SSD (Solid State Drive) e NVMe (Non-Volatile Memory Express) são ambos tipos de tecnologias de armazenamento. Enquanto os SSDs usam memória flash NAND e se conectam via SATA ou outras interfaces, o NVMe é um protocolo projetado especificamente para uma comunicação mais rápida entre o armazenamento e o sistema, utilizando a interface PCIe. As unidades NVMe oferecem velocidades de transferência de dados significativamente mais altas em comparação com SSDs tradicionais, tornando-as adequadas para tarefas que exigem acesso rápido a grandes quantidades de dados.
Principais lições
- As unidades NVMe oferecem velocidades mais rápidas do que os SSDs tradicionais devido à sua interface avançada, permitindo que mais dados sejam transferidos em menos tempo.
- Os SSDs têm um fator de forma maior e podem ser usados em uma variedade maior de dispositivos, enquanto as unidades NVMe são menores e mais adequadas para sistemas de alto desempenho.
- Embora as unidades NVMe sejam mais caras que os SSDs tradicionais, suas velocidades mais rápidas e melhor desempenho as tornam a melhor escolha para usuários que exigem soluções de armazenamento de alta velocidade.
Diferença entre SSD e NVMe
A diferença entre SSD e NVMe é que o SSD armazena dados usando circuitos integrados, enquanto o NVMe é uma interface para acessar os dados armazenados em alta velocidade. O NVMe é muito mais avançado que o SSD e, portanto, é mais rápido e melhor criptografado do que o último. Mas isso não significa que o NVMe seja perfeito e tenha alguma desvantagem.
Tabela de comparação para SSD vs NVMe
| Característica | SSD | NVMe |
|---|---|---|
| Interface: | SATA III (mais comum), PCIe (menos comum) | PCIe |
| Taxas de transferência de dados: | Até 6 Gbps (SATA) | Até 32 Gbps (PCIe 4.0) |
| Filas de comando: | Fila única com 32 comandos | Até 65,535 filas com 65,536 comandos por fila |
| latência: | Menor que HDD, maior que NVMe | Significativamente menor que SSD e HDD SATA |
| Consumo de energia: | Menor que HDD | Um pouco superior ao SSD SATA, inferior ao HDD em modo inativo |
| Fatores de forma: | 2.5 polegadas, M.2, SATA mSATA | M.2, U.2 |
| Preço: | Geralmente menos caro | Geralmente mais caro |
| Mais adequado para: | Tarefas diárias, jogos moderados | Tarefas de alto desempenho, jogos exigentes, estações de trabalho |
O que é SSD?
A SanDisk introduziu pela primeira vez uma unidade de estado sólido. Pode ser chamado de dispositivo de estado sólido ou disco de estado sólido.
Quando foi introduzido pela primeira vez em 1991, só podia armazenar até 20 MB de dados. Atualmente, essas unidades podem armazenar cerca de 60 a 100 TB de dados.
Essas unidades não podem ser facilmente danificadas fisicamente e são mais resistentes a choques. Seu tempo de acesso é rápido e eles não precisam girar o disco para serem executados.
O desempenho de diferentes drives pode variar de acordo com o número de bits presentes em uma célula. As unidades de célula única são as mais rápidas e duráveis entre elas; eles também são mais econômicos.
Os primeiros SSDs usavam a tecnologia de RAM, mas isso não persistia, pois embora fossem rápidos, eles perdiam dados assim que a energia acabava. Isso causou a perda de dados.
Portanto, uma tecnologia mais confiável tive ser encontrado, e era memória flash. Os dados, quando armazenados na memória flash do drive de estado sólido, não foram perdidos quando a energia acabou, mas foram armazenados dentro do dispositivo.
Como funciona o SSD?
Arquitetura
Os SSDs são construídos com base na tecnologia de memória flash, utilizando circuitos integrados em vez de discos giratórios e cabeçotes mecânicos de leitura/gravação. Os principais componentes de um SSD incluem chips de memória flash, um controlador, uma interface NAND e um cache.
Os chips de memória flash armazenam dados não voláteis por meio de cargas elétricas, organizados em páginas e blocos. O controlador gerencia todas as operações de dados, garantindo a integridade dos dados, otimizando o desempenho e estendendo a vida útil do SSD. A interface NAND conecta os chips de memória flash ao controlador, possibilitando a comunicação de dados.
Muitos SSDs incorporam um cache, uma área de armazenamento temporário para dados acessados com frequência. O cache, feito de memória volátil de alta velocidade como DRAM, melhora as velocidades de leitura e gravação, reduzindo a latência ao acessar a memória flash.
