Na última década, as unidades de estado sólido (SSDs) se tornaram a melhor escolha para muitos ambientes de computação devido às melhores velocidades de leitura/gravação e à falta de peças móveis quando comparadas às unidades de disco rígido(HDDs). No entanto, com tantas opções para escolher, encontrar a opção certa para suas necessidades pode ser desafiador.

Nesta publicação, veremos um dos tipos mais amplamente utilizados de SSD, M.2 e o protocolo mais popular (e mais rápido) disponível para conectar SSDs a placas-mãe, não-volátilatile memory express (NVMe).

Embora os termos M.2 e NVMe sejam frequentemente usados de forma intercambiável, eles na verdade se referem a diferentes tecnologias que podem ser usadas juntas ou separadamente. Simplificando:

• O NVMe é um protocolo de armazenamento e transferência projetado especificamente para mídia de armazenamento não volátil de alto desempenho.
• M.2 é um fator de forma SSD que possibilita armazenamento de alto desempenho.

Os SSDs M.2 conectados usando a interface NVMe oferecem algumas das velocidades de transferência de dados mais rápidas disponíveis.

Os SSDs são um tipo de dispositivo de armazenamento baseado em semicondutores que depende da memória flash para armazenar dados em um computador. Ao contrário do armazenamento magnético, como unidades de disco rígido (HDDs) e unidades de disquete que armazenam dados usando ímãs, os SSDs utilizam a tecnologia NAND, um tipo de armazenamento não volátil que não requer energia para manter seus dados. Em um SSD, cada chip de memória é construído de blocos contendo células de memória (também conhecidas como páginas ou setores), cada uma com bits de memória. Enquanto os discos rígidos têm latência e tempo de acesso inerentes devido aos pratos e ao movimento das cabeças de leitura/gravação, os SSDs não têm partes móveis, o que os torna muito mais rápidos.

NVMe (não-volatile memory express) é um protocolo para transferência de dados com sobrecarga de sistema reduzida por entrada/saída por segundo (I/O ou IOPS) que é usado em SSDs e armazenamento flash. De acordo com um relatório de 2023 da International Data Corporation (IDC) (link externo ao site ibm.com), A NVMe foi projetada para acelerar a transferência de dados para sistemas conectados via PCI Express, um barramento de expansão serial padrão para conectar um computador a um ou mais dispositivos periféricos. Ao contrário de seu antecessor, o Serial Advanced Technology Attachment (SATA), o NVMe foi criado para mídia de armazenamento não volátil de alto desempenho, tornando-o uma excelente opção para cargas de trabalho de consumidores e empresas.

O NVMe pode ser usado em nível empresarial com uma infraestrutura menor e usando menos energia do que a popular Small Computer System Interface (SCSI). Os SSDs NVMe podem oferecer melhores tempos de resposta do que os HDDs devido a melhorias em seus drivers, permitindo paralelismo e pesquisa e ajudando a reduzir a latência para evitar gargalos de CPU.

Em 2011, a tecnologia de armazenamento NVMe foi introduzida como alternativa aos protocolos SATA e Serial Attached SCSI (SAS), que foram o padrão do setor por vários anos. Além das melhorias em armazenamento e tecnologia em relação a seus antecessores, a NVMe contribuiu para o desenvolvimento de tecnologias importantes que estavam sendo desenvolvidas ao mesmo tempo, incluindo a Internet das Coisas (IoT), inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina (ML).

Barramento Peripheral Component Interconnect Express (PCIe)

Um dos diferenciais mais importantes dos SSDs NVMe é a maneira como eles acessam o armazenamento flash. Ao utilizar um barramento PCIe (Peripheral Component Interconnect Express), ele remove o controlador "intermediário", reduzindo consideravelmente a latência. No entanto, os NVMe's também podem ser executados em qualquer tipo de interconexão de "malha", como Fibre Channel e Ethernet, e dentro de Ethernet, iWarp, RoCEv2, iSER e NVMe-TCP.

O PCIe Gen4 é a mais recente especificação PCI Express e sua taxa de transferência de dados é o dobro da Gen3. Enquanto os PCIe Gen3 têm uma taxa de transferência de 8 giga por segundo (GT/s) por pista PCIe, a taxa do Gen4 é de 16 GT/s, ou dois GB/s por pista PCIe.

