SSD frente a NVMe: ¿cuál es la diferencia?

Los avances tecnológicos recientes en el almacenamiento de datos han llevado a las empresas y consumidores a moverse alejarse de las unidades de disco duro (HDD) tradicionales hacia una tecnología de unidad 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 una computadora: lamemoria no volátil express (NVMe).

Si bien los términos SSD y NVMe se utilizan a menudo para describir dos tipos diferentes de unidades, son tecnologías de almacenamiento de datos diferentes que se pueden utilizar 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 ser confusas. Si bien todos los dispositivos NVMe también son 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 PCI express, un bus de expansión en serie que es estándar para conectar una computadora 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 HDD, lo que las hace compatibles con dispositivos más antiguos.

Antes de que se inventaran las SSD, las HDD y las unidades de disquete eran las unidades de almacenamiento más utilizadas en el mercado. Pero mientras que las HDD 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 potencia 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 las HDD que tienen latencia y tiempo de acceso inherentes debido a sus platos, discos giratorios y cabezales de lectura/escritura, las SSD no contienen piezas móviles, lo que las hace mucho más rápidas. 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 velocidades ultrarrápidas.

Para obtener las velocidades de transferencia de datos más rápidas disponibles, no busque más que el SSD NVMe. A través de su bus Peripheral Component Interconnect Express (PCIe), las SSD NVMe pueden alcanzar velocidades de transferencia de hasta 20 gigabytes por segundo (Gbps), más de tres veces la velocidad de 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 energía para que un dispositivo NVMe conserve su memoria. Además, a diferencia de otras tecnologías, el almacenamiento NVMe puede conectarse directamente a la CPU de una computadora 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. Si bien las SSD NVMe aún tienen más ancho de banda, muchas computadoras más antiguas no son compatibles con la tecnología NVMe o PCIe, lo que hace que una interfaz SATA sea 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 una HDD tradicional.

Las unidades M.2, introducidas en 2012, son un tipo de SSD que se puede conectar directamente a la placa base de una computadora 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 pares (hasta ocho terabytes (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 una computadora 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 una alternativa a los protocolos SATA y Serial Attached SCSI (SAS) que eran el estándar de la industria en ese momento, y transmite un mejor rendimiento que sus predecesores. Además de las mejoras en el almacenamiento y la tecnología con respecto a sus predecesores, NVMe contribuyó al desarrollo de tecnologías importantes que se estaban creando al mismo tiempo, como Internet de las cosas (IoT), inteligencia artificial (IA) y machine learning (ML).

Desde 2011, la tecnología NVMe se ha distinguido por su gran ancho de banda y sus transferencia rápida de datos. Debido 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 footprint más pequeña a nivel empresarial y utiliza menos potencia que la popular Small Computer System Interface (SCSI).

Las unidades NVMe de mayor 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 Technology 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 desafiantes y ricos en datos.

Las SSD de 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 desplegar una única cola de comandos. Con las SSD NVMe, el método de conexión es independiente del protocolo. Por ejemplo, los conectores PCIe NVMe pueden acceder a una sola unidad a través de un enlace PCIe que ejecuta el protocolo NVMe. 

Las SSD de 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 NVM también pueden funcionar en cualquier tipo de interconexión "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 giga transferencias por segundo (GT/s) por carril PCIe, la velocidad de Gen4 es de 16 GT/s, o 2 GB/s por carril PCIe.

Las SSD de 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 desplegar una única cola de comandos. Con las SSD NVMe, el método de conexión es independiente del protocolo. Por ejemplo, los conectores PCIe NVMe pueden acceder a una sola unidad a través de un enlace PCIe que ejecuta 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 de NVMe proporcionan algunas de las velocidades de transferencia de datos más rápidas disponibles, pero eso no significa que sean necesariamente la opción correcta para sus necesidades. Muchos factores entran en juego al elegir una solución de almacenamiento de datos. Para ayudar con el proceso, hemos comparado algunas de las opciones más populares disponibles por 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 estado bajando en los últimos años a medida que la tecnología está 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 USD 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 la cantidad 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 buscan más capacidad pueden actualizar a los modelos de 4 TB y 8 TB, pero a un precio más alto. En el momento de redactar este informe, las SSD NVMe y SATA de 4 TB costaban entre 200 y 300 USD en Amazon, mientras que las SSD de 8 TB costaban más de 400 USD.
• Velocidad: el diferenciador clave de las SSD de 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. Si bien no son tan rápidos, los SSD SATA aún transfieren 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. Si bien algunas empresas todavía usan SSD SATA, son más comunes entre los consumidores que buscan mejorar la velocidad y el rendimiento de una computadora portátil o PC que están usando para jugar o para ejecutar aplicaciones básicas de oficina. Estos son algunos de los casos de uso más comunes de las SSD.

• Computación de alto rendimiento/alta velocidad: la capacidad de las SSD de NVMe para manejar 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 comercio financiero de alta frecuencia y los despliegues de IA y machine learning (ML), dependen de las SSD de NVMe para un acceso rápido a grandes volúmenes de datos.
• Aplicaciones de uso intensivo de cómputo: Las aplicaciones que tienen característica de interacciones con los clientes en tiempo real a menudo dependen de la tecnología NVMe para ejecutar sus cargas de trabajo. Ejemplos de estas aplicaciones incluyen comercio electrónico,finanzas personales y muchas aplicaciones nativas de la nube.
• Centros de datos: las SSD de NVMe ayudan a los centros de datos de todo el mundo a ampliar sus capacidades de almacenamiento y a alcanzar velocidades de transferencia ultrarrápidas. Si bien las SSD SATA todavía se utilizan a nivel Enterprise, según un informe reciente de Enterprise Estrategia Group (ESG), casi tres cuartas partes de las empresas ya han cambiado al almacenamiento NVMe SSD o planean hacerlo el próximo año.
• Edición de video: muchos editores de video utilizan SSD NVMe y SATA para ampliar su almacenamiento y seguir obteniendo las altas velocidades de procesamiento que necesitan. Un ejemplo es la SSD NVMe M.2 delgada, pequeña y altamente portátil que es una solución ideal para computadoras livianas como computadoras portátiles, notebooks y ultrabooks.
• Juegos: los jugadores serios de todo el mundo dependen de los rápidos tiempos de carga que proporcionan las 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 diarias para cualquier PC.

Las SSD ayudan a los consumidores y a las empresas a lograr la transferencia rápida de datos que necesitan. Para los entusiastas de los juegos y los editores de video, 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 de la industria. IBM Storage FlashSystem 5300 proporciona un almacenamiento compacto y potente junto con todos los beneficios de la tecnología NVMe. El 5200 ayuda a las empresas a conseguir mayor velocidad, rendimiento y escalabilidad de su solución para el almacenamiento de datos.