SSD NVMe: tutto quello che c’è da sapere

SSD NVMe: tutto quello che c’è da sapere

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Con il passare del tempo e le veloci memorie SSD in continua evoluzione sentiamo sempre più parlare di Non-Volatile Memory Express, o più comunemente SSD NVMe. NVMe è un protocollo/interfaccia di comunicazione sviluppato specificatamente per gli SSD da un consorzio di aziende incluse Intel, Samsung, Sandisk, Dell e Seagate. Il suo scopo è quello di sfruttare al massimo le capacità dei più moderni SSD, la cui performance è ormai limitata dai più classici protocolli SATA/AHCI. Quest’ultimi sono stati infatti progettati intorno alle capacità degli hard disk meccanici che differiscono non poco dalle proprietà degli SSD. Ma vediamo quindi con l’introduzione degli SSD NVMe qual è stata la soluzione adottata dall’industria dell’hardware e cosa cambia all’atto pratico per l’archiviazione.

SSD NVMe: standard progettato per lo storage

Il primo ostacolo che hanno dovuto affrontare gli SSD al loro arrivo sono i bus preesistenti. Le capacità di trasferimento di dati di questi dispositivi elettronici sono ben superiori ai comuni drive meccanici ed ai loro relativi bus. Gli standard SATA e SAS offrono spazio abbondante per la velocità degli hard disk, ma non tengono il passo con i sempre più rapidi SSD. Vediamo per esempio il più recente SATA III con i suoi 6 Gb/s massimi di trasferimento – qualsiasi SSD top di gamma collegato a questa interfaccia vedrà limitato il proprio potenziale a circa 500 MB/s. Anche la performance dei più dotati SSD SAS a 12 Gb/si ferma a 1.5 GB/s. Troviamo sul mercato SSD come il popolare Samsung 850 EVO su interfaccia SATA che offre già un bel boost in velocità, ma la tecnologia SSD può offrire molto di più.

L’industria ci aveva già visto chiaro in questa situazione. Gli SSD hanno molto più in comune con i chip DRAM che i lenti hard disk che cercano di emulare. Era semplicemente più conveniente affiancarli alla già consolidata infrastruttura per l’archiviazione dei dati, interfacciandoli con SATA e SAS. Questa combinazione ha funzionato per un po’, ma con il veloce maturare degli SSD i limiti si sono cominciati davvero a sentire.

Fortunatamente, un bus ad alta velocità era già a disposizione — il PCI Express o PCIe. PCIe è lo strato che si occupa del trasferimento dei dati nei dispositivi che richiedono un’ampia banda e bassa latenza. Beneficia di un collegamento molto vicino alla CPU riuscendo ad offrire potenzialità al di sopra di qualsiasi altro standard. Vediamo infatti componenti come la scheda video e la tecnologia Thunderbolt appoggiarsi su questo tipo di bus. In pratica, gli slot PCIe funzionano a “linee”, che possiamo considerare una sorta di corsia di un’autostrada. Ogni corsia offre un tot di banda da utilizzare, che va a sommarsi con le ulteriori corsie disponibili. Ad esempio le GPU tipicamente sono poste su uno slot PCIe x16, ovvero sedici corsie, il massimo disponibile su un singolo slot per ora.

Le configurazioni di queste linee possono quindi essere x1, x2, x4, x8 oppure x16. Qualsiasi slot con un numero di linee superiore potrà operare nelle modalità inferiori, cioè su uno slot x16 potrà accogliere qualsiasi dispositivo x8, x4 e così via, anche se fisicamente più corto dello slot. Ora, gli SSD NVMe non raggiungono velocità così alte e si limitano a beneficiare delle configurazioni PCIe x4. C’è però da considerare anche la revisione dello standard PCIe; la più recente versione PCIe 3.0 raggiunge velocità approssimative di 1 GB/s per linea, con le configurazioni ideali di SSD NVMe su slot PCIe x4 raggiungiamo velocità teoriche di 4 GB/s, allo standard SATA coi suoi 500 MB/s si fa davvero mangiare la polvere. Più vecchio, ma ancora presente in alcune schede madri, è la versione PCIe 2.0 che offre invece 500 MB/s per linea, fino a 2 GB/s nelle configurazioni x4. Fate sempre attenzione al tipo di slot presente sulla scheda madre e a quello richiesto dell’SSD NVMe. Infine, la conclusione è che gli SSD sul bus PCIe hanno banda più che a sufficienza, ma non è solo una questione di banda a disposizione.