Esses componentes trabalham juntos para fornecer armazenamento de dados rápido, confiável e eficiente em SSDs, tornando-os uma escolha popular na computação moderna.
Componentes
Além da arquitetura principal, os SSDs podem incorporar componentes adicionais que aprimoram a funcionalidade, a confiabilidade e a compatibilidade da interface. Alguns componentes notáveis incluem sensores térmicos, mecanismos de proteção contra perda de energia e recursos de criptografia.
Os sensores térmicos são integrados aos SSDs para monitorar a temperatura e evitar o superaquecimento. Esses sensores fornecem feedback ao controlador, permitindo que ele ajuste o desempenho ou ative medidas de proteção quando necessário.
Os SSDs podem empregar mecanismos de proteção contra perda de energia para proteger os dados durante falhas repentinas de energia. Esses mecanismos utilizam supercapacitores ou outros dispositivos de armazenamento de energia para fornecer energia temporária. Isso permite que o controlador salve quaisquer dados pendentes na memória flash antes de desligar com segurança.
Para segurança de dados, alguns SSDs oferecem recursos de criptografia de hardware integrados. Esses SSDs usam algoritmos de criptografia para criptografar os dados gravados na unidade, garantindo que as informações armazenadas permaneçam seguras e protegidas contra acesso não autorizado.
Guia de compra de SSD
Capacidade
A capacidade de um SSD se refere à quantidade de dados que ele pode armazenar. Os SSDs estão disponíveis em várias capacidades, variando de 128 GB a vários terabytes (TB). Ao decidir sobre a capacidade, considere seus requisitos de armazenamento, incluindo o tamanho de seu sistema operacional, aplicativos e arquivos. Se você usa seu computador principalmente para tarefas básicas e não requer muito espaço de armazenamento, um SSD menor como 256 GB ou 512 GB pode ser suficiente. No entanto, se você trabalha com grandes arquivos de mídia ou precisa de amplo armazenamento para jogos, edição de vídeo ou aplicativos profissionais, opte por capacidades maiores, como 1 TB ou superior.
Velocidade
A velocidade do SSD desempenha um papel crucial no desempenho geral do sistema. Dois fatores principais determinam a velocidade de um SSD: velocidades de leitura e gravação, conhecidas como velocidades sequenciais e aleatórias. As velocidades sequenciais indicam a rapidez com que a unidade pode ler ou gravar blocos de dados grandes e contíguos, tornando-as importantes para transferências de arquivos e tempos de inicialização.
Por outro lado, as velocidades aleatórias medem a capacidade da unidade de acessar e processar dados menores e dispersos, o que é vital para as tarefas diárias de computação, como abrir aplicativos e realizar multitarefas. Procure SSDs com altas velocidades sequenciais e aleatórias de leitura/gravação para garantir um desempenho suave e responsivo.
Interface
A interface de um SSD determina como ele se conecta à placa-mãe do seu computador e afeta sua compatibilidade e desempenho. As interfaces mais comuns para SSDs são SATA (Serial ATA) e NVMe (Non-Volatile Memory Express). Os SSDs SATA, disponíveis em formatos de 2.5 polegadas e M.2, oferecem bom desempenho e são compatíveis com a maioria dos computadores.
Eles são uma excelente escolha para quem está atualizando discos rígidos tradicionais. Os SSDs NVMe, no formato M.2, utilizam a interface PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) e fornecem velocidades significativamente mais rápidas que o SATA. Se o seu sistema suportar NVMe, optar por um SSD NVMe pode resultar em um aumento notável de desempenho.
Reputação da marca
A reputação da marca é um fator importante a considerar ao comprar um SSD. Marcas conceituadas priorizam o controle de qualidade, a confiabilidade e o suporte ao cliente, garantindo uma melhor experiência geral. Fabricantes de SSD conhecidos incluem Samsung, Western Digital, Crucial, Kingston, Intel e SanDisk. É aconselhável pesquisar avaliações de clientes, benchmarks profissionais e dados de confiabilidade para avaliar a reputação de uma marca. Além disso, marcas que oferecem períodos de garantia mais longos inspiram mais confiança em seus produtos.
O que é o NVMe?
NVM Express desenvolveu a primeira interface NVMe. Tudo começou há dez anos, em 2011. O desejo de desenvolver a interface surgiu depois que as pessoas experimentaram algumas desvantagens com drives de estado sólido.
Da mesma forma que os SSDs, o NVMe deve ser inserido fisicamente com a mídia de armazenamento.
Enquanto os SSDs só podem realizar um pergunta ou comando por vez, não é o caso do NVMe. Eles podem trazer resultados de várias consultas e comandos.
Isso também reduz a latência e há um atraso mínimo na busca dos resultados. Eles vêm em cartões de 2.5 polegadas que cabem no sistema de armazenamento do computador.
