As unidades NVMe representam um avanço significativo no armazenamento de dados para computadores, e isso se deve a motivos bem claros. Uma unidade de estado sólido (SSD) NVMe não apenas supera a maioria dos SSDs mais antigos, mas também demonstra uma velocidade impressionante quando comparada às tradicionais unidades de 3,5 e 2,5 polegadas.
Comparativo: NVMe vs. SATA III
Analisemos, por exemplo, o Samsung 860 Pro de 1 TB, um SSD de 2,5 polegadas com uma velocidade máxima de leitura sequencial de 560 megabytes por segundo (MB/s). Em contraste, seu sucessor, o 960 Pro, com tecnologia NVMe, exibe uma velocidade superior a seis vezes, alcançando até 3.500 MB/s.
Essa diferença de desempenho se explica pelo fato de que os drives anteriores à tecnologia NVMe se conectavam ao PC através da interface SATA III, a terceira revisão do barramento Serial ATA. Em contrapartida, o NVMe surge como a interface de controlador de host ideal para os SSDs mais modernos e avançados.
Os termos SATA III e NVMe são frequentemente utilizados para diferenciar as tecnologias de armazenamento mais antigas das inovações atuais. É importante ressaltar que NVMe e SATA III não representam a mesma tecnologia.
Mais adiante, exploraremos as razões pelas quais utilizamos “SATA III” e “NVMe” como termos de comparação.
O que é SATA III?
Em 2000, a interface SATA foi introduzida para substituir o padrão Parallel ATA, que era utilizado anteriormente. O SATA proporcionou conexões mais rápidas, traduzindo-se em um desempenho consideravelmente superior ao seu antecessor. O SATA III foi lançado oito anos depois, elevando a taxa máxima de transferência para 600 MB/s.
Os componentes SATA III empregam um tipo específico de conector para encaixe em laptops e um cabo específico para conexão com placas-mãe em PCs de mesa.
Após a conexão de uma unidade ao sistema do computador via SATA III, o processo não está concluído. Para que a unidade se comunique efetivamente com o sistema, ela necessita de uma interface de controlador de host. Esse papel é desempenhado pelo AHCI, o método mais comum de comunicação de unidades SATA III com o sistema.
Por muitos anos, o SATA III e o AHCI demonstraram um desempenho considerável, incluindo os primórdios dos SSDs. No entanto, o AHCI foi otimizado para mídias rotativas de alta latência, e não para o armazenamento de baixa latência e não volátil como os SSDs, conforme explicou um representante da fabricante de drives Kingston.
Com a evolução da velocidade dos drives de estado sólido, a conexão SATA III acabou sendo saturada. SATA III e AHCI não conseguiam fornecer largura de banda suficiente para acompanhar o crescente desempenho dos SSDs.
Diante desse cenário, a busca por uma alternativa superior se intensificou, e a solução já estava presente nos PCs.
O que é PCIe?
PCIe é outra interface de hardware. É conhecida principalmente como o modo de encaixe de placas de vídeo em PCs de mesa, mas também é utilizada para placas de som, placas de expansão Thunderbolt e unidades M.2 (que detalharemos a seguir).
Ao observar uma placa-mãe, é fácil identificar os slots PCIe. Eles são oferecidos principalmente nas variantes x16, x8, x4 e x1. Esses números indicam a quantidade de vias de transmissão de dados que cada slot possui. Quanto maior o número de vias, mais dados podem ser transferidos simultaneamente, justificando o uso de slots x16 para placas gráficas.
Na imagem acima, também podemos observar um slot M.2, logo abaixo do slot x16 superior. Os slots M.2 podem utilizar até quatro vias, sendo, portanto, x4.
Os principais slots PCIe em qualquer computador possuem vias conectadas à CPU para garantir o melhor desempenho possível. Os demais slots PCIe são conectados ao chipset, que oferece suporte a uma conexão rápida com a CPU, embora não tão veloz quanto as conexões diretas.
Atualmente, existem duas gerações de PCIe em uso: 3.0 (a mais comum) e 4.0. Em meados de 2019, o PCIe 4.0 era uma novidade e compatível apenas com os processadores Ryzen 3000 da AMD e as placas-mãe X570. A versão 4, como esperado, apresenta maior velocidade.
No entanto, a maioria dos componentes ainda não está saturando a largura de banda máxima do PCIe 3.0. Portanto, embora o PCIe 4.0 seja impressionante, ainda não é uma necessidade para os computadores atuais.
