Nell'ultimo decennio, le unità SSD (solid-state drive) sono diventate la scelta migliore per numerosi ambienti di elaborazione a causa delle velocità di lettura/scrittura più elevate e della mancanza di parti mobili rispetto alle unità disco rigido (HDD). Tuttavia, con numerose opzioni a disposizione, trovare la soluzione giusta per le tue esigenze può essere difficile.

In questo post, esamineremo uno dei tipi di SSD più utilizzate, l'M.2, e il protocollo più diffuso (nonché più veloce) disponibile per il collegamento delle SSD alle schede madri, non volatile memory express (NVMe).

Sebbene i termini M.2 e NVMe siano spesso utilizzati in modo intercambiabile, in realtà si riferiscono a tecnologie differenti che possono essere utilizzate insieme o separatamente. In parole povere:

• NVMe è un protocollo di storage e trasferimento progettato specificamente per supporti di storage non volatili ad alte prestazioni.
• M.2 è un fattore di forma SSD che consente uno storage ad alte prestazioni.

Le SSD M.2 collegate attraverso l'interfaccia NVMe offrono alcune delle velocità di trasferimento dati più elevate a disposizione.

Le SSD sono un tipo di dispositivo di storage basato su semiconduttori che utilizza la memoria flash per memorizzare i dati in un computer. A differenza dello storage magnetico, come le unità disco rigido (HDD) e le unità floppy che memorizzano i dati utilizzando magneti, le SSD utilizzano la tecnologia NAND, un tipo di storage non volatile che non richiede energia per conservare i dati. In una SSD, ogni chip di memoria è costituito da blocchi contenenti celle di memoria (note anche come pagine o settori), ognuna delle quali ha determinati bit di memoria. Mentre i dischi rigidi hanno una latenza e un tempo di accesso intrinseci a causa dei piatti e del movimento delle testine di lettura/scrittura, le SSD non hanno parti mobili, il che li rende molto più veloci.

NVMe (non-volatile memory express) è un protocollo per il trasferimento di dati con sovraccarichi ridotti del sistema per input/output al secondo (I/O o IOPS) che viene utilizzato nelle SSD e nel flash storage. Secondo un rapporto IDC (International Data Corporation) del 2023 (link esterno a ibm.com), NVMe è stato progettato per velocizzare il trasferimento dei dati ai sistemi collegati attraverso un PCI express, un bus di espansione seriale standard per il collegamento di un computer a una o più periferiche. A differenza del suo predecessore, Serial Advanced Technology Attachment (SATA), NVMe è stata progettata per supporti di storage non volatili ad alte prestazioni, il che la rende una scelta eccellente per workload consumer e aziendali.

NVMe può essere utilizzato a livello aziendale con un'impronta infrastrutturale ridotta e utilizzando meno energia rispetto alla più comune Small Computer System Interface (SCSI). Le SSD NVMe possono offrire tempi di risposta migliori rispetto agli HDD grazie ai miglioramenti apportati ai driver, consentendo il parallelismo e il polling e contribuendo a ridurre la latenza per evitare colli di bottiglia della CPU.

Nel 2011 è stata introdotta la tecnologia di storage NVMe come alternativa ai protocolli SATA e Serial Attached SCSI (SAS), che erano stati lo standard del settore per vari anni. Oltre ai miglioramenti apportati allo storage e alla tecnologia rispetto ai suoi predecessori, NVMe ha contribuito allo sviluppo di importanti tecnologie che venivano sviluppate contemporaneamente, tra cui l'Internet of Things (IoT), l'AI (intelligenza artificiale) e l'apprendimento automatico (ML).

Bus PCIe (Peripheral Component Interconnect Express)

Uno dei fattori di differenziazione più importanti delle SSD NVMe è la modalità di accesso al flash storage. Utilizzando un bus Peripheral Component Interconnect Express (PCIe), si elimina il controller "intermedio", riducendo notevolmente la latenza. Tuttavia, gli NVME possono funzionare anche su qualsiasi tipo di interconnessione "fabric", come Fibre Channel ed Ethernet, e all'interno di Ethernet, iWARP, ROCEv2, iSER e NVMe-TCP.

PCIe Gen4 è la specifica PCI Express più recente e la sua velocità di trasferimento dati è doppia rispetto a quella di Gen3. Mentre le PCIe Gen3 hanno una velocità di trasferimento di 8 giga al secondo (GT/s) per corsia PCIe, la velocità delle Gen4 è di 16 GT/s, ovvero due GB/s per corsia PCIe.

