O que é NVMe e a sua importância nas unidades SSD
Poderíamos explicar o que é um disco SSD M.2, mas já o fizemos antes e redirecionamos-vos para esse post para conhecer o seu formato, características, prós e contras. No entanto, considero vital explicar o que é NVMe porque está intimamente relacionado com a instalação de um dissipador M.2 num SSD.
NVMe (Non-Volatile Memory Express) é um protocolo de acesso e transporte de armazenamento para memória flash e SSD, que oferece um maior desempenho e menor latência. Inicialmente foi concebido para ambientes empresariais onde existia uma grande carga de trabalho de dados, por isso havia necessidades de desempenho, economia e escala.
O que tínhamos antes do NVMe? Os protocolos herdados de SATA e SAS, que se tornaram obsoletos. NVMe está otimizado para NUMA e foi projetado do zero, sem herdar nada de outras arquiteturas. Se te perguntas o que é NUMA, diremos que é um design de memória usado em multiprocessamento, pelo qual uma CPU pode aceder à sua memória local mais rápido do que a outra memória (seja a RAM ou a do SSD).
Esse design é consequência do facto de que os SSD NVMe conseguem o máximo desempenho dos processadores multinúcleo, já que os núcleos podem partilhar as suas filas, prioridades e comandos.
Este protocolo NVMe baseia-se em caminhos de dados paralelos de baixa latência, o que proporciona mais desempenho e uma latência mais baixa do que víamos em HDDs e em SSD SATA de 2.5 polegadas. Para os centros de dados, isso traduz-se em mais capacidade para processar cargas de trabalho em tempo real e aceleração de aplicações.
O segredo do NVMe está em suportar várias filas de entrada e saída, especificamente até 64.000 entradas. Com os protocolos herdados não havia filas paralelas, mas eram individuais e podíamos ver 254 entradas em Legacy SAS e outras 32 em SATA. E é que o software NVMe é a magia: permite criar filas e minimiza a sobrecarga da CPU. Não só isso, também tem a capacidade de alterar a prioridade das cargas de trabalho.
Outra chave está nos ciclos de CPU: os protocolos herdados consumiam muitos ciclos e os dados demoravam a estar disponíveis para as aplicações. Traduzido para a linguagem empresarial, não era eficiente porque os ciclos de CPU desperdiçados faziam perder dinheiro. Graças ao NVMe, são geridas cargas de trabalho potentes reduzindo custos e acelerando o desempenho.
Por que é importante o NVMe para um gamer ou um utilizador médio?
Depois de explicar o NVMe, dizer-vos que um SSD M.2 convencional não consegue oferecer as mesmas velocidades de transferência que um SSD NVMe. Este protocolo consegue extrair todos os carris de PCI-Express ao máximo, já que tudo muda conforme ligamos o SSD a PCIe x2 ou x4.
Existem unidades preparadas para serem ligadas a x8, mas o mais comum é x4. No mercado, encontramos PCI-Express 3.0, 4.0 e 5.0; dito isto, as especificações estão a evoluir e em breve este post estará desatualizado (atualizaremos, prometo).
As diferenças de velocidades são enormes, ilustremos com exemplos. Este Western Digital Blue é um SSD M.2 de 500 GB que não vem com NVMe. Como resultado, oferece velocidades de leitura de 560 MB/s e outra de escrita de 510 MB/s.
Por outro lado, temos este Samsung 980 500 GB NVMe, que oferece 3100 MB/s em leitura e 2600 MB/s em escrita.
Isto é em PCI-Express 3.0, mas os SSD NVMe que estão desenhados para PCIe 4.0 ou 5.0 disparam esses números; isto deve-se à largura de banda, que se vai duplicando com as seguintes versões de PCI-Express. Quanto maior a largura de banda, maiores velocidades de transferência são conseguidas; por exemplo, os SSD PCIe 4.0 podem chegar a oferecer até 9000 MB/s teóricos, enquanto os SSD PCIe 5.0 conseguem chegar aos 10.000 MB/s sem muito esforço, mas podem chegar aos 14.000 MB/s teóricos.
Por que usar um dissipador M.2 num SSD NVMe
Toda esta dança de números em MB/s ter-te-á surpreendido, mas tem um preço a pagar: aumento de temperaturas. O controlador de memória juntamente com os chips de memória aquecem muito à medida queaumentam de velocidades, por isso teremos problemas se não as reduzirmos.
Se não refrigerarmos o SSD M.2 com um dissipador, a vida útil será reduzida ou ocorrerá o thermal throttling, ou ambos! Portanto, o dissipador M.2 ajudará a expelir o calor do SSD para aliviá-lo e continuar a operar a máximo desempenho.
No entanto, nem sempre é necessário um dissipador M.2 porque não estamos continuamente a usar o SSD a máximo desempenho. Portanto, como recomendação, observem que não ultrapassa os 40-45ºC através do HWMonitor ou um programa similar; se ultrapassar, precisam de um dissipador.
Como funciona
Para os curiosos que se perguntam como funciona um dissipador M.2, o sistema é semelhante a um dissipador CPU passivo, só que não temos pasta térmica: aqui usa-se Thermal Pad ou almofada térmica. Por sua vez, isto facilita a instalação.
- O calor é produzido nos chips de memória da PCB do SSD.
- Esse calor é transferido para a thermal pad colocada em cima.
- A thermal pad transfere o calor para o bloco do dissipador, podendo ter tubos de calor ou não.
- O dissipador expulsa o calor para fora através das aletas de alumínio que costuma ter, pelo método de convecção.
Dizer-vos que temos uma consequência indesejada: aumento do calor dentro da caixa do PC.
Como instalar dissipadores M.2 para SSD
Primeiro, devemos recomendar-vos que leiam as instruções da marca do dissipador em relação à sua instalação. Não só nos enumerarão o processo, mas também podem ter peculiaridades que não observaremos aqui.
O procedimento sobre como instalar dissipadores M.2 para SSD é muito simples:
- Coloca-se a thermal pad em cima dos chips de memória do SSD. Provavelmente terão que remover um filme.
- Removeremos o filme restante (superior da thermal pad).
- Instalaremos o dissipador em cima.
- Conectaremos o SSD NVMe M.2 no slot M.2 da placa-mãe.
- Monitorizar as temperaturas.
Conselho final: refrigerar a caixa PC
Se não tens a caixa PC preparada para expulsar o calor dos componentes, é hora porque o método de convecção usado pelos dissipadores M.2 gera mais calor no interior da caixa. Desta forma, os ventiladores suplementares deverão fazer o resto do trabalho.
Por último, aconselhamos que façam uma limpeza do PC periódica para evitar a geração de pó que possa obstruir-se entre os componentes.