SSD ou NVMe : quelle est la différence ?

Les récentes avancées technologiques en matière de stockage de données ont incité les entreprises et les consommateurs à délaisser les disques durs (HDD) traditionnels et à leur préférer la technologie de solid state drive, plus rapide et à faible latence. Dans cet article, nous allons nous pencher sur cette nouvelle technologie, ainsi que sur le protocole le plus rapide et le plus populaire disponible pour la connecter à la carte mère d’un ordinateur : la mémoire express non volatile (NVMe).

Bien que les termes SSD et NVMe soient souvent utilisés pour décrire deux types de disques différents, il s’agit de technologies de stockage de données différentes, qui peuvent être utilisées en complément l’une de l’autre. Les SSD sont un type de stockage à semi-conducteurs utilisé avec le stockage flash, et le NVMe est un protocole de transfert de données qui offre une réduction des frais généraux du système par opérations d’entrée/sortie par seconde (E/S, ou IOPS), qui est utilisé dans les SSD avec mémoire flash.

Les différences entre la technologie NVMe et SSD sont subtiles et peuvent être déroutantes. Bien que chaque appareil NVMe soit également un disque SSD, tous les SSD ne sont pas des disques NVMe. Selon un rapport de l’International Data Corporation (IDC) datant de 2023, le NVMe a été conçu pour accélérer le transfert de données vers des systèmes connectés avec un PCI express, un bus d’expansion en série standard pour connecter un ordinateur à un ou plusieurs périphériques. Cependant, tous les SSD n’utilisent pas la technologie PCIe ; certains utilisent les anciennes interfaces SATA et SAS conçues pour les disques durs, ce qui les rend compatibles avec les anciens appareils.

Avant l’invention des disques SSD, les disques durs et les disquettes étaient les disques de stockage les plus utilisés sur le marché. Mais alors que les disques durs et les disquettes s’appuyaient tous deux sur des champs magnétiques pour stocker les données, les SSD utilisent une nouvelle technologie appelée NAND – un type de stockage non volatil qui ne nécessite pas d’alimentation électrique pour conserver les données. Dans un SSD, chaque puce mémoire est constituée de blocs contenant des cellules (également appelées pages ou secteurs), qui possèdent chacune leurs propres bits de mémoire.
Contrairement aux disques durs, qui ont une latence et un temps d’accès propres en raison de leurs plateaux, de leurs disques rotatifs et de leurs têtes de lecture/écriture, les SSD ne contiennent pas de pièces mobiles, ce qui les rend beaucoup plus rapides. Depuis le début et le milieu des années 2000, les SSD gagnent en popularité sur le marché des particuliers et des entreprises en raison de leur performance supérieure et de leurs vitesses ultra-rapides.

Pour les vitesses de transfert de données les plus rapides disponibles, ne cherchez pas plus loin que le SSD NVMe. Grâce à leur bus Peripheral Component Interconnect Express (PCIe), les SSD NVMe peuvent atteindre des vitesses de transfert allant jusqu’à 20 gigaoctets par seconde (Go/s), soit plus de trois fois la vitesse d’un SSD SATA. Une autre fonctionnalité intéressante d’un disque NVMe porte bien son nom : la mémoire non volatile. Cette spécification signifie que, contrairement à d’autres types de disques, une alimentation NVMe n’est pas nécessaire pour qu’un appareil NVMe conserve sa mémoire. De plus, contrairement à d’autres technologies, le stockage NVMe peut se connecter directement au CPU d’un ordinateur à l’aide d’un socket PCIe et permettre à la mémoire flash du disque de fonctionner avec PCIe plutôt qu’un pilote SATA, qui est plus lent. 

Un autre type de disque SSD populaire est le disque SATA, qui a récemment gagné en popularité en raison de sa compatibilité avec des technologies plus anciennes. Bien que les SSD NVMe offrent plus de bande passante, de nombreux ordinateurs plus anciens ne prennent en charge ni la technologie NVMe ni la technologie PCIe ; une interface SATA est donc la meilleure option. Les SSD SATA peuvent atteindre une vitesse de transfert de données maximale de six gigaoctets par seconde (Go/s), ce qui est plus lent que d’autres interfaces plus récentes, mais toujours beaucoup plus rapide qu’un disque dur traditionnel.

Les disques M.2, commercialisés en 2012, sont un type de SSD qui peut se connecter directement à la carte mère d’un ordinateur en utilisant un facteur de forme M.2. Par rapport aux autres types de disques SSD, les disques M.2 sont plus économes en énergie et occupent moins d’espace. Ils sont également plus petits et plus rapides que les disques SSD de 2,5 pouces, très utilisés, et n’ont besoin d’aucun câble pour se connecter. Malgré leur taille relativement petite, les M.2 peuvent contenir autant de données que leurs équivalents (jusqu’à huit téraoctets (To)) et sont compatibles avec toutes les cartes mères qui disposent d’un emplacement M.2. Lorsqu’ils utilisent l’interface NVMe, les SSD M.2 NVMe peuvent offrir certaines des vitesses de transfert de données les plus rapides disponibles aujourd’hui.

