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NVMe (Non Volatile Memory Express): cos'è, i vantaggi e perché è fondamentale per gli SSD

NVMe (Non Volatile Memory Express): cos'è, i vantaggi e perché è fondamentale per gli SSD

Gli SSD hanno rivoluzionato il mondo dello storage sui computer, offrendo prestazioni enormemente superiori agli hard disk. Cosa sono gli SSD NVMe di cui si parla molto nell'ultimo periodo? Cosa cambia rispetto alle soluzioni SATA? Ecco tutti i vantaggi della tecnologia NVMe e dei prodotti compatibili.

di pubblicata il , alle 10:40 nel canale Storage
Kingston
 

Il passaggio dagli hard disk agli SSD in termini di velocità è, per fare un'analogia automobilistica, simile a passare da una Panda, con tutto il rispetto per la mitica automobile popolare italiana, a una Ferrari, altra gloria nostrana: i miglioramenti sono enormi. Gli SSD hanno il vantaggio di non avere parti mobili (quindi in caso di urti e/o cadute non si rompono) e possono essere realizzati in qualsiasi formato: basta - per così dire - apporre su un circuito stampato dei chip NAND flash e del controller abbinato e il gioco è fatto.

Le unità SSD più popolari dotate di interfaccia SATA III rappresentano un netto miglioramento rispetto all'hard disk, tuttavia non si esprimono ancora al meglio: ecco perché è nato il Non Volatile Memory Express, meglio conosciuto come NVMe, specificamente progettato per gli SSD.

Non Volatile Memory Express (NVMe)

Una vecchia pubblicità diceva che "la potenza è nulla senza il controllo" e, parafrasando, potremmo dire che l'hardware da solo non basta a raggiungere migliori prestazioni. Anche il software deve fare la sua parte, e questo è vero anche per gli SSD. L'incremento della bandwidth del PCI Express ha messo i produttori di SSD spalle al muro, consci che serviva un'interfaccia software ottimizzata in modo specifico per l'interconnessione e la memoria NAND flash.

AHCI risaliva infatti a un'epoca dove gli hard disk dominavano la scena e gli SSD erano solo uno sviluppo in divenire, ancora lontano. Gli hard disk sono un media profondamente diverso dagli SSD e per questo quando i produttori hanno iniziato a proporre gli SSD, si sono scontrati con un problema che frenava lo sviluppo delle nuove soluzioni: la latenza. AHCI rappresentava infatti un limite per un accesso ai dati reattivo e veloce. L'industria si è così seduta attorno a un tavolo e ha partorito le basi di NVMe, un'interfaccia che ci accompagnerà ancora per diverso tempo.

Il più grande passo avanti che NVMe ha portato in dote è una minore latenza, grazie a una "filiera" più corta per quanto concerne l'archiviazione dei dati - non sono necessarie, ad esempio, letture del registro per emettere un comando. AHCI, dal canto suo, richiede quattro letture del registro per comando non inseribili nella cache, e questo porta a circa 3 microsecondi di latenza aggiuntiva. Poco? Non per il mondo dell'informatica.

Un'altra novità fondamentale di NVMe è il supporto a più code di comandi e con una profondità maggiore: questo, in soldoni, significa che la CPU può essere usata al suo massimo potenziale e le operazioni di "input e output al secondo", dette IOPS, non sono frenate dall'uso di un singolo core, ma possono sfruttarne di più. Lo standard NVMe può supportare code fino a 64K, con ciascuna coda in grado di supportare 64K comandi, mentre la tecnologia SATA offre una singola coda con una profondità pari a 32.

Possiamo toccare con mano i vantaggi di un SSD quotidianamente sui nostri notebook e PC desktop, non solo dal punto di vista prestazionale, ma anche da quello dei consumi. Le minori latenze e le velocità più alte permettono di completare le operazioni di storage più rapidamente, permettendo al sistema di passare più tempo in fase idle a vantaggio dell'autonomia o comunque di un minore impatto sulla bolletta elettrica.

Il protocollo NVMe è nato soprattutto per rispondere alle necessità del mondo enterprise, dove i carichi di lavoro sono così elevati da mettere alle corde gli SSD SATA AHCI e l'infrastruttura è composta da CPU con moltissimi core. Windows è perfettamente compatibile con la tecnologia NVMe, ma a volte i produttori offrono anche un driver dedicato per far rendere al meglio la loro unità. Anche altri sistemi operativi come le distribuzioni Linux sfruttano appieno NVMe, a prescindere dal fattore di forma dell'unità.

PCIe NVMe vs SATA AHCI, non c'è partita

L'ingresso in scena di NVMe e PCI Express ha messo a nudo come l'accoppiata SATA - AHCI stesse limitando gli SSD nell'esprimere il loro massimo potenziale. Lo standard SATA III raggiunge velocità pari a 600 MB/s. Diversa invece la situazione per gli SSD PCIe 3.0 e 4.0 NVMe, che si spingono rispettivamente a 3500 MB/s e 7000 MB/s, garantendo prestazioni casuali fino a 10 volte maggiori.

Prediamo ad esempio il nuovo Kingston NV1, un SSD M.2 NVMe con collegamento PCI Express 3.0 x4. Non solo occupa una frazione dello spazio di un hard disk o un SSD SATA da 2,5 pollici, ma con prestazioni fino a 2100 MB/s o 1700 MB/s in lettura e scrittura fino a 2TB è tre volte più veloce di un SSD SATA e questo solo per quanto concerne le operazioni sequenziali. NV1, inoltre, utilizza meno energia, emette meno calore e ha tempi di caricamento più rapidi.

SSD? È l'ora di una soluzione NVMe

Che tu sia un privato o un'azienda che opera in qualsiasi settore, non c'è tempo migliore per passare a un SSD PCI Express NVMe. I protocolli studiati per le memorie NAND flash migliorano notevolmente i processi di archiviazione, gestione e accesso dei dati, eliminando i colli di bottiglia e le limitazioni che caratterizzano i vecchi standard pensati per l'epoca degli hard disk.

L'incremento di prestazioni offerto dalla tecnologia NVMe va a tutto vantaggio dei carichi di lavoro particolarmente sensibili alle latenze, nonché in favore di altri aspetti, come l'analisi di big data in tempo reale o database caratterizzati da grandi carichi di lavoro.

Il parallelismo di NVMe consente agli SSD di nuova generazione di raggiungere prestazioni notevolmente superiori e latenze ridotte rispetto alle soluzioni SATA, sia con carichi di lavoro preesistenti che con applicazioni di nuova generazione. Inoltre, permette di sfruttare meglio le risorse dell'infrastruttura di calcolo e di contenere i consumi, grazie alla velocità con cui vengono completati i carichi di lavoro. Insomma, se non si vuole rimanere al palo nel lavoro come nel quotidiano, un SSD NVMe è ormai una scelta imprescindibile: non tornerete più indietro.

 
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