Au cours de la dernière décennie, les disques SSD (Solid State Drives) sont devenus le premier choix pour de nombreux environnements informatiques en raison de leur vitesse de lecture/écriture et de l’absence de pièces mobiles par rapport aux disques durs (HDD). Toutefois, compte tenu du grand nombre d’options disponibles, il peut s’avérer difficile de faire le bon choix en fonction de vos besoins.

Dans cet article, nous allons nous pencher sur l’un des types de SSD les plus utilisés, le M.2, et le protocole disponible le plus populaire (et le plus rapide) pour connecter des SSD aux cartes mères, le NVMe (Non-Volatile Memory express).

Bien que les termes M.2 et NVMe soient souvent utilisés de manière interchangeable, ils font en réalité référence à des technologies différentes qui peuvent être utilisées ensemble ou séparément. En résumé :

• Le NVMe est un protocole de stockage et de transfert spécialement conçu pour les supports de stockage non volatils haute performance.
• M.2 est un facteur de forme SSD qui permet un stockage haute performance.

Les SSD M.2 connectés à l’aide de l’interface NVMe offrent certaines des vitesses de transfert de données disponibles parmi les plus rapides.

Les disques SSD sont un type de périphérique de stockage à semi-conducteurs qui s’appuie sur la mémoire flash pour stocker des données sur un ordinateur. Contrairement au stockage magnétique, comme les disques durs (HDD) et les lecteurs de disquette qui stockent les données à l’aide d’aimants, les SSD utilisent la technologie NAND, un type de stockage non volatil qui ne nécessite pas d’alimentation pour conserver ses données. Dans un SSD, chaque puce mémoire est constituée de blocs contenant des cellules de mémoire (également appelées pages ou secteurs) qui contiennent chacune des bits de mémoire. Alors que les disques durs ont une latence et un temps d’accès inhérents en raison des plateaux et du mouvement des têtes de lecture/écriture, les SSD n’ont pas de pièces mobiles, ce qui les rend beaucoup plus rapides.

Le NVMe (Non-Volatile Memory express) est un protocole de transfert de données avec des contraintes système réduites par entrée/sortie et par seconde (E/S ou IOPS), utilisé dans les disques SSD et le stockage flash. Selon un rapport publié en 2023 par International Data Corporation (IDC) (lien externe à ibm.com), le protocole NVMe a été conçu pour accélérer le transfert de données vers les systèmes connectés via un PCI express, soit un bus d’extension série standard qui permet de connecter un ordinateur à un ou plusieurs périphériques. Contrairement à son prédécesseur, SATA (Serial Advanced Technology Attachment), le NVMe a été conçu pour les supports de stockage haute performance et non volatils, ce qui en fait un excellent choix pour les workloads grand public et d’entreprise.

Le NVMe peut être utilisé au niveau de l’entreprise avec une infrastructure plus compacte et moins énergivore que le standard SCSI (Small Computer System Interface), largement utilisé. Les disques SSD NVMe peuvent offrir de meilleurs temps de réponse que les disques durs grâce aux améliorations apportées à leurs pilotes, permettant le parallélisme et l’interrogation et contribuant à réduire la latence pour éviter les goulots d’étranglement au niveau du processeur.

En 2011, la technologie de stockage NVMe a été introduite comme alternative aux protocoles SATA et Serial Attached SCSI (SAS), qui étaient la norme du secteur depuis plusieurs années. En plus d’améliorer la capacité de stockage de données et la technologie de transfert, le NVMe a également contribué à l’essor d’autres technologies importantes qui se développaient au même moment, notamment l’Internet des objets (IdO), l’intelligence artificielle (IA) et le machine learning (ML).

Bus PCIe (Peripheral Component Interconnect express)

L’un des principaux facteurs de différenciation des SSD NVMe est la manière dont ils accèdent au stockage flash. En utilisant un bus PCIe (Peripheral Component Interconnect Express), ils éliminent le contrôleur intermédiaire, ce qui réduit considérablement la latence. Cependant, les SSD NVMe peuvent également fonctionner sur n’importe quelle interconnexion de type « fabric » (ou maillée), telle que les protocoles Fibre Channel et Ethernet, et au sein d’Ethernet, iWarp, RoCEv2, iSER et NVMe-TCP.

PCIe Gen4 est la dernière spécification PCI Express, et son taux de transfert de données est le double de celui de Gen3. Alors que les PCIe Gen3 ont un taux de transfert de 8 giga par seconde (TG/s) par voie PCIe, le taux des Gen4 est de 16 GT/s, soit deux Go/s par voie PCIe.

