Cuando los discos de estado sólido alcanzaron el mercado de consumidores 10 años atrás, la visión del almacenamiento de datos por parte de los usuarios inició un cambio radical. La migración desde un mundo de discos giratorios y brazos mecánicos a uno basado únicamente en chips de memoria aportó rápidos cambios en performance, tecnología, capacidades y confiabilidad. A los SSD no les costó trabajo toparse con los límites máximos de SATA 1,5 Gb/seg., luego SATA 3 Gb/seg. y finalmente SATA 6 Gb/seg. Se hicieron necesarias nuevas alternativas, pero había un cuello de botella que esperaba luego de la conexión del disco con el bus: AHCI (Advanced Host Controller Interface).
El protocolo de comandos de AHCI fue diseñado para medios de almacenamiento lentos, tales como discos magnéticos giratorios. Es por eso que resulta ineficiente con los modernos SSD. Para reemplazar a AHCI se creó un nuevo estándar: NVMHCI (Non-Volatile Memory Host Controller Interface). Al combinar a NVMHCI con PCI Express se obtiene NVMe (Non-Volatile Memory Express), una interfaz desarrollada especialmente para cubrir las necesidades de la memoria flash, en lugar de lidiar con las lentitudes de los discos magnéticos tradicionales.
Las motherboards de gaming de última generación ofrecen NVMe en forma nativa, por lo cual en cualquier PC de gaming de alto rango es posible incorporar sin inconvenientes unidades SSD de última generación compatibles con NVMe; pero estas unidades son más costosas que sus equivalentes SATA. Si bien la brecha de costos entre las dos tecnologías se está achicando, en la actualidad el precio por gigabyte de los SSD NVMe está cerca del doble de los SATA. Entonces, cabe preguntarse si se justifica adoptar unidades NVMe en las PCs de escritorio, particularmente en aquellas destinadas al gaming.
CUESTIONES DE ANCHO DE BANDA
Sean Webster, especialista en storage del foro Overclock.net, responde que “los gamers siempre están en busca de una respuesta más rápida de sus sistemas. Con grandes títulos que ocupan cientos de gigabytes de tamaño, el almacenamiento de baja latencia es una obligación. Los SSDs PCIe consiguen reducir la latencia y acelerar la carga de mapas y texturas. Para cualquier gamer limitado por las velocidades de SATA 3 ó 6 Gb/seg, migrar a una unidad PCIe es una buena idea”.
Webster explica las barreras con las que se encuentra el ancho de banda máximo de la memoria flash NAND. “El controlador básicamente usa los chips NAND como si fueran múltiples unidades en un array RAID 0; al haber más chips conectados al controlador, se consigue mayor velocidad. Con esto en mente, los chips NAND en los SSDs para consumidores usualmente se sitúan en torno a los 200 MB/seg. Dado que en un SSD normal hay entre 4 y 8 chips, existe el potencial para velocidades de transferencia de 1,6 Gb/seg. Puede verse lo fácil que la interfaz SATA de 6 Gb/seg. se convierte en un cuello de botella”.
Otro problema con la interfaz SATA es que desperdicia cerca de un 20 por ciento del ancho de banda debido a la codificación de 8/10 bits. Webster señala que PCI 3.0 adoptó un esquema de codificación de 128/130 bits, con lo que sólo pierde alrededor de un 1,54 por ciento del ancho de banda en manos del tiempo de codificación. A su vez, PCIe ofrece menor latencia que SATA debido a que permite una conexión directa con la CPU, mientras que el controlador SATA se conecta con un chipset que a su vez interactúa con la CPU.
¿QUÉ DICEN LOS BENCHMARKS?
Es bien sabido que los resultados de benchmarks sintéticos son sólo aplicables a condiciones de laboratorio, por lo que no reflejan el comportamiento de los productos en condiciones operativas de la vida real. A la hora de comparar la performance de discos de estado sólido con diferentes interfaces, son más útiles las mediciones de tiempos en escenarios reales; siempre y cuando dichos escenarios reflejen las condiciones buscadas.
Para determinar las ventajas de la interfaz NVMe sobre SATA, particularmente en máquinas de gaming, en el canal de YouTube NCIX Tech Tips (https://www.youtube.com/user/NCIXcom) se puede ver una comparación de los tiempos de carga de los juegos Battlefield 1, Overwatch y Sims 4 con un SSD Samsung 840 Pro SATA de 250 GB y con un Intel 750 NVMe de 400 GB. Los tiempos obtenidos fueron prácticamente los mismos para las dos SSDs. En TechSpot (http://www.techspot.com) también se pueden ver pruebas comparativas, en este caso hechas con los juegos Call of Duty: Infinite Warfare y Civilization VI, y comparando un SSD Samsung EVO NVMe de 500 GB con una unidad Crucial MX300 SATA. Los resultados arrojan tiempos menores para la unidad NVMe, pero sólo por unos cuantos segundos que difícilmente justifican la diferencia de precio entre ambas unidades.
Dado que las mediciones de tiempos de estas pruebas están hechas con productos elegidos arbitrariamente, sus resultados no pueden tomarse como demostración contundente de una falta de ventajas de NVMe sobre SATA en casos de uso de gaming. Pero sí sugieren que, de haber diferencias de performance entre los dos tipos de interfaz, éstas serán marginales en el mejor de los casos.
