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O QUE É NVME, O PADRÃO DO FUTURO CRIADO ESPECIALMENTE PARA SSDS

29/07/2015


Os SSDs definitivamente representaram uma melhoria considerável de performance em relação aos HDs tradicionais. Porém, mesmo com as interfaces SATA 3 Gb/s e SATA 6 Gb/s, a conexão SATA já não consegue acompanhar o rápido avanço de desempenho que os drives de estado sólido vêm proporcionando. Como desenvolver um SATA 12 Gb/s levaria muitos anos de desenvolvimento, aumentaria consideravelmente o consumo energético e acarretaria em custos muito altos para a Serial ATA International Organization (SATA-IO), era necessário achar outra saída.

Por isso, o jeito foi utilizar uma interface já existente, a PCI Express, uma saída que provou ser muito mais barata, rápida e prática. Só que otimizar o hardware é só uma parte da equação necessária para melhorar o desempenho. Além disso, se fazia necessário um novo protocolo. O AHCI, padrão utilizado nos drives SATA, foi criado lá em 2004, com os HDs em mente. Por isso, ela é melhor otimizada para as características dos discos rígidos – mídias rotativas de alta latência.

Foi para resolver esse problema que consórcio NVM Express Organization desenvolveu a interface Non-Volatile Memory Express (NVMe). O consórcio é formado por 80 membros, incluindo gigantes como Intel, Microsoft, Samsung, SanDisk e Seagate. O NVMe foi criado com unidades de armazenamento não-voláteis de baixa latência (caso dos SSDs) em mente.
 
O futuro dos SSDs corporativos
Com isso, sua principal e mais clara vantagem é oferecer latências consideravelmente mais baixas do que a AHCI – em média 2.8 µs (microsegundos), contra 6.0 µs da AHCI, de acordo com o site Anand Tech. O NVMe também permite melhor aproveitamento de todos os núcleos da CPU, utilizando melhor o potencial do processador. Antes, a taxa Input/Output Operations Per Second (IOPS) dos drives sofria com o gargalo de um único núcleo da CPU. O benefício mais óbvio de tudo isso é para clientes corporativos, que possuem cargas de trabalho muito mais pesadas, que estavam sendo limitadas pelos padrões SATA e AHCI.

Empresas que utilizam a tecnologia de comunicação Fibre Channel em breve também poderão se aproveitar do NVMe. Desde setembro de 2014, um grupo de trabalho criado dentro da Fibre Channel Industry Association (FCIA) está trabalhando para alinhar a conexão utilizando o NVMe. Com isso, a base de Fibre Channel já instalada nessas empresas poderá ser usada em conjunto com unidades de armazenamento baseadas na nova interface.

 Vantagens para usuários domésticos
Mas existem benefícios para os consumidores também, em especial na redução do consumo de bateria. Isso acontece porque a menor latência reduz o tempo que o drive está em uso, aumentando o seu tempo inativo e consequentemente reduzindo o consumo. Além disso, em alguns casos, o melhor suporte processadores com múltiplos núcleos pode resultar em melhor desempenho.

Além da conexão PCIe, os SSDs com suporte ao NVMe também podem utilizar a conexão U.2, que antigamente era conhecida como SFF-8639. Com qualquer uma dessas conexões, a promessa é de desempenho consideravelmente superior ao obtido através da conexão SATA. Segundo a Samsung, a conexão PCIe oferece desempenho de leitura sequencial 6 vezes superior, com a largura de banda máxima aumentando de 600 MBps (SATA) para 4000 MBps (PCIe) – uma melhoria de 700%.


SSDs com padrão NVMe podem ser conectados via PCI-Express ou através de U.2 (antiga SFF-8639)

Vendo as vantagens do novo padrão, as fabricantes de placas-mãe já o estão incorporando em seus modelos. A primeira a fazer isso, através de parceria com a Intel, foi a Asus. A companhia anunciou que todas as placas das séries Z97 e X99 terão suporte a NVMe, algo que foi possível através de update da UEFI BIOS. Enquanto isso, outros fabricantes como a Gigabyte também confirmou que toda a sua linha de mainboards X99, Z97 e H97 suportam NVMe – as X99 de maneira nativa, enquanto as outras necessitam de update da BIOS. Para fechar, a MSI anunciou que toda a sua série de placas-mãe X99, Z97 e H97 agora suportam o padrão através de atualização da BIOS, assim como a ASRock.

Recentemente nós analisamos o Intel SSD 750 Series, o primeiro drive da indústria com suporte a NVMe lançado para consumidores. Disponível em opções de 400 GB e 1.2 TB, ele é vendido em dois formatos diferentes: placa dedicada PCIe HHHL com conector PCI-Express 3.0 4x ou 2.5 inch com conector U.2, que pode ser ligado a um conector M.2 via um adaptador, que você confere na imagem abaixo.


