Monitor de computadora de pantalla plana en un escritorio que muestra un KC2500 y un KC600

NVMe contra SATA: ¿Cuál es la diferencia?

Cuando se trata de tecnología de almacenamiento superior, NVMe tiene su propia liga. Incluso con solo echar un vistazo, las diferencias de rendimiento entre NVMe y SATA son impresionantes. Los controladores de comunicación e interfaz entre NVMe y SATA son completamente diferentes, ya que SATA usa controladores AHCI que están diseñados para unidades de disco duro (HDD) con tecnología giratoria, mientras que el controlador de NVMe está diseñado específicamente para SSDs con tecnología flash. Además, el NVMe puede aprovechar las ranuras PCIe para comunicarse entre la interfaz de almacenamiento y la CPU del sistema para mayores ventajas. Si este enfrentamiento fuera un evento deportivo, sería como comparar una carrera de F1 contra una carrera de súperturismo.

A primera vista, si bien ambos son rápidos, comparar estos dos tipos de discos de estado sólido resalta sus diferencias. Vale la pena considerar estas diferencias al evaluar sus necesidades, deseos y requisitos.

SSDs SATA

Un SSD 2.5” SATA SSD en una computadora portátil

La tecnología Serial ATA (SATA) se introdujo en el 2000 como una mejora de la tecnología Parallel ATA existente, que se veía obstaculizada por el tamaño de cable, el costo, el rendimiento y la funcionalidad. Ambas tecnologías fueron suficientes para las unidades de disco duro (HDDs), que eran sustancialmente menos capaces que los discos de estado sólido (SSDs) actuales. La llegada de los SSDs basados en SATA demostró que el bus ATA había alcanzado su límite de rendimiento. Donde los discos duros solo podían alcanzar 50-120MB/seg en rendimiento de escritura, los SSD podían saturar el bus SATA a 550MB/seg. A pesar de la limitación del bus, es común ver una mejora general del rendimiento del sistema de 10 a 15 veces cuando se utilizan SSD basados en SATA en lugar de la tecnología HDD antigua.

AHCI

La interfaz avanzada de controlador de host (Advanced Host Controller Interface o AHCI) es un modo de comunicación diseñado alrededor del 2004 para mejorar el rendimiento y la utilidad de los dispositivos de almacenamiento conectados a SATA. Fue diseñado para HDDs e introdujo una única cola de solicitud de almacenamiento con una profundidad de hasta 32 comandos. Esto significaba que los HDDs podían lograr una mayor productividad y rendimiento, pero la implementación se convertiría en un cuello de botella a futuro para la tecnología del controlador SSD. Por ejemplo, los HDDs podrían lograr hasta 200 operaciones de entrada/salida por segundo (IOPS), mientras que los SSDs basados en SATA podrían alcanzar hasta 100.000 IOPS y estar limitados artificialmente en rendimiento por el bus SATA.

SSDs NVMe

Un SSD NVMe de Kingston instalado en una PC

La tecnología de la memoria exprés no volátil (Non-Volatile Memory Express o NVMe) se introdujo en el 2011 para abordar los diversos cuellos de botella de la interfaz SATA y los protocolos de comunicación. La tecnología NVMe utiliza el bus PCIe, en lugar del bus SATA, y así desbloquear un enorme potencial de ancho de banda para los dispositivos de almacenamiento. PCIe 4.0 (la versión actual) ofrece hasta 32 carriles y, en teoría, puede transferir datos hasta 64.000MB/seg en comparación con el límite de especificación de 600MB/seg de SATA III. La especificación NVMe también permite colas de comandos de 65535, que pueden tener hasta 65536 comandos por cola. Recuerde que los SSDs basados en SATA están limitados a una sola cola con una profundidad de solo 32 comandos por cola. La tecnología NVMe crea un potencial enorme para los dispositivos de almacenamiento a través de una mayor eficiencia, rendimiento e interoperabilidad en una amplia gama de sistemas. Se suele creer que la tecnología se convertirá en el nuevo estándar de la industria.

Factor de forma SSD

Si bien los HDDs suelen tener 2.5 o 3.5 pulgadas de ancho, y la mayoría de los SSDs basados en SATA tienen 2.5 pulgadas de ancho y 7 mm de grosor, las unidades NVMe adoptan una serie de nuevos factores de forma que les permiten adaptarse a una variedad de dispositivos.

  • M.2 - La reducción en el tamaño físico del dispositivo observada en el factor de forma M.2 garantiza la ubicuidad futura de estos dispositivos de almacenamiento. 22 se refiere al ancho y 30/42/80/110 se refiere al largo en milímetros. Actualmente, M.2 2280 es compatible con SATA, y también es el factor de forma SSD NVMe más común para NVMe. A medida que la tecnología mejora y se reduce, esto puede cambiar.
  • U.2 - Estos son dispositivos de almacenamiento más costosos, de mayor rendimiento y resistencia que normalmente se encuentran en entornos de almacenamiento de centros de datos/empresas.
  • Tarjetas de expansión - Estas SSDs NVMe de alto rendimiento encontraron su nicho en sistemas que aún no habían adoptado ranuras para adaptarse al factor de forma M.2.

Rendimiento del SSD en un vistazo

NVMe es un protocolo de almacenamiento diseñado específicamente para SSDs. Con la eliminación de la capa intermedia de SATA HBA, NVMe permite que los SSDs se comuniquen directamente con la CPU a través del bus PCIe, lo que abre canales para mejoras de rendimiento revolucionarias. Para ponerlo en perspectiva, el límite de rendimiento del bus SATA III es de 6Gb/seg, lo que significa que un SSD SATA puede ofrecer un rendimiento máximo de 550MB/seg después de la sobrecarga. Un solo carril PCIe 3.0 puede ofrecer 1GB/seg (bidireccional) de rendimiento, por lo que un SSD PCIe 3x4 puede alcanzar un rendimiento de hasta 4GB/seg en lectura/escritura. Eso sube a 8GB/seg (bidireccional) para SSDs PCIe Gen 4X4 La limitación de rendimiento aquí se mueve del protocolo a los medios NAND, que han experimentado un tremendo desarrollo en los últimos años, lo que permite a los fabricantes exprimir la mayor densidad y rendimiento en los factores de forma más pequeños.

La latencia del protocolo también se reduce en gran medida con NVMe, debido a la ruta de datos más corta y optimizada que permite una latencia más baja que SATA/SAS. La gestión de las colas en los dispositivos NVMe también es manejada de manera más eficiente por la CPU debido a la señalización del timbre de procesamiento de E/S que reduce significativamente la sobrecarga de la CPU. Además, los dispositivos NVMe son compatibles con la mayoría de los principales sistemas operativos debido al enorme esfuerzo en su desarrollo que se realizó en la última década.

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