Tecnologie NVMe e SATA a confronto: Quali sono le differenze?

SSD SATA

La tecnologia Serial ATA (SATA) fu introdotta nel 2000, come una versione migliorata della tecnologia Parallel ATA allora utilizzata e limitata da dimensioni dei cavi, costi, prestazioni e funzionalità. Entrambe le tecnologie erano più che sufficienti per gli hard disk tradizionali (HDD), sostanzialmente meno performanti rispetto ai moderni drive a stato solido (SSD). L'avvento degli SSD SATA dimostrò che la tecnologia basata sul bus ATA aveva raggiunto le sue potenzialità massime in termini di prestazioni. Laddove gli hard disk tradizionali erano in grado di offrire velocità pari a soli 50-120 MB/s in scrittura, gli SSD erano in grado di saturare la capacità del bus SATA con velocità di scrittura pari a 550 MB/s. Nonostante le limitazioni del bus, capita con frequenza osservare SSD SATA offrire prestazioni 10 o 15 volte superiori rispetto alla tecnologia HDD tradizionale.

SSD NVMe

La tecnologia NVMe (Non-Volatile Memory Express) è stata introdotta nel 2011 per risolvere i vari problemi di colli di bottiglia associati allo standard SATA e ai relativi protocolli di comunicazione. La tecnologia NVMe utilizza i bus PCIe anziché quelli SATA, consentendo di utilizzare appieno l'enorme potenziale di larghezza di banda per i dispositivi di storage. Lo standard PCIe 4.0 (versione corrente) offre fino a 32 piste e può, in teoria, trasferire fino a 64.000 MB/s di dati rispetto ai 600 MB/s dello standard SATA III. Le specifiche NVMe offrono anche 65535 code di comandi, che consentono di utilizzare fino a 65536 comandi per coda. Si ricordi che gli SSD basati sullo standard SATA sono limitati a una singola coda, con una profondità di soli 32 comandi per coda. La tecnologia NVMe crea un enorme potenziale per i dispositivi di storage, garantendo efficienza, prestazioni e interoperabilità in un'ampia gamma di sistemi. È opinione comune che tale tecnologia diventerà il prossimo standard di settore.

Prestazioni SSD in breve

Lo standard NVMe è un protocollo di storage progettato specificamente per gli SSD. Con l'eliminazione dei layer SATA HBA intermedi, lo standard NVMe consente agli SSD di comunicare direttamente con la CPU mediante il bus PCIe, aprendo i canali per straordinari miglioramenti delle prestazioni. Per mettere tutto questo in prospettiva, il limite prestazionale del bus SATA III è pari a 6 Gb/s. Ciò significa che un SSD SATA è in grado di offrire throughput fino a 550 MB/s dopo l'overhead. Una singola pista PCIe 3.0 è in grado di offrire un throughput (bidirezionale) pari a 1 GB/s. Pertanto, un SSD PCIe 3 x 4 è in grado di garantire un throughput fino a 4 GB/s in lettura e scrittura. Tale velocità arriva fino a 8 GB/s (bidirezionale), per gli SSD PCIe Gen 4x4. La limitazione delle prestazioni in questo caso passa dal protocollo al supporto NAND, che è stato sottoposto a una straordinaria evoluzione negli ultimi anni, consentendo ai produttori di massimizzare la massima densità e prestazioni in un formato estremamente compatto.

La latenza del protocollo viene ridotta notevolmente anche con gli NVMe, a causa del percorso dati accorciato e ottimizzato, che offre latenze minori rispetto allo standard SATA/SAS. La gestione delle code sui dispositivi NVMe è gestita anche in maniera più efficiente dalla CPU, in virtù del segnale di elaborazione I/O, che riduce significativamente l'overhead della CPU. Inoltre, i dispositivi NVMe sono supportati dalla maggior parte dei sistemi operativi, in virtù degli enormi progressi che hanno caratterizzato tale tecnologia durante l'ultimo decennio.

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