بيت › البرامج › فتحة توسيع PCI Express 3.0. ما هو بي سي اي اكسبريس. تنسيقات ناقل PCI-E

فتحة توسيع PCI Express 3.0. ما هو بي سي اي اكسبريس. تنسيقات ناقل PCI-E

PCI - يعبر (بكييPCI -ه)- تم الكشف عن الحافلة التسلسلية العالمية لأول مرة 22 يوليو 2002من السنة.

يكون عام, توحيدناقل لجميع عقد لوحة النظام، حيث تتعايش جميع الأجهزة المتصلة به. جاء ليحل محل الإطارات القديمة PCIواختلافاتها أغبوذلك بسبب زيادة المتطلبات على إنتاجية الحافلات وعدم القدرة على تحسين أداء السرعة للأخيرة بتكلفة معقولة.

يعمل الإطار كما يُحوّل، ببساطة إرسال إشارة من نقطة إلى أخرىدون تغييره. وهذا يسمح، دون فقدان واضح للسرعة، مع الحد الأدنى من التغييرات والأخطاءإرسال واستقبال إشارة.

البيانات الموجودة على الحافلة تذهب بسيط(الازدواج الكامل)، أي في وقت واحد في كلا الاتجاهين وبنفس السرعة، و الإشارةعلى طول الخطوط يتدفق بشكل مستمر، حتى عند إيقاف تشغيل الجهاز (مثل العاصمة.، أو إشارة بت من الأصفار).

التزامنتم إنشاؤها باستخدام طريقة زائدة عن الحاجة. أي بدلاً من 8 بتيتم نقل المعلومات 10 بت، اثنان منها رسمي (20% ) وتخدم في تسلسل معين مناراتل المزامنةمولدات الساعة أو تحديد الأخطاء. ولذلك، فإن السرعة المعلنة لخط واحد في 2.5 جيجابت في الثانية، يساوي في الواقع تقريبًا 2.0 جيجابت في الثانيةحقيقي.

تَغذِيَةيتم اختيار كل جهاز على متن الحافلة بشكل منفصل وتنظيمه باستخدام التكنولوجيا ASPM (إدارة طاقة الحالة النشطة). يسمح عندما يكون الجهاز خاملاً (بدون إرسال إشارة) خفض مولد الساعةووضع الحافلة في الوضع انخفاض استهلاك الطاقة. إذا لم يتم استقبال أي إشارة خلال بضع ميكروثانية، فسيقوم الجهاز تعتبر غير نشطةويتحول إلى الوضع التوقعات(الوقت يعتمد على نوع الجهاز).

خصائص السرعة في اتجاهين PCI - اكسبريس 1.0 :*

1 س PCI-E~ 500 ميجابت في الثانية

4x PCI-E~ 2 جيجابت في الثانية

8 س PCI-E~ 4 جيجابت في الثانية

16x PCI-E~ 8 جيجابت في الثانية

32x PCI-E~ 16 جيجابت في الثانية

*سرعة نقل البيانات في اتجاه واحد أقل مرتين من هذه المؤشرات

15 يناير 2007, PCI-SIGأصدرت مواصفات محدثة تسمى بي سي اي اكسبريس 2.0

وكان التحسن الرئيسي في زيادة السرعة مرتيننقل البيانات ( 5.0 جيجا هرتز، ضد 2.5 جيجا هرتزالخامس نسخة قديمة). تحسنت أيضا بروتوكول الاتصال من نقطة إلى نقطة(نقطة إلى نقطة)، تم التعديل مكون البرمجياتوأضاف النظام مراقبة البرمجياتوفقا لسرعة الإطارات. وفي الوقت نفسه تم الحفاظ عليه التوافقمع إصدارات البروتوكول PCI-E 1.x

في الإصدار الجديد من المعيار ( PCI -اكسبريس 3.0 ) ، سيكون الابتكار الرئيسي نظام الترميز المعدلو المزامنة. بدلاً من 10 بتالأنظمة ( 8 بتمعلومة، 2 بترسمي)، سيتم تطبيقه 130 بت (128 بتمعلومة، 2 بترسمي). هذا سوف يقلل خسائرفي السرعة من 20% إلى ~1.5%. سيتم إعادة تصميمها أيضًا خوارزمية المزامنةتم تحسين جهاز الإرسال والاستقبال PLL(حلقة مقفلة الطور).سرعة انتقالالمتوقع أن تزيد 2 مرات(مقارنة ب PCI-E 2.0)، حيث سيبقى التوافقمع الإصدارات السابقة بي سي اي اكسبريس.

عند تغيير بطاقة فيديو واحدة فقط، تأكد من أن تأخذ في الاعتبار أن الطرز الجديدة قد لا تناسب اللوحة الأم الخاصة بك، حيث لا توجد عدة أنواع مختلفة من فتحات التوسيع فحسب، بل توجد أيضًا عدة إصدارات مختلفة منها (لكل من AGP وPCI Express) . إذا لم تكن واثقًا من معرفتك بهذا الموضوع، فيرجى قراءة القسم بعناية.

كما أشرنا أعلاه، يتم إدخال بطاقة الفيديو في فتحة توسيع خاصة على اللوحة الأم للكمبيوتر، ومن خلال هذه الفتحة تقوم شريحة الفيديو بتبادل المعلومات مع المعالج المركزيأنظمة. على اللوحات الأمفي أغلب الأحيان، توجد فتحات توسعة من نوع أو نوعين مختلفين، تختلف في عرض النطاق الترددي وإعدادات الطاقة والخصائص الأخرى، وليست جميعها مناسبة لتثبيت بطاقات الفيديو. من المهم معرفة الموصلات المتوفرة في النظام وشراء بطاقة الفيديو المطابقة لها فقط. موصلات التوسعة المختلفة غير متوافقة ماديًا ومنطقيًا، ولن تتناسب بطاقة الفيديو المصممة لنوع واحد مع نوع آخر ولن تعمل.

لحسن الحظ، في الآونة الأخيرة، لم تعد فتحات التوسعة للحافلات المحلية ISA وVESA فقط (والتي تهم علماء الآثار المستقبليين فقط) وبطاقات الفيديو المقابلة قد غرقت في غياهب النسيان، ولكن أيضًا اختفت تقريبًا بطاقات الفيديو الخاصة بفتحات PCI، وكل شيء نماذج AGP عفا عليها الزمن بشكل ميؤوس منه. والجميع حديث وحدات معالجة الرسوماتيستخدمون نوعًا واحدًا فقط من الواجهة - PCI Express. في السابق، تم استخدام معيار AGP على نطاق واسع، وتختلف هذه الواجهات بشكل كبير عن بعضها البعض، بما في ذلك الإنتاجية، والإمكانيات المتوفرة لتشغيل بطاقة الفيديو، بالإضافة إلى خصائص أخرى أقل أهمية.

فقط جزء صغير جدًا من اللوحات الأم الحديثة لا يحتوي على فتحات PCI Express، وإذا كان نظامك قديمًا جدًا لدرجة أنه يستخدم بطاقة فيديو AGP، فلن تتمكن من ترقيته - فأنت بحاجة إلى تغيير النظام بأكمله. دعونا نلقي نظرة فاحصة على هذه الواجهات؛ هذه هي الفتحات التي تحتاج إلى البحث عنها على اللوحات الأم الخاصة بك. انظر الصور وقارن.

AGP (منفذ الرسومات المتسارع أو منفذ الرسومات المتقدم) عبارة عن واجهة عالية السرعة تعتمد على مواصفات PCI، ولكنها تم إنشاؤها خصيصًا لتوصيل بطاقات الفيديو واللوحات الأم. على الرغم من أن ناقل AGP أكثر ملاءمة لمحولات الفيديو مقارنة بـ PCI (وليس Express!) إلا أنه يوفر اتصالاً مباشرًا بين المعالج المركزي وشريحة الفيديو، بالإضافة إلى بعض الميزات الأخرى التي تعمل على زيادة الأداء في بعض الحالات، على سبيل المثال، GART - القدرة على قراءة الأنسجة مباشرة من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، دون نسخها إلى ذاكرة الفيديو؛ سرعات ساعة أعلى، وبروتوكولات نقل البيانات المبسطة، وما إلى ذلك، ولكن هذا النوع من الفتحات قديم بشكل ميؤوس منه ولم يتم إصدار منتجات جديدة به لفترة طويلة.

ولكن مع ذلك، من أجل النظام، دعونا نذكر هذا النوع. ظهرت مواصفات AGP في عام 1997، عندما أصدرت شركة Intel الإصدار الأول من المواصفات متضمنًا سرعتين: 1x و2x. في الإصدار الثاني (2.0) ظهر AGP 4x، وفي 3.0 - 8x. دعونا نفكر في جميع الخيارات بمزيد من التفصيل:
AGP 1x عبارة عن رابط 32 بت يعمل بسرعة 66 ميجاهرتز، مع إنتاجية تبلغ 266 ميجابايت/ثانية، وهو ضعف عرض النطاق الترددي PCI (133 ميجابايت/ثانية، 33 ميجاهرتز و32 بت).
AGP 2x هي قناة 32 بت تعمل بضعف عرض النطاق الترددي البالغ 533 ميجابايت/ثانية بنفس التردد 66 ميجاهرتز بسبب نقل البيانات على جبهتين، على غرار ذاكرة DDR (فقط للاتجاه "إلى بطاقة الفيديو").
AGP 4x هي نفس قناة 32 بت التي تعمل بتردد 66 ميجاهرتز، ولكن نتيجة لمزيد من التعديلات، تم تحقيق تردد "فعال" رباعي يبلغ 266 ميجاهرتز، مع إنتاجية قصوى تزيد عن 1 جيجابايت/ثانية.
AGP 8x - أتاحت التغييرات الإضافية في هذا التعديل الحصول على إنتاجية تصل إلى 2.1 جيجابايت/ثانية.

تتوافق بطاقات الفيديو ذات واجهة AGP والفتحات المقابلة لها على اللوحات الأم ضمن حدود معينة. بطاقات الفيديو المقدرة بـ 1.5 فولت لا تعمل في فتحات 3.3 فولت، والعكس صحيح. ومع ذلك، هناك أيضًا موصلات عالمية تدعم كلا النوعين من اللوحات. لم يتم النظر في بطاقات الفيديو المصممة لفتحة AGP القديمة أخلاقياً وجسدياً لفترة طويلة، لذا للتعرف على أنظمة AGP القديمة، سيكون من الأفضل قراءة المقال:

PCI Express (PCIe أو PCI-E، لا ينبغي الخلط بينه وبين PCI-X)، المعروف سابقًا باسم Arapahoe أو 3GIO، يختلف عن PCI وAGP في أنه واجهة تسلسلية وليست متوازية، مما يسمح بعدد أقل من الدبابيس وعرض نطاق ترددي أعلى. PCIe هو مجرد مثال واحد على الانتقال من الناقلات المتوازية إلى الناقلات التسلسلية؛ ومن الأمثلة الأخرى على هذه الحركة HyperTransport، وSerial ATA، وUSB، وFireWire. من المزايا المهمة لـ PCI Express هو أنه يسمح بتكديس عدة ممرات فردية في قناة واحدة لزيادة الإنتاجية. يزيد التصميم التسلسلي متعدد القنوات من المرونة، ويمكن تخصيص عدد أقل من الخطوط للأجهزة البطيئة مع عدد صغير من جهات الاتصال، ويمكن تخصيص المزيد من الأجهزة السريعة.

تنقل واجهة PCIe 1.0 البيانات بسرعة 250 ميجابايت/ثانية لكل ممر، وهو ما يقرب من ضعف سعة فتحات PCI التقليدية. الحد الأقصى لعدد الممرات التي تدعمها فتحات PCI Express 1.0 هو 32، مما يوفر إنتاجية تصل إلى 8 جيجابايت/ثانية. يمكن مقارنة فتحة PCIe ذات ثمانية ممرات عمل تقريبًا في هذه المعلمة بأسرع إصدار AGP - 8x. وهو أمر أكثر إثارة للإعجاب عندما تفكر في القدرة على الإرسال في وقت واحد في كلا الاتجاهين بسرعات عالية. توفر فتحات PCI Express x1 الأكثر شيوعًا عرض نطاق ترددي أحادي المسار (250 ميجابايت/ثانية) في كل اتجاه، بينما يوفر PCI Express x16، الذي يستخدم لبطاقات الفيديو ويجمع 16 مسارًا، عرض نطاق ترددي يصل إلى 4 جيجابايت/ثانية في كل اتجاه.

على الرغم من أن الاتصال بين جهازي PCIe يتكون أحيانًا من عدة مسارات، إلا أن جميع الأجهزة تدعم مسارًا واحدًا على الأقل، ولكن يمكنها اختياريًا التعامل مع المزيد منها. من الناحية المادية، تتلاءم بطاقات توسيع PCIe وتعمل بشكل طبيعي في أي فتحات ذات عدد مساوي أو أكبر من الممرات، لذلك ستعمل بطاقة PCI Express x1 بسلاسة في فتحات x4 وx16. أيضًا، يمكن للفتحة الأكبر حجمًا أن تعمل مع عدد أقل منطقيًا من الخطوط (على سبيل المثال، تبدو وكأنها موصل x16 عادي، ولكن يتم توجيه 8 خطوط فقط). في أي من الخيارات المذكورة أعلاه، سيحدد PCIe نفسه أعلى وضع ممكن وسيعمل بشكل طبيعي.

في أغلب الأحيان، يتم استخدام موصلات x16 لمحولات الفيديو، ولكن هناك أيضًا لوحات بها موصلات x1. وتعمل معظم اللوحات الأم المزودة بفتحتي PCI Express x16 في وضع x8 لإنشاء أنظمة SLI وCrossFire. فعليًا، لا يتم استخدام خيارات الفتحات الأخرى، مثل x4، لبطاقات الفيديو. اسمحوا لي أن أذكرك أن كل هذا ينطبق فقط على المستوى المادي، فهناك أيضًا لوحات أم مزودة بموصلات PCI-E x16 فعلية، ولكن في الواقع تحتوي على 8 أو 4 أو حتى قناة واحدة. وأي بطاقات فيديو مصممة لـ 16 قناة ستعمل في مثل هذه الفتحات ولكن بأداء أقل. بالمناسبة، تظهر الصورة أعلاه فتحات x16 وx4 وx1، وللمقارنة، يتم ترك PCI أيضًا (أدناه).

على الرغم من أن الفرق في الألعاب ليس بهذه الضخامة. هنا، على سبيل المثال، مراجعة للوحتين أم على موقعنا، والتي تدرس الفرق في سرعة الألعاب ثلاثية الأبعاد على لوحتين أم، وزوج من بطاقات الفيديو الاختبارية التي تعمل في وضعي 8 قنوات وقناة واحدة، على التوالي:

المقارنة التي تهمنا موجودة في نهاية المقال، انتبه إلى الجدولين الأخيرين. كما ترون، فإن الفرق في الإعدادات المتوسطة صغير جدًا، ولكن في الأوضاع الثقيلة يبدأ في الزيادة، ويلاحظ فرق كبير في حالة بطاقة فيديو أقل قوة. ارجو اخذ ملاحظات.

