NVMe versus SATA: Qual a diferença?

SSDs SATA

A tecnologia Serial ATA (SATA) foi introduzida nos anos 2000 como uma melhoria à tecnologia Parallel ATA existente, que foi prejudicada pelo tamanho do cabo, custo, desempenho e funcionalidade. Ambas as tecnologias foram suficientes para drives de disco rígido (HDDs), que tinham muito menos capacidade do que os drives de estado sólido (SSDs) de hoje em dia. O advento dos SSDs com base em SATA demonstrou que o barramento ATA alcançou seu limite de desempenho. Onde os HDDs somente podiam alcançar 50-120 MB/s em desempenho de gravação, SSDs poderiam saturar o barramento SATA a 550 MB/s. A despeito da limitação de barramento, é comum observar uma melhora geral no desempenho do sistema de 10 a 15 vezes ao usar SSDs com base em SATA no lugar da antiga tecnologia HDD.

SSDs NVMe

A tecnologia de Memória Não Volátil Expressa, (NVMe) foi introduzida em 2011 para enfrentar os diversos gargalos dos protocolos SATA de interface e comunicação. A tecnologia NVMe utiliza o barramento PCIe, ao invés do barramento SATA, para liberar o enorme potencial de largura de banda para dispositivos de armazenamento. A PCIe 4.0 (a versão atual) oferece até 32 pistas e pode, em teoria, transferir dados até 64.000 MB/s em comparação ao limite de especificação de 600 MB/s da SATA III. A especificação NVMe também permite 65535 filas de comando, podendo ter até 65536 comandos por fila. Lembre-se de que os SSDs com base em SATA estão limitados à uma fila única com uma profundidade de apenas 32 comandos por fila. A tecnologia NVMe cria um potencial enorme para dispositivos de armazenamento através de uma maior eficiência, desempenho e interoperabilidade em uma vasta gama de sistemas. É uma crença geral que a tecnologia se transformará no novo padrão do setor.

Visão geral do desempenho SSD

NVMe é um protocolo de armazenamento projetado especificamente tendo em mente os SSDs. Com a eliminação da camada intermediária SATA HBA, o NVMe permite que os SSDs se comuniquem diretamente com a CPU através do barramento PCIe, abrindo canais para melhorias de desempenho inéditas. Colocando em perspectiva, o limite de desempenho do barramento SATA III é de 6 Gb/s, o que significa que o SSD SATA pode oferecer um máximo de 550 MB/s de taxa de transferência após o overhead. Uma única pista PCIe 3.0 pode oferecer 1 GB/s (bidirecional) de taxa de transferência, assim um SSD PCIe 3x4 pode atingir uma taxa de transferência de até 4 GB/s de leitura/gravação. Isso atinge até 8 GB/s (bidirecional) para SSDs PCIe Gen 4X4. A limitação de desempenho aqui se move do protocolo para a mídia NAND, que vem experimentando um tremendo desenvolvimento nos anos recentes, permitindo aos fabricantes comprimir a mais alta densidade e desempenho em formatos ainda menores.

A latência do protocolo também foi grandemente reduzida com o NVMe, devido ao caminho de dados reduzido e otimizado, permitindo uma latência menor do que SATA/SAS. A gestão das filas em dispositivos NVMe também se tornou mais eficiente por parte da CPU, devido à sinalização do doorbelll de processamento de I/O, o que reduziu significativamente o overhead da CPU. Além disso, dispositivos NVMe são compatíveis com a maioria dos principais sistemas operacionais, em decorrência do maciço esforço de desenvolvimento realizado na década passada.

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