Code di comandi parallele

A differenza delle unità che utilizzano il protocollo SCSI, che può implementare solo una singola coda di comando, le unità SSD NVMe possono eseguire decine di migliaia di code di comando parallele contemporaneamente. Con SSD NVMe, il metodo di connessione è indipendente dal protocollo. Ad esempio, i connettori NVMe PCIe possono accedere a una singola unità attraverso un collegamento PCIe che esegue il protocollo NVMe.

Le unità M.2 (o unità NGFF, Next Generation Form Factor) sono un tipo di SSD che si collega alla scheda madre di un computer attraverso un'interfaccia M.2. Le unità M.2 sono estremamente efficienti dal punto di vista energetico rispetto ad altri tipi di SSD e occupano meno spazio. Inoltre, non richiedono cavi di alcun tipo per il collegamento e sono più piccoli e veloci delle SSD da 2,5 pollici ampiamente utilizzati.

Nonostante le dimensioni relativamente ridotte, le unità M.2 possono contenere la stessa quantità di dati di unità simili (fino a 8 terabyte o TB) e, solitamente, sono più veloci. Sono facili da installare e compatibili con qualsiasi scheda madre dotata di slot M.2. Anche se la scheda madre non dispone di una porta M.2, è comunque possibile collegare un'unità M.2 utilizzando una scheda adattatrice idonea per uno slot PCIe.

SSD SATA M.2

Le unità SATA stanno diventando un fattore di forma sempre più diffuso a causa della loro compatibilità con le tecnologie meno recenti. Sebbene le SSD NVMe abbiano ancora una maggiore larghezza di banda, molti computer meno recenti non supportano né la tecnologia NVMe né PCIe, rendendo l'interfaccia SATA M.2 l'opzione migliore.

Le unità SSD SATA possono raggiungere una velocità massima di trasferimento dati di 6 gigabyte al secondo (Gbps), più lenta rispetto ad altre interfacce più recenti. In termini strettamente prestazionali, SATA M.2 è il tipo di SSD di livello più basso sul mercato. Ma la tecnologia di cui dispone è ancora considerevolmente più veloce di un HDD, con una larghezza di banda di tre o addirittura quattro volte superiore. Inoltre, le SSD SATA M.2 sono più convenienti delle SSD NVME e, per le schede madri che non hanno spazio per un'unità da 2,5 pollici, SATA M.2 rappresenta un'ottima alternativa.

SSD M.2 NVME

La tecnologia NVMe è caratterizzata da un'elevata larghezza di banda e da un trasferimento dati veloci. Le unità NVMe ad alte prestazioni superano i 3.000 megabyte al secondo (MB/s) e alcuni dei modelli più recenti possono raggiungere fino a 7.500 MB/s. Le SSD NVMe M.2 offrono le velocità di trasferimento dati di gran lunga più elevate sul mercato. Un'altra funzione interessante della tecnologia NVMe è insita nel nome: memoria non volatile. Questa specifica significa che un dispositivo NVMe non necessita di alimentazione per conservare i propri dati.

A differenza di altre tecnologie, le SSD NVMe M.2 si collegano direttamente alla CPU di un computer utilizzando una presa PCIe. Questa funzione consente alla memoria flash dell'unità di funzionare tramite PCIe anziché con un driver SATA che funziona a una velocità notevolmente inferiore. Attraverso il bus PCIe, un'unità SSD NVMe M.2 può raggiungere una velocità di trasferimento di ben 20 Gbps, più di tre volte superiore di quella di un SATA M.2.

Gli utenti che sono nuovi a queste tecnologie potrebbero domandarsi cosa sia meglio: NVMe o M.2? La realtà è che non c'è davvero paragone. Sono tecnologie diverse e non è necessario scegliere tra loro perché puoi averle entrambe. Quando si sceglie un'unità di storage, una SSD NVMe M.2 è una delle unità più veloci e facili da installare a disposizione.

Tuttavia, esistono numerosi fattori da considerare oltre alla velocità e alle prestazioni nell'acquisto di un'unità. Per semplificare il processo, abbiamo confrontato le tecnologie più diffuse utilizzando quattro fattori fondamentali: prezzo, specifiche tecniche, capacità di storage e velocità.