Filas de comando paralelas

Diferentemente das unidades que utilizam o protocolo SCSI, que só podem implantar uma única fila de comandos, os SSDs NVMe podem executar dezenas de milhares de filas de comandos paralelas de uma só vez. Com SSDs NVMe, o método de conexão é independente do protocolo. Por exemplo, os conectores NVMe PCIe podem acessar uma única unidade por meio de um link PCIe executando o protocolo NVMe.

As unidades M.2 (ou unidades Next Generation Form Factor (NGFF)) são um tipo de SSD que se conecta à placa-mãe de um computador por meio de uma interface M.2. As unidades M.2 são extremamente eficientes em termos de energia em quando comparadas com outros tipos de SSDs e ocupam menos espaço. Além disso, não precisam de cabos de nenhum tipo para se conectar e são menores e mais rápidos do que os SSDs de 2,5 polegadas amplamente usados.

Apesar do tamanho relativamente reduzido, as unidades M.2 ainda armazenam a mesma quantidade de dados que seus pares (até 8 terabytes, ou TBs) e, normalmente, são executadas mais rapidamente. Eles são fáceis de instalar e compatíveis com qualquer placa-mãe que tenha um slot M.2. Mesmo que sua placa-mãe não tenha uma porta M.2, uma unidade M.2 ainda pode ser conectada usando uma placa adaptadora que se encaixa em um slot PCIe.

SSDs SATA M.2

As unidades SATA estão se tornando um fator de forma cada vez mais popular devido à sua compatibilidade com tecnologias mais antigas. Embora os SSDs NVMe ainda tenham mais largura de banda, muitos computadores mais antigos não são compatíveis com a tecnologia NVMe ou PCIe, o que torna a interface M.2 SATA a melhor opção.

Os SSDs SATA podem atingir uma velocidade máxima de transferência de dados de 6 gigabytes por segundo (Gbps), que é mais lenta do que outras interfaces mais recentes. Estritamente em termos de desempenho, o SATA M.2 é o tipo de SSD de menor qualidade do mercado. Mas a tecnologia ainda é consideravelmente mais rápida do que um HDD, com três ou até quatro vezes a largura de banda. Além disso, os SSDs SATA M.2 são mais acessíveis do que os SSDs NVME e, para placas-mãe que não têm espaço para uma unidade de 2,5 polegadas, o SATA M.2 é uma ótima alternativa.

SSDs M.2 NVMe

A tecnologia NVMe é caracterizada por alta largura de banda e altas velocidades de transferência de dados. As unidades NVMe de melhor desempenho excedem 3.000 megabytes por segundo (MB/s), e alguns dos modelos mais recentes podem chegar a até 7.500 MB/s. Os SSDs NVMe M.2 disponibilizam, de longe, as velocidades de transferência de dados mais rápidas do mercado. Outro recurso atraente da tecnologia NVMe está no próprio nome: memória não volátil. Essa especificação significa que não é necessária energia para que um dispositivo NVMe retenha seus dados.

Ao contrário de outras tecnologias, os SSDs NVMe M.2 se conectam diretamente à CPU de um computador usando um soquete PCIe. Esse recurso possibilita que a memória flash da unidade funcione por meio de PCIe, em vez de um driver SATA operando em uma velocidade consideravelmente mais lenta. Por meio do barramento PCIe, uma unidade SSD NVMe M.2 pode atingir uma velocidade de transferência de incríveis 20 Gbps, mais de três vezes a de um SATA M.2.

Os usuários que são novos nessas tecnologias podem se perguntar qual é o melhor, NVMe ou M.2? A realidade é que realmente não há uma forma de comparação. São tecnologias diferentes e você não precisa escolher entre elas porque pode ter ambas. Ao escolher uma unidade de armazenamento, um SSD NVMe M.2 é uma das unidades mais rápidas e fáceis de instalar disponíveis.

No entanto, há muitos fatores a considerar além da velocidade e do desempenho ao comprar uma unidade. Para simplificar o processo, comparamos as tecnologias mais populares usando quatro fatores críticos: preço, especificações técnicas, capacidade de armazenamento e velocidade.

