Os recentes avanços tecnológicos no armazenamento de dados levaram as empresas e os consumidores a abandonar as unidades de disco rígido (HDDs) tradicionais e adotar uma tecnologia de unidade de estado sólido (SSD) mais rápida e de menor latência. Neste post, veremos essa nova tecnologia, bem como o protocolo mais rápido e popular disponível para conectá-la à placa-mãe de um computador – memória expressa não volátil (NVMe).
Embora os termos SSD e NVMe sejam frequentemente usados para descrever dois tipos diferentes de unidades, eles são, na verdade, tecnologias de armazenamento de dados diferentes que podem ser usadas para se complementarem. SSDs são um tipo de armazenamento baseado em semicondutores usado com armazenamento flash, e NVMe é um protocolo para transferência de dados com sobrecargas de sistema reduzidas por operações de entrada/saída por segundo (E/S ou IOPS) usado em SSDs com memória flash.
As diferenças entre a tecnologia NVMe e SSD são sutis e podem ser confusas. Embora todo dispositivo NVMe também seja uma unidade SSD, nem todos os SSDs são unidades NVMe. De acordo com um relatório de 2023 da International Data Corporation (IDC) (link externo à ibm.com), o NVMe foi projetado para acelerar a transferência de dados para sistemas conectados por meio de um PCI Express, um barramento de expansão serial padrão para conectar um computador a um ou mais periféricos. dispositivos. No entanto, nem todos os SSDs utilizam tecnologia PCIe; alguns usam interfaces SATA e SAS mais antigas projetadas para HDDs, tornando-as compatíveis com dispositivos mais antigos.
O que é um SSD?
Antes da invenção dos SSDs, os HDDs e as unidades de disquete eram as unidades de armazenamento mais utilizadas no mercado. Mas enquanto os HDDs e as unidades de disquete dependiam de ímãs para armazenar dados, os SSDs usam uma nova tecnologia chamada NAND – um tipo de armazenamento não volátil que não requer energia para reter seus dados. Em um SSD, cada chip de memória é feito de blocos que contêm células (também conhecidas como páginas ou setores), cada uma com seus próprios bits de memória.
Ao contrário dos HDDs que possuem latência e tempo de acesso inerentes devido aos seus pratos, discos giratórios e cabeçotes de leitura/gravação, os SSDs não contêm partes móveis, o que os torna muito mais rápidos. Desde o início até meados da década de 2000, a popularidade dos SSDs tem crescido tanto no mercado de consumo quanto no mercado empresarial devido ao seu desempenho superior e velocidades extremamente rápidas.
SSD NVMe
Para obter as velocidades de transferência de dados mais rápidas disponíveis, não procure além do SSD NVMe. Por meio de seu barramento Peripheral Component Interconnect Express (PCIe), os SSDs NVMe podem atingir velocidades de transferência de até 20 gigabytes por segundo (Gbps) – mais de três vezes a velocidade de um SSD SATA. Outro recurso atraente de uma unidade NVMe está logo em seu nome: memória não volátil. Esta especificação significa que, ao contrário de outros tipos de unidades, não é necessária energia para que um dispositivo NVMe retenha sua memória. Além disso, ao contrário de outras tecnologias, o armazenamento NVMe pode ser conectado diretamente à CPU de um computador usando um soquete PCIe e permitir que a memória flash da unidade funcione através de PCIe em vez de um driver SATA, que é mais lento.
SSD SATA
Outro tipo popular de SSD é o drive SATA, que se tornou mais popular recentemente devido à sua compatibilidade com tecnologias mais antigas. Embora os SSDs NVMe ainda tenham mais largura de banda, muitos computadores mais antigos não suportam a tecnologia NVMe ou PCIe, tornando a interface SATA a melhor opção. Os SSDs SATA podem atingir uma velocidade máxima de transferência de dados de seis gigabytes por segundo (Gbps), mais lenta que outras interfaces mais recentes, mas ainda consideravelmente mais rápida que um HDD tradicional.
Saiba mais sobre como NVMe e SATA se relacionam
SSD M.2
As unidades M.2, lançadas em 2012, são um tipo de SSD que pode ser conectado diretamente à placa-mãe de um computador usando um formato M.2. Em comparação com outros tipos de SSDs, as unidades M.2 são mais eficientes em termos de energia e ocupam menos espaço. Eles também são menores e mais rápidos do que os SSDs de 2,5 polegadas amplamente utilizados e não requerem nenhum tipo de cabo para conexão. Apesar de seu tamanho relativamente pequeno, os M.2s podem armazenar tantos dados quanto seus pares – até oito terabytes (TBs) – e são compatíveis com qualquer placa-mãe que possua um slot M.2. Quando usam a interface NVMe, os SSDs M.2 NVMe podem oferecer algumas das velocidades de transferência de dados mais rápidas disponíveis atualmente.