Vale notar que o SSD da Intel apresenta exatamente o mesmo desempenho em suas duas versões. Nos testes sintéticos, foi um verdadeiro passeio do Intel 750, superando por muito os melhores SSDs SATA disponíveis. No CrystalDiskMark em modo leitura sequencial, o drive com NVMe chegou a ter desempenho 235% melhor do que dois HyperX Savage em RAID0 como podem conferir abaixo:

CONFIGURAÇÃO PARA O TESTE:

Modo Read - Seq

OBS.:

  • Teste Seq
  • Resultados em MB/s
  • Quanto MAIOR, melhor

[ CRYSTAL DISK MARK | ]

Intel SSD 750 Series (1.2TB)
2566.00
Kingston HyperX Savage SSD RAID0 2x240GB
764.40
Corsair Neutron GTX 240GB
542.00
Kingston HyperX Savage SSD 240GB
509.10
Kingston HyperX 3K 240GB
505.70
WD Blue 1TB (Nacional)
221.10

Vale a pena?
A ressalva é que, no caso de usuários domésticos, esse desempenho todo não traz nenhum benefício real. Seja por causa do gargalo dos outros componentes dos desktops comuns, por falta de otimização dos drivers, ou pelas características simples das tarefas que realizamos no dia-a-dia, um único SSD SATA já é mais do que suficiente para a maioria dos usuários domésticos. No caso de ambientes corporativos, porém, o NVMe já era uma necessidade de algum tempo. Afinal, o melhor aproveitamento que o NVMe faz do paralelismo dos SSDs vem muito a calhar em workstations, que estão ocupadas em realizar tantas tarefas e escrever e acessar tantos dados diferentes ao mesmo tempo e por tantas pessoas.

Confira abaixo testes em situações cotidianas do Intel SSD 750 (padrão NVMe), em comparação com SSDs SATA (padrão AHCI):

Testes práticos
Tempo de BOOT (Windows 8.1 Pro)

Com o software BootRacer, medimos o tempo necessário para inicializar o sistema operacional, um dos principais atrativos de drives SSD. Apesar de novamente ficar um pouco a frente, fica dentro da margem de empate técnico.

CONFIGURAÇÃO PARA O TESTE:

Windows 8.1 64 Bits

OBS.:

  • Tempo de boot para carregar o Windows 7
  • Quanto MENOR, melhor

[ BOOTRACER | ]

Intel SSD 750 Series (1.2TB)
16.0
Kingston HyperX Savage SSD RAID0 2x240GB
17.0
Kingston HyperX 3K 240GB
17.0
Corsair Neutron GTX 240GB
17.5
Kingston HyperX Savage SSD 240GB
17.5
WD Blue 1TB (Nacional)
48.6

Carregando um game
Outro teste interessante é o carregamento de um game. Para isso, utilizamos o Crysis Warhead com teste em cima do mapa "ambush". O conceito do teste foi simples: computar o tempo que levou da hora que clicamos até a hora em que o gameplay começa.

CONFIGURAÇÃO PARA O TESTE:

Crysis Warhead - mapa "ambush"

OBS.:

  • Teste do tempo em segundos para carregar uma fase do game Crysis Warhead
  • Quanto MENOR, melhor

[ CARREGANDO GAME | ]

Intel SSD 750 Series (1.2TB)
33
Kingston HyperX Savage SSD RAID0 2x240GB
33
Kingston HyperX Savage SSD 240GB
34
Corsair Neutron GTX 240GB
35
Kingston HyperX 3K 240GB
35
WD Blue 1TB (Nacional)
49

Cópia de arquivo
O teste prático de cópia de arquivos consiste em enviar e receber 16.72GB, organizados em pouco mais de 800 pastas e representando um total de 35 mil arquivos. O teste utiliza o aplicativo DiskBench para o processo.

Drive analisado para HD
Nesse teste copiamos as pastas/arquivos do drive analisado para um HD Seagate Barracuda de 2TB padrão Sata 3. Esse seria o teste de leitura, já que ele não escreve nada no drive analisado.

CONFIGURAÇÃO PARA O TESTE:

16.72 GB - Cópia "para" outro drive (leitura)

OBS.:

  • O teste consiste em copiar arquivos entre os drives e medir o tempo necessário para finalizar a cópia
  • Quanto menor, melhor
  • Tempo medido em segundos
  • Windows 8.1 64 Bits

[ DISKBENCH | ]

Kingston HyperX Savage SSD RAID0 2x240GB
158
Corsair Neutron GTX 240GB
162
Kingston HyperX Savage SSD 240GB
164
Intel SSD 750 Series (1.2TB)
165
Kingston HyperX 3K 240GB
172
WD Blue 1TB (Nacional)
181

HD para drive analisado
Invertendo o processo, agora copiamos as pastas/arquivos do HD para o drive analisado, consistindo em um teste prático de escrita, já que os dados estão sendo gravados no drive. 

CONFIGURAÇÃO PARA O TESTE:

16.72 GB - Cópia "de" outro drive (escrita)

OBS.:

  • O teste consiste em copiar arquivos entre os drives e medir o tempo necessário para finalizar a cópia
  • Quanto menor, melhor
  • Tempo medido em segundos
  • Windows 8.1 64 Bits

[ DISKBENCH | ]

Kingston HyperX Savage SSD 240GB
113
Kingston HyperX Savage SSD RAID0 2x240GB
114
Corsair Neutron GTX 240GB
117
Intel SSD 750 Series (1.2TB)
119
Kingston HyperX 3K 240GB
130
WD Blue 1TB (Nacional)
217
 


Fonte: Adrenaline

 
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