Los escenarios en donde sí se aprecian las ventajas de NVMe son aquellos en donde se utilizan aplicaciones que hacen un uso intensivo del almacenamiento, como por ejemplo edición de medios audiovisuales. En una aplicación como Adobe Premiere Pro CC, por ejemplo, el uso de una unidad NVMe puede cortar a la mitad los tiempos de renderizado de videos.
Por otra parte, los juegos actuales están diseñados con la premisa de un subsistema de almacenamiento de bajo ancho de banda, del cual no se puede depender para garantizar un tiempo de respuesta ágil. En cuanto NVMe alcance el suficiente grado de popularidad, los creadores de juegos de tipo “open world” (GTA, Witcher, Assassin’s Creed, por nombrar algunos) podrán depender del mayor ancho de banda de la interfaz para cargar dinámicamente los escenarios con el máximo nivel de detalle, sin que ello genere lags o reduzca la calidad de la experiencia de juego. Es por eso que, en el mundo del gaming, si bien las ventajas actuales de NVMe son relativas, en un futuro próximo podrían ser imprescindibles para soportar los títulos de última generación.
LOS PRODUCTOS
Samsung, Intel, Kingston y Plextor se encuentran entre los principales nombres que pueblan el mercado de SSDs NVMe.
Las unidades 960 EVO y 960 PRO de Samsung, lanzadas en septiembre de 2016, ofrecen capacidades máximas de 1 y 2 TB (respectivamente), y emplean un nuevo controlador que eleva la vara en performance SSD para consumidores. El 960 PRO ofrece velocidades secuenciales máximas de 3.500 MB/seg. para lectura y 2.100 MB/seg. para escritura, mientras que en acceso aleatorio alcanza hasta 440.000 IOPS de lectura y 360.000 IOPS de escritura.
“Nos orgullecemos de haber erigido la era NVMe con la presentación de nuestro SSD 950 PRO”, dijo Un-Soo Kim, vicepresidente senior de marketing de memoria en Samsung Electronics, en ocasión del lanzamiento de sus SSDs 960. “Con la presentación de los SSD NVMe 960 EVO y PRO, Samsung está una vez más dando el siguiente paso en tecnología SSD multi-terabyte y en la revolución del storage, brindando a los usuarios mayores capacidades y velocidades que nunca”.
Intel es la empresa creadora de la interfaz NVMe; su principal motivación fue vencer los cuellos de botella del almacenamiento en los centros de datos. Recientemente, la empresa lanzó sus primeros SSD Optane, basados en memoria 3D XPoint. Estas unidades alcanzan rendimientos en acceso aleatorio de 550.000 IOPS con latencias tan bajas como 10 microsegundos. Denominado Optane SSD DC P4800X, el primer dispositivo Optane en salir al mercado ofrece una capacidad de 375 GB con una interfaz PCI Express X4.
En principio, el producto está orientado a “profesionales creativos” y usuarios empresariales que exigen baja latencia y están dispuestos a pagar por ella el precio sugerido de U$S 1.520. Durante este año, los productos Optane se mantendrán con el formato PCIe, pero para el año próximo Intel planea hacer la tecnología más flexible, al presentarse en formato DIMM.
Kingston se sumó al grupo de vendors de SSDs NVMe con su línea de productos KC1000, la cual ofrece un rango de capacidades que alcanza los 960 GB. “Las exigencias de los power users de la actualidad están siendo constantemente puestas a prueba, a medida que nuevas aplicaciones con uso intensivo de datos empujan los límites de lo que puede lograrse con las estaciones de trabajo de mayor performance y las máquinas de gaming más poderosas”, dijo Ariel Pérez, gerente de negocio SSD en Kingston. “El KC1000 ofrece una de las soluciones de almacenamiento más poderosas de la industria, ideal para delivery de contenidos de alta resolución, aplicaciones de realidad virtual, juegos y trabajos profesionales creativos, con fechas de entrega ajustadas”.
“Los consumidores están haciendo más cosas con las computadoras de las que nunca hicieron, ya sea diseño gráfico, mirar películas completas o jugar videojuegos de gran intensidad”, opinó Christine Hsing, gerente de marketing global en Plextor. “Todo ello requiere sistemas de almacenamiento capaces de manejar las crecientes necesidades de los consumidores. Nuestros nuevos SSDs 3D NAND están diseñados para satisfacer estas necesidades, ya sean básicas o sofisticadas”. La propuesta de Plextor se basa en su línea de productos insignia M8Se, orientada tanto a gamers de nivel de entrada como a entusiastas conscientes del ahorro. Al estar pensada para gamers, la serie M8Se incluye algunas características particulares, tales como disipadores de calor de vanguardia para evitar que las altas temperaturas afecten la performance del dispositivo.
Por más que, en la actualidad, la tecnología NVMe no esté en la lista de características imprescindibles de las máquinas de gaming, es un aspecto deseable para asegurar la vigencia del equipo durante algunos años, por lo que resulta importante contar con soporte para NVMe en el chipset, BIOS, motherboard, SSDs y demás componentes de la plataforma vinculados al almacenamiento.
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