لا يختلف PCI Express في الإنتاجية فحسب، بل أيضًا في القدرات الجديدة لاستهلاك الطاقة. نشأت هذه الحاجة لأن فتحة AGP 8x (الإصدار 3.0) يمكنها نقل ما لا يزيد عن 40 واط فقط في المجموع، وهو ما لم يكن موجودًا بالفعل في بطاقات الفيديو المصممة لـ AGP في ذلك الوقت، والتي تم تثبيتها بواحد أو اثنين من الطاقة القياسية ذات الأربعة أسنان الموصلات. يمكن أن تحمل فتحة PCI Express ما يصل إلى 75 وات، مع توفر 75 وات إضافية من خلال موصل الطاقة القياسي ذي الستة سنون (انظر القسم الأخير من هذا الجزء). في الآونة الأخيرة، ظهرت بطاقات الفيديو مع اثنين من هذه الموصلات، والتي تعطي ما يصل إلى 225 واط.

بعد ذلك، قدمت مجموعة PCI-SIG، التي تعمل على تطوير المعايير ذات الصلة، المواصفات الرئيسية لـ PCI Express 2.0. قام الإصدار الثاني من PCIe بمضاعفة عرض النطاق الترددي القياسي، من 2.5 جيجابت في الثانية إلى 5 جيجابت في الثانية، بحيث يمكن للموصل x16 نقل البيانات بسرعات تصل إلى 8 جيجابت في الثانية في كل اتجاه. وفي الوقت نفسه، يتوافق PCIe 2.0 مع PCIe 1.1، وعادة ما تعمل بطاقات التوسعة القديمة بشكل جيد في اللوحات الأم الجديدة.

تدعم مواصفات PCIe 2.0 سرعات نقل تبلغ 2.5 جيجابت في الثانية و5 جيجابت في الثانية، ويتم ذلك لضمان التوافق مع الإصدارات السابقة مع الحلول الموجودةبكيي 1.0 و 1.1. يسمح توافق PCI Express 2.0 مع الإصدارات السابقة باستخدام حلول 2.5 جيجابت/ثانية القديمة في فتحات 5.0 جيجابت/ثانية، والتي ستعمل بعد ذلك ببساطة بسرعة أقل. ويمكن للأجهزة المصممة وفقًا لمواصفات الإصدار 2.0 أن تدعم سرعات تبلغ 2.5 جيجابت في الثانية و/أو 5 جيجابت في الثانية.

على الرغم من أن الابتكار الرئيسي في PCI Express 2.0 هو السرعة المضاعفة إلى 5 جيجابت في الثانية، إلا أن هذا ليس التغيير الوحيد؛ فهناك تعديلات أخرى لزيادة المرونة، وآليات جديدة لـ التحكم في البرنامجسرعة الاتصال، وما إلى ذلك. نحن مهتمون أكثر بالتغييرات المتعلقة بإمدادات الطاقة للأجهزة، حيث أن متطلبات الطاقة لبطاقات الفيديو تتزايد باطراد. قامت PCI-SIG بتطوير مواصفات جديدة لاستيعاب استهلاك الطاقة المتزايد لبطاقات الرسومات، فهي توسع قدرات مصدر الطاقة الحالية إلى 225/300 واط لكل بطاقة فيديو. لدعم هذه المواصفات، يتم استخدام موصل طاقة جديد 2×4 سنون، مصمم لتوفير الطاقة لبطاقات الرسومات المتطورة.

ظهرت بطاقات الفيديو واللوحات الأم التي تدعم PCI Express 2.0 للبيع على نطاق واسع في عام 2007، والآن لا يمكنك العثور على غيرها في السوق. أصدرت كل من الشركات المصنعة الكبرى لرقائق الفيديو، AMD وNVIDIA، خطوطًا جديدة من وحدات معالجة الرسومات وبطاقات الفيديو بناءً عليها، مما يدعم عرض النطاق الترددي المتزايد للإصدار الثاني من PCI Express والاستفادة من إمكانات الطاقة الكهربائية الجديدة لبطاقات التوسعة. جميعها متوافقة مع الإصدارات السابقة مع اللوحات الأم التي تحتوي على فتحات PCI Express 1.x، على الرغم من وجود عدم توافق في بعض الحالات النادرة، لذا عليك توخي الحذر.

في الواقع، كان ظهور الإصدار الثالث من PCIe حدثًا واضحًا. في نوفمبر 2010، تمت الموافقة أخيرًا على مواصفات الإصدار الثالث من PCI Express. على الرغم من أن هذه الواجهة لديها معدل نقل يبلغ 8 جيجات/ثانية بدلاً من 5 جيجات/ثانية في الإصدار 2.0، إلا أنها الإنتاجيةزاد مرة أخرى مرتين بالضبط مقارنة بمعيار PCI Express 2.0. للقيام بذلك، استخدمنا نظام تشفير مختلفًا للبيانات المرسلة عبر الناقل، ولكنه كان متوافقًا مع الإصدارات السابقةيظل PCI Express كما هو. تم تقديم المنتجات الأولى لإصدار PCI Express 3.0 في صيف عام 2011، وبدأت الأجهزة الحقيقية للتو في الظهور في السوق.

اندلعت حرب كاملة بين الشركات المصنعة للوحات الأم من أجل الحق في أن تكون أول من يقدم منتجًا يدعم PCI Express 3.0 (يعتمد بشكل أساسي على شرائح إنتل Z68)، وقدمت العديد من الشركات البيانات الصحفية المقابلة في وقت واحد. على الرغم من أنه في وقت تحديث الدليل، لا توجد بطاقات فيديو مع هذا الدعم ببساطة، لذلك فهي ببساطة ليست مثيرة للاهتمام. بحلول الوقت الذي تكون فيه هناك حاجة إلى دعم PCIe 3.0، ستظهر لوحات مختلفة تمامًا. على الأرجح، لن يحدث هذا قبل عام 2012.

بالمناسبة، يمكننا أن نفترض أنه سيتم تقديم PCI Express 4.0 خلال السنوات القليلة المقبلة، وسيعمل الإصدار الجديد أيضًا على مضاعفة عرض النطاق الترددي المطلوب بحلول ذلك الوقت مرة أخرى. لكن هذا لن يحدث قريباً، ولسنا مهتمين بعد.

PCI اكسبريس خارجي

في عام 2007، تم إنشاء PCI-SIG، وهي مجموعة معايير رسمية حلول PCIأعلنت شركة Express عن اعتماد مواصفات PCI Express External Cables 1.0، التي تصف معيار نقل البيانات عبر الواجهة الخارجية PCI Express 1.1. يسمح هذا الإصدار بنقل البيانات بسرعة 2.5 جيجابت في الثانية، ويجب أن يزيد الإصدار التالي من الإنتاجية إلى 5 جيجابت في الثانية. يتضمن المعيار أربعة موصلات خارجية: PCI Express x1 وx4 وx8 وx16. تم تجهيز الموصلات القديمة بلسان خاص يجعل الاتصال أسهل.

يمكن استخدام الإصدار الخارجي من واجهة PCI Express ليس فقط للاتصال بطاقات الفيديو الخارجية، ولكن أيضًا لمحركات الأقراص الخارجية وبطاقات التوسعة الأخرى. الحد الأقصى الموصى به لطول الكابل هو 10 أمتار، ولكن يمكن زيادته عن طريق توصيل الكابلات من خلال مكرر.

من الناحية النظرية، يمكن أن يجعل هذا الحياة أسهل لمحبي أجهزة الكمبيوتر المحمول، عندما يستخدمون نواة فيديو مدمجة منخفضة الطاقة عند التشغيل على البطاريات، وبطاقة فيديو خارجية قوية عند توصيلها بشاشة سطح المكتب. تعد ترقية بطاقات الفيديو هذه أسهل بكثير، وليست هناك حاجة لفتح علبة الكمبيوتر الشخصي. يمكن للمصنعين إنشاء أنظمة تبريد جديدة تمامًا لا تقتصر على ميزات بطاقات التوسيع، ويجب أن تكون المشكلات المتعلقة بإمدادات الطاقة أقل - على الأرجح، سيتم استخدام مصادر طاقة خارجية، مصممة خصيصًا لبطاقة فيديو معينة، ويمكن بناؤها في علبة خارجية واحدة مع بطاقة فيديو، باستخدام نظام تبريد واحد. قد يسهل تجميع الأنظمة على بطاقات فيديو متعددة (SLI/CrossFire)، ونظرًا للنمو المستمر في شعبية حلول الأجهزة المحمولة، كان من المفترض أن يكتسب PCI Express الخارجي بعض الشعبية.

كان ينبغي عليهم ذلك، لكنهم لم يفوزوا. اعتبارا من خريف 2011 خيارات خارجيةلا توجد بطاقات فيديو عمليًا في السوق. نطاقها محدود بسبب النماذج القديمة لرقائق الفيديو ومجموعة ضيقة من أجهزة الكمبيوتر المحمولة المتوافقة. لسوء الحظ، فإن أعمال بطاقات الفيديو الخارجية لم تذهب إلى أبعد من ذلك وتلاشت ببطء. لم نعد نسمع حتى البيانات الإعلانية الفائزة من الشركات المصنعة لأجهزة الكمبيوتر المحمول... ربما أصبحت قوة بطاقات الفيديو المحمولة الحديثة كافية حتى للتطبيقات ثلاثية الأبعاد المطلوبة، بما في ذلك العديد من الألعاب.

ولا يزال هناك أمل في تطوير حلول خارجية في واجهة اتصال واعدة الأجهزة الطرفية Thunderbolt، المعروف سابقًا باسم Light Peak. تم تطويره بواسطة شركة Intel استنادًا إلى تقنية DisplayPort، وقد أصدرت شركة Apple بالفعل الحلول الأولى. يجمع Thunderbolt بين إمكانيات DisplayPort وPCI Express ويسمح لك بالاتصال الأجهزة الخارجية. ومع ذلك، حتى الآن فهي ببساطة غير موجودة، على الرغم من وجود الكابلات بالفعل:

في هذه المقالة، لا نتطرق إلى الواجهات القديمة؛ فالغالبية العظمى من بطاقات الفيديو الحديثة مصممة لواجهة PCI Express 2.0، لذلك عند اختيار بطاقة فيديو، نقترح النظر فيها فقط؛ حيث يتم توفير جميع البيانات الموجودة على AGP كمرجع فقط. تستخدم اللوحات الجديدة واجهة PCI Express 2.0، التي تجمع بين سرعة 16 ممر PCI Express، مما يوفر إنتاجية تصل إلى 8 جيجابايت/ثانية في كل اتجاه، وهو ما يزيد عدة مرات عن نفس خاصية أفضل AGP. بالإضافة إلى ذلك، يعمل PCI Express بهذه السرعات في كل اتجاه، على عكس AGP.

من ناحية أخرى، فإن المنتجات التي تدعم PCI-E 3.0 لم يتم طرحها بعد، لذا ليس من المنطقي التفكير فيها أيضًا. إذا كنا نتحدث عن ترقية القديم أو الشراء مجلس إدارة جديدأو تغيير النظام وبطاقات الفيديو في وقت واحد، فأنت بحاجة فقط إلى شراء لوحات مع واجهة PCI Express 2.0، والتي ستكون كافية تماما وأكثر انتشارا لعدة سنوات، خاصة وأن منتجات الإصدارات المختلفة من PCI Express متوافقة مع بعضها البعض.

في ربيع عام 1991، أكملت إنتل تطوير أول نسخة أولية من ناقل PCI. تم تكليف المهندسين بتطوير حل غير مكلف وعالي الأداء من شأنه أن يحقق قدرات معالجات 486 وPentium وPentium Pro. بالإضافة إلى ذلك، كان من الضروري مراعاة الأخطاء التي ارتكبتها VESA عند تصميم ناقل VLB (الحمل الكهربائي لم يسمح بتوصيل أكثر من 3 بطاقات توسعة)، وكذلك التنفيذ الإعداد التلقائيالأجهزة.

في عام 1992، ظهر الإصدار الأول من ناقل PCI، وأعلنت شركة Intel أن معيار الناقل سيكون مفتوحًا، وأنشأت مجموعة PCI Special Interest Group. بفضل هذا، أي مطور مهتم لديه الفرصة لإنشاء أجهزة لناقل PCI دون الحاجة إلى شراء ترخيص. كان للإصدار الأول من الناقل تردد ساعة يبلغ 33 ميجاهرتز، ويمكن أن يكون 32 أو 64 بت، ويمكن أن تعمل الأجهزة بإشارات 5 فولت أو 3.3 فولت. ومن الناحية النظرية، كان معدل نقل الناقل 133 ميجابايت / ثانية، ولكن في الواقع وكانت الإنتاجية حوالي 80 ميجابايت / ثانية

الخصائص الرئيسية:

تردد الناقل - 33.33 أو 66.66 ميجا هرتز، ناقل الحركة المتزامن؛
عرض الناقل - 32 أو 64 بت، ناقل متعدد الإرسال (يتم نقل العنوان والبيانات عبر نفس الخطوط)؛
ذروة الإنتاجية لإصدار 32 بت الذي يعمل عند 33.33 ميجاهرتز هي 133 ميجابايت/ثانية؛
مساحة عنوان الذاكرة - 32 بت (4 بايت)؛
مساحة عنوان منافذ الإدخال/الإخراج - 32 بت (4 بايت)؛
مساحة عنوان التكوين (لوظيفة واحدة) - 256 بايت؛
الجهد - 3.3 أو 5 فولت.

صور الموصلات:

MiniPCI - 124 دبوس
MiniPCI Express MiniSata/mSATA - 52 دبوسًا

أبل ماجستير في إدارة الأعمال SSD، 2012
أبل SSD، 2012
أبل PCIe SSD
MXM، بطاقة الرسومات، 230/232 دبوس
MXM2 NGIFF 75 دبابيس مفتاح PCIe x2 المفتاح B PCIe x4 Sata SMBus
MXM3، بطاقة الرسومات، 314 دبوس
بي سي اي 5 فولت
PCI العالمي
PCI-X 5 فولت
ايه جي بي يونيفرسال
أGP 3.3 v
AGP 3.3 فولت + قوة المنظار
PCIe ×1
بكيي x16
PCIe مخصص
عيسى 8 بت
عيسى 16 بت
eISA
فيسا
نوبوس
نظام التوزيع العام
نظام التوزيع العام
فتحة التوسعة Apple II/GS
PC/XT/AT ناقل التوسعة 8 بت
ISA (الهندسة المعمارية القياسية الصناعية) - 16 بت
eISA
ماجستير إدارة الأعمال - بنية Micro Bus 16 بت
ماجستير إدارة الأعمال - هندسة Micro Bus مع فيديو 16 بت
ماجستير إدارة الأعمال - بنية Micro Bus 32 بت
ماجستير إدارة الأعمال - هندسة Micro Bus مع فيديو 32 بت
معايير عيسى 16 + VLB (VESA)
فتحة المعالج المباشرة PDS
601 فتحة المعالج المباشر PDS
معالج LC بفتحة مباشرة
نوبوس
PCI (ربط الكمبيوتر الطرفي) - 5 فولت
بي سي اي 3.3 فولت
CNR (الاتصالات/شبكة الناهض)
AMR (جهاز رفع الصوت/المودم)
ACR (ناهض الاتصالات المتقدمة)
PCI-X (PCI المحيطي) 3.3 فولت
PCI-X 5 فولت
خيار PCI 5v + RAID - ARO
أغب 3.3 فولت
أغب 1.5 فولت
ايه جي بي يونيفرسال
أGP برو 1.5 فولت
طاقة AGP Pro 1.5 فولت + ADC
PCIe (التوصيل البيني للمكونات الطرفية السريع) ×1
بكيي x4
بكيي x8
بكيي x16

بي سي اي 2.0

الإصدار الأول من المعيار الأساسي الذي أصبح منتشرًا على نطاق واسع يستخدم كلاً من البطاقات والفتحات بجهد إشارة يبلغ 5 فولت فقط. ذروة الإنتاجية - 133 ميجابايت/ثانية.