• Preço: até recentemente, os SSDs SATA M.2 eram comparativamente mais baratos do que os NVMe M.2s, tornando-os uma opção atraente para usuários preocupados com o orçamento. No entanto, com o preço dos NVMe M.2s caindo a cada ano, o preço não é um fator tão importante quanto costumava ser. No momento da redação deste artigo, um Samsung NVMe e um Samsung SATA M.2 SSD com capacidades de armazenamento de um ou dois TB variaram entre US$ 64 e 130 na Amazon.
• Especificações técnicas: é aqui que a diferença entre as duas tecnologias realmente começa a se destacar. Alguns dispositivos mais antigos simplesmente não suportam a tecnologia NVMe, tornando o SATA M.2 a melhor escolha. Além disso, antes de comprar uma unidade NVMe, os usuários devem verificar a compatibilidade do sistema e garantir que ele tenha conexões PCIe suficientes para suportar vários dispositivos.
• Capacidade de armazenamento: as unidades NVMe e SATA M.2 são normalmente oferecidas em opções de 1 TB ou 2 TB. Os usuários que desejam algo maior podem fazer upgrade para modelos de 4 TB e 8 TB por um preço consideravelmente mais alto. No momento em que este artigo foi escrito, os SSDs M.2 de 4 TB, tanto da variedade NVMe quanto SATA, estavam custando entre US$ 200 e 300 na Amazon, e seus equivalentes SSDs de 8 TB estavam perto de US$ 400.
• Velocidade: os recursos de transferência de dados de alto desempenho, alta taxa de transferência e alta velocidade dos SSDs M.2 NVMe são os principais diferenciais do mercado. A tecnologia NVMe aproveita a interface PCIe, permitindo que ela se conecte diretamente à CPU e ao SSD. Isso ajuda a reduzir a latência e melhorar a capacidade de resposta do sistema. No entanto, dependendo de suas necessidades, talvez você não precise das velocidades extremamente rápidas oferecidas por um SSD M.2 NVMe e, nesse caso, um SSD M.2 SATA é uma opção um pouco mais barata. Embora não sejam tão rápidas quanto as SSDs NVMe, as unidades SATA ainda são consideravelmente mais rápidas do que qualquer HDD. Se você é um jogador ou utiliza seu PC para aplicativos de escritório, um SSD SATA M.2 provavelmente será suficiente.

Neste ponto, estabelecemos que NVMe e M.2 não são tecnologias concorrentes; na verdade, elas podem se complementar. Para necessidades empresariais em nível empresarial, os benefícios de utilizar NVMe são simplesmente impossíveis de ignorar. Os SSDs M.2 certamente têm muitos casos de uso empresarial, mas também são muito populares entre consumidores que buscam atualizar um laptop ou PC. Aqui estão alguns dos casos de uso mais populares para ambas as tecnologias:

• Computação de alto desempenho: o NVMe tem a velocidade e a capacidade de armazenamento necessárias para lidar com o processamento paralelo, um dos principais requisitos de aplicativos exigentes, como negociação financeira de alta frequência, IA e ML.
• Aplicações exigentes: Aplicativos com interações com clientes em tempo real e acesso rápido a grandes volumes de dados geralmente dependem da tecnologia NVMe para executar suas cargas de trabalho. Exemplos incluem comércio eletrônico, finanças pessoais e muitos aplicativos nativos da nuvem.
• Centros de dados: Os SSDs NVMe M.2 ajudam os data centers a expandir seus recursos de armazenamento e ainda oferecem velocidades extremamente rápidas. De acordo com um relatório recente do Enterprise Strategy Group (ESG) (o link está fora do ibm.com), quase três quartos das empresas já utilizam armazenamento SSD NVMe ou planejam adquiri-lo no próximo ano.
• Edição de vídeo e gráficos: muitos editores de vídeo utilizam SSDs NVMe M.2 para expandir seu armazenamento e ainda contar com as altas velocidades de processamento que seus aplicativos exigem. Além disso, o perfil fino e pequeno do NVMe M.2 portátil os torna ideais para computadores leves, como laptops, notebooks e ultrabooks, para editores em movimento.
• Jogos: muitos jogadores sérios passaram a depender dos tempos de carregamento rápidos que os SSDs NVMe M.2 fornecem. Uma atualização acessível e fácil de instalar, os SSDs NVMe proporcionam uma experiência de jogo tranquila e melhoram o uso diário do PC para uma variedade de outras aplicações também.

A tecnologia NVMe combinada com o formato M.2 ajuda consumidores e empresas a alcançar as velocidades de transferência de dados mais rápidas do mercado. Para entusiastas de jogos, editores de vídeo e outros usuários que desejam atualizar seus recursos de armazenamento e transferência de PC, os SSDs NVMe M.2 são uma opção atraente.

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