NVMe sobre PCIe
PCIe, assim como SATA III, é uma interface utilizada para conectar componentes individuais a um sistema de computador. Da mesma forma que o SATA III necessita do AHCI para que um disco rígido ou SSD se comunique com o sistema, as unidades baseadas em PCIe dependem de um controlador host, conhecido como memória não volátil expressa (NVMe).
Mas por que não comparamos drives SATA III com PCIe ou AHCI com NVMe?
A razão é simples. Sempre nos referimos às unidades como baseadas em SATA, como SATA, SATA II e SATA III, o que já era esperado.
Quando os fabricantes começaram a produzir drives PCIe, houve um período em que se falava sobre SSDs PCIe.
No entanto, a indústria não possuía padrões definidos para se apoiar, como era o caso das unidades SATA. Em vez disso, como a Western Digital explicou, as empresas utilizavam AHCI e criavam seus próprios drivers e firmware para operar essas unidades.
Essa situação era complexa e o AHCI não oferecia desempenho satisfatório. Como a Kingston nos informou, a adoção de unidades mais rápidas que SATA se tornava um desafio, pois, em vez de uma experiência plug-and-play, os usuários também precisavam instalar drivers especiais.
Eventualmente, a indústria chegou a um consenso em torno do padrão NVMe, que substituiu o AHCI. Esse novo padrão oferecia um desempenho muito superior, justificando a adoção da nomenclatura NVMe. E o resto, como dizem, é história.
O NVMe foi projetado com foco em SSDs modernos baseados em PCIe. Os drives NVMe são capazes de aceitar um número muito maior de comandos simultaneamente do que os discos rígidos mecânicos SATA III ou SSDs. Essa característica, combinada com uma menor latência, resulta em drives NVMe mais rápidos e responsivos.
Qual a aparência das unidades NVMe?
Ao procurar uma unidade baseada em NVMe atualmente, você provavelmente encontrará um formato de stick M.2. M.2 descreve o fator de forma da unidade, ou seja, sua aparência física. As unidades M.2 geralmente oferecem cerca de 1 TB de armazenamento, mas são compactas o suficiente para serem seguradas entre o polegar e o indicador.
As unidades M.2 são conectadas a slots PCIe M.2 específicos, que suportam até quatro vias de transferência de dados. Essas unidades geralmente são baseadas em NVMe, mas também é possível encontrar unidades M.2 que utilizam SATA III. É fundamental verificar cuidadosamente as especificações da embalagem.
M.2s baseados em SATA III não são tão comuns hoje em dia, mas ainda existem. Alguns exemplos populares são o WD Blue 3D NAND e o Samsung 860 evo.
Devo descartar as unidades SATA III?
Apesar das vantagens do NVMe, não há razão para abandonar as unidades SATA III. Apesar de suas limitações, o SATA III ainda é uma boa opção para armazenamento secundário.
Por exemplo, ao montar um novo PC, é recomendável utilizar uma unidade M.2 NVMe como unidade de inicialização e armazenamento primário. Em seguida, você pode adicionar um disco rígido ou SSD de 2,5 polegadas de maior capacidade como armazenamento secundário.
Embora seja interessante ter todo o armazenamento baseado em PCIe, atualmente, as unidades NVMe são limitadas a cerca de 2 TB e capacidades superiores são muito caras. Uma unidade M.2 NVMe de 1 TB, que é uma opção econômica, normalmente custa cerca de US$ 100, valor semelhante a um disco rígido SATA III de 2 TB de alto desempenho.
Os preços podem sofrer alterações à medida que unidades M.2 com capacidade ainda maior se tornem disponíveis. A Kingston informou que podemos esperar unidades M.2 com capacidades de 4 e 8 TB no início de 2021.
Até lá, a melhor opção é combinar unidades M.2 com SSDs e discos rígidos secundários.
A mesma ideia se aplica a laptops. Se você estiver adquirindo um novo equipamento, procure um modelo com armazenamento flash NVMe e um compartimento extra de 2,5 polegadas para um disco rígido SATA III ou SSD.
No entanto, nem todas as unidades NVMe oferecem o mesmo desempenho. É essencial ler as avaliações da unidade desejada antes de efetuar a compra.
Se você possui um PC de mesa ou laptop recente, é provável que ele tenha slots M.2 que suportam NVMe. Vale a pena considerar a atualização do seu PC!