• Prezzo: fino a poco tempo fa, le SSD SATA M.2 erano relativamente più economici degli NVMe M.2, il che li rendeva un'opzione interessante per gli utenti attenti al budget. Tuttavia, con il prezzo degli M.2 NVMe che diminuisce ogni anno, il prezzo non è più un fattore così importante come un tempo. Al momento della scrittura di questo articolo, una SSD Samsung NVMe e una SSD Samsung SATA M.2 con capacità di storage di 1 o 2 TB su Amazon costavano da 64 a 130 dollari.
• Specifiche tecniche: è qui che la differenza tra le due tecnologie inizia davvero a farsi evidente. Alcuni dispositivi meno recenti semplicemente non supportano la tecnologia NVMe, rendendo un SATA M.2 la scelta migliore. Inoltre, prima di acquistare un'unità NVMe, gli utenti vorranno verificare la compatibilità del proprio sistema e assicurarsi che disponga di connessioni PCIe sufficienti per supportare più dispositivi.
• Capacità di storage: le unità NVMe e SATA M.2 sono in genere disponibili in opzioni da 1 TB o 2 TB. Gli utenti che cercano qualcosa di più grande possono passare ai modelli da 4 TB e 8 TB a un prezzo notevolmente più alto. Al momento della scrittura di questo articolo, su Amazon gli M.2 da 4 TB della versione NVMe e SATA costavano tra i 200 e i 300 dollari e le loro omologhe SSD da 8 TB erano più vicini ai 400 dollari.
• Velocità: le funzionalità di trasferimento dati ad alte prestazioni, throughput elevato e alta velocità delle SSD NVMe M.2 sono i principali fattori di differenziazione sul mercato. La tecnologia NVMe utilizza l'interfaccia PCIe, consentendole di connettersi direttamente alla CPU e all'SSD. Questo aiuta a ridurre la latenza e migliorare la reattività del sistema. A seconda delle tue esigenze, tuttavia, potresti non aver bisogno delle velocità elevatissime fornite da un SSD NVMe M.2, nel qual caso un SSD SATA M.2 è un'opzione leggermente più economica. Sebbene non siano veloci come gli SSD NVMe, le unità SATA sono comunque considerevolmente più veloci di qualsiasi HDD. Se sei un gamer o utilizzi il PC per applicazioni da ufficio, un SSD SATA M.2 probabilmente fa al caso tuo.

A questo punto, abbiamo stabilito che NVMe e M.2 non sono tecnologie concorrenti, ma possono effettivamente completarsi a vicenda. Per le esigenze aziendali, i vantaggi dell'utilizzo di NVMe sono semplicemente impossibili da ignorare. Le SSD M.2 trovano certamente ampio utilizzo in ambito aziendale, ma sono anche molto diffusi tra i consumatori che desiderano aggiornare un laptop o un PC. Ecco alcuni dei casi d'uso più diffusi per entrambe le tecnologie:

• Elaborazione ad alte prestazioni: NVMe ha la velocità e la capacità di storage necessarie per gestire l'elaborazione parallela, uno dei requisiti chiave di applicazioni impegnative come il trading finanziario ad alta frequenza, l'AI e l'apprendimento automatico (ML).
• Applicazioni esigenti: le applicazioni che prevedono interazioni con i clienti in tempo reale e l'accesso rapido a grandi volumi di dati si affidano spesso alla tecnologia NVMe per eseguire i propri workload. Esempi includono l'e-commerce, finanza personale e numerose applicazioni cloud-native.
• Data center: le SSD NVMe M.2 aiutano i data center ad ampliare le proprie funzionalità di storage, garantendo comunque velocità straordinarie. Secondo un recente report di Enterprise Strategy Group (ESG) (link esterno a ibm.com), circa tre quarti delle aziende utilizzano già storage SSD NVMe o prevedono di farne uso il prossimo anno.
• Editing video e grafico: numerosi video editor utilizzano SSD NVMe M.2 per espandere il proprio storage e ottenere comunque le elevate velocità di elaborazione richieste dalle loro applicazioni. Inoltre, il profilo sottile e ridotto di NVMe M.2 portatile li rende ideali per computer leggeri come laptop, notebook e ultrabook per editor in movimento.
• Gaming: molti giocatori appassionati sono arrivati a dipendere dai tempi di caricamento rapidi offerti dalle unità SSD NVMe M.2. Con un aggiornamento conveniente e facile da installare, le SSD NVMe offrono un'esperienza di gaming fluida e migliorano l'utilizzo quotidiano del PC anche per una varietà di altre applicazioni.

La tecnologia NVMe abbinata al fattore di forma M.2 aiuta i consumatori e le aziende a raggiungere le velocità di trasferimento dati più elevate sul mercato. Per gli appassionati di gaming, i video editor e altri utenti che desiderano aggiornare le funzionalità di storage e trasferimento del PC, le SSD NVMe M.2 sono un'opzione interessante.

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