SSD versus NVMe: ¿cuál es la diferencia?

Los recientes avances tecnológicos en el almacenamiento de datos han impulsado a empresas y consumidores a abandonar las tradicionales unidades de disco duro (HDD) en favor de una tecnología de unidades de estado sólido (SSD) más rápida y de menor latencia. En esta publicación, analizaremos esta nueva tecnología, así como el protocolo más rápido y popular disponible para conectarla a la placa base de un ordenador: la memoria exprés no volátil (NVMe).

Aunque los términos SSD y NVMe se utilizan a menudo para describir dos tipos diferentes de unidades, son tecnologías de almacenamiento de datos diferentes que pueden utilizarse para complementarse. Las SSD son un tipo de almacenamiento basado en semiconductores que se utiliza con almacenamiento flash, y NVMe es un protocolo para la transferencia de datos con gastos generales reducidos del sistema por operaciones de entrada/salida por segundo (E/S o IOPS) que se utiliza en SSD con memoria flash.

Las diferencias entre la tecnología NVMe y SSD son sutiles y pueden resultar confusas. Aunque todos los dispositivos NVMe son también unidades SSD, no todas las SSD son unidades NVMe. Según un informe de 2023 de International Data Corporation (IDC), NVMe se diseñó para acelerar la transferencia de datos a sistemas conectados a través de un PCI express, un bus de expansión en serie que es estándar para conectar un ordenador a uno o más dispositivos periféricos. Sin embargo, no todas las SSD utilizan tecnología PCIe; algunos utilizan las interfaces SATA y SAS más antiguas que se diseñaron para discos duros, lo que las hace compatibles con dispositivos más antiguos.

Antes de que se inventaran las SSD, las unidades de disco duro y las unidades de disquete eran las unidades de almacenamiento más utilizadas en el mercado. Pero mientras que los discos duros y las unidades de disquete dependían de imanes para almacenar datos, las SSD utilizan una nueva tecnología llamada NAND, un tipo de almacenamiento no volátil que no requiere energía para retener sus datos. En una SSD, cada chip de memoria está formado por bloques que contienen celdas (también conocidas como páginas o sectores) y cada una tiene sus propios bits de memoria.
A diferencia de los discos duros, que tienen una latencia y un tiempo de acceso inherentes debido a sus platos, discos giratorios y cabezales de lectura/escritura, los SSD no contienen piezas móviles, lo que los hace mucho más rápidos. Desde principios hasta mediados de la década de 2000, las SSD han ido ganando popularidad tanto en el mercado de consumo como en el de empresas debido a su rendimiento superior y a sus velocidades ultrarrápidas.

Para las velocidades de transferencia de datos más rápidas disponibles, no busque más allá de las SSD NVMe. Gracias a su bus Peripheral Component Interconnect Express (PCIe), las SSD NVMe pueden alcanzar velocidades de transferencia de hasta 20 gigabytes por segundo (Gbps), más del triple que una SSD SATA. Otra característica atractiva de una unidad NVMe está en su nombre: memoria no volátil. Esta especificación significa que, a diferencia de otros tipos de unidades, no se requiere alimentación para que un dispositivo NVMe conserve su memoria. Además, a diferencia de otras tecnologías, el almacenamiento NVMe puede conectarse directamente a la CPU de un ordenador mediante un zócalo PCIe y permitir que la memoria flash de la unidad funcione a través de PCIe en lugar de un controlador SATA, que es más lento. 

Otro tipo popular de SSD es la unidad SATA, que se ha vuelto más popular recientemente debido a su compatibilidad con tecnologías más antiguas. Aunque las SSD NVMe siguen teniendo más ancho de banda, muchos ordenadores antiguos no son compatibles con la tecnología NVMe ni PCIe, por lo que una interfaz SATA es la mejor opción. Las SSD SATA pueden alcanzar una velocidad máxima de transferencia de datos de seis gigabytes por segundo (Gbps), más lenta que otras interfaces más nuevas, pero aún considerablemente más rápida que un disco duro tradicional.

Las unidades M.2, introducidas en 2012, son un tipo de SSD que puede conectarse directamente a la placa base de un ordenador mediante un factor de forma M.2. En comparación con otros tipos de SSD, las unidades M.2 son más eficientes energéticamente y ocupan menos espacio. También son más pequeños y rápidos que los SSD de 2,5 pulgadas ampliamente utilizados y no requieren cables de ningún tipo para conectarse. A pesar de su tamaño relativamente pequeño, las M.2 pueden almacenar tantos datos como sus homólogas (hasta ocho terabytes o TB) y son compatibles con cualquier placa base que tenga una ranura M.2. Cuando utilizan la interfaz NVMe, las SSD M.2 NVMe pueden ofrecer algunas de las velocidades de transferencia de datos más rápidas disponibles en la actualidad.