Files d’attente de commandes parallèles

Contrairement aux lecteurs utilisant le protocole SCSI, qui ne peuvent déployer qu’une seule file d’attente de commandes, les SSD NVMe peuvent exécuter des dizaines de milliers de files d’attente de commandes parallèles à la fois. Avec les disques SSD NVMe, la méthode de connexion est indépendante du protocole. Par exemple, les connecteurs PCIe NVMe peuvent accéder à un seul disque via une liaison PCIe exécutant le protocole NVMe.

Les disques M.2 (ou disques NGFF, Next Generation Form Factor) sont un type de disques SSD reliés à la carte mère d’un ordinateur via une interface M.2. Les disques M.2 sont très économes en énergie par rapport aux autres types de disques SSD et occupent moins d’espace. De plus, ils ne nécessitent aucun câble pour se connecter, et ils sont à la fois plus petits et plus rapides que les SSD 2,5 pouces les plus courants.

Malgré leur taille modeste, les disques M.2 contiennent autant de données que leurs homologues (jusqu’à 8 téraoctets, ou To) et fonctionnent généralement plus rapidement. Ils sont faciles à installer et compatibles avec n’importe quelle carte mère dotée d’un emplacement M.2. Même si votre carte mère ne dispose pas d’un port M.2, un lecteur M.2 peut toujours être connecté à l’aide d’une carte adaptateur insérée dans un emplacement PCIe.

Disques SSD SATA M.2

Les disques SATA sont de plus en plus utilisés en raison de leur compatibilité avec les anciennes technologies. Bien que les SSD NVMe présentent plus de bande passante, de nombreux ordinateurs plus anciens ne prennent en charge ni la technologie NVMe ni la technologie PCIe ; une interface M.2 SATA est donc la meilleure option.

Les SSD SATA peuvent atteindre une vitesse de transfert de données maximale de 6 gigaoctets par seconde (Gbit/s), ce qui est plus lent que les autres interfaces plus récentes. En termes de performances, le SATA M.2 est le type de SSD le moins performant du marché. Mais la technologie reste bien plus rapide qu’un disque dur, avec une bande passante trois, voire quatre fois supérieure. De plus, les disques SSD SATA M.2 sont plus abordables que les SSD NVME, et pour les cartes mères qui n’ont pas la place de recevoir un disque de 2,5 pouces, le SATA M.2 est une excellente alternative.

SSD M.2 NVMe

La technologie NVMe se caractérise par une bande passante élevée et des vitesses de transfert de données rapides. Les disques NVMe les plus performants dépassent 3 000 mégaoctets par seconde (Mo/s), et certains des modèles les plus récents peuvent atteindre 7 500 Mo/s. Les SSD NVMe M.2 offrent de loin les vitesses de transfert de données les plus rapides du marché. Une autre caractéristique séduisante de la technologie NVMe s’exprime par son nom : Non-volatile memory. Cette caractéristique signifie qu’il n’est pas nécessaire d’alimenter un périphérique NVMe pour conserver ses données.

Contrairement aux autres technologies, les disques SSD NVMe M.2 se connectent directement au processeur d’un ordinateur à l’aide d’un socket PCIe. Cette caractéristique permet à la mémoire flash du lecteur de fonctionner via PCIe, contrairement à un pilote SATA fonctionnant à une vitesse beaucoup plus lente. Grâce au bus PCIe, un disque SSD NVMe M.2 peut atteindre une vitesse de transfert de 20 Gbit/s, soit plus de trois fois celle d’un SATA M.2.

Les utilisateurs qui découvrent ces technologies peuvent se demander quelle est la meilleure solution : NVMe ou M.2 ? En réalité, il n’y a aucune comparaison. Ce sont des technologies différentes et vous n’avez pas besoin de choisir entre l’une ou l’autre, car vous pouvez avoir les deux. Lorsque vous sélectionnez un lecteur de stockage, un disque SSD NVMe M.2 figure parmi les lecteurs les plus rapides et faciles à installer.

Cependant, outre la vitesse et les performances, de nombreux facteurs doivent être pris en compte lors de l’achat d’un lecteur. Pour simplifier le processus, nous avons comparé les technologies les plus populaires en fonction de quatre facteurs principaux : le prix, les caractéristiques techniques, la capacité de stockage et la vitesse.