Saiba mais sobre como NVMe e M.2 se relacionam
SSDs PCIe
Um SSD PCIe é uma placa de expansão que conecta um computador a vários componentes (como uma placa gráfica ou dispositivo de armazenamento externo) usando o padrão de barramento de expansão serial PCIe. Os slots PCIe estão disponíveis em cinco tamanhos diferentes (x2, x3, x4… etc.) com x referindo-se ao número de pistas que cada placa possui para transferência de dados.
O que é NVMe?
NVMe (memória não volátil expressa) é um protocolo de transferência de dados projetado para armazenamento flash e SSDs. Foi introduzido em 2011 como uma alternativa aos protocolos SATA e Serial Attached SCSI (SAS) que eram o padrão da indústria na época e oferece melhor rendimento do que seus antecessores. Além de melhorias em armazenamento e tecnologia, o NVMe contribuiu para o desenvolvimento de tecnologias importantes que estavam sendo desenvolvidas ao mesmo tempo, incluindo a Internet das Coisas (IoT), inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina (ML).
Desde 2011, a tecnologia NVMe se destacou por sua alta largura de banda e velocidades de transferência de dados extremamente rápidas. Devido às melhorias nos drivers NVMe que permitem paralelismo e pesquisa, os SSDs NVMe podem otimizar os tempos de resposta e as velocidades de gravação e ajudar a reduzir a latência para evitar gargalos de CPU. Além disso, a tecnologia NVMe ocupa menos espaço de infraestrutura no nível empresarial e usa menos energia do que a popular Small Computer System Interface (SCSI).
As unidades NVMe de alto desempenho podem ultrapassar 3.000 megabytes por segundo (MB/s), com alguns dos modelos mais recentes atingindo velocidades de até 7.500 MB/s. Ao contrário de seu antecessor, Serial Advanced Technology Attachment (SATA), o NVMe foi projetado para mídia de armazenamento não volátil e de alto desempenho, tornando-o uma excelente escolha para ambientes computacionais desafiadores e ricos em dados.
Barramento Peripheral Component Interconnect Express (PCIe)
Os SSDs NVMe acessam o armazenamento flash por meio de um barramento PCIe que remove o controlador “intermediário”, reduzindo bastante a latência. No entanto, os NVMes também podem ser executados em qualquer tipo de interconexão de “fabric” – como Fibre Channel e Ethernet – e dentro de Ethernet, iWarp, RoCEv2, iSER e NVMe-TCP. PCIe Gen4 é a especificação PCI Express mais recente e sua taxa de transferência de dados é o dobro da Gen3. Enquanto os PCIes Gen3 têm uma taxa de transferência de oito giga transferências por segundo (GT/s) por pista PCIe, a taxa do Gen4 é de 16 GT/s, ou 2 GB/s por pista PCIe.
Filas de comando paralelas
Os SSDs NVMe podem executar dezenas de milhares de filas de comandos paralelas ao mesmo tempo, outro diferencial importante das unidades que utilizam o protocolo SCSI mais antigo e mais lento e podem implantar apenas uma única fila de comandos. Com SSDs NVMe, o método de conexão é independente do protocolo. Por exemplo, os conectores NVMe PCIe podem acessar uma única unidade por meio de um link PCIe executando o protocolo NVMe.
NVMe vs. SSD: que tipo de armazenamento de dados é ideal para você?
Não há como comparar com precisão a tecnologia NVMe e SSD, pois são diferentes e muitas vezes se complementam. Os SSDs NVMe oferecem algumas das velocidades de transferência de dados mais rápidas disponíveis, mas isso não significa que sejam necessariamente a escolha certa para suas necessidades. Muitos fatores entram em jogo na escolha de uma solução de armazenamento de dados. Para ajudar no processo, comparamos algumas das opções mais populares disponíveis por quatro fatores críticos: preço, especificações técnicas, capacidade de armazenamento e velocidade.