Una SSD PCIe es una tarjeta de expansión que conecta un ordenador a varios componentes (como una tarjeta gráfica o un dispositivo de almacenamiento externo) mediante el estándar de bus de expansión serie PCIe. Las ranuras PCIe están disponibles en cinco tamaños diferentes (x2, x3, x4... etc.) y la x se refiere al número de carriles que tiene cada tarjeta para una transferencia de datos.
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NVMe (memoria rápida no volátil) es un protocolo de transferencia de datos diseñado para almacenamiento flash y SSD. Se introdujo en 2011 como alternativa a los protocolos SATA y Serial Attached SCSI (SAS), que eran el estándar del sector en ese momento, y ofrece un mejor rendimiento que sus predecesores. Además de mejorar la capacidad de almacenamiento de datos y la tecnología de transferencia, NVMe también ha contribuido al auge de otras tecnologías importantes que se desarrollaban al mismo tiempo, como el Internet de las cosas (IoT), la inteligencia artificial (IA) y el machine learning (ML).

Desde 2011, la tecnología NVMe se ha distinguido por su gran ancho de banda y sus transferencia rápida de datos. Gracias a las mejoras en los controladores NVMe que permiten el paralelismo y el sondeo, las SSD NVMe pueden optimizar los tiempos de respuesta y las velocidades de escritura y ayudar a reducir la latencia para evitar cuellos de botella en la CPU. Además, la tecnología NVMe tiene una huella de infraestructura más pequeña a nivel empresarial y utiliza menos energía que la popular Small Computer System Interface (SCSI).

Las unidades NVMe de alto rendimiento pueden superar los 3000 megabytes por segundo (MB/s), y algunos de los modelos más nuevos alcanzan velocidades de hasta 7500 MB/s. A diferencia de su predecesor, Serial Advanced Tecnología Attachment (SATA), NVMe se diseñó para medios de almacenamiento no volátiles de alto rendimiento, lo que lo convierte en una excelente opción para entornos informáticos exigentes y ricos en datos.

Las SSD NVMe pueden ejecutar decenas de miles de colas de comandos paralelas a la vez, otro diferenciador clave de las unidades que utilizan el protocolo SCSI más antiguo y lento y solo pueden implementar una única cola de comandos. Con las unidades SSD NVMe, el método de conexión es independiente del protocolo. Por ejemplo, los conectores PCIe NVMe pueden acceder a un único disco a través de un enlace PCIe que ejecute el protocolo NVMe. 

Los SSD NVMe acceden al almacenamiento flash a través de un bus PCIe que elimina el controlador "intermediario", lo que reduce en gran medida la latencia. Sin embargo, las NVMe también pueden funcionar en cualquier tipo de interconexión de tejido (como Fibre Channel y Ethernet) y dentro de Ethernet, iWarp, RoCEv2, iSER y NVMe-TCP. PCIe Gen4 es la última especificación PCI Express, y su velocidad de transferencia de datos duplica la de Gen3. Mientras que las PCI Gen3 tienen una velocidad de transferencia de ocho gigatransferencias por segundo (GT/s) por carril PCIe, la de Gen4 es de 16 GT/s, es decir, 2 GB/s por carril PCIe.

Las SSD NVMe pueden ejecutar decenas de miles de colas de comandos paralelas a la vez, otro diferenciador clave de las unidades que utilizan el protocolo SCSI más antiguo y lento y solo pueden implementar una única cola de comandos. Con las unidades SSD NVMe, el método de conexión es independiente del protocolo. Por ejemplo, los conectores PCIe NVMe pueden acceder a un único disco a través de un enlace PCIe que ejecute el protocolo NVMe. 

No hay forma de comparar con precisión la tecnología NVMe y SSD, ya que son diferentes y a menudo se complementan entre sí. Las SSD NVMe proporcionan algunas de las velocidades de transferencia de datos más rápidas disponibles, pero eso no significa que sean necesariamente la opción adecuada para sus necesidades. Muchos factores entran en juego a la hora de elegir una solución de almacenamiento de datos. Para ayudarle en el proceso, hemos comparado algunas de las opciones más populares disponibles en función de cuatro factores críticos: precio, especificaciones técnicas, capacidad de almacenamiento y velocidad.