O primeiro trampolim para acessar a memória não volátil surgiu no Intel Developer Forum em 2007. Ele foi concluído em 2008 e lançado no site da Intel.
Mais de 90 empresas participaram da elaboração das especificações do NVMe. A Integrated Device Technology disponibilizou o NVMe comercialmente para as pessoas em agosto de 2012.
Vantagens NVMe
Velocidades Mais Rápidas
O NVMe oferece velocidades notáveis de transferência de dados que superam as interfaces de armazenamento tradicionais como SATA (Serial ATA). Aproveitando a interface PCIe (Peripheral Component Interconnect Express), o NVMe fornece um caminho direto e dedicado entre o dispositivo de armazenamento e a CPU do computador. Essa conexão direta permite transferências de dados mais rápidas e eficientes, melhorando significativamente as velocidades de leitura e gravação. Com o NVMe, os usuários podem experimentar tempos de inicialização rápidos, inicializações rápidas de aplicativos e operações de transferência de dados perfeitas.
Latência mais baixa
Latência refere-se ao tempo que leva para uma solicitação de dados ser processada. O NVMe reduz bastante a latência em comparação com outros protocolos de armazenamento. Unidades de disco rígido tradicionais (HDDs) e até mesmo SSDs SATA sofrem de latência devido a componentes mecânicos ou às limitações da interface.
O NVMe foi projetado para minimizar a latência, utilizando um conjunto de comandos simplificado e um caminho de dados mais curto e direto. Essa redução na latência se traduz em melhor capacidade de resposta do sistema, acesso mais rápido aos dados e melhor desempenho geral, especialmente em aplicativos sensíveis à latência, como jogos, realidade virtual e processamento de dados em tempo real.
Maior Eficiência
O NVMe é altamente eficiente em termos de consumo de energia e recursos do sistema. A arquitetura simplificada e o conjunto de comandos otimizado do NVMe minimizam a sobrecarga da CPU necessária para processar tarefas relacionadas ao armazenamento. Essa eficiência melhora o desempenho do sistema e resulta em menor consumo de energia, o que é particularmente benéfico para laptops, tablets e outros dispositivos móveis. Com o NVMe, os usuários podem desfrutar de maior duração da bateria e operação mais fria devido ao consumo reduzido de energia.
Escalabilidade aprimorada
A escalabilidade refere-se à expansão ou atualização dos recursos de armazenamento sem comprometer o desempenho. O NVMe se destaca nesse aspecto, oferecendo escalabilidade superior em comparação com as tecnologias de armazenamento tradicionais. As unidades NVMe podem ser facilmente adicionadas ou substituídas, e várias unidades NVMe podem ser combinadas em várias configurações, como RAID (Redundant Array of Independent Disks), para criar soluções de armazenamento maiores e mais flexíveis. Essa escalabilidade é crucial para ambientes de computação modernos, onde a demanda por capacidade de armazenamento cresce rapidamente.
Casos de uso de NVMe
Aplicativos de consumo
O NVMe tornou-se cada vez mais popular em aplicativos de consumo, principalmente devido à sua capacidade de fornecer desempenho de armazenamento ultrarrápido. Aqui estão alguns casos comuns de uso do consumidor para NVMe:
- Jogos: os jogadores podem se beneficiar muito das velocidades mais rápidas e da menor latência do NVMe. O armazenamento NVMe permite tempos de carregamento de jogo mais rápidos, transições de nível perfeitas e atraso reduzido no jogo, proporcionando uma experiência de jogo suave e imersiva.
- Criação de conteúdo: profissionais e entusiastas envolvidos na criação de conteúdo, como edição de vídeo, modelagem 3D e design gráfico, exigem armazenamento de alta velocidade para lidar com tamanhos de arquivo grandes. O NVMe permite renderização, codificação e transferência de dados mais rápidas, permitindo fluxos de trabalho mais eficientes e maior produtividade.
- Consumo de mídia: Com a proliferação de conteúdo de vídeo de alta resolução, o armazenamento NVMe garante reprodução suave e acesso rápido a arquivos de mídia, aprimorando a experiência geral de streaming e multimídia. Os usuários podem carregar e navegar rapidamente por grandes bibliotecas de mídia, melhorando a capacidade de resposta dos aplicativos de mídia.
- Produtividade pessoal: a velocidade e a baixa latência do NVMe melhoram a capacidade de resposta do sistema, tornando as tarefas diárias como inicializar o computador, iniciar aplicativos e multitarefas muito mais rápidas e suaves. Isso aumenta a produtividade pessoal, reduzindo os tempos de espera e aumentando a eficiência geral.
