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NVMe Drive, cosa sono e a cosa servono

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NVMe Drive, cosa sono e a cosa servono FASTWEB S.p.A.
disco NVMe
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Questo standard consente di far lavorare i dischi SSD al massimo delle loro potenzialità. Merito di alcune loro caratteristiche

Quando parliamo di hard disk, di SSD e di storage dei dati in generale i fattori importanti da conoscere prima dell'acquisto sono sempre due: le dimensioni (ovvero lo spazio di archiviazione disponibile), espresse in GB, e la velocità (la quantità di dati letti o scritti in una singola unità di tempo), espressa in MB/s (Megabyte al secondo) o in Gb/s (Gigabit al secondo). A parità di prezzo, una memoria sarà più veloce a scapito delle sue dimensioni o più grande a scapito della velocità. Al momento, ad esempio, il mercato delle unità di archiviazione è diviso sostanzialmente in due: da una parte i classici hard disk magnetomeccanici che offrono molto spazio, ma poca velocità, dall'altra gli SSD che offrono molto meno spazio ma molta più velocità.

Con il diffondersi dei servizi di storage online a prezzi sempre più bassi, le dimensioni del disco diventano sempre meno importanti e praticamente tutti i PC e laptop top di gamma oggi montano un disco a stato solido SSD al posto (o insieme, nel caso dei PC desktop) di un vecchio hard disk meccanico. C'è, però, una terza tecnologia da prendere in considerazione: Non-Volatile Memory Express (NVMe).

L'NVMe è una interfaccia di comunicazione introdotta nel 2013 da un consorzio di aziende leader nel settore dei dischi SSD, tra le quali anche Intel, Samsung, Seagate e Dell. Questa interfaccia nasce per andare oltre i limiti dell'SSD, che non sono determinati dal disco stesso ma piuttosto dal suo collegamento alla scheda madre, che avviene di solito con interfaccia SATA (più raramente con interfaccia SAS).

Disco SSD classico e NVMe

Perché SATA e SAS non bastano

Il termine SATA sta per Serial Advanced Technology Attachment ed è l'evoluzione del vecchio standard PATA (Parallel Advanced Technology Attachment, detto anche ATA o IDE). Nella sua versione SATA 3 ha una velocità massima teorica di trasferimento pari a 6 Gb/s, cioè 750 MB al secondo (visto che 1 Byte equivale a 8 bit di dati), che si traducono in un limite reale pari a circa 500 MB/s. Già da un po' la maggior parte dei dischi SSD ad alte prestazioni ha una velocità massima teorica superiore a 500 MB/s e ciò vuol dire che questi dischi già oggi sono limitati dall'interfaccia SATA.

Il termine SAS sta per Serial Attached SCSI (dove l'ultimo termine si pronuncia "Scasi"), cioè la versione seriale della vecchia interfaccia SCSI che negli Anni '90 del secolo scorso era la tecnologia di trasferimento più veloce, di solito usata su costosissimi server e workstation ad alte prestazioni. SAS ha una velocità massima teorica di 12 Gb/s, pari a 1.500 MB/s, che si traducono in circa 1.000 MB al secondo reali che sarebbero ancora sufficienti a far esprimere ai dischi SSD tutto il loro potenziale. Tuttavia, questo standard è molto poco diffuso ed è costoso e, in ogni caso, nel giro di pochi anni verrà anch'esso saturato dai futuri dischi allo stato solido.

Disco collegato a connettore PCIe

Come funziona NVMe e perché è il futuro

A questo punto entra in gioco l'NVMe, che è uno standard completamente diverso rispetto agli altri due. In pratica un collegamento NVMe è una via preferenziale, una sorta di corsia autostradale dedicata espressamente a far transitare i dati dei dischi SSD ad altissima velocità. Per evitare colli di bottiglia, l'NVMe si connette direttamente al bus PCIe (PCI Express), che è lo stesso bus usato dalla CPU per comunicare con la scheda video e altre periferiche che necessitano collegamenti ad altissime prestazioni.

Il bus PCIe funziona a linee: di sicuro avrai sentito parlare di PCIe x1, x2, x4, x8 e x16. Il numero dopo la "x" specifica quante linee vengono utilizzate da quella connessione: le schede video, ad esempio, di solito usano una connessione PCIe x16. Ognuna di queste linee offre una velocità di trasmissione di circa 1 GB/s, quindi basta una di queste linee per offrire una "autostrada" per i dati del disco larga il doppio della "strada statale" offerta dallo standard SATA 3. Lo standard NVMe, però, di linee ne utilizza ben quattro offrendo una banda teorica pari a quasi 4 GB/s (ovvero 32 Gb/s).

NVMe: cosa vuol dire AIC, U.2 e M.2

Dalla teoria emerge chiaramente che lo standard NVMe è nettamente superiore in termini di prestazioni rispetto ai precedenti SATA e SAS. Ma come è fatto fisicamente un disco NVMe e come si connette al PC desktop o notebook? Qui vengono in gioco i tre "fattori di forma" standard: AIC, U.2 e M.2.

AIC sta per Add in card, cioè "scheda aggiuntiva" e in effetti altro non è se non una piccola scheda PCIe sulla quale è montata la memoria che costituisce l'SSD. È la prima implementazione dell'NVMe ed è compatibile con qualunque PC desktop che abbia uno slot PCIe x4 (o superiore) disponibile. Ha ovviamente lo svantaggio di occupare uno slot, limitando le possibilità di espandere ulteriormente il PC.

Disco M.2

U.2 è un'altro "form factor" di disco SSD con connessione NVMe. Meccanicamente il connettore è identico a quello del SATA Express (ultima evoluzione del SATA), ma offre 4 linee PCIe e quindi molta più velocità. Si presenta come una scatoletta da 2,5 pollici (poco più di 6 cm) in cui la memoria è racchiusa in un involucro metallico che fa anche da dissipatore, migliorando l'affidabilità dell'unità di archiviazione nel tempo.

M.2 è il terzo modo in cui si può presentare un disco SSD con connessione NVMe. Fisicamente si presenta come una piccola schedina di espansione "nuda" e senza alcun contenitore, quindi occupa meno spazio rispetto all'U.2 ma non ha il vantaggio del dissipatore di calore. Viste le dimensioni minime, è indicato principalmente per i notebook. La connessione, anche in questo caso, è una PCIe x4.

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TAGS: #ssd #hard disk #nvme

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