Inizialmente i dispositivi PCIe come l’OCZ RevoDrive, l’HyperX Predator M.2/PCIe e altri, facevano comunque affidamento sui protocolli SATA e SCSI che, come già detto, sono progettati intorno al funzionamento degli hard disk meccanici. Era necessario un nuovo approccio per ottenere il massimo da questi SSD, il procollo NVMe.

Driver, BIOS e connettori

Per il funzionamento degli SSD NVMe è necessario assolvere dei requisiti. Per quanto riguarda i driver non ci sono preoccupazioni; Sia Linux, Windows che Mac OS hanno il supporto NVMe da un bel po’ di tempo.

Tuttavia le mancanze si presentano nel BIOS. Senza un BIOS che riconosce gli SSD NVMe non sarà possibile effettuare il boot del sistema operativo dall’SSD in questione, anche se potrà essere utilizzato tranquillamente come dispositivo secondario su un qualsiasi slot PCIe x4 o M.2.

SSD NVMe

Ora, con i connettori la faccenda si complica ulteriormente. Per distanziarsi da SATA e soddisfare le richieste dei sempre più veloci SSD, è stato creato il formato M.2. Gli SSD M.2 utilizzano fino a quattro linee PCIe attraverso il procollo AHCI o NVMe, ma possono interfacciarsi anche semplicemente attraverso il SATA. Per tutti i dettagli su questo connettore vi rimandiamo al nostro articolo su tutto quello che c’è da sapere sugli SSD M.2.

Il SATA Express è un connettore che doveva offrire SSD da 2.5” su linee PCIe e possibilmente NVMe, ma che non ha mai visto larga approvazione visto il suo limite a due linee PCIe. Per rimediare ai suoi difetti e portare le linee PCIe disponibili a quattro si è fatto strada nel mercato consumer l’interfaccia SFF-8639, successivamente rinominato U.2. Questa tipologia è molto affermata nel mercato enterprise, principalmente perché si tratta di un connettore fisicamente compatibile con SATA e SAS, ma che aggiunge ulteriori pin per il supporto delle linee PCIe. U.2 offre il necessario per gli SSD da 2.5”, come nel caso dell’SSD Intel 750, ma ad un costo notevolmente maggiore. Probabilmente è per questo motivo che si è cercato di spingere su SATA Express, che possiamo ormai confermare defunto.

SSD NVMe

Abbiamo infine gli SSD su slot PCIe, paragonabili agli M.2, ma con sia maggiore potenzialità di dissipazione, che di popolamento di chip sul PCB. Vediamo infatti che gli SSD più capienti sono su slot PCIe. Il vantaggio di questa soluzione è che anche schede madri più datate dispongono dello slot PCIe richiesto, riuscendo a sfruttare le ultime tecnologie di archiviazione anche su PC più vecchiotti. Fate però attenzione alla reciproca compatibilità del dispositivo e specialmente al tipo di linee PCIe presenti.

Essenzialmente tutti questi connettori si basano sul medesimo bus, sono infatti presenti molteplici adattatori da un format ad un’altro come per esempio M.2 su slot PCIe o U.2 su una card M.2 e così via. In teoria potreste installare qualsiasi tipo di SSD finché è presente un slot PCIe con le linee richieste, ma difficilmente potremo utilizzarlo come boot drive su un sistema più datato.

SSD NVMe: il panorama attuale e dove acquistarne uno

Unendo le variabili fin’ora si ha un bel po’ di dati su cui ragionare. Connettori, linee PCIe, AHCI o NVMe, supporto da parte delle schede madri, driver; purtroppo come nuovo standard la situazione è ancora frenetica. Se avete già un sistema di ultima generazione avrete sicuramente vita più facile nella scelta e nella compatibilità di SSD NVMe, ma non possiamo fare una regola generale su tutti i chipset e le configurazioni possibili. Assicuratevi sempre la reciproca compatibilità fra la scheda madre e l’SSD in questione. Detto questo, speriamo che le informazioni da noi fornite vi siano utili per orientarvi nell’acquisto di un SSD NVMe e ci aspettiamo sempre meno grattacapo con l’avanzare del tempo e il consolidamento degli standard.

Claudio Carelli

Sono il responsabile editoriale di Ridble e mi occupo del coordinamento di tutto il team garantendo che i contenuti realizzati siano in linea con la nostra linea editoriale. Ricopro anche il ruolo di specialist per alcune categorie come le cuffie visto il mio trascorso da musicista, ma anche per ciò che riguarda le soluzioni di ricarica.

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