بي سي اي 2.1 - 3.0

لقد اختلفت عن الإصدار 2.0 في إمكانية التشغيل المتزامن للعديد من أساتذة الحافلات (سيد الحافلة الإنجليزية، ما يسمى الوضع التنافسي)، بالإضافة إلى ظهور بطاقات التوسعة العالمية القادرة على العمل في الفتحات باستخدام جهد 5 فولت، وفي الفتحات باستخدام 3.3 فولت (بتردد 33 و 66 ميجا هرتز على التوالي). ذروة الإنتاجية لـ 33 ميجاهرتز هي 133 ميجابايت / ثانية، ولـ 66 ميجاهرتز هي 266 ميجابايت / ثانية.

الإصدار 2.1 - العمل مع البطاقات المصممة لجهد 3.3 فولت، وكان وجود خطوط الكهرباء المناسبة اختياريا.
الإصدار 2.2 - تحتوي بطاقات التوسيع المصنوعة وفقًا لهذه المعايير على مفتاح موصل طاقة عالمي وتكون قادرة على العمل في العديد من الأنواع الأحدث من فتحات ناقل PCI، وكذلك، في بعض الحالات، في فتحات الإصدار 2.1.
الإصدار 2.3 - غير متوافق مع بطاقات PCI المصممة لاستخدام 5 فولت، على الرغم من استمرار استخدام فتحات 32 بت مع مفتاح 5 فولت. تحتوي بطاقات التوسيع على موصل عالمي، ولكنها غير قادرة على العمل في فتحات 5 فولت من الإصدارات السابقة (حتى 2.1 ضمناً).
الإصدار 3.0 - يكمل الانتقال إلى بطاقات PCI بقدرة 3.3 فولت، ولم تعد بطاقات PCI بقدرة 5 فولت مدعومة.

بي سي اي 64

امتداد لمعيار PCI الأساسي، الذي تم تقديمه في الإصدار 2.1، والذي يضاعف عدد ممرات البيانات، وبالتالي الإنتاجية. تعد فتحة PCI 64 نسخة موسعة من فتحة PCI العادية. رسميًا، يكون توافق بطاقات 32 بت مع فتحات 64 بت (شريطة وجود جهد إشارة مدعوم مشترك) ممتلئًا، لكن توافق بطاقة 64 بت مع فتحات 32 بت محدود (على أي حال سيكون هناك فقدان الأداء). يعمل بتردد الساعة 33 ميجا هرتز. ذروة الإنتاجية - 266 ميجابايت/ثانية.

الإصدار 1 - يستخدم فتحة PCI 64 بت وبجهد 5 فولت.
الإصدار 2 - يستخدم فتحة PCI 64 بت وبجهد 3.3 فولت.

بي سي اي 66

PCI 66 هو تطور 66 ميجاهرتز لـ PCI 64؛ يستخدم 3.3 فولت في الفتحة؛ تحتوي البطاقات على عامل شكل عالمي أو 3.3 فولت، وتبلغ الإنتاجية القصوى 533 ميجابايت/ثانية.

بي سي اي 64/66

يسمح الجمع بين PCI 64 وPCI 66 بأربعة أضعاف سرعة نقل البيانات مقارنة بـ المعيار الأساسي PCI؛ يستخدم فتحات 64 بت 3.3 فولت، متوافقة فقط مع الفتحات العالمية، وبطاقات التوسعة 3.3 فولت 32 بت. تحتوي البطاقات القياسية PCI64/66 إما على عامل شكل عالمي (ولكن مع توافق محدود مع فتحات 32 بت) أو عامل شكل 3.3 فولت (الخيار الأخير غير متوافق بشكل أساسي مع فتحات 32 بت و33 ميجا هرتز للمعايير الشائعة). ذروة الإنتاجية - 533 ميجابايت/ثانية.

PCI-X

PCI-X 1.0 هو امتداد لناقل PCI64 مع إضافة ترددي تشغيل جديدين، 100 و133 ميجاهرتز، بالإضافة إلى آلية معاملة منفصلة لتحسين الأداء عندما تعمل أجهزة متعددة في وقت واحد. متوافق بشكل عام مع جميع بطاقات PCI العامة 3.3 فولت. يتم تنفيذ بطاقات PCI-X عادةً بتنسيق 64 بت 3.3B ولها توافق محدود مع فتحات PCI64/66، وبعض بطاقات PCI-X بتنسيق عالمي وقادرة على العمل (على الرغم من أن هذا ليس له أي قيمة عملية تقريبًا ) في PCI 2.2/2.3 العادي. في الحالات الصعبة، لكي تكون واثقًا تمامًا من وظائف مجموعة اللوحة الأم وبطاقة التوسيع، تحتاج إلى إلقاء نظرة على قوائم التوافق الخاصة بالشركات المصنعة لكلا الجهازين.

بي سي اي-اكس 2.0

PCI-X 2.0 - توسيع إضافي لقدرات PCI-X 1.0؛ تمت إضافة ترددات 266 و533 ميجاهرتز، بالإضافة إلى تصحيح خطأ التكافؤ أثناء نقل البيانات (ECC). يسمح بالتقسيم إلى 4 نواقل مستقلة 16 بت، والتي يتم استخدامها حصريًا في مدمج و الأنظمة الصناعية ; تم تقليل جهد الإشارة إلى 1.5 فولت، لكن الموصلات متوافقة مع جميع البطاقات باستخدام جهد إشارة يبلغ 3.3 فولت. حاليًا، للقطاع غير الاحترافي من سوق الكمبيوتر عالي الأداء (محطات العمل والخوادم القوية مبتدأ)، حيث يتم استخدام ناقل PCI-X، يتم إنتاج عدد قليل جدًا من اللوحات الأم التي تدعم الناقل. مثال على اللوحة الأم لهذا القطاع هو ASUS P5K WS. في القطاع الاحترافي، يتم استخدامه في وحدات تحكم RAID ومحركات أقراص SSD لـ PCI-E.

ميني بي سي اي

عامل الشكل PCI 2.2، مخصص للاستخدام بشكل رئيسي في أجهزة الكمبيوتر المحمولة.

بي سي اي اكسبريس

PCI Express، أو PCIe، أو PCI-E (المعروف أيضًا باسم 3GIO للإدخال/الإخراج من الجيل الثالث؛ ويجب عدم الخلط بينه وبين PCI-X وPXI) - حافلة الكمبيوتر(على الرغم من أنها ليست حافلة على المستوى المادي، كونها اتصال من نقطة إلى نقطة)، باستخدام نموذج البرمجياتحافلات PCI وبروتوكول مادي عالي الأداء يعتمد على نقل البيانات التسلسلية. بدأت شركة Intel في تطوير معيار PCI Express بعد التخلي عن ناقل InfiniBand. رسميًا، ظهرت أول مواصفات PCI Express الأساسية في يوليو 2002. ويتم تطوير معيار PCI Express بواسطة مجموعة PCI Special Interest Group.

على عكس معيار PCI، الذي يستخدم ناقلًا مشتركًا لنقل البيانات مع أجهزة متعددة متصلة بالتوازي، فإن PCI Express، بشكل عام، عبارة عن شبكة حزم ذات طوبولوجيا النجوم. تتواصل أجهزة PCI Express مع بعضها البعض من خلال وسيط يتكون من محولات، حيث يتم توصيل كل جهاز مباشرة عن طريق اتصال من نقطة إلى نقطة بالمحول. بالإضافة إلى ذلك، يدعم ناقل PCI Express ما يلي:

بطاقات المبادلة الساخنة؛
عرض النطاق الترددي المضمون (جودة الخدمة)؛
إدارة الطاقة؛
مراقبة سلامة البيانات المرسلة.

تم تصميم ناقل PCI Express ليتم استخدامه كحافلة محلية فقط. لأن نموذج البرمجيات PCI Express موروث إلى حد كبير من PCI، ويمكن تعديل الأنظمة ووحدات التحكم الحالية لاستخدام ناقل PCI Express عن طريق الاستبدال فقط المستوى الجسدي، بدون تعديل برمجة. يسمح الأداء العالي لناقل PCI Express باستخدامه بدلاً من ناقلات AGP، وحتى أكثر من PCI وPCI-X. في الواقع، استبدل PCI Express هذه الناقلات في أجهزة الكمبيوتر الشخصية.

MiniCard (Mini PCIe) - بديل لعامل الشكل Mini PCI. يحتوي موصل Mini Card على الناقلات التالية: x1 PCIe و2.0 وSMBus.
- M.2 هو الإصدار الثاني من Mini PCIe، حتى x4 PCIe وSATA.
ExpressCard - يشبه عامل الشكل PCMCIA. يدعم موصل ExpressCard عدد 1 ناقل PCIe وUSB 2.0، وتدعم بطاقات ExpressCard التوصيل السريع.
AdvancedTCA، MicroTCA - عامل الشكل لمعدات الاتصالات السلكية واللاسلكية المعيارية.
وحدة Mobile PCI Express (MXM) هي عامل شكل صناعي تم إنشاؤه لأجهزة الكمبيوتر المحمولة بواسطة NVIDIA. يتم استخدامه لتوصيل مسرعات الرسومات.
تتيح مواصفات كابل PCI Express أن يصل طول الاتصال الواحد إلى عشرات الأمتار، مما يجعل من الممكن إنشاء جهاز كمبيوتر توجد أجهزته الطرفية على مسافة كبيرة.
StackPC - مواصفات البناء القابل للتكديس أنظمة الكمبيوتر. توضح هذه المواصفات موصلات التوسعة StackPC وFPE ومواضعها النسبية.

على الرغم من أن المعيار يسمح بخطوط x32 لكل منفذ، إلا أن هذه الحلول ضخمة جدًا وغير متوفرة.

سنة يطلق	إصدار بي سي اي اكسبريس	الترميز	سرعة التحويلات	عرض النطاق الترددي على خطوط x
سنة يطلق	إصدار بي سي اي اكسبريس	الترميز	سرعة التحويلات	×1	×2	×4	×8	×16
2002	1.0	8ب/10ب	2.5 جيجا/ثانية	2	4	8	16	32
2007	2.0	8ب/10ب	5 جي تي / ثانية	4	8	16	32	64
2010	3.0	128ب/130ب	8 جي تي / ثانية	~7,877	~15,754	~31,508	~63,015	~126,031
2017	4.0	128ب/130ب	16 جي تي / ثانية	~15,754	~31,508	~63,015	~126,031	~252,062
2019	5.0	128ب/130ب	32 جي تي / ثانية	~32	~64	~128	~256	~512

بي سي اي اكسبريس 2.0

أصدرت PCI-SIG مواصفات PCI Express 2.0 في 15 يناير 2007. الابتكارات الرئيسية في PCI Express 2.0:

زيادة الإنتاجية: عرض النطاق الترددي لخط واحد 500 ميجابايت/ثانية، أو 5 جيجا بايت/ثانية ( معاملات/معاملات جيجا).
تم إجراء تحسينات على بروتوكول النقل بين الأجهزة ونموذج البرنامج.
التحكم الديناميكي في السرعة (للتحكم في سرعة الاتصال).
تنبيه النطاق الترددي (لإخطار البرنامج بالتغييرات في سرعة الناقل وعرضه).
خدمات التحكم في الوصول - إمكانيات اختيارية لإدارة المعاملات من نقطة إلى نقطة.
التحكم في مهلة التنفيذ.
تعد إعادة ضبط مستوى الوظيفة آلية اختيارية لإعادة ضبط وظائف PCI داخل جهاز PCI.
إعادة تعريف حد الطاقة (لإعادة تعريف حد طاقة الفتحة عند توصيل الأجهزة التي تستهلك المزيد من الطاقة).

PCI Express 2.0 متوافق تمامًا مع PCI Express 1.1 (ستعمل القديمة في اللوحات الأم ذات الموصلات الجديدة، ولكن بسرعة 2.5 GT/s فقط، نظرًا لأن الشرائح القديمة لا يمكنها دعم معدلات نقل البيانات المزدوجة؛ وستعمل محولات الفيديو الجديدة دون مشاكل في موصلات PCI Express 1.x القديمة).

بي سي اي اكسبريس 2.1

من حيث الخصائص الفيزيائية (السرعة، الموصل)، فهو يتوافق مع 2.0، في جزء البرنامج، تمت إضافة الوظائف التي تم التخطيط لتنفيذها بالكامل في الإصدار 3.0. نظرًا لأن معظم اللوحات الأم تُباع بالإصدار 2.0، فإن وجود بطاقة فيديو فقط بالإصدار 2.1 لا يسمح لك باستخدام الوضع 2.1.

بي سي اي اكسبريس 3.0

في نوفمبر 2010، تمت الموافقة على مواصفات PCI Express 3.0. تتميز الواجهة بمعدل نقل بيانات يصل إلى 8 GT/s ( معاملات/معاملات جيجا). ولكن على الرغم من ذلك، لا يزال إنتاجها الفعلي مضاعفًا مقارنة بمعيار PCI Express 2.0. تم تحقيق ذلك بفضل نظام تشفير 128b/130b الأكثر قوة، حيث يتم تشفير 128 بت من البيانات المرسلة عبر الناقل في 130 بت. وفي الوقت نفسه، يتم الحفاظ على التوافق الكامل مع الإصدارات السابقة من PCI Express. ستعمل بطاقات PCI Express 1.x و2.x في الفتحة 3.0، وعلى العكس من ذلك، ستعمل بطاقة PCI Express 3.0 في الفتحتين 1.x و2.x.

بي سي اي اكسبريس 4.0

صرحت مجموعة PCI Special Interest Group (PCI SIG) أنه يمكن توحيد PCI Express 4.0 قبل نهاية عام 2016، ولكن في منتصف عام 2016، عندما كان عدد من الرقائق قيد الإعداد بالفعل للإنتاج، ذكرت وسائل الإعلام أن التوحيد كان متوقعًا في أوائل عام 2017 سيكون لها معدل نقل يبلغ 16 GT/s، أي أنها ستكون أسرع بمرتين من PCIe 3.0.

اترك تعليقك!

مقدمة في الماضي، كان المستهلك الشامل مهتمًا بشكل أساسي بنوعين فقط من محركات أقراص SSD: إما الطرازات المتميزة عالية السرعة مثل Samsung 850 PRO، أو عروض القيمة مقابل المال مثل Crucial BX100 أو SanDisk Ultra II. أي أن تجزئة سوق SSD كانت ضعيفة للغاية، والمنافسة بين الشركات المصنعة، على الرغم من تطورها في مجالات الأداء والسعر، إلا أن الفجوة بين الحلول ذات المستوى الأعلى والأدنى ظلت صغيرة جدًا. يرجع هذا الوضع جزئيًا إلى حقيقة أن تقنية SSD نفسها تعمل على تحسين تجربة المستخدم بشكل كبير في العمل مع الكمبيوتر، وبالتالي فإن مشكلات التنفيذ المحددة تتلاشى في الخلفية بالنسبة للكثيرين. لنفس السبب، كانت محركات أقراص SSD الاستهلاكية ملائمة للبنية التحتية القديمة، والتي كانت تركز في الأصل على الميكانيكية الأقراص الصلبة. وقد سهّل ذلك تنفيذها إلى حد كبير، ولكنه وضع محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة (SSD) ضمن إطار ضيق إلى حد ما، مما أدى إلى تقييد نمو الإنتاجية وتقليل زمن انتقال النظام الفرعي للقرص إلى حد كبير.