Preço: Até recentemente, os SSDs SATA eram comparativamente mais baratos que os SSDs NVMe, tornando-os uma escolha atraente para usuários preocupados com o orçamento. No entanto, o preço dos SSDs NVMe tem caído nos últimos anos à medida que a tecnologia se torna mais amplamente disponível, tornando o preço cada vez menos um diferencial. Hoje, o preço da popular marca Samsung de SSDs – tanto nas variedades NVMe quanto SATA e com armazenamento comparável – varia entre US$ 64 e 130 na Amazon. Especificações técnicas: muitos dispositivos mais antigos não suportam a tecnologia NVMe mais recente e mais rápida, tornando um SSD SATA a escolha necessária. Antes de comprar um SSD, os usuários também devem certificar-se de que seu sistema tenha conexões PCIe suficientes para suportar o número de dispositivos que desejam conectar. Muitas placas-mãe possuem apenas dois ou três slots, o que limitará o número de dispositivos que podem conectar. Capacidade de armazenamento: SSDs NVMe e SATA geralmente vêm em opções de 1 TB ou 2 TB. Os usuários que procuram mais capacidade podem atualizar para os modelos de 4 TB e 8 TB, mas com um preço mais alto. No momento em que este artigo foi escrito, os SSDs NVMe e SATA de 4 TB custavam entre US$ 200 e 300 na Amazon, enquanto os SSDs de 8 TB custavam perto de US$ 400. Velocidade: o principal diferencial dos SSDs NVMe é a velocidade e o desempenho. A tecnologia NVMe usa uma interface PCIe que permite a conexão direta a uma CPU, reduzindo a latência e melhorando a capacidade de resposta. Mas alguns usuários simplesmente não precisam desse nível de velocidade; nesse caso, um SSD SATA pode ser uma opção um pouco mais barata. Embora não sejam tão rápidos, os SSDs SATA ainda transferem dados muito mais rápido do que seus equivalentes HDD mais antigos. Dependendo das suas necessidades, as velocidades de um SSD SATA podem ser suficientes.
Casos de uso de SSD e NVMe
No nível empresarial, a velocidade e o desempenho da tecnologia NVMe são difíceis de ignorar. Embora algumas empresas ainda usem SSDs SATA, eles são mais comuns entre os consumidores que desejam atualizar a velocidade e o desempenho de um laptop ou PC que usam para jogos ou para executar aplicativos básicos de escritório. Aqui estão alguns dos casos de uso mais comuns para SSDs.
Computação de alto desempenho/alta velocidade: a capacidade dos SSDs NVMe de lidar com processamento paralelo o torna uma solução ideal para muitos dos ambientes de computação mais exigentes e complexos da atualidade. Muitos aplicativos de alta demanda, como aplicativos de negociação financeira de alta frequência e implantações de IA e ML, dependem de SSDs NVMe para acesso rápido a grandes volumes de dados. Aplicativos com uso intensivo de computação: aplicativos que apresentam interações com clientes em tempo real geralmente dependem da tecnologia NVMe para executar suas cargas de trabalho. Exemplos desses aplicativos incluem comércio eletrônico, finanças pessoais e muitos aplicativos nativos da nuvem. Data centers: os SSDs NVMe ajudam os data centers em todos os lugares a expandir seus recursos de armazenamento e atingir velocidades de transferência extremamente rápidas. Embora os SSDs SATA ainda estejam em uso no nível empresarial, de acordo com um relatório recente do Enterprise Strategy Group (ESG) (link externo à ibm.com), quase três quartos das empresas já mudaram para o armazenamento SSD NVMe ou estão planejando para no próximo ano. Edição de vídeo: muitos editores de vídeo usam SSDs NVMe e SATA para expandir seu armazenamento e ainda obter as altas velocidades de processamento necessárias. Um exemplo é o SSD NVMe M.2 fino, pequeno e altamente portátil, que é uma solução ideal para computadores leves, como laptops, notebooks e ultrabooks. Jogos: Os jogadores sérios de todos os lugares dependem dos tempos de carregamento rápidos que os SSDs NVMe e SATA oferecem. Ambos os tipos de SSDs podem oferecer uma experiência de jogo rápida e suave a preços comparáveis, bem como melhorar a velocidade e o desempenho dos aplicativos do dia a dia para qualquer construção de PC.
Soluções IBM e SSD e NVMe
Os SSDs ajudam consumidores e empresas a alcançar as rápidas velocidades de transferência de dados de que necessitam. Para entusiastas de jogos e editores de vídeo, os SSDs SATA mais antigos costumam ser suficientes, mas para cargas de trabalho corporativas, o SSD NVMe está rapidamente se tornando o padrão da indústria. O IBM Storage FlashSystem 5200 fornece armazenamento compacto e poderoso junto com todos os benefícios da tecnologia NVMe. O 5200 ajuda as empresas a obter maior velocidade, desempenho e escalabilidade com sua solução de armazenamento de dados.
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