Aplicações Enterprise
- Sistemas de banco de dados: aplicativos orientados a banco de dados, como sistemas de processamento de transações e análise de big data, exigem armazenamento de alto desempenho para lidar com conjuntos de dados massivos e garantir acesso rápido aos dados. O NVMe permite processamento de consulta de banco de dados mais rápido, análise aprimorada em tempo real e gerenciamento de dados eficiente, aprimorando insights de negócios e eficiência operacional.
- Virtualização e computação em nuvem: a baixa latência e a alta escalabilidade do NVMe o tornam uma solução de armazenamento ideal para ambientes virtualizados e plataformas de computação em nuvem. Ele permite o provisionamento rápido de máquinas virtuais (VMs), migração de VM mais rápida e capacidade de resposta aprimorada de aplicativos baseados em nuvem, levando a melhores experiências do usuário e utilização otimizada de recursos.
- Computação de alto desempenho (HPC): setores que dependem de tarefas computacionais intensivas, como pesquisa científica, modelagem financeira e inteligência artificial, podem se beneficiar do armazenamento de alta velocidade do NVMe. O NVMe acelera o acesso e o processamento de dados, reduzindo o tempo de computação e permitindo análises e tomadas de decisão mais rápidas.
- Data Centers: as unidades NVMe oferecem maior densidade e menor consumo de energia, tornando-as adequadas para implantações de data center. Sua eficiência e escalabilidade permitem que os data centers forneçam serviços de armazenamento mais rápidos, lide com cargas de trabalho crescentes e otimize a utilização de recursos, melhorando o desempenho do data center e reduzindo os custos operacionais.
Principais diferenças entre SSD e NVMe
- Fator de forma:
- SSDs (unidades de estado sólido) podem vir em vários formatos, incluindo SATA, mSATA e M.2.
- NVMe (Non-Volatile Memory Express) é um protocolo projetado especificamente para SSDs e é comumente usado com o formato M.2.
- Interface:
- Os SSDs usam a interface SATA, que tem sido um padrão para conectar dispositivos de armazenamento.
- NVMe usa a interface PCIe (Peripheral Component Interconnect Express), fornecendo taxas de transferência de dados mais rápidas em comparação com SATA.
- Velocidade:
- Os SSDs oferecem velocidades de transferência de dados relativamente rápidas, com os SSDs SATA tendo velocidades mais baixas em comparação com os SSDs NVMe.
- Os SSDs NVMe aproveitam a interface PCIe, proporcionando velocidades de transferência de dados significativamente mais altas em comparação com os SSDs SATA.
- latência:
- Os SSDs NVMe têm latência menor em comparação aos SSDs SATA, pois o protocolo NVMe é otimizado para acesso de baixa latência ao armazenamento.
- Profundidade da fila:
- O NVMe suporta maiores profundidades de fila, permitindo melhor paralelismo e melhor desempenho no tratamento de múltiplas solicitações de dados simultâneas em comparação com SSDs que usam SATA.
- Atuação:
- Os SSDs NVMe oferecem maior desempenho geral em termos de velocidades de leitura/gravação sequenciais e aleatórias em comparação com os SSDs SATA.
- Compatibilidade:
- SSDs que usam a interface SATA são mais amplamente compatíveis com sistemas mais antigos, já que SATA é um padrão estabelecido há muito tempo.
- O NVMe pode exigir uma placa-mãe e BIOS compatíveis para aproveitar ao máximo seus recursos, o que pode limitar a compatibilidade com sistemas mais antigos.
- Consumo de energia:
- Os SSDs NVMe tendem a ser mais eficientes em termos de energia em comparação com alguns SSDs SATA, pois o protocolo NVMe foi projetado para otimizar o consumo de energia durante as transferências de dados.
- Preço:
- Geralmente, os SSDs SATA são mais econômicos em comparação aos SSDs NVMe, o que os torna uma opção econômica para usuários com requisitos de desempenho menos exigentes.
- Casos de uso:
- Os SSDs SATA são adequados para tarefas de computação diárias, oferecendo um bom equilíbrio entre velocidade e custo.
- Os SSDs NVMe são ideais para tarefas de computação de alto desempenho, jogos e outras aplicações onde velocidades mais rápidas de transferência de dados são cruciais.
- https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8366931/
- https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/3195970.3196085
- https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8416843/
Última atualização: 02 de março de 2024
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Sandeep Bhandari é bacharel em Engenharia de Computação pela Thapar University (2006). Possui 20 anos de experiência na área de tecnologia. Ele tem grande interesse em vários campos técnicos, incluindo sistemas de banco de dados, redes de computadores e programação. Você pode ler mais sobre ele em seu página bio.
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