ولكن حتى وقت معين، كان هذا الوضع يناسب الجميع. كانت تقنية SSD جديدة، وكان المستخدمون الذين ينتقلون إلى محركات أقراص SSD سعداء بمشترياتهم على الرغم من أنهم كانوا يحصلون بشكل أساسي على منتجات لم تقدم أفضل أداء فعليًا، مع إعاقة الأداء بسبب الحواجز الاصطناعية. ومع ذلك، اليوم، ربما يمكن اعتبار محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة (SSD) سائدة حقًا. أي مالك لجهاز كمبيوتر شخصي يحترم نفسه، إذا لم يكن لديه SSD واحد على الأقل في نظامه، فهو جاد جدًا في شراء واحد في المستقبل القريب جدًا. وفي ظل هذه الظروف، يضطر المصنعون ببساطة إلى التفكير في كيفية تطوير منافسة كاملة في النهاية: تدمير جميع الحواجز والانتقال إلى إنتاج خطوط إنتاج أوسع تختلف بشكل أساسي في الخصائص المقدمة. لحسن الحظ، تم إعداد كل الأرضية اللازمة لذلك، أولا وقبل كل شيء، لدى معظم مطوري SSD الرغبة والفرصة لبدء إنتاج المنتجات التي لا تعمل من خلال واجهة SATA القديمة، ولكن من خلال ناقل PCI Express الأكثر إنتاجية.

نظرًا لأن عرض النطاق الترددي SATA يقتصر على 6 جيجابت/ثانية، فإن السرعة القصوى لمحركات أقراص SATA SSD الرئيسية لا تتجاوز حوالي 500 ميجابايت/ثانية. ومع ذلك، فإن محركات الأقراص الحديثة المستندة إلى ذاكرة الفلاش قادرة على القيام بما هو أكثر من ذلك بكثير: ففي النهاية، إذا فكرت في الأمر، فستجد أن لديها الكثير من القواسم المشتركة مع ذاكرة النظاممن مع الميكانيكية محركات الأقراص الصلبة. أما بالنسبة لحافلة PCI Express، فهي تستخدم الآن بنشاط كطبقة نقل عند توصيل بطاقات الرسومات ووحدات التحكم الإضافية الأخرى التي تتطلب تبادل بيانات عالي السرعة، على سبيل المثال، Thunderbolt. يوفر مسار PCI Express واحد من الجيل الثاني نطاقًا تردديًا يبلغ 500 ميجابايت/ثانية، بينما يمكن أن يصل مسار PCI Express 3.0 إلى سرعات تصل إلى 985 ميجابايت/ثانية. وبالتالي، يمكن لبطاقة الواجهة المثبتة في فتحة PCIe x4 (مع أربعة ممرات) تبادل البيانات بسرعات تصل إلى 2 جيجابايت/ثانية في حالة PCI Express 2.0 وما يصل إلى 4 جيجابايت/ثانية تقريبًا عند استخدام الجيل الثالث من PCI Express. هذه مؤشرات ممتازة ومناسبة تمامًا لمحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة الحديثة.

مما سبق، يتبع بطبيعة الحال أنه بالإضافة إلى محركات أقراص SATA SSD، يجب أن تصبح محركات الأقراص عالية السرعة باستخدام ناقل PCI Express تدريجيا واسعة النطاق في السوق. وهذا يحدث بالفعل. يمكنك العثور في المتاجر على عدة نماذج من محركات أقراص SSD الاستهلاكية من الشركات المصنعة الرائدة، والتي تم تصنيعها على شكل بطاقات توسعة أو بطاقات M.2 تستخدم إصدارات مختلفة من ناقل PCI Express. قررنا تجميعها معًا ومقارنتها من حيث الأداء والمعلمات الأخرى.

المشاركون في الاختبار

إنتل SSD 750 400 جيجابايت

في سوق محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة، تلتزم Intel بإستراتيجية غير تقليدية إلى حد ما ولا تولي الكثير من الاهتمام لتطوير محركات أقراص الحالة الصلبة لقطاع المستهلكين، مع التركيز على منتجات الخوادم. ومع ذلك، فإن هذا لا يجعل مقترحاتها غير مثيرة للاهتمام، خاصة عندما يتعلق الأمر بمحرك الأقراص ذو الحالة الصلبة لحافلة PCI Express. في هذه الحالة، قررت شركة Intel تكييف منصة الخادم الأكثر تقدمًا الخاصة بها لاستخدامها في SSD للعميل عالي الأداء. هذه هي بالضبط الطريقة التي وُلدت بها Intel SSD 750 400 GB، والتي لم تحصل فقط على خصائص أداء مثيرة للإعجاب وعدد من التقنيات على مستوى الخادم المسؤولة عن الموثوقية، ولكن أيضًا دعم واجهة NVMe الجديدة، والتي ينبغي قول بضع كلمات عنها بشكل منفصل .

إذا تحدثنا عن تحسينات محددة على NVMe، فإن التخفيض في التكاليف العامة يستحق الذكر أولاً. على سبيل المثال، يتطلب إرسال كتل 4K الأكثر شيوعًا في البروتوكول الجديد إصدار أمر واحد فقط بدلاً من أمرين. وقد تم تبسيط مجموعة تعليمات التحكم بأكملها لدرجة أن معالجتها على مستوى برنامج التشغيل تقلل من حمل المعالج والتأخير الناتج بمقدار النصف على الأقل. الابتكار المهم الثاني هو دعم خطوط الأنابيب العميقة وتعدد المهام، والذي يتكون من القدرة على إنشاء قوائم انتظار طلبات متعددة بالتوازي بدلاً من قائمة الانتظار الفردية الموجودة مسبقًا والتي تضم 32 أمرًا. بروتوكول واجهة NVMe قادر على خدمة ما يصل إلى 65536 قائمة انتظار، ويمكن أن تحتوي كل منها على ما يصل إلى 65536 أمرًا. في الواقع، يتم إزالة أي قيود تمامًا، وهذا مهم جدًا لبيئات الخادم حيث قد يخضع النظام الفرعي للقرص لعدد كبير من عمليات الإدخال/الإخراج المتزامنة.

ولكن على الرغم من العمل من خلال واجهة NVMe، فإن Intel SSD 750 لا يزال ليس محرك أقراص للخادم، ولكنه محرك أقراص للمستهلك. نعم، يتم استخدام نفس النظام الأساسي للأجهزة تقريبًا كما هو الحال في محرك الأقراص هذا في محركات أقراص SSD من فئة الخادم Intel DC P3500 وP3600 وP3700، لكن Intel SSD 750 يستخدم MLC NAND عاديًا أرخص، بالإضافة إلى تعديل البرامج الثابتة. تعتقد الشركة المصنعة أنه بفضل هذه التغييرات، فإن المنتج الناتج سوف يجذب المتحمسين، لأنه يجمع بين القوة العالية بشكل أساسي واجهة جديدة NVMe وتكلفة ليست مخيفة للغاية.

Intel SSD 750 عبارة عن بطاقة PCIe x4 نصف ارتفاع يمكنها استخدام أربعة ممرات 3.0 وتحقيق معدلات نقل تسلسلية تصل إلى 2.4 جيجابايت/ثانية وسرعات تشغيل عشوائية تصل إلى 440 ألف IOPS. صحيح أن التعديل الأكثر رحابة بسعة 1.2 تيرابايت يتمتع بأعلى أداء، لكن الإصدار الذي تلقيناه للاختبار بسعة 400 جيجابايت أبطأ قليلاً.

لوحة القيادة مغطاة بالكامل بالدروع. يوجد على الجانب الأمامي مشعاع من الألومنيوم، وعلى الجانب الخلفي توجد لوحة معدنية مزخرفة لا تتلامس فعليًا مع الدوائر الدقيقة. وتجدر الإشارة إلى أن استخدام المبرد هنا أمر ضروري. تولد وحدة التحكم الرئيسية في Intel SSD الكثير من الحرارة، وتحت حمولة عالية، حتى محرك الأقراص المجهز بمثل هذا التبريد يمكن أن يسخن إلى درجات حرارة حوالي 50-55 درجة. ولكن بفضل نظام التبريد المثبت مسبقًا، لا يوجد أي إشارة إلى الاختناق - يظل الأداء ثابتًا حتى أثناء الاستخدام المستمر والمكثف.

يعتمد Intel SSD 750 على وحدة تحكم الخادم مستوى إنتل CH29AE41AB0، الذي يعمل بتردد 400 ميجا هرتز ويحتوي على ثمانية عشر (!) قناة لتوصيل ذاكرة الفلاش. عندما تأخذ في الاعتبار أن معظم وحدات تحكم SSD الاستهلاكية تحتوي على ثماني أو أربع قنوات، يصبح من الواضح أن Intel SSD 750 يمكنه في الواقع ضخ المزيد من البيانات عبر الناقل مقارنة بنماذج SSD التقليدية.

أما بالنسبة لذاكرة الفلاش المستخدمة، فإن Intel SSD 750 لا يقدم أي ابتكارات في هذا المجال. وهو يعتمد على تقنية MLC NAND العادية المصنوعة من شركة Intel، والتي تم إنتاجها باستخدام تقنية معالجة 20 نانومتر ولها نوى بحجم 64 و128 جيجابت متفرقة. تجدر الإشارة إلى أن معظم الشركات المصنعة الأخرى لـ SSD تخلت عن هذه الذاكرة منذ وقت طويل، وتحولت إلى شرائح مصنوعة بمعايير أرق. وبدأت شركة Intel نفسها في تحويل ليس فقط محركات الأقراص الاستهلاكية، ولكن أيضًا محركات أقراص الخادم إلى ذاكرة مقاس 16 نانومتر. ومع ذلك، على الرغم من كل هذا، تم تجهيز Intel SSD 750 بذاكرة أقدم، والتي من المفترض أن تحتوي على مورد أعلى.

يمكن أيضًا إرجاع أصل خادم Intel SSD 750 إلى حقيقة أن إجمالي حجم ذاكرة الفلاش في SSD هذا يبلغ 480 جيجا بايت، منها حوالي 78 بالمائة فقط متاح للمستخدم. ويتم تخصيص الباقي لصندوق الاستبدال وجمع القمامة وتقنيات حماية البيانات. ينفذ Intel SSD 750 مخططًا تقليديًا يشبه RAID 5 لمحركات الأقراص الرئيسية، على مستوى شريحة MLC NAND، والذي يسمح لك باستعادة البيانات بنجاح حتى لو تعطلت إحدى الشرائح تمامًا. بالإضافة إلى ذلك، يوفر Intel SSD حماية كاملةالبيانات من انقطاع التيار الكهربائي. يحتوي Intel SSD 750 على مكثفين كهربائيين، وقدرتهما كافية للإغلاق العادي لمحرك الأقراص في وضع عدم الاتصال.

كينغستون هايبر اكسبريداتور 480 جيجا

يعد Kingston HyperX Predator حلاً تقليديًا أكثر مقارنةً بـ Intel SSD 750. أولاً، يعمل عبر بروتوكول AHCI، وليس عبر NVMe، وثانيًا، يتطلب SSD هذا ناقل PCI Express 2.0 الأكثر شيوعًا للاتصال بالنظام. كل هذا يجعل إصدار Kingston أبطأ إلى حد ما - لا تتجاوز السرعات القصوى للعمليات المتسلسلة 1400 ميجابايت/ثانية، والسرعات العشوائية - 160 ألف IOPS. لكن HyperX Predator لا يفرض أي متطلبات خاصة على النظام - فهو متوافق مع أي نظام أساسي، بما في ذلك الأنظمة الأساسية القديمة.

في الوقت نفسه، يحتوي محرك الأقراص على تصميم مكونين غير بسيط تماما. SSD نفسه عبارة عن لوحة ذات عامل الشكل M.2، والتي يتم استكمالها بمحول PCI Express الذي يسمح لك بتوصيل محركات أقراص M.2 من خلال فتحات PCIe عادية كاملة الحجم. تم تصميم المحول كبطاقة PCIe x4 نصف ارتفاعية تستخدم جميع ممرات PCI Express الأربعة. بفضل هذا التصميم، تبيع Kingston جهاز HyperX Predator الخاص بها في نسختين: كمحرك أقراص PCIe SSD لأجهزة الكمبيوتر المكتبية وكمحرك أقراص M.2 للأنظمة المحمولة (في هذه الحالة، لا يتم تضمين المحول في التسليم).

يعتمد Kingston HyperX Predator على وحدة التحكم Marvell Altaplus (88SS9293)، والتي، من ناحية، تدعم أربعة ممرات PCI Express 2.0، ومن ناحية أخرى، لديها ثماني قنوات لتوصيل ذاكرة فلاش. على هذه اللحظةهذه هي أسرع وحدة تحكم SSD متاحة تجاريًا من Marvell مع دعم PCI Express. ومع ذلك، سيكون لدى Marvell قريبًا معالجات أسرع مع دعم NVMe وPCI Express 3.0، والتي لا تمتلكها شريحة Altaplus.

لأنها نفسها شركة كينغستونلا تنتج وحدات تحكم أو ذاكرة، حيث تقوم بتجميع محركات أقراص SSD الخاصة بها من قاعدة العناصر المشتراة من الشركات المصنعة الأخرى، فلا يوجد شيء غريب في حقيقة أن HyperX Predator PCIe SSD لا يعتمد فقط على وحدة تحكم تابعة لجهة خارجية، ولكن أيضًا على 128 جيجابت شرائح MLC NAND 19 نانومتر من شركة توشيبا. تتمتع هذه الذاكرة بسعر شراء منخفض ويتم تثبيتها الآن في العديد من منتجات Kingston (والشركات الأخرى)، وبشكل أساسي في النماذج الاستهلاكية.

ومع ذلك، فإن استخدام مثل هذه الذاكرة أدى إلى ظهور مفارقة: على الرغم من حقيقة أنه، وفقًا لموقعه الرسمي، يعد Kingston HyperX Predator PCIe SSD منتجًا متميزًا، إلا أنه يأتي مع ضمان لمدة ثلاث سنوات فقط، والمتوسط المذكور الوقت بين حالات الفشل أقل بكثير من الوقت الذي تستغرقه الشركات المصنعة الأخرى لمحركات أقراص SATA SSD الرائدة.

لا يوفر Kingston HyperX Predator أيضًا أي تقنيات خاصة لحماية البيانات. لكن محرك الأقراص يتمتع بمساحة كبيرة نسبيًا مخفية عن أعين المستخدم، يصل حجمها إلى 13 بالمائة من إجمالي سعة محرك الأقراص. يتم استخدام ذاكرة الفلاش الاحتياطية المضمنة في جمع البيانات المهملة وتسوية التآكل، ولكن يتم إنفاقها بشكل أساسي على استبدال خلايا الذاكرة الفاشلة.

