Os NVMes tem ganho cada vez mais espaço no mercado de periféricos para PC devido ao seu alto desempenho, sobretudo para tarefas que exigem escrita contínua, como processamento e edição de imagem, por exemplo. Com o “boom” de produtos chineses vendidos no Aliexpress a preços bastante convidativos, sentimos a necessidade de se fazer um artigo completo detalhando alguns pontos importantes sobre esta tecnologia.
O que é o NVMe?
NVMe é um protocolo de armazenamento NUMA ( Non Uniform Memory Access ) de alto desempenho, otimizado e altamente escalável, que conecta o host ao subsistema de memória. O protocolo é relativamente novo, rico em recursos e projetado desde o início para mídia de memória não volátil (NAND e memória persistente) diretamente conectada à CPU por meio da interface PCIe (imagem 1). O protocolo é construído sobre trilhas PCIe de alta velocidade. O link PCIe Gen 3.0 pode oferecer velocidade de transferência 2x superior a interface SATA.
Figura 1: CPU conectada com SSDs via interface PCIe vs. I / O Controller e HBA. Fonte: Western Digital
Por que NVMe obtém o máximo desempenho de processadores multicores?
Como mencionei acima, NVMe é um protocolo otimizado para NUMA. Isso permite que vários núcleos de CPU compartilhem a propriedade de filas, sua prioridade, bem como mecanismos de arbitragem e atomicidade dos comandos. Como tal, os SSDs NVMe podem espalhar / reunir comandos e processá-los fora de hora para oferecer IOPS muito mais alto e latências de dados mais baixas.
Padrões NVMe
A especificação NVMe é uma coleção de padrões gerenciados por um consórcio, que é responsável por seu desenvolvimento. Atualmente, é o padrão da indústria para SSDs PCIe para todos os formatos. Isso inclui formato, estrutura, disposição dos componentes, padrões de velocidade, etc… A figura 2 abaixo mostra os padrões de chaveamento SATA e NVME.
Figura 2: Padrões SATA III e NVMe: Fonte: adrenaline.com.br
As conexões do tipo NVMe em geral só tem uma ranhura, com 5 Pinos a direita. Por sua vez o padrão SATA possui uma ranhura, só que a esquerda e com 6 pino. Hoje praticamente todos os fabricantes desenvolvem SSDs Sata M2 com formato híbridos para serem compatíveis com SLOTS PCIe com o padrão NVME, porém as velocidades são menores quando comparados a dispositivos tão e somente NVMe. O mSata é um padrão com conexão mais específico, diferente assim do padrão M.2.
Benefícios dos SSDs NVMe
Mais rápidos, atualmente podendo alcançar 7.500MB/s em modelos PCIe 4.0;
Mais compactos, proporcionando diminuir a espessura de dispositivos como notebooks
Modelos com maior durabilidade na escrita de dados
QLC x TLC x MLC x SLC: Qual a diferença?
Os dados da memória flash NAND são representados como sinais digitais (bits) e armazenados em células de memória flash NAND. O número de bits armazenados em uma célula determina o tipo de memória flash usada. A memória flash de célula de nível único (SLC) contém um bit por célula. Célula multinível (MLC) dobra a capacidade com dois bits por célula. A célula de nível triplo (TLC) contém três bits por célula, enquanto a célula de nível quádruplo (QLC) contém quatro bits por célula, permitindo quatro vezes a capacidade da memória flash SLC.
Desde que os SSDs chegaram ao mercado, as capacidades cresceram cada vez mais. As tendências atuais do setor são reduzir custos e, ao mesmo tempo, aumentar a capacidade de armazenamento. Isso levou ao desenvolvimento de células de memória mais densas, ao mesmo tempo que se aproxima lentamente (ainda não havia) do custo dos discos rígidos tradicionais.
A busca por unidades mais baratas e maiores causou o declínio dos SSDs baseados em SLC e MLC. A TLC agora é mainstream e detém a maior participação de mercado. O QLC ainda é relativamente nova, mas esperamos que seus baixos custos atraiam compradores, especialmente porque é frequentemente apresentado como um substituto do HDD.
As células de memória NAND têm apenas um número finito de ciclos de apagar/delatar programas programa (P / E) (ciclos de gravação) antes de se esgotarem. Não iremos entrar em detalhes sobre isso neste post, mas em geral memórias com células de maior densidade têm menos resistência do que células de baixa densidade, por exemplo, MLC geralmente dura mais do que TLC.
Embora geralmente você possa concluir que o MLC será mais rápido do que o TLC e o TLC será mais rápido do que o QLC, os novos SSDs contêm vários métodos de otimização que ajudam a encobrir ou minimizar as deficiências de um NAND mais lento. Um ótimo exemplo disso é o “armazenamento em cache do SLC”, em que as áreas não utilizadas de uma unidade atuam como pseudo-SLC NAND. Isso permite um desempenho muito bom para processos que exigem uma carga de trabalho mais curta. A figura abaixo apresenta a diferença entre as arquiteturas de memória citadas
Figura 3: Densidade de memória por célula NAND. Fonte: Anadtech
O que levar em consideraçao ao se escolher um NVMe?
Partindo do principio que seu computador tem compatibilidade com NVMe, as algumas características devem ser primordiais na compra e escolha de um dispositivo de qualidade. Listamos a seguir as principais delas:
Padrão PCIe – Portas PCIe 4.0 são mais velozes (e mais caras também). Aliás, o protocolo PCIe 4.0 é o recomendado pela Sony para expandir o armazenamento do Playstation 5.
Controlador de Memória: Um bom controlador de Memória vai permitir uma estabilidade maior de leitura e escrita, além de possibilitar funções avançadas como cache, essencial para que o dispositivo tenha um bom desempenho, sobretudo quando falamos de dispositivos TLC e QLC.
Tamanho do Cache: O Cache funciona como uma memória de armazenamento temporária que permite armazenar dados em uso de forma mais rápida, acelerando assim o processo de leitura do dispositivo. Quanto maior o cache, mais dados o mesmo armazenará e por consequência melhor será o seu desempenho. Em contra partida, dispositivos com cache menores e/ou sem cache costumam sofrer perda de desempenho a medida que seu armazenamento é preenchido.
Velocidade de Escrita e Leitura: Melhores velocidades garantem um desempenho melhor. Mas fiquem atentos com testes reais, já que em geral as velocidades teóricas fornecidas pela fabricante podem variar. Com base nessas características listamos alguns NVMes disponíveis no Aliexpress e fizemos um ranking pessoal partindo daqueles que a gente considera as melhores opções.