Un SSD PCIe est une carte d’extension qui connecte un ordinateur à divers composants (comme une carte graphique ou un périphérique de stockage externe) à l’aide de la norme du bus d’expansion en série PCIe. Les emplacements PCIe sont disponibles dans cinq tailles différentes (x2, x3, x4, etc.), le x faisant référence au nombre de voies dont dispose chaque carte pour un transfert de données.
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Le NVMe (Non-Volatile Memory Express) est un protocole de transfert de données conçu pour le stockage flash et les SSD. Il a été lancé en 2011 comme alternative aux protocoles SATA et Serial Attached SCSI (SAS), qui étaient la norme du secteur à l’époque, et il offre un meilleur débit que ses prédécesseurs. En plus d’améliorer la capacité de stockage de données et la technologie de transfert, le NVMe a également contribué à l’essor d’autres technologies importantes qui se développaient au même moment, notamment l’ Internet des objets (IdO), l’intelligence artificielle (IA) et le machine learning (ML).

Depuis 2011, la technologie NVMe se distingue par sa bande passante élevée et ses transferts de données ultra-rapides. Grâce aux améliorations apportées aux pilotes NVMe qui permettent le parallélisme et l’interrogation, les SSD NVMe peuvent optimiser les temps de réponse et les vitesses d’écriture et contribuer à réduire la latence pour éviter les goulots d’étranglement du CPU. En outre, la technologie NVMe a une empreinte d’infrastructure plus faible au niveau de l’entreprise et consomme moins d’électricité que la célèbre interface Small Computer System Interface (SCSI).

Les disques NVMe les plus performants peuvent dépasser les 3 000 mégaoctets par seconde (Mo/s), certains des modèles plus récents atteignant des vitesses allant jusqu’à 7 500 Mo/s. Contrairement à son prédécesseur, le Serial Advanced Technologie Attachment (SATA), le NVMe a été conçu pour les supports de stockage non volatils à performance, ce qui en fait un excellent choix pour les environnements de calcul complexes et riches en données.

Les SSD NVMe peuvent exécuter des dizaines de milliers de files d’attente de commandes parallèles à la fois, un autre facteur clé de différenciation par rapport aux disques qui utilisent l’ancien protocole SCSI, plus lent, et qui ne peuvent déployer qu’une seule file d’attente de commandes. Avec les disques SSD NVMe, la méthode de connexion est indépendante du protocole. Par exemple, les connecteurs PCIe NVMe peuvent accéder à un seul disque avec une liaison PCIe qui exécute le protocole NVMe. 

Les SSD NVMe accèdent au stockage flash à l’aide d’un bus PCIe qui supprime le contrôleur intermédiaire, ce qui réduit considérablement la latence. Cependant, les SSD NVMe peuvent également fonctionner sur n’importe quel type d’infrastructure d’interconnexion, telle que Fibre Channel et Ethernet, et au sein d’Ethernet, iWarp, RoCEv2, iSER et NVMe-TCP. PCIe Gen4 est la dernière spécification PCI Express, et son taux de transfert de données est le double de celui de la Gen3. Alors que les PCIe Gen3 ont un taux de transfert de 8 gigatransfert par seconde (GT/s) par voie PCIe, le taux des Gen4 est de 16 GT/s, soit deux Go/s par voie PCIe.

Les SSD NVMe peuvent exécuter des dizaines de milliers de files d’attente de commandes parallèles à la fois, un autre facteur clé de différenciation par rapport aux disques qui utilisent l’ancien protocole SCSI, plus lent, et qui ne peuvent déployer qu’une seule file d’attente de commandes. Avec les disques SSD NVMe, la méthode de connexion est indépendante du protocole. Par exemple, les connecteurs PCIe NVMe peuvent accéder à un seul disque avec une liaison PCIe qui exécute le protocole NVMe. 

Il n’existe aucun moyen de comparer avec précision les technologies NVMe et SSD, car elles sont différentes et sont souvent complémentaires l’une de l’autre. Les SSD NVMe offrent certaines des vitesses de transfert de données les plus rapides disponibles, mais cela ne signifie pas qu’ils sont nécessairement le bon choix pour vos besoins. De nombreux facteurs entrent en jeu lors du choix d’une solution de stockage de données. Pour vous aider dans le processus, nous avons comparé certaines des options les plus populaires disponibles selon quatre facteurs critiques : le prix, les spécifications techniques, la capacité de stockage et la vitesse.