يبقى فقط أن نضيف أن تصميم HyperX Predator لا يوفر أي شيء وسائل خاصةلإزالة الحرارة من وحدة التحكم. على عكس معظم الحلول الأخرى عالية الأداء، لا يحتوي محرك الأقراص هذا على مبدد حرارة. ومع ذلك، فإن SSD هذا ليس عرضة لارتفاع درجة الحرارة على الإطلاق - الحد الأقصى لتبديد الحرارة أعلى قليلاً من 8 وات.

أوك زد ريفودريف 350 480 جيجابايت

يمكن أن يُطلق على OCZ Revodrive 350 بحق أحد أقدم محركات أقراص SSD للمستهلكين مع واجهة PCI Express. مرة أخرى في الأيام التي لم يفكر فيها أي من الشركات المصنعة الأخرى في إطلاق محركات أقراص PCIe SSD للعملاء نطاق النموذجكان لدى شركة OCZ محرك RevoDrive 3 (X2) - النموذج الأولي لمحرك Revodrive 350 الحديث. ومع ذلك، فإن جذور محرك OCZ PCIe، التي تعود إلى الماضي، تجعله اقتراحًا غريبًا إلى حد ما مقارنة بالمنافسين الحاليين. في حين أن معظم الشركات المصنعة لمحركات أجهزة الكمبيوتر عالية الأداء تستخدم وحدات تحكم حديثة مع دعم أصلي لناقل PCI Express، فإن Revodrive 350 يطبق بنية معقدة للغاية ودون المستوى الأمثل بشكل واضح. يعتمد على اثنين أو أربعة (اعتمادًا على الحجم) من وحدات تحكم SandForce SF-2200، والتي يتم تجميعها في مصفوفة RAID ذات المستوى الصفري.

إذا تحدثنا عن طراز OCZ Revodrive 350 480 جيجابايت الذي شارك في هذا الاختبار، فهو يعتمد في الواقع على أربعة محركات أقراص SATA SSD بسعة 120 جيجابايت، يعتمد كل منها على شريحة SF-2282 الخاصة به (التناظرية لـ تستخدم على نطاق واسع SF-2281). يتم بعد ذلك دمج هذه العناصر في مصفوفة RAID 0 واحدة مكونة من أربعة أجزاء. ومع ذلك، لهذا الغرض، لا يتم استخدام وحدة تحكم RAID مألوفة جدًا، ولكن معالج المحاكاة الافتراضية الخاص (VCA 2.0) OCZ ICT-0262. ومع ذلك، فمن المحتمل جدًا أن هذا الاسم يخفي شريحة Marvell 88SE9548 المعاد تصميمها، وهي وحدة تحكم RAID SAS/SATA 6 Gb/s بأربعة منافذ مع واجهة PCI Express 2.0 x8. ولكن حتى لو كان الأمر كذلك، فقد كتب مهندسو OCZ البرامج الثابتة وبرنامج التشغيل الخاص بهم لوحدة التحكم هذه.

يكمن تفرد مكون برنامج RevoDrive 350 في حقيقة أنه لا ينفذ RAID 0 الكلاسيكي تمامًا، ولكنه ينفذ شيئًا مشابهًا له مع موازنة التحميل التفاعلية. بدلاً من تقسيم تدفق البيانات إلى كتل ذات حجم ثابت وإرسالها بالتسلسل إلى وحدات تحكم مختلفة SF-2282، تتضمن تقنية VCA 2.0 التحليل وإعادة التوزيع المرن لعمليات الإدخال/الإخراج اعتمادًا على الإشغال الحالي لوحدات تحكم ذاكرة الفلاش. لذلك، يبدو RevoDrive 350 للمستخدم وكأنه SSD متجانس. من المستحيل إدخال BIOS الخاص به، ومن المستحيل اكتشاف أن مجموعة RAID مخفية في أعماق SSD دون معرفة تفصيلية بالأجهزة. علاوة على ذلك، على عكس مصفوفات RAID التقليدية، يدعم RevoDrive 350 جميع وظائف SSD النموذجية: المراقبة الذكية، وتشغيل TRIM والمسح الآمن.

يتوفر RevoDrive 350 على شكل لوحات ذات واجهة PCI Express 2.0 x8. على الرغم من حقيقة أن جميع خطوط الواجهة الثمانية مستخدمة فعليًا، إلا أن أرقام الأداء المذكورة أقل بشكل ملحوظ من إجمالي إنتاجيتها النظرية. تقتصر السرعة القصوى للعمليات المتسلسلة على 1800 ميجابايت/ثانية، ولا يتجاوز أداء العمليات العشوائية 140 ألف IOPS.

تجدر الإشارة إلى أن OCZ RevoDrive 350 تم تصميمه كلوحة PCI Express x8 كاملة الارتفاع، أي أن محرك الأقراص هذا أكبر فعليًا من جميع محركات أقراص SSD الأخرى المشاركة في الاختبار، وبالتالي لا يمكن تثبيته في أنظمة منخفضة المستوى. السطح الأمامي للوحة RevoDrive 350 مغطى بغلاف معدني مزخرف، والذي يعمل أيضًا كمبرد لشريحة تحكم RAID الأساسية. توجد وحدات التحكم SF-2282 على الجانب الخلفي من اللوحة ولا تحتوي على أي تبريد.

ولتشكيل مصفوفة ذاكرة الفلاش، استخدمت OCZ شرائح من شركتها الأم، Toshiba. يتم استخدام الرقائق المنتجة باستخدام تقنية معالجة 19 نانومتر وبسعة 64 جيجابت. يبلغ إجمالي حجم ذاكرة الفلاش في RevoDrive 350 480 جيجابايت 512 جيجابايت، ولكن 13% محجوز للاحتياجات الداخلية - تسوية التآكل وجمع القمامة.

ومن الجدير بالذكر أن بنية RevoDrive 350 ليست فريدة من نوعها. هناك العديد من النماذج الأخرى لمحركات أقراص الحالة الصلبة المماثلة في السوق، والتي تعمل وفقًا لمبدأ "مجموعة RAID من محركات أقراص SATA SSD المستندة إلى وحدات تحكم SandForce". ومع ذلك، فإن كل هذه الحلول، مثل محرك الأقراص OCZ PCIe قيد النظر، لها عيب غير سارة - يتدهور أدائها في عمليات الكتابة بمرور الوقت. ويرجع ذلك إلى خصوصيات الخوارزميات الداخلية لوحدات تحكم SandForce، والتي لا تعيد عملية TRIM سرعة الكتابة إلى المستوى الأصلي.

يتم التأكيد على الحقيقة التي لا جدال فيها وهي أن RevoDrive 350 أقل بخطوة من محركات أقراص PCI Express للجيل الجديد من خلال حقيقة أن محرك الأقراص هذا يتمتع بضمان لمدة ثلاث سنوات فقط، وأن مورد التسجيل المضمون الخاص به يبلغ 54 تيرابايت فقط - أقل عدة مرات من أن منافسيها. علاوة على ذلك، على الرغم من أن RevoDrive 350 يعتمد على نفس تصميم الخادم Z-Drive 4500، إلا أنه لا يتمتع بأي حماية ضد زيادة الطاقة. ومع ذلك، كل هذا لا يمنع OCZ، بجرأتها المميزة، من وضع RevoDrive 350 كحل متميز على مستوى Intel SSD 750.

بليكستور M6e النسخة السوداء 256 جيجا

تجدر الإشارة على الفور إلى أن محرك Plextor M6e Black Edition هو خليفة مباشر لنموذج M6e الشهير. يمكن ملاحظة تشابه المنتج الجديد مع سابقه في كل شيء تقريبًا، إذا تحدثنا عن العنصر الفني وليس الجمالي. يتميز SSD الجديد أيضًا بتصميم مكون من مكونين، بما في ذلك محرك الأقراص نفسه بتنسيق M.2 2280 ومحول يسمح لك بتثبيته في أي فتحة PCIe x4 عادية (أو أسرع). ويعتمد أيضًا على وحدة تحكم Marvell 88SS9183 ذات ثماني قنوات، والتي تتواصل مع العالم الخارجي عبر خطين PCI Express 2.0. تمامًا مثل التعديل السابق، يستخدم M6e Black Edition ذاكرة فلاش Toshiba MLC.

هذا يعني أنه في حين أن M6e Black Edition يبدو وكأنه بطاقة PCI Express x4 بنصف الارتفاع عند تجميعه، فإن SSD هذا يستخدم في الواقع مسارين PCI Express 2.0 فقط. وبالتالي، فإن السرعات ليست مثيرة للإعجاب للغاية، وهي أعلى قليلاً فقط من أداء محركات أقراص SATA SSD التقليدية. يقتصر الأداء الاسمي للعمليات المتسلسلة على 770 ميجابايت/ثانية، وللعمليات التعسفية - 105 ألف IOPS. ومن الجدير بالذكر أن Plextor M6e Black Edition يعمل باستخدام بروتوكول AHCI القديم، وهذا يضمن توافقه الواسع مع الأنظمة المختلفة.

على الرغم من حقيقة أن Plextor M6e Black Edition، مثل Kingston HyperX Predator، عبارة عن مزيج من محول PCI Express وتنسيق بطاقة M.2 "الأساسي"، فمن المستحيل تحديد ذلك من الجانب الأمامي. يتم إخفاء محرك الأقراص بأكمله تحت غلاف من الألومنيوم الأسود، يوجد في وسطه مشعاع أحمر مدمج، والذي يجب أن يزيل الحرارة من وحدة التحكم وشرائح الذاكرة. حسابات المصممين واضحة: يتم استخدام نظام ألوان مماثل على نطاق واسع في أجهزة الألعاب المختلفة، وبالتالي فإن Plextor M6e Black Edition سيبدو متناغمًا بجانب العديد من اللوحات الأم للألعاب وبطاقات الفيديو من معظم الشركات المصنعة الرائدة.

تم تجهيز مجموعة ذاكرة الفلاش في Plextor M6e Black Edition بشرائح MLC NAND من الجيل الثاني من توشيبا مقاس 19 نانومتر بسعة 64 جيجابت. يتم تخصيص الاحتياطي المستخدم لصندوق الاستبدال وتشغيل الخوارزميات الداخلية لتسوية التآكل وجمع القمامة بنسبة 7 بالمائة من الحجم الإجمالي. كل شيء آخر متاح للمستخدم.

نظرًا لاستخدام وحدة تحكم Marvell 88SS9183 ضعيفة نوعًا ما مع ناقل PCI Express 2.0 x2 خارجي، يجب اعتبار محرك الأقراص Plextor M6e Black Edition محرك أقراص PCIe SSD بطيئًا إلى حد ما. لكن هذا لا يمنع الشركة المصنعة من تصنيف هذا المنتج ضمن الفئة السعرية الأعلى. من ناحية، لا يزال أسرع من SATA SSD، ومن ناحية أخرى، يتميز بخصائص موثوقية جيدة: فهو يحتوي على MTBF طويل ومشمول بضمان لمدة خمس سنوات. ومع ذلك، لا يتم تنفيذ أي تقنيات خاصة يمكنها حماية M6e Black Edition من ارتفاع الجهد أو زيادة عمر الخدمة.

سامسونج SM951 256 جيجا

يعد Samsung SM951 هو محرك الأقراص الأكثر مراوغة في اختبار اليوم. والحقيقة هي أنه في البداية كان هذا منتجًا لمجمعات الكمبيوتر، لذلك يتم تقديمه في مبيعات التجزئة بشكل سيء إلى حد ما. ومع ذلك، إذا كنت ترغب في ذلك، فلا يزال من الممكن شرائه، لذلك لم نرفض النظر في SM951. علاوة على ذلك، إذا حكمنا من خلال الخصائص، فهذا نموذج سريع المفعول للغاية. وهو مصمم للعمل على ناقل PCI Express 3.0 x4، ويستخدم بروتوكول AHCI ويعد بسرعات مذهلة: تصل إلى 2150 ميجابايت/ثانية للعمليات المتسلسلة وما يصل إلى 90 ألف IOPS للعمليات العشوائية. ولكن الأهم من ذلك، مع كل هذا، أن Samsung SM951 أرخص من العديد من محركات أقراص PCIe SSD الأخرى، لذا فإن بحثه للبيع قد يكون له مبرر اقتصادي محدد للغاية.

ميزة أخرى لجهاز Samsung SM951 هي أنه يأتي بتنسيق M.2. في البداية يهدف هذا الحل إلى الأنظمة المتنقلة، لذلك لا يتم تضمين أي محولات لفتحات PCIe كاملة الحجم مع محرك الأقراص. ومع ذلك، لا يمكن اعتبار هذا عيبًا خطيرًا - فمعظم اللوحات الأم الرئيسية تحتوي أيضًا على فتحات واجهة M.2 على اللوحة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن لوحات المحول اللازمة متاحة للبيع على نطاق واسع. Samsung SM951 نفسه عبارة عن لوحة ذات عامل الشكل M.2 2280، يحتوي الموصل الخاص بها على مفتاح من النوع M، مما يشير إلى الحاجة إلى SSD مع أربعة خطوط PCI Express.

يعتمد Samsung SM951 على وحدة تحكم Samsung UBX القوية بشكل استثنائي، والتي طورتها الشركة المصنعة خصيصًا لمحركات أقراص SSD مع واجهة PCI Express. إنه يعتمد على ثلاثة مراكز مع بنية ARM، ومن الناحية النظرية، قادر على العمل مع كل من أوامر AHCI وNVMe. في SSD المعني، يتم تمكين وضع AHCI فقط في وحدة التحكم. لكن نسخة NVMe من وحدة التحكم هذهيمكن رؤيته قريبًا في SSD جديد للمستهلك من المقرر أن تطلقه سامسونج هذا الخريف.

نظرًا للتركيز على OEM، لا يتم توفير فترة الضمان ولا القدرة على التحمل المتوقعة لمحرك الأقراص المعني. يجب على منشئي الأنظمة التي سيتم تثبيت SM951 فيها، أو البائعين الإعلان عن هذه المعلمات. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن 3D V-NAND، الذي يتم الترويج له الآن بشكل نشط بواسطة Samsung في محركات أقراص SSD الاستهلاكية كنوع أسرع وأكثر موثوقية من ذاكرة الفلاش، لا يتم استخدامه في SM951. بدلاً من ذلك، يستخدم وضع Toggle Mode 2.0 MLC NAND المستوي التقليدي، والذي يُفترض أنه تم إنتاجه باستخدام تقنية 16 نانومتر (تشير بعض المصادر إلى تقنية معالجة 19 نانومتر). وهذا يعني أنه لا ينبغي أن يتوقع أن يتمتع SM951 بنفس القدرة على التحمل العالية التي يتمتع بها محرك الأقراص SATA 850 PRO الرئيسي. في هذه المعلمة، يكون SM951 أقرب إلى النماذج التقليدية ذات المستوى المتوسط، علاوة على ذلك، يتم تخصيص 7 بالمائة فقط من مجموعة ذاكرة الفلاش للتكرار في SSD هذا. لا يحتوي Samsung SM951 على أي تقنيات خاصة على مستوى الخادم لحماية البيانات من انقطاع التيار الكهربائي. بمعنى آخر، يتم التركيز في هذا النموذج على السرعة فقط، ويتم قطع كل شيء آخر لتقليل التكلفة.

