Ranura de expansión PCI express 3.0. ¿Qué es PCI-Express? Formatos de bus PCI-E

PCI - Expresar (PCIePCI -MI)– Se presenta por primera vez el bus universal de serie. 22 de julio de 2002 del año.

Es general, unificando un bus para todos los nodos de la placa del sistema, en el que coexisten todos los dispositivos conectados a él. Vino a reemplazar un neumático obsoleto. PCI y sus variaciones AGP, debido al aumento de los requisitos de rendimiento de los autobuses y a la incapacidad de mejorar la velocidad de estos últimos a un coste razonable.

El neumático actúa como cambiar, simplemente enviando una señal de un punto a otro sin cambiarlo. Esto permite, sin pérdida evidente de velocidad, con mínimos cambios y errores transmitir y recibir una señal.

Los datos en el autobús van. simplex(full duplex), es decir, simultáneamente en ambas direcciones a la misma velocidad, y señal a lo largo de las lineas fluye continuamente, incluso cuando el dispositivo está apagado (como CORRIENTE CONTINUA., o una señal de bits de ceros).

Sincronización construido utilizando un método redundante. Es decir, en lugar de 8 bits la información se transmite 10 bits, dos de los cuales son oficial (20% ) y servir en una secuencia determinada balizas Para sincronización generadores de reloj o identificando errores. Por lo tanto, la velocidad declarada para una línea en 2,5 Gbps, en realidad es igual a aproximadamente 2,0 Gbps real.

Nutrición cada dispositivo en el autobús, seleccionado por separado y regulado mediante tecnología ASPM (Gestión de energía en estado activo). Permite cuando el dispositivo está inactivo (sin enviar señal) bajar su generador de reloj y poner el