidade de operação de um computador depende muito da rapidez com que os dados são lidos dos dispositivos e da velocidade de processamento dos comandos. Independentemente de quão alto desempenho tenha o sistema operacional como um todo, tudo pode ser reduzido a zero por um disco rígido comum, que faz com que os programas fiquem lentos ao abrir ou "hesitem" ao realizar tarefas mais volumosas. Sem mencionar que os HDDs praticamente esgotaram seu potencial para aumentar a capacidade de armazenamento de informações e, por isso, tornaram-se obsoletos. E um disco mecânico ainda mais, que atrasava o desenvolvimento das tecnologias computacionais.
Assim, os SSDs — unidades de estado sólido, dispositivos de memória não mecânicos e não voláteis — surgiram para substituir os HDDs. Os primeiros SSDs apareceram no mercado na segunda metade dos anos 2000. Logo, eles já estavam competindo com os discos rígidos em termos de capacidade. No entanto, para revelar completamente seu potencial e as vantagens em termos de velocidade e paralelismo no acesso às células, levou tempo, pois as interfaces e os protocolos existentes foram construídos segundo padrões antigos, projetados para suportar dispositivos de HDD através das interfaces SATA e ainda mais arcaicas SCSI (SAS).
O próximo passo na revelação do potencial da memória não volátil foi a transição para os barramentos PCI-express. No entanto, até aquele momento, novos padrões industriais ainda não haviam sido desenvolvidos. Assim, em 2012, os primeiros computadores foram lançados, implementando o protocolo NVM-express.
É importante ressaltar que NVMe não é um dispositivo nem uma interface de conexão. Trata-se de um protocolo, mais precisamente, uma especificação de protocolo de troca de dados.
Portanto, a expressão "armazenamento NVMe" não é totalmente correta, e a comparação do tipo "HDD - SSD - NVMe" é absolutamente errônea e pode confundir os usuários que estão começando a se familiarizar com o tema. O correto é comparar HDD com SSD de um lado, e SSDs conectados via interface SATA (pelo protocolo AHCI) e SSDs conectados através do barramento PCI-express utilizando o protocolo NVM-express do outro. Comparar HDD com SSD, provavelmente, já não interessa muito a ninguém. Todos entendem a diferença, e são amplamente conhecidos os benefícios deste último. Entretanto, vale a pena destacar algumas (bastante evidentes) vantagens. Comparados aos discos rígidos, os SSDs têm um tamanho e peso menores, são silenciosos, e a total ausência de mecanismos de leitura/gravação os torna muito mais resistentes a danos (por exemplo, em quedas) e, por consequência, aumenta sua vida útil.
Comparar as capacidades dos SSDs com o velho barramento e o antigo protocolo em relação aos SSDs no barramento PCIe com o protocolo NVMe é, sem dúvida, muito mais interessante e será útil para todos que desejam estar atualizados sobre as novidades, para aqueles que pretendem comprar um novo computador e até mesmo para quem está, por exemplo, em busca da melhor hospedagem.
A interface SATA, como já mencionado, foi criada para discos rígidos, cujas cabeças podem acessar fisicamente apenas uma célula de cada vez. Não é surpresa que os dispositivos SATA tenham apenas um canal. Para SSDs, isso é lamentavelmente insuficiente, pois uma das suas vantagens é o suporte a fluxos paralelos. O controlador SSD também gerencia o posicionamento inicial, que é mais um benefício significativo. O barramento PCI-express permite operação multicanal, e o protocolo NVMe implementa essa vantagem. Como resultado, os dados armazenados em unidades de estado sólido são transferidos através de 65.536 filas de controle paralelas, cada uma das quais pode conter simultaneamente mais de 65.536 comandos. Compare: SATA e SCSI podem usar apenas uma fila, suportando até 32 e até 254 comandos, respectivamente.
Além disso, as interfaces mais antigas exigem duas chamadas à memória RAM para executar cada comando, enquanto o NVMe consegue fazer isso em um único ciclo.
A terceira grande vantagem é o trabalho com interrupções. O protocolo NVMe foi desenvolvido para plataformas modernas que utilizam processadores multicore. Portanto, ele incorpora a paralelismo no processamento de fluxos, além de um mecanismo otimizado para o gerenciamento de filas e tratamento de interrupções, o que permite um nível de desempenho mais elevado. Em outras palavras, quando um comando com uma prioridade mais alta aparece, sua execução começa mais rapidamente.
Vários testes realizados por diversas organizações e especialistas comprovam que a velocidade de operação dos SSDs NVMe é em média 5 vezes maior do que ao conectar SSDs por interfaces mais antigas.
Agora, sobre se todos têm acesso a SSDs implementados em PCIe com protocolo NVMe. E não se trata apenas do custo. O preço dessa implementação ainda é significativamente mais alto, embora os preços dos componentes de computador, como se sabe, sejam altos apenas no início das vendas e tendam a cair rapidamente.
Refere-se a soluções construtivas, ao que em linguagem profissional é comumente chamado de “fator de forma”. Em outras palavras, em que formato esses componentes são lançados pelos fabricantes. Atualmente, no mercado existem três fatores de forma.
Primeiro Este é o chamado «NVMe SSD». Ele é uma placa de expansão e conecta-se nos mesmos slots que a placa de vídeo. Para um laptop, ele não é adequado. No entanto, da mesma forma para muitos computadores desktop, já que eles estão sendo cada vez mais montados em placas-mãe compactas, onde há normalmente dois slots PCIe ou até mesmo um (que geralmente está ocupado pela placa de vídeo).
Segundo fator de forma — U2. Externamente, ele se parece com um disco rígido normal, mas é muito menor em tamanho. O U2 é geralmente usado em servidores, portanto, é improvável que o usuário comum precise adquiri-lo.
O terceiro — M2. Este é o fator de forma que mais está se desenvolvendo. Ele é amplamente utilizado em laptops e, recentemente, já está disponível em algumas placas-mãe para PCs desktops. No entanto, ao adquirir um M2, é preciso ter muito cuidado, pois ainda são produzidos SSDs SATA nesse fator de forma.
Entretanto, atenção é necessária ao avaliar a conveniência de adquirir qualquer um dos fatores de forma mencionados. Para começar, deve-se avaliar se há os slots necessários no seu laptop ou na placa-mãe do PC. E mesmo que existam, será que o processador do seu computador é poderoso o suficiente? Porque um processador fraco ainda não permitirá que você sinta as vantagens do SSD. Se você tem tudo isso e, além disso, frequentemente trabalha com grandes volumes de dados, sem dúvida, o NVMe SSD é o que você precisa.
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Fonte: habr.com