هناك نقطة أخرى جديرة بالملاحظة. تحت الحمل العالي، يعرض Samsung SM951 تسخينًا خطيرًا للغاية، والذي قد يؤدي في النهاية إلى الاختناق. لذلك، في الأنظمة عالية الأداء، يُنصح بتنظيم تدفق الهواء على الأقل لجهاز SM951، أو الأفضل من ذلك، تغطيته بالمبرد.

الخصائص المقارنة لمحركات أقراص الحالة الصلبة التي تم اختبارها

قضايا التوافق

مثل أي تقنية جديدة، لا يمكن لمحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة المزودة بواجهة PCI Express أن تتباهى بعد بالتشغيل الخالي من المشاكل بنسبة 100٪ مع أي نظام أساسي، وخاصة الأنظمة القديمة. لذلك، يتعين عليك اختيار SSD المناسب ليس فقط بناءً على خصائص المستهلك، ولكن أيضًا مع مراعاة التوافق. وهنا من المهم أن نضع نقطتين في الاعتبار.

بادئ ذي بدء، يمكن لمحركات أقراص SSD المختلفة استخدام أعداد مختلفة من ممرات PCI Express و أجيال مختلفةهذا الإطار 2.0 أو 3.0. لذلك، قبل شراء محرك أقراص PCIe، تحتاج إلى التأكد من أن النظام الذي تخطط لتثبيته به فتحة مجانية مع النطاق الترددي المطلوب. بالطبع، تتوافق محركات أقراص PCIe SSD الأسرع مع الفتحات البطيئة، ولكن في هذه الحالة، فإن شراء SSD عالي السرعة ليس له معنى كبير - فهو ببساطة لن يكون قادرًا على إطلاق العنان لإمكاناته الكاملة.

يتمتع Plextor M6e Black Edition بأوسع توافق في هذا المعنى - فهو يتطلب فقط مسارين PCI Express 2.0، ومن المحتمل أن تكون هذه الفتحة المجانية موجودة على أي لوحة أم تقريبًا. يتطلب Kingston HyperX Predator بالفعل أربعة ممرات PCI Express 2.0: تحتوي العديد من اللوحات أيضًا على فتحات PCIe هذه، ولكن قد لا تحتوي بعض المنصات الرخيصة على فتحات إضافية بأربعة أو أكثر من ممرات PCI Express. هذا ينطبق بشكل خاص على اللوحات الأم المبنية على شرائح ذات مستوى أدنى، والتي يمكن تقليل العدد الإجمالي للخطوط منها إلى ستة. لذلك، قبل شراء Kingston HyperX Predator، تأكد من التحقق من أن النظام يحتوي على فتحة مجانية بها أربعة ممرات PCI Express أو أكثر.

يمثل OCZ Revodrive 350 مشكلة أكثر صعوبة - فهو يتطلب بالفعل ثمانية ممرات PCI Express. عادة ما يتم تنفيذ هذه الفتحات ليس بواسطة مجموعة الشرائح، ولكن بواسطة المعالج. ولذلك، فإن المكان الأمثل لاستخدام مثل هذا المحرك هو منصات LGA 2011/2011-3، حيث تحتوي وحدة التحكم في معالج PCI Express على عدد زائد من الممرات، مما يسمح لها بخدمة أكثر من بطاقة فيديو واحدة. في الأنظمة التي تحتوي على معالجات LGA 1155/1150/1151، سيكون OCZ Revodrive 350 مناسبًا فقط في حالة استخدام الرسومات المضمنة في وحدة المعالجة المركزية. خلاف ذلك، لصالح محرك الحالة الصلبة، سيتعين عليك إزالة نصف الخطوط من GPU، وتحويلها إلى وضع PCI Express X8.

يشبه Intel SSD 750 وSamsung SM951 إلى حد ما OCZ Revodrive 350: ويفضل أيضًا استخدامهما في فتحات PCI Express التي يعمل بها المعالج. ومع ذلك، فإن السبب هنا ليس عدد الممرات - فهي تتطلب فقط أربعة ممرات PCI Express، ولكن إنشاء هذه الواجهة: كلا محركي الأقراص هذين قادران على استخدام النطاق الترددي المتزايد لـ PCI Express 3.0. ومع ذلك، هناك استثناء: أحدث شرائح Intel من السلسلة 100، المصممة لمعالجات عائلة Skylake، تلقت دعمًا لـ PCI Express 3.0، لذلك في أحدث لوحات LGA 1151، يمكن تثبيتها دون أي ضمير في مجموعة الشرائح فتحات PCIe، والتي لا يقل عن أربعة أسطر.

هناك جزء ثان لمشكلة التوافق. بالإضافة إلى جميع القيود المرتبطة بإنتاجية الأشكال المختلفة لفتحات PCI Express، هناك أيضًا قيود مرتبطة بالبروتوكولات المستخدمة. الأكثر خالية من المشاكل بهذا المعنى هي محركات أقراص SSD التي تعمل عبر AHCI. نظرًا لحقيقة أنها تحاكي سلوك وحدة تحكم SATA العادية، فيمكنها العمل مع أي منصة، حتى القديمة: يتم رؤيتها في BIOS لأي لوحات أم، ويمكن أن تكون كذلك أقراص التمهيد، ولتشغيلها في نظام التشغيل لا توجد حاجة إلى برامج تشغيل إضافية. بمعنى آخر، يعد Kingston HyperX Predator وPlextor M6e Black Edition من أكثر محركات أقراص PCIe SSD الخالية من المتاعب.

ماذا عن الزوج الآخر من محركات الأقراص AHCI؟ الوضع معهم أكثر تعقيدًا بعض الشيء. يعمل OCZ Revodrive 350 في نظام التشغيل من خلال برنامج التشغيل الخاص به، ولكن على الرغم من ذلك، لا توجد مشاكل في جعل محرك الأقراص هذا قابلاً للتمهيد. الوضع أسوأ مع سامسونج SM951. على الرغم من أن SSD هذا يتصل بالنظام عبر بروتوكول AHCI القديم، إلا أنه لا يحتوي على BIOS خاص به، وبالتالي يجب تهيئته BIOS اللوحة الأممصاريف. لسوء الحظ، لا تدعم جميع اللوحات الأم، وخاصة القديمة منها، محرك SSD هذا. لذلك، لا يمكننا التحدث بثقة كاملة عن توافقها مع اللوحات المستندة إلى أحدث شرائح Intel من السلسلة 90 و 100. وفي حالات أخرى، قد لا يتم رؤيته ببساطة اللوحة الأم. بالطبع، لن يمنعك هذا من استخدام Samsung SM951 في نظام تشغيل حيث يتم تهيئته بسهولة بواسطة برنامج تشغيل AHCI، ولكن في هذه الحالة سيتعين عليك أن تنسى إمكانية التمهيد من SSD عالي السرعة.

لكن الإزعاج الأكبر قد يكون بسبب Intel SSD 750، الذي يعمل عبر واجهة NVMe الجديدة. برامج التشغيل المطلوبة لدعم محركات أقراص SSD التي تستخدم هذا البروتوكول متاحة فقط على أحدث أنظمة التشغيل. وهكذا، في Linux، ظهر دعم NVMe في إصدار kernel 3.1؛ يتوفر برنامج تشغيل NVMe "الفطري" في أنظمة Microsoft، بدءًا من Windows 8.1 و مشغل برامج وندوز 2012 آر 2؛ وفي OS X، تمت إضافة التوافق مع محركات أقراص NVMe في الإصدار 10.10.3. بالإضافة إلى ذلك، لا يتم دعم NVMe SSD في جميع اللوحات الأم. لكي يتم استخدام محركات الأقراص هذه كمحركات أقراص تمهيد، يجب أن يحتوي BIOS الخاص باللوحة الأم أيضًا على برنامج التشغيل المناسب. ومع ذلك، قامت الشركات المصنعة ببناء الوظائف الضرورية فقط في معظمها أحدث الإصداراتتم إصدار البرامج الثابتة لأحدث موديلات اللوحة الأم. ولذلك، تحميل الدعم نظام التشغيلمع محركات أقراص NVMe متاحة فقط على أحدث اللوحات المخصصة للمتحمسين، بناءً على المجموعات منطق إنتل Z97 وZ170 وX99. في الأنظمة الأساسية الأقدم والأرخص، سيتمكن المستخدمون من استخدام محركات أقراص NVMe SSD فقط كمحركات أقراص ثانية في مجموعة محدودة من أنظمة التشغيل.

على الرغم من حقيقة أننا حاولنا وصف جميع المجموعات الممكنة من المنصات ومحركات أقراص PCI Express، فإن الاستنتاج الرئيسي مما سبق هو كما يلي: توافق محركات أقراص PCIe SSD مع اللوحات الأم ليس سؤالًا واضحًا كما هو الحال مع محركات أقراص SATA SSD. لذلك، قبل شراء أي محرك أقراص ذو حالة صلبة عالي السرعة يعمل عبر PCI Express، تأكد من التحقق من توافقه مع لوحة أم معينة على موقع الشركة المصنعة.

تكوين الاختبار والأدوات ومنهجية الاختبار

يتم إجراء الاختبار في غرفة العمليات نظام مايكروسوفت Windows 8.1 Professional x64 مع التحديث، الذي يتعرف على محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة الحديثة ويخدمها بشكل صحيح. وهذا يعني أنه أثناء عملية الاختبار، كما هو الحال في الاستخدام اليومي العادي لـ SSD، يتم دعم أمر TRIM واستخدامه بشكل نشط. يتم إجراء قياسات الأداء باستخدام محركات الأقراص في الحالة "المستعملة"، ويتم تحقيق ذلك عن طريق تعبئتها مسبقًا بالبيانات. قبل كل اختبار، يتم تنظيف محركات الأقراص وصيانتها باستخدام أمر TRIM. هناك فترة توقف مدتها 15 دقيقة بين الاختبارات الفردية، مخصصة للتطوير الصحيح لتكنولوجيا جمع البيانات المهملة. تستخدم جميع الاختبارات بيانات عشوائية وغير قابلة للضغط ما لم يُذكر خلاف ذلك.

التطبيقات والاختبارات المستخدمة:

مقياس الأيوميتر 1.1.0

قياس سرعة القراءة المتسلسلة وكتابة البيانات في كتل بحجم 256 كيلو بايت (حجم الكتلة الأكثر شيوعًا للعمليات المتسلسلة في مهام سطح المكتب). يتم تقدير السرعات خلال دقيقة واحدة، وبعدها يتم حساب المتوسط.
قياس سرعة القراءة والكتابة العشوائية في كتل بحجم 4 كيلو بايت (يتم استخدام حجم الكتلة هذا في الغالبية العظمى من العمليات الواقعية). يتم إجراء الاختبار مرتين - بدون قائمة انتظار طلبات ومع قائمة انتظار طلبات بعمق 4 أوامر (نموذجية لتطبيقات سطح المكتب التي تعمل بنشاط مع نظام ملفات متفرع). تتم محاذاة كتل البيانات بالنسبة لصفحات ذاكرة الفلاش الخاصة بمحركات الأقراص. يتم إجراء تقييم السرعة لمدة ثلاث دقائق، وبعدها يتم حساب المتوسط.
تحديد اعتماد سرعات القراءة والكتابة العشوائية عند تشغيل محرك أقراص بسعة 4 كيلو بايت على عمق قائمة انتظار الطلبات (تتراوح من أمر واحد إلى 32 أمرًا). تتم محاذاة كتل البيانات بالنسبة لصفحات ذاكرة الفلاش الخاصة بمحركات الأقراص. يتم إجراء تقييم السرعة لمدة ثلاث دقائق، وبعدها يتم حساب المتوسط.
تحديد الاعتماد على سرعات القراءة والكتابة العشوائية عندما يعمل محرك الأقراص مع كتل ذات أحجام مختلفة. يتم استخدام كتل يتراوح حجمها من 512 بايت إلى 256 كيلو بايت. عمق قائمة انتظار الطلبات أثناء الاختبار هو 4 أوامر. تتم محاذاة كتل البيانات بالنسبة لصفحات ذاكرة الفلاش الخاصة بمحركات الأقراص. يتم إجراء تقييم السرعة لمدة ثلاث دقائق، وبعدها يتم حساب المتوسط.
قياس الأداء في ظل أحمال العمل المختلطة متعددة الخيوط وتحديد مدى اعتماده على النسبة بين عمليات القراءة والكتابة. يتم إجراء الاختبار مرتين: للقراءة والكتابة المتسلسلة في كتل بحجم 128 كيلو بايت، يتم تنفيذها في خيطين مستقلين، وللعمليات العشوائية مع كتل بحجم 4 كيلو بايت، يتم تنفيذها في أربعة سلاسل. في كلتا الحالتين، تختلف النسبة بين عمليات القراءة والكتابة بزيادات قدرها 20 بالمائة. يتم إجراء تقييم السرعة لمدة ثلاث دقائق، وبعدها يتم حساب المتوسط.
دراسة تدهور أداء SSD عند معالجة دفق مستمر من عمليات الكتابة العشوائية. يتم استخدام كتل بحجم 4 كيلو بايت وعمق قائمة انتظار يبلغ 32 أمرًا. تتم محاذاة كتل البيانات بالنسبة لصفحات ذاكرة الفلاش الخاصة بمحركات الأقراص. مدة الاختبار ساعتين، ويتم إجراء قياسات السرعة اللحظية كل ثانية. في نهاية الاختبار، يتم أيضًا التحقق من قدرة محرك الأقراص على استعادة أدائه إلى قيمه الأصلية بسبب تشغيل تقنية جمع البيانات المهملة وبعد تشغيل أمر TRIM.

كريستال ديسك مارك 5.0.2
اختبار اصطناعي يوفر مؤشرات أداء نموذجية لمحركات أقراص الحالة الصلبة (SSD) التي يتم قياسها على مساحة قرص تبلغ 1 جيجابايت "في الأعلى" نظام الملفات. من بين مجموعة المعلمات الكاملة التي يمكن تقييمها باستخدام هذه الأداة المساعدة، نولي اهتمامًا لسرعة القراءة والكتابة المتسلسلة، بالإضافة إلى أداء القراءة والكتابة العشوائية لكتل بحجم 4 كيلو بايت بدون قائمة انتظار طلبات وبعمق قائمة انتظار يبلغ 32 أوامر.
بي سي مارك 8 2.0
اختبار يعتمد على محاكاة تحميل القرص الحقيقي، وهو أمر نموذجي لمختلف التطبيقات الشعبية. على محرك الأقراص الذي يتم اختباره، يتم إنشاء قسم واحد في الملف نظام NTFSلكامل السعة المتاحة، ويقوم PCMark 8 بإجراء اختبار التخزين الثانوي. تأخذ نتائج الاختبار في الاعتبار كلاً من الأداء النهائي وسرعة تنفيذ آثار الاختبار الفردية الناتجة عن التطبيقات المختلفة.
اختبارات نسخ الملفات
يقيس هذا الاختبار سرعة نسخ أدلة الملفات أنواع مختلفةبالإضافة إلى سرعة أرشفة الملفات وإلغاء أرشفتها داخل محرك الأقراص. للنسخ، استخدم المعيار أداة ويندوز- الأداة المساعدة Robocopy، عند الأرشفة وفك الضغط - إصدار 7-zip archiver 9.22 beta. تتضمن الاختبارات ثلاث مجموعات من الملفات: ISO – مجموعة تتضمن عدة صور للقرص مع توزيعات البرامج؛ البرنامج - مجموعة عبارة عن حزمة برامج مثبتة مسبقًا؛ العمل - مجموعة من ملفات العمل، بما في ذلك المستندات المكتبية والصور الفوتوغرافية والرسوم التوضيحية وملفات PDF ومحتوى الوسائط المتعددة. يبلغ حجم الملف الإجمالي لكل مجموعة 8 جيجابايت.

