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Comparaison NVMe – SATA Quelle est la différence ?

Dans le monde des technologies de stockage de haut niveau, NVMe occupe une place à part. Même à première vue et rien qu'en termes de performances, les différences entre NVMe et SATA sont impressionnantes. Les pilotes de communication et l'interface NVMe - SATA sont complètement différents, car SATA utilise des pilotes AHCI conçus pour la technologie des têtes de lecture sur disques rotatifs, alors que le pilote NVMe est spécifiquement conçu pour les disques SSD et la technologie des semi-conducteurs. En outre, NVMe peut exploiter des emplacements PCIe pour communiquer entre l'interface de stockage et l'unité centrale du système afin d'accélérer les performances. Dans le monde des sports mécaniques, cela reviendrait à organiser une course entre des F1 et des voitures de Supertourisme.

Bien qu'ils soient tous deux rapides, la comparaison de ces deux types de disques à semi-conducteurs met en évidence leurs différences. Il est utile de tenir compte de ces différences pour évaluer vos besoins, vos désirs et vos exigences.

SSD SATA

Un disque SSD SATA 2,5

La technologie SATA (Serial ATA) a été lancée en 2000 comme amélioration de la technologie ATA parallèle existante, qui était entravée par la taille des câbles, le coût, les performances et les fonctionnalités. Ces deux technologies étaient suffisantes pour les disques durs rotatifs, qui étaient nettement moins performants que les disques à semi-conducteurs (SSD) actuels. L'avènement des SSD SATA a démontré que le bus ATA avait atteint sa limite de performance. Alors que les disques rotatifs ne pouvaient atteindre que 50-120 Mo/s en écriture, les SSD pouvaient saturer le bus SATA à 550 Mo/s. Malgré les limitations des bus, une amélioration globale des performances du système est courante entre 10 et 15 fois si l'on utilise des SSD SATA au lieu des disques durs rotatifs traditionnels.

AHCI

L'interface AHCI (Advanced Host Controller Interface) est un mode de communication conçu vers 2004 pour améliorer les performances et l'utilisation des dispositifs de stockage connectés avec une interface SATA. Conçue pour les disques durs rotatifs, AHCI ajoute une file d'attente unique de demandes de stockage pouvant totaliser jusqu'à 32 commandes. Par conséquent, les disques durs pouvaient offrir des débits et des performances plus élevés, mais leur mise en œuvre allait devenir le futur goulot d'étranglement de la technologie des contrôleurs SSD. Par exemple, les disques durs pouvaient réaliser jusqu'à 200 opérations d'entrée/sortie par seconde (IOPS) alors que les SSD SATA pouvaient exécuter jusqu'à 100 000 IOPS, avec le plafond artificiel du bus SATA limitant leurs performances.

SSD NVMe

SSD NVMe de Kingston dans un PC

La technologie NVMe (Non-Volatile Memory Express) a été introduite en 2011 pour éliminer les différents goulets d'étranglement de l'interface SATA et des protocoles de communication. La technologie NVMe utilise le bus PCIe, à la place du bus SATA, pour mettre un énorme potentiel de bande passante à la disposition des périphériques de stockage. PCIe 4.0 (la version actuelle) offre jusqu'à 32 voies et peut, en théorie, assurer des débits de données allant jusqu'à 64 000 Mo/s, alors que les spécifications SATA III sont limitées à 600 Mo/s. Les spécifications NVMe autorisent aussi 65535 files d'attente de commandes, qui peuvent contenir jusqu'à 65536 commandes par file. Rappelons que les SSD SATA sont limités à une seule file d'attente avec une profondeur de seulement 32 commandes par file. La technologie NVMe crée un potentiel énorme pour les dispositifs de stockage grâce à une efficacité, des performances et une interopérabilité accrues sur un large éventail de systèmes. En général, l'industrie estime que cette technologie va devenir la nouvelle norme industrielle.

Facteurs de forme SSD

Alors que les disques durs rotatifs ont généralement une largeur de 2,5 ou 3,5 pouces, et que la plupart des SSD SATA font 2,5 pouces de large et 7 mm d'épaisseur, les disques NVMe bénéficient de nouveaux facteurs de forme qui permettent de les intégrer dans de nombreux périphériques.

  • M.2 - La réduction de la taille des disques physiques qu'apporte le facteur de forme M.2 garantit leur futur généralisation dans les dispositifs de stockage. 22 se réfère à la largeur et 30/42/80/110 indique la longueur en millimètres. Actuellement, M.2 2280 prend en charge l'interface SATA, étant aussi le facteur de forme SSD le plus courant pour NVMe. Ceci pourrait changer avec la l'amélioration de cette technologie qui deviendra encore plus compacte.
  • U.2 – Ces dispositifs de stockage sont plus coûteux, plus performants et plus durables, et sont généralement utilisés dans des environnements de stockage d'entreprises/ centres de données.
  • • Cartes PCIe supplémentaires – Ces SSD NVMe à hautes performances ont été progressivement installés dans des systèmes qui n'avaient pas encore adopté les sockets nécessaires pour le facteur de forme M.2.

Aperçu des performances des SSD

NVMe est un protocole de stockage conçu spécifiquement pour les disques SSD. Avec l'élimination de la couche intermédiaire SATA HBA, NVMe permet aux SSD de communiquer directement avec l'unité centrale via le bus PCIe, ouvrant ainsi d'autres canaux pour apporter des améliorations révolutionnaires des performances. Pour mettre les choses en perspective, la limite de performance du bus SATA III est de 6 Gb/s. Par conséquent, le débit maximal d'un SSD SATA ne peut pas dépasser 550 Mo/s après surcharge. Une seule voie PCIe 3.0 peut offrir un débit de 1 Go/s (bidirectionnel), ce qui signifie qu'un SSD PCIe 3x4 peut atteindre un débit de 4 Go/s en lecture/écriture. Avec des SSD PCIe Gen 4x4, le débit peut monter jusqu'à 8 Go/s (bidirectionnel). La limitation des performances passe ici du protocole au support NAND, qui a bénéficié d'un développement considérable ces dernières années, permettant aux fabricants d'installer une densité optimale et les performances les plus élevées dans les plus petits facteurs de forme.

NVMe réduit aussi très largement la latence du protocole, grâce au chemin de données raccourci et optimisé qui autorise une latence plus faible que SATA/SAS. La gestion des files d'attente dans les dispositifs NVMe est également gérée plus efficacement par l'unité centrale grâce à la signalisation du traitement des entrées/sorties, ce qui réduit considérablement la surcharge de l'unité centrale. En outre, les dispositifs NVMe sont pris en charge par la plupart des systèmes d'exploitation standard, grâce aux efforts de développement considérables consentis depuis plus de dix ans.

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