• Prix : jusqu’à récemment, les SSD SATA M.2 étaient comparativement moins chers que les NVMe M.2, un choix intéressant pour les utilisateurs soucieux de leur budget. Cependant, le prix des SSD NVMe a baissé au cours des dernières années à mesure que la technologie devient plus largement disponible, ce qui fait que le prix est moins élevé et est moins un élément de différentiation. Aujourd’hui, le prix des disques SSD Samsung (NVMe et SATA, avec stockage comparable) se situe entre 64 et 130 dollars sur Amazon.
• Spécifications techniques : de nombreux appareils anciens ne prennent pas en charge la technologie NVMe, plus récente et plus rapide, ce qui fait qu’un SSD SATA est le choix qui s’impose. Avant d’acheter un SSD, les utilisateurs doivent également s’assurer que leur système dispose de suffisamment de connexions PCIe pour prendre en charge le nombre d’appareils qu’ils souhaitent connecter. Beaucoup de cartes mères n’ont que deux ou trois emplacements, ce qui limite le nombre d’appareils qu’elles peuvent connecter.
• Capacité de stockage : les SSD NVMe et SATA sont généralement disponibles en options 1 To ou 2 To. Les utilisateurs qui recherchent une plus grande capacité peuvent passer aux modèles 4 To et 8 To, mais à un prix plus élevé. Au moment de la rédaction du présent document, les SSD NVMe et SATA de 4 To coûtaient entre 200 et 300 USD sur Amazon, tandis que les SSD de 8 To se rapprochaient de 400 USD.
• Vitesse : le principal facteur de différenciation des SSD NVMe est la vitesse et les performances. La technologie NVMe utilise une interface PCIe qui lui permet de se connecter directement à un processeur, ce qui réduit la latence et améliore la réactivité. Mais certains utilisateurs n’ont tout simplement pas besoin de ce niveau de vitesse, auquel cas un SSD SATA pourrait être une option légèrement moins onéreuse. Même s’ils ne sont pas aussi rapides, les SSD SATA transfèrent toujours les données plus rapidement que leurs anciens homologues HDD. Selon vos besoins, les vitesses d’un SSD SATA peuvent être suffisantes.

En entreprise, la vitesse et les performances de la technologie NVMe sont difficiles à ignorer. Bien que certaines entreprises utilisent encore des disques SSD SATA, ces derniers sont plus courants chez les consommateurs qui cherchent à améliorer la vitesse et les performances d’un ordinateur portable ou d’un PC qu’ils utilisent pour les jeux ou pour exécuter des applications de bureau basiques. Voici quelques-uns des cas d’utilisation les plus courants des disques SSD.

• Informatique haute performance et haut débit : la capacité des SSD NVMe à gérer le traitement parallèle en fait une solution idéale pour les environnements informatiques les plus exigeants et les plus complexes d’aujourd’hui. De nombreuses applications gourmandes en ressources, telles que les applications de trading financier à haute fréquence et les déploiements d’IA et de ML, s’appuient sur les SSD NVMe pour un accès rapide à de grands volumes de données.
• Applications à forte intensité de calcul : les applications qui impliquent des interactions en temps réel avec les clients s’appuient souvent sur la technologie NVMe pour exécuter leurs workloads. Parmi ces applications, on peut citer l’e-commerce, les finances personnelles et de nombreuses applications cloud natives.
• Centres de données : les SSD NVMe aident les centres de données du monde entier à étendre leurs capacités de stockage et à atteindre des vitesses de transfert ultrarapides. Alors que les SSD SATA sont encore utilisés au niveau des entreprises, selon un rapport récent de l’Enterprise Strategy Group (ESG), près des trois quarts des entreprises sont déjà passées au stockage SSD NVMe ou prévoient de le faire l’année prochaine.
• Montage vidéo : de nombreux monteurs vidéo utilisent des disques SSD NVMe et SATA pour étendre leur stockage tout en bénéficiant des vitesses de traitement élevées dont ils ont besoin. Un exemple est le SSD NVMe M.2, à la fois mince, petit et très portable, une solution idéale pour les ordinateurs légers tels que les ordinateurs portables (ou laptops), les notebooks et les ultrabooks.
• Gaming : la fluidité des parties de jeu repose sur des temps de chargement rapides, eux-mêmes permis par les SSD NVMe et SATA. Les deux types de disques SSD peuvent offrir une expérience de jeu fluide et rapide à des prix comparables, et améliorer la vitesse et les performances des applications quotidiennes pour n’importe quelle configuration de PC.

Les SSD aident les consommateurs et les entreprises à atteindre le transfert de données rapide dont ils ont besoin. Pour les gamers et les monteurs vidéo, les anciens SSD SATA suffisent souvent, mais pour les workloads d’entreprise, le SSD NVMe est en train de devenir la norme de nombreux secteurs. IBM® Storage FlashSystem 5300 offre un stockage compact et puissant ainsi que tous les avantages de la technologie NVMe. Le 5300 permet aux entreprises de gagner en vitesse, en performance et en évolutivité à partir de leur solution de stockage de données.