يتم استخدام الكمبيوتر المزود باللوحة الأم كمنصة اختبار لوحة ASUS Z97-برو المعالج الأساسيمعالج i5-4690K مع رسومات مدمجة إنتل الأساسيةرسومات عالية الدقة 4600 و16 جيجابايت DDR3-2133 SDRAM. تتصل محركات الأقراص المزودة بواجهة SATA بوحدة التحكم SATA 6 Gb/s المدمجة في مجموعة شرائح اللوحة الأم وتعمل في وضع AHCI. يتم تثبيت محركات الأقراص المزودة بواجهة PCI Express في أول فتحة PCI Express 3.0 x16 كاملة السرعة. برامج التشغيل المستخدمة هي Intel Rapid Storage Technology (RST) 13.5.2.1000 وIntel Windows NVMe driver 1.2.0.1002.

تتم الإشارة إلى حجم وسرعة نقل البيانات في المعايير بالوحدات الثنائية (1 كيلو بايت = 1024 بايت).

بالإضافة إلى الأبطال الخمسة الرئيسيين لهذا الاختبار - محركات أقراص SSD العميلة مع واجهة PCI Express، أضفنا أيضًا أسرع SATA SSD - Samsung 850 PRO.

ونتيجة لذلك، اتخذت قائمة النماذج التي تم اختبارها الشكل التالي:

Intel SSD 750 400 جيجابايت (SSDPEDMW400G4، البرامج الثابتة 8EV10135)؛
Kingston HyperX Predator PCIe 480 جيجابايت (SHPM2280P2H/480G، البرامج الثابتة OC34L5TA)؛
OCZ RevoDrive 350 480 جيجابايت (RVD350-FHPX28-480G، البرامج الثابتة 2.50)؛
Plextor M6e Black Edition 256 جيجابايت (PX-256M6e-BK، البرنامج الثابت 1.05)؛
سامسونج 850 برو 256 جيجابايت (MZ-7KE256، البرامج الثابتة EXM01B6Q)؛
سامسونج SM951 256 جيجابايت (MZHPV256HDGL-00000، البرامج الثابتة BXW2500Q).

أداء

القراءة والكتابة المتسلسلة

يجب أن يتميز الجيل الجديد من محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة، المنقولة إلى ناقل PCI Express، في المقام الأول بسرعات قراءة وكتابة متسلسلة عالية. وهذا بالضبط ما نراه على الرسم البياني. تبين أن جميع محركات أقراص PCIe SSD أكثر إنتاجية من أفضل محركات أقراص SATA SSD - Samsung 850 PRO. ومع ذلك، فحتى شيء بسيط مثل عمليات القراءة والكتابة المتسلسلة يُظهر اختلافات كبيرة بين محركات أقراص الحالة الصلبة (SSD) من مختلف الشركات المصنعة. علاوة على ذلك، فإن إصدار ناقل PCI Express المستخدم ليس حاسما. أفضل أداء هنا يمكن تحقيقه من خلال محرك PCI Express 3.0 x4 لجهاز Samsung SM951، وفي المركز الثاني يأتي Kingston HyperX Predator، الذي يعمل عبر PCI Express 2.0 x4. احتل محرك NVMe التقدمي Intel SSD 750 المركز الثالث فقط.

القراءات العشوائية

إذا تحدثنا عن القراءة العشوائية، فكما يتبين من المخططات، فإن محركات أقراص PCIe SSD لا تختلف بشكل خاص في السرعة عن محركات أقراص SATA SSD التقليدية. علاوة على ذلك، لا ينطبق هذا على محركات أقراص AHCI فحسب، بل ينطبق أيضًا على المنتج الذي يعمل مع قناة NVMe. في الواقع أفضل من سامسونج 850 أداء احترافييمكن لثلاثة مشاركين فقط في هذا الاختبار إظهار عمليات القراءة العشوائية في قوائم انتظار الطلبات الصغيرة: Samsung SM951، وIntel SSD 750، وKingston HyperX Predator.

على الرغم من أن عمليات قائمة انتظار الاستعلام العميق لـ حواسيب شخصيةليست نموذجية، سنظل ننظر إلى كيفية اعتماد أداء SSD المعني على عمق قائمة انتظار الطلبات عند قراءة كتل بحجم 4 كيلو بايت.

يوضح الرسم البياني بوضوح كيف يمكن للحلول التي تعمل عبر PCI Express 3.0 x4 أن تتفوق في الأداء على جميع محركات أقراص SSD الأخرى. تعد المنحنيات المقابلة لـ Samsung SM951 و Intel SSD 750 أعلى بكثير من الرسوم البيانية لمحركات الأقراص الأخرى. بناء على الرسم البياني أعلاه، يمكن استخلاص استنتاج آخر: OCZ RevoDrive 350 هو محرك أقراص ذو حالة صلبة بطيء بشكل مخجل. في عمليات القراءة العشوائية، يكون جيدًا بمقدار النصف تقريبًا مثل SATA SSD، وذلك بسبب بنية RAID الخاصة به واستخدام وحدات تحكم SandForce من الجيل الثاني القديمة.

بالإضافة إلى ذلك، نقترح النظر في كيفية اعتماد سرعة القراءة العشوائية على حجم كتلة البيانات:

هنا الصورة مختلفة قليلا. مع زيادة حجم الكتلة، تبدأ العمليات في تشبه العمليات المتسلسلة، لذلك ليس فقط بنية وقوة وحدة تحكم SSD تبدأ في لعب دور، ولكن أيضًا عرض النطاق الترددي للحافلة التي تستخدمها. على كتل كبيرة أداء أفضلتوفير Samsung SM951 وIntel SSD 750 وKingston HyperX Predator.

يكتب عشوائيا

في مكان ما، كان لا بد من ظهور فوائد واجهة NVMe ذات زمن الوصول المنخفض ووحدة التحكم Intel SSD 750 عالية التوازي. بالإضافة إلى ذلك، يسمح المخزن المؤقت DRAM الكبير المتوفر في SSD بالتخزين المؤقت للبيانات بكفاءة عالية. ونتيجة لذلك، يوفر Intel SSD 750 سرعات كتابة عشوائية لا مثيل لها حتى عندما تكون قائمة انتظار الطلبات في حدها الأدنى.

يمكنك أن ترى بشكل أكثر وضوحًا ما يحدث لأداء الكتابة العشوائية مع زيادة عمق قائمة انتظار الطلبات الجدول الزمني المقبل، يوضح اعتماد سرعة الكتابة العشوائية في كتل بحجم 4 كيلو بايت على عمق قائمة انتظار الطلبات:

يتدرج أداء Intel SSD 750 حتى يصل عمق قائمة الانتظار إلى 8 أوامر. هذا هو السلوك النموذجي لمحركات أقراص SSD الخاصة بالمستهلكين. ومع ذلك، يختلف منتج Intel الجديد من حيث أن سرعات الكتابة العشوائية الخاصة به أعلى بكثير من أي محركات أقراص صلبة أخرى، بما في ذلك أسرع نماذج PCIe مثل Samsung SM951 أو Kingston HyperX Predator. بمعنى آخر، في ظل أحمال الكتابة العرضية، يوفر Intel SSD 750 أداءً أفضل بشكل أساسي من أي SSD آخر. بمعنى آخر، يتيح لك التبديل إلى واجهة NVMe تحسين سرعة الكتابة العشوائية. وهذه بالتأكيد سمة مهمة، ولكن في المقام الأول لمحركات الخادم. في الواقع، يعد Intel SSD 750 على وجه التحديد قريب من نماذج مثل Intel DC P3500 وP3600 وP3700.

يوضح الرسم البياني التالي أداء الكتابة العشوائي كدالة لحجم كتلة البيانات.

مع زيادة أحجام الكتل، يفقد Intel SSD 750 ميزته غير المشروطة. بدأ Samsung SM951 وKingston HyperX Predator في إنتاج نفس الأداء تقريبًا.

نظرًا لأن محركات أقراص SSD أصبحت أرخص، لم تعد تُستخدم كمحركات أقراص نظام بحتة وأصبحت محركات أقراص عمل عادية. في مثل هذه المواقف، لا يتلقى SSD حملاً مكررًا في شكل كتابة أو قراءة فحسب، بل يتلقى أيضًا طلبات مختلطة، عندما تبدأ عمليات القراءة والكتابة بواسطة تطبيقات مختلفة ويجب معالجتها في وقت واحد. ومع ذلك، تظل عملية الإرسال المزدوج الكامل مشكلة كبيرة بالنسبة لوحدات تحكم SSD الحديثة. عند خلط عمليات القراءة والكتابة في نفس قائمة الانتظار، تنخفض سرعة معظم محركات أقراص الحالة الصلبة (SSD) المخصصة للمستهلكين بشكل ملحوظ. وكان هذا هو السبب وراء إجراء دراسة منفصلة، نتحقق فيها من كيفية عمل محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة (SSD) عندما يكون من الضروري معالجة العمليات المتسلسلة التي تصل بشكل متقطع. يوضح المخططان التاليان الحالة الأكثر شيوعًا لأجهزة الكمبيوتر المكتبية، حيث تكون نسبة عمليات القراءة والكتابة هي 4 إلى 1.

بفضل التحميل المختلط المتسلسل مع عمليات القراءة السائدة، وهو أمر نموذجي لأجهزة الكمبيوتر الشخصية التقليدية، يوفر Samsung SM951 وKingston HyperX Predator أفضل أداء. تبين أن التحميل المختلط العشوائي هو اختبار أكثر صعوبة لمحركات أقراص SSD ويترك Samsung SM951 في المقدمة، لكن Intel SSD 750 ينتقل إلى المركز الثاني، وفي الوقت نفسه، Plextor M6e Black Edition و Kingston HyperX Predator و OCZ RevoDrive 350 عمومًا أسوأ بشكل ملحوظ من محرك أقراص SATA SSD العادي.

يقدم الزوج التالي من الرسوم البيانية صورة أكثر تفصيلاً للأداء في ظل الأحمال المختلطة، مما يوضح اعتماد سرعة SSD على نسبة عمليات القراءة والكتابة عليه.

كل ما قيل أعلاه تم تأكيده جيدًا من خلال الرسوم البيانية أعلاه. مع الحمل المختلط مع العمليات المتسلسلة، يظهر Samsung SM951 أفضل أداء، والذي يبدو وكأنه سمكة في الماء عند العمل مع أي بيانات تسلسلية. بالنسبة للعمليات المختلطة التعسفية، فإن الوضع مختلف قليلاً. يعطي كلا محركي أقراص Samsung، SM951 الذي يعمل عبر PCI Express 3.0 x4، وSATA 850 PRO العادي، نتائج جيدة جدًا في هذا الاختبار، متفوقًا على جميع محركات أقراص SSD الأخرى تقريبًا. في بعض الحالات، يمكن فقط لـ Intel SSD 750 مقاومتها، والتي، بفضل نظام أوامر NVMe، تم تحسينها بشكل مثالي للعمل مع عمليات الكتابة العشوائية. وعندما تزيد حصة السجلات في تدفق المعاملات المختلطة إلى 80 بالمائة أو أعلى، فإنها تقفز إلى الأمام.

النتائج في CrystalDiskMark

CrystalDiskMark هو تطبيق معياري شائع وبسيط يتم تشغيله أعلى نظام الملفات وينتج نتائج يمكن تكرارها بسهولة بواسطة المستخدمين العاديين. يجب أن تكمل مؤشرات الأداء التي تم الحصول عليها الرسوم البيانية التفصيلية التي قمنا بإنشائها بناءً على الاختبارات في IOMeter.

الرسوم البيانية الأربعة الموضحة ذات قيمة نظرية فقط، وتوضح ذروة الأداء التي لا يمكن تحقيقها في أحمال عمل العميل النموذجية. لا يوجد أبدًا عمق قائمة انتظار طلبات يصل إلى 32 أمرًا في أجهزة الكمبيوتر الشخصية، ولكن في الاختبارات الخاصة يسمح لك بالحصول على الحد الأقصى من مؤشرات الأداء. وفي هذه الحالة، يتم تقديم الأداء الرائد بهامش كبير من خلال Intel SSD 750، الذي يحتوي على بنية موروثة من محركات أقراص الخادم، حيث يكون عمق قائمة انتظار الطلبات الكبير أمرًا طبيعيًا تمامًا.

لكن هذه المخططات الأربعة ذات أهمية عملية - فهي تعرض الأداء تحت الحمل، وهو أمر نموذجي لأجهزة الكمبيوتر الشخصية. وهنا يتم تقديم أفضل أداء بواسطة Samsung SM951، الذي يتخلف عن Intel SSD 750 فقط مع كتابة عشوائية تبلغ 4 كيلو بايت.

PCMark 8 2.0، حالات الاستخدام الحقيقي

تعد حزمة اختبار Futuremark PCMark 8 2.0 مثيرة للاهتمام لأنها ليست ذات طبيعة اصطناعية، ولكنها على العكس من ذلك، تعتمد على كيفية عمل التطبيقات الحقيقية. أثناء مروره، يتم إعادة إنتاج آثار السيناريوهات الحقيقية لاستخدام القرص في مهام سطح المكتب الشائعة، ويتم قياس سرعة تنفيذها. يحاكي الإصدار الحالي من هذا الاختبار أعباء العمل المأخوذة من تطبيقات الألعاب الواقعية مثل Battlefield 3 وWorld of Warcraft وحزم البرامج من Abobe وMicrosoft: After Effects وIllustrator وInDesign وPhotoshop وExcel وPowerPoint وWord. يتم حساب النتيجة النهائية على شكل متوسط السرعة التي تظهرها محركات الأقراص عند اجتياز طرق الاختبار.

يخبرنا اختبار PCMark 8 2.0، الذي يقيم أداء أنظمة التخزين في التطبيقات الحقيقية، بوضوح أن هناك محركي أقراص PCIe فقط، وسرعتهما أعلى بشكل أساسي من سرعة النماذج التقليدية ذات واجهة SATA. هذان هما Samsung SM951 وIntel SSD 750، اللذان فازا في العديد من الاختبارات الأخرى. تتخلف محركات أقراص PCIe SSD الأخرى، على سبيل المثال، Plextor M6e Black Edition و Kingston HyperX Predator، عن القادة بأكثر من مرة ونصف. حسنًا، يُظهر OCZ ReveDrive 350 أداءً سيئًا بصراحة. إنه أبطأ بأكثر من الضعف من أفضل محركات أقراص PCIe SSD، بل إنه أبطأ من Samsung 850 PRO، الذي يعمل عبر واجهة SATA.

يجب استكمال النتيجة المتكاملة لـ PCMark 8 بمؤشرات الأداء التي تنتجها محركات الأقراص المحمولة عند اجتياز آثار الاختبار الفردية التي تحاكي خيارات التحميل الواقعية المختلفة. والحقيقة هي أنه في ظل أحمال مختلفة، غالبا ما تتصرف محركات الأقراص المحمولة بشكل مختلف قليلا.