• Precio: hasta hace poco, las SSD SATA eran comparativamente más baratas que las SSD NVMe, lo que las convertía en una opción atractiva para los usuarios con presupuesto limitado. Sin embargo, el precio de las SSD NVMe ha ido disminuyendo en los últimos años a medida que la tecnología se vuelve más disponible, lo que hace que el precio sea cada vez menos un diferenciador. Hoy en día, la popular marca de SSD de Samsung, tanto en la variedad NVMe como SATA y con almacenamiento comparable, oscila entre 64 y 130 dólares en Amazon.
• Especificaciones técnicas: muchos dispositivos antiguos no son compatibles con la tecnología NVMe más nueva y rápida, por lo que una SSD SATA es la opción necesaria. Antes de comprar una SSD, los usuarios también deben asegurarse de que su sistema tenga suficientes conexiones PCIe para admitir la cantidad de dispositivos que desean conectar. Muchas placas base solo tienen dos o tres ranuras, lo que limitará el número de dispositivos que pueden conectar.
• Capacidad de almacenamiento: las SSD NVMe y SATA suelen venir en opciones de 1 TB o 2 TB. Los usuarios que busquen más capacidad pueden actualizar a los modelos de 4 TB y 8 TB, pero a un precio más alto. En el momento de escribir este artículo, las unidades SSD NVMe y SATA de 4 TB costaban entre 200 y 300 dólares en Amazon, mientras que las unidades SSD de 8 TB rondaban los 400 dólares.
• Velocidad: el diferenciador clave de las SSD NVMe es la velocidad y el rendimiento. La tecnología NVMe utiliza una interfaz PCIe que le permite conectarse directamente a una CPU, lo que reduce la latencia y mejora la capacidad de respuesta. Pero algunos usuarios simplemente no necesitan ese nivel de velocidad, en cuyo caso una SSD SATA podría ser una opción un poco más barata. Aunque no son tan rápidos, los SSD SATA siguen transfiriendo datos más rápido que sus homólogos HDD más antiguos. Dependiendo de sus necesidades, las velocidades de un SSD SATA pueden ser suficientes.

A nivel empresarial, la velocidad y el rendimiento de la tecnología NVMe son difíciles de ignorar. Aunque algunas empresas siguen utilizando SSD SATA, son más comunes entre los consumidores que buscan mejorar la velocidad y el rendimiento de un ordenador portátil o PC que utilizan para jugar o para ejecutar aplicaciones básicas de oficina. Estos son algunos de los casos de uso más comunes de las unidades SSD.

• Informática de alto rendimiento/alta velocidad: la capacidad de las SSD NVMe para gestionar el procesamiento paralelo las convierte en una solución ideal para muchos de los entornos informáticos más exigentes y complejos de la actualidad. Muchas aplicaciones de alta demanda, como las aplicaciones de trading financiero de alta frecuencia y las implementaciones de IA y ML, dependen de las unidades de estado sólido NVMe para un acceso rápido a grandes volúmenes de datos.
• Aplicaciones de computación intensiva: las aplicaciones que ofrecen interacciones con los clientes en tiempo real a menudo dependen de la tecnología NVMe para ejecutar sus cargas de trabajo. Algunos ejemplos de estas aplicaciones son el comercio electrónico,las finanzas personales y muchas aplicaciones nativas de la nube.
• Centros de datos: las SSD NVMe ayudan a los centros de datos de todo el mundo a ampliar sus capacidades de almacenamiento y a alcanzar velocidades de transferencia ultrarrápidas. Aunque las SSD SATA todavía se utilizan a nivel empresarial, según un informe reciente de Enterprise Strategy Group (ESG), casi tres cuartas partes de las empresas ya han cambiado al almacenamiento NVMe SSD o tienen previsto hacerlo el próximo año.
• Edición de vídeo: muchos editores de vídeo utilizan SSD NVMe y SATA para ampliar su almacenamiento y seguir obteniendo las altas velocidades de procesamiento que necesitan. Un ejemplo es la delgada, pequeña y muy portátil unidad SSD M.2 NVMe, una solución ideal para ordenadores ligeros como portátiles, notebooks y ultrabooks.
• Juegos: los jugadores serios de todo el mundo dependen de los rápidos tiempos de carga que ofrecen las unidades SSD NVMe y SATA. Ambos tipos de SSD pueden ofrecer una experiencia de juego fluida y rápida a precios comparables, así como mejorar la velocidad y el rendimiento de las aplicaciones cotidianas para cualquier PC.

Las SSD ayudan a los consumidores y a las empresas a alcanzar las velocidades de transferencia rápida de datos que necesitan. Para los entusiastas de los juegos y los editores de vídeo, las SSD SATA más antiguas suelen ser suficientes, pero para las cargas de trabajo empresariales, la SSD NVMe se está convirtiendo rápidamente en el estándar del sector. IBM® Storage FlashSystem 5300 proporciona un almacenamiento compacto y potente junto con todos los beneficios de la tecnología NVMe. El 5200 permite a las empresas obtener velocidad, rendimiento y escalabilidad de su solución de almacenamiento de datos.