• Prix : jusqu’à récemment, les SSD SATA M.2 étaient comparativement moins chers que les NVMe M.2, un choix intéressant pour les utilisateurs soucieux de leur budget. Cependant, comme le prix des M.2 NVMe baisse chaque année, ce n’est plus un facteur aussi important qu’auparavant. Au moment de la rédaction de cet article, un Samsung NVMe et un Samsung SATA M.2 SSD d’une capacité de stockage d’un ou deux To coûtaient entre 64 et 130 USD sur Amazon.
• Caractéristiques techniques : c’est là que la différence entre les deux technologies se manifeste. Certains appareils plus anciens ne prennent tout simplement pas en charge la technologie NVMe, ce qui fait d’un SATA M.2 le meilleur choix. En outre, avant d’acheter un disque NVMe, les utilisateurs doivent vérifier la compatibilité de leur système et s’assurer qu’il dispose d’un nombre suffisant de connexions PCIe pour prendre en charge plusieurs périphériques.
• Capacité de stockage : les disques NVMe et SATA M.2 sont généralement proposés en options 1 To ou 2 To. Les utilisateurs qui recherchent davantage de capacité peuvent choisir des modèles de 4 To et 8 To, mais à un prix nettement supérieur. Au moment de la rédaction du présent document, les M.2 de 4 To en version NVMe ou SATA étaient proposés entre 200 et 300 USD sur Amazon, et leurs homologues SSD de 8 To étaient plus proches des 400 USD.
• Vitesse : les capacités de transfert de données haute performance, haut débit et grande vitesse des disques SSD NVMe M.2 sont des éléments clés de différenciation sur le marché. La technologie NVMe exploite l’interface PCIe, ce qui permet une connexion directe au processeur et au SSD. La latence est réduite et le système plus réactif. Toutefois, vous n’avez peut-être pas besoin des vitesses ultra-rapides d’un SSD M.2 NVMe, auquel cas un SSD M.2 SATA est une option un peu moins chère. Bien qu’ils ne soient pas aussi rapides que les SSD NVMe, les disques SATA sont toujours beaucoup plus rapides que n’importe quel disque dur. Si vous êtes un gamer ou si vous utilisez votre PC pour des applications bureautiques, un disque SSD SATA M.2 est probablement suffisant.

À ce stade, nous avons constaté que le NVMe et le M.2 ne sont pas des technologies concurrentes, mais se complètent. Pour les besoins métier au niveau de l’entreprise, les avantages de l’utilisation des NVMe sont évidents. Les SSD M.2 présentent de nombreux cas d’utilisation en entreprise, mais ils sont également très populaires parmi les consommateurs qui souhaitent mettre à niveau un ordinateur portable ou un PC. Voici quelques-uns des cas d’utilisation les plus courants pour ces deux technologies :

• Calcul haute performance : le NVMe dispose de la vitesse et de la capacité de stockage nécessaires pour gérer le traitement parallèle, l’une des exigences clés des applications intensives telles que le trading financier haute fréquence, l’IA et le ML.
• Applications exigeantes : les applications proposant des interactions en temps réel avec les clients et un accès rapide à de gros volumes de données s’appuient souvent sur la technologie NVMe pour gérer leurs workloads. Le commerce électronique, les finances personnelles et de nombreuses applications cloud natives en sont quelques exemples.
• Centres de données : les SSD NVMe M.2 permettent aux centres de données d’étendre leurs capacités de stockage tout en offrant des vitesses ultra-rapides. Selon un rapport récent d’Enterprise Strategy Group (ESG) (lien externe à ibm.com), près des trois quarts des entreprises utilisent déjà des systèmes de stockage SSD NVMe ou prévoient d’en acquérir au cours de l’année prochaine.
• Montage vidéo et création graphique : de nombreux monteurs vidéo utilisent des SSD NVMe M.2 pour augmenter leur capacité de stockage tout en bénéficiant des vitesses de traitement élevées dont leurs applications ont besoin. De plus, pour les monteurs en déplacement, le profil fin et compact du NVMe M.2 portable est idéal pour les appareils légers comme les ordinateurs portables, les notebooks et les ultrabooks.
• Gaming : de nombreux serious gamers dépendent désormais des temps de chargement rapides fournis par les SSD NVMe M.2. Les SSD NVMe, abordables et faciles à installer, offrent une expérience de jeu fluide et améliorent également l’utilisation quotidienne de nombreuses applications sur PC.

La technologie NVMe associée au facteur de forme M.2 permet aux particuliers et aux entreprises d’atteindre des vitesses de transfert de données les plus rapides du marché. Pour les amateurs de jeux, les monteurs vidéo et les autres utilisateurs qui souhaitent augmenter la capacité de stockage et de transfert de leur PC, les SSD NVMe M.2 constituent une option intéressante.

Au niveau de l’entreprise, IBM Storage FlashSystem 5300 offre un stockage compact et puissant, ainsi que tous les avantages de la technologie NVMe. Le 5200 permet aux entreprises de gagner en vitesse, en performance et en évolutivité à partir de leur solution de stockage de données.