مهما كان التطبيق الذي نتحدث عنه، على أي حال، يتم توفير أعلى أداء من خلال أحد محركات أقراص SSD المزودة بواجهة PCI Express 3.0 x4: إما Samsung SM951 أو Intel SSD 750. ومن المثير للاهتمام أن محركات أقراص PCIe SSD الأخرى في بعض الحالات توفر بشكل عام سرعات فقط على مستوى محركات أقراص SATA SSD . في الواقع، لا يمكن رؤية ميزة Kingston HyperX Predator وPlextor M6e Black Edition نفسها على Samsung 850 PRO إلا في أدوبي فوتوشوبو باتلفيلد 3 و مايكروسوفت وورد.

نسخ الملفات

مع الأخذ في الاعتبار أنه يتم إدخال محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة في أجهزة الكمبيوتر الشخصية على نطاق أوسع، قررنا أن نضيف إلى منهجيتنا قياسًا للأداء أثناء عمليات الملفات الشائعة - عند النسخ والعمل مع الأرشيفات - والتي يتم إجراؤها "داخل" محرك الأقراص . هذا هو نشاط القرص النموذجي الذي يحدث عندما لا يعمل SSD كمحرك أقراص النظام، ولكن كقرص عادي.

في اختبارات النسخ، لا يزال القادة هم نفس Samsung SM951 و Intel SSD 750. ومع ذلك، إذا كنا نتحدث عن ملفات تسلسلية كبيرة، فيمكن أن يتنافس معهم Kingston HyperX Predator. يجب أن أقول أنه مع النسخ البسيط، فإن جميع محركات أقراص PCIe SSD تقريبًا أسرع من Samsung 850 PRO. لا يوجد سوى استثناء واحد - Plextor M6e Black Edition. وOCZ RevoDrive 350، الذي وجد نفسه باستمرار في اختبارات أخرى في وضع شخص خارجي ميؤوس منه، يتفوق بشكل غير متوقع ليس فقط على SATA SSD، ولكن أيضًا على أبطأ PCIe SSD.

تم إجراء المجموعة الثانية من الاختبارات عند أرشفة وإلغاء أرشفة دليل يحتوي على ملفات العمل. والفرق الأساسي في هذه الحالة هو أن نصف العمليات يتم تنفيذها بملفات منفصلة، والنصف الثاني بملف أرشيف واحد كبير.

الوضع مشابه عند العمل مع الأرشيف. والفرق الوحيد هو أن Samsung SM951 هنا قادر على الانفصال بثقة عن جميع منافسيه.

كيفية عمل TRIM وجمع البيانات المهملة في الخلفية

عند اختبار محركات أقراص SSD المختلفة، نتحقق دائمًا من كيفية تعاملها مع أمر TRIM وما إذا كانت قادرة على جمع البيانات المهملة واستعادة أدائها دون دعم من نظام التشغيل، أي في حالة عدم إصدار أمر TRIM. تم إجراء مثل هذا الاختبار هذه المرة أيضًا. تصميم هذا الاختبار قياسي: بعد إنشاء حمل مستمر طويل الأمد على كتابة البيانات، مما يؤدي إلى تدهور سرعة الكتابة، نقوم بتعطيل دعم TRIM وننتظر 15 دقيقة، حيث يمكن لمحرك SSD محاولة التعافي من تلقاء نفسه باستخدام نفسه خوارزمية جمع البيانات المهملة، ولكن بدون مساعدة خارجية لنظام التشغيل، وقياس السرعة. ثم يتم فرض أمر TRIM على محرك الأقراص - وبعد توقف قصير، يتم قياس السرعة مرة أخرى.

تظهر نتائج هذا الاختبار في الجدول التالي، الذي يوضح لكل نموذج تم اختباره ما إذا كان يستجيب لـ TRIM عن طريق مسح ذاكرة الفلاش غير المستخدمة وما إذا كان يمكنه الحصول على صفحات ذاكرة فلاش نظيفة للعمليات المستقبلية إذا لم يتم إصدار أمر TRIM له. بالنسبة لمحركات الأقراص التي كانت قادرة على تنفيذ عملية جمع البيانات المهملة بدون أمر TRIM، قمنا أيضًا بالإشارة إلى مقدار ذاكرة الفلاش التي تم تحريرها بشكل مستقل بواسطة وحدة تحكم SSD للعمليات المستقبلية. إذا تم استخدام محرك الأقراص في بيئة لا تدعم TRIM، فهذا هو بالضبط مقدار البيانات التي يمكن حفظها على محرك الأقراص بسرعة أولية عالية بعد عدم النشاط.

على الرغم من أن الدعم عالي الجودة لأمر TRIM أصبح معيارًا صناعيًا، إلا أن بعض الشركات المصنعة تعتبر أنه من المقبول بيع محركات الأقراص التي لا تنفذ هذا الأمر بشكل كامل. يظهر هذا المثال السلبي من خلال OCZ Revodrive 350. رسميًا، فهو يفهم TRIM، بل ويحاول القيام بشيء ما عند تلقي هذا الأمر، ولكن لا يوجد حديث عن العودة الكاملة لسرعة الكتابة إلى قيمها الأصلية. وليس هناك شيء غريب في هذا: يعتمد Revodrive 350 على وحدات تحكم SandForce، والتي تتميز بتدهور أدائها الذي لا رجعة فيه. وبناءً على ذلك، فهو موجود أيضًا في Revodrive 350.

تعمل جميع محركات أقراص PCIe SSD الأخرى مع TRIM تمامًا مثل نظيراتها من محركات SATA. وهذا مثالي: في أنظمة التشغيل التي تصدر هذا الأمر لمحركات الأقراص، يظل الأداء عند مستوى عالٍ باستمرار.

ومع ذلك، نريد المزيد - يجب أن يكون محرك الأقراص عالي الجودة قادرًا على القيام بجمع البيانات المهملة دون إصدار أمر TRIM. وهنا يبرز Plextor M6e Black Edition - وهو محرك أقراص يمكنه بشكل مستقل تحرير ذاكرة فلاش أكبر بكثير للعمليات القادمة مقارنة بمنافسيه. على الرغم من ذلك، بالطبع، إلى حد ما أو آخر، تعمل مجموعة القمامة المستقلة لجميع محركات أقراص SSD التي اختبرناها، باستثناء Samsung SM951. وبعبارة أخرى، أثناء الاستخدام العادي في البيئات الحديثةلن يتدهور أداء Samsung SM951، ومع ذلك، في الحالات التي لا يكون فيها TRIM مدعومًا، لا يوصى باستخدام SSD هذا.

الاستنتاجات

ربما ينبغي لنا أن نبدأ في تلخيص النتائج من خلال الإشارة إلى حقيقة أن محركات أقراص الحالة الصلبة الاستهلاكية المزودة بواجهة PCI Express لم تعد غريبة أو بعض المنتجات التجريبية، ولكنها جزء من السوق بأكمله حيث تلعب محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة الأسرع أداءً لعشاقها. بطبيعة الحال، هذا يعني أيضًا أنه لم تكن هناك مشاكل مع محركات أقراص PCIe SSD لفترة طويلة: فهي تدعم جميع الوظائف التي تتمتع بها محركات أقراص SATA SSD، ولكنها في نفس الوقت أكثر إنتاجية ولديها في بعض الأحيان بعض التقنيات الجديدة المثيرة للاهتمام.

في الوقت نفسه، فإن سوق PCIe SSD العميل ليس مزدحما للغاية، وحتى الآن تمكنت فقط الشركات ذات الإمكانات الهندسية العالية من دخول مجموعة الشركات المصنعة لمحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة هذه. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن المطورين المستقلين لوحدات تحكم SSD ذات الإنتاج الضخم ليس لديهم بعد حلول تصميم تسمح لهم بالبدء في إنتاج محركات أقراص PCIe بأقل جهد هندسي. لذلك، فإن كل من محركات أقراص PCIe SSD المعروضة حاليًا على أرفف المتاجر هي أصلية وفريدة من نوعها بطريقتها الخاصة.

في هذا الاختبار، تمكنا من جمع محركات أقراص PCIe SSD الخمسة الأكثر شيوعًا والأكثر شيوعًا، والتي تهدف إلى التشغيل كجزء من أجهزة الكمبيوتر الشخصية. وبناءً على نتائج التعرف عليها، يصبح من الواضح أن المشترين الذين يرغبون في التحول إلى استخدام محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة ذات الواجهة التقدمية لن يواجهوا أي متاعب جدية في الاختيار حتى الآن. في معظم الحالات، سيكون الاختيار واضحا، والنماذج التي تم اختبارها تختلف كثيرا في صفاتها الاستهلاكية.

بشكل عام، تبين أن نموذج PCIe SSD الأكثر جاذبية هو سامسونج SM951. يعد هذا حلاً رائعًا من أحد رواد السوق، الذي يعمل عبر ناقل PCI Express 3.0 x4، والذي لا يتبين أنه قادر على توفير أعلى أداء في أحمال العمل الشائعة النموذجية فحسب، بل إنه أيضًا أرخص بكثير من جميع محركات أقراص PCIe الأخرى.

ومع ذلك، فإن Samsung SM951 لا يزال غير مثالي. أولا، لا يحتوي على أي تقنيات خاصة تهدف إلى زيادة الموثوقية، ولكن في المنتجات ذات المستوى المتميز، لا يزال المرء يرغب في الحصول عليها. ثانيا، من الصعب جدًا العثور على SSD هذا للبيع في روسيا - ولا يتم توفيره لبلدنا من خلال القنوات الرسمية. ولحسن الحظ، يمكننا أن نقترح الاهتمام ببديل جيد - إنتل SSD 750. يعمل SSD أيضًا عبر PCI Express 3.0 x4، وهو متأخر قليلاً عن Samsung SM951. ولكنه قريب بشكل مباشر من نماذج الخوادم، وبالتالي فهو يتمتع بموثوقية عالية ويعمل باستخدام بروتوكول NVMe، مما يسمح له بإظهار سرعة غير مسبوقة في عمليات الكتابة العشوائية.

من حيث المبدأ، مقارنة بـ Samsung SM951 و Intel SSD 750، فإن محركات أقراص SSD الأخرى ذات واجهة PCIe تبدو ضعيفة إلى حد ما. ومع ذلك، لا تزال هناك مواقف يتعين عليهم فيها تفضيل طراز PCIe SSD آخر. الحقيقة هي أن محركات أقراص Samsung و Intel المتقدمة متوافقة فقط مع اللوحات الأم الحديثة المبنية على شرائح Intel من السلسلة التسعين أو المائة. في الأنظمة القديمة، يمكنهم العمل فقط كـ "قرص ثانٍ"، وسيكون من المستحيل تحميل نظام التشغيل منهم. لذلك، لا يعد Samsung SM951 ولا Intel SSD 750 مناسبين لترقية منصات الأجيال السابقة، ويجب أن يكون الاختيار على محرك الأقراص كينغستون هايبر اكس بريداتور، والتي، من ناحية، يمكن أن توفر أداءً جيدًا، ومن ناحية أخرى، تضمن عدم وجود أي مشاكل في التوافق مع الأنظمة الأساسية الأقدم.

لقد تم طرح هذا السؤال عليّ أكثر من مرة والآن سأحاول الإجابة عليه بشكل واضح ومختصر قدر الإمكان، وللقيام بذلك سأقدم صورًا لفتحات توسعة PCI Express وPCI على اللوحة الأم لفهم أوضح و، بالطبع سأشير إلى الاختلافات الرئيسية في الخصائص، أي. وسرعان ما ستكتشف ماهية هذه الواجهات وكيف تبدو.

لذا، أولاً، دعونا نجيب بإيجاز على السؤال، ما هو بالضبط PCI Express وPCI؟

ما هو PCI Express وPCI؟

PCIعبارة عن ناقل إدخال/إخراج متوازي للكمبيوتر لتوصيل الأجهزة الطرفية باللوحة الأم للكمبيوتر. يتم استخدام PCI للاتصال: بطاقات الفيديو وبطاقات الصوت وبطاقات الشبكة وموالفات التلفزيون والأجهزة الأخرى. واجهة PCI قديمة، لذا ربما لن تتمكن من العثور، على سبيل المثال، على بطاقة فيديو حديثة تتصل عبر PCI.

بي سي اي اكسبريس(PCIe أو PCI-E) هو جهاز كمبيوتر الناقل التسلسلي I/O لتوصيل الأجهزة الطرفية باللوحة الأم للكمبيوتر. أولئك. في هذه الحالة، ثنائي الاتجاه اتصال تسلسلي، والتي يمكن أن تحتوي على عدة خطوط (x1، x2، x4، x8، x12، x16 وx32) كلما زاد عدد هذه الخطوط، زاد إنتاجية ناقل PCI-E. يتم استخدام واجهة PCI Express لتوصيل الأجهزة مثل بطاقات الفيديو، بطاقات الصوت, بطاقات الشبكة, محركات أقراص SSDو اخرين.

هناك عدة إصدارات من واجهة PCI-E: 1.0 و 2.0 و 3.0 (سيتم إصدار الإصدار 4.0 قريبًا). عادة ما يتم تعيين هذه الواجهة، على سبيل المثال، مثل هذا PCI-E 3.0x16مما يعني إصدار PCI Express 3.0 بـ 16 ممرًا.

إذا تحدثنا، على سبيل المثال، ما إذا كانت بطاقة الفيديو التي تحتوي على واجهة PCI-E 3.0 ستعمل على اللوحة الأم التي تدعم فقط PCI-E 2.0 أو 1.0، يقول المطورون أن كل شيء سيعمل، فقط ضع في اعتبارك بالطبع أن سيكون النطاق الترددي محدودًا بقدرات اللوحة الأم. لذلك، في هذه الحالة، تبالغ في الحصول على بطاقة فيديو مع المزيد نسخة جديدةأعتقد أن PCI Express لا يستحق كل هذا العناء ( ولو للمستقبل فقط، أي. هل تخطط لشراء لوحة أم جديدة مزودة بمنفذ PCI-E 3.0؟). أيضًا، والعكس صحيح، لنفترض أن لديك اللوحة الأميدعم إصدار PCI Express 3.0، وإصدار بطاقة الفيديو، على سبيل المثال، 1.0، فيجب أن يعمل هذا التكوين أيضًا، ولكن فقط مع إمكانيات PCI-E 1.0، أي. لا يوجد أي قيود هنا، لأن بطاقة الفيديو في هذه الحالة ستعمل في حدود قدراتها.

الاختلافات بين PCI Express وPCI

الفرق الرئيسي في الخصائص هو، بالطبع، الإنتاجية؛ بالنسبة لـ PCI Express، فهو أعلى بكثير، على سبيل المثال، PCI بسرعة 66 ميجاهرتز لديه إنتاجية تبلغ 266 ميجابايت / ثانية، وPCI-E 3.0 (x16) 32 جيجابايت/ثانية.

خارجيًا، تختلف الواجهات أيضًا، لذا لن ينجح توصيل بطاقة فيديو PCI Express بفتحة توسيع PCI، على سبيل المثال. كما أن واجهات PCI Express التي تحتوي على أعداد مختلفة من الممرات مختلفة أيضًا، وسأعرض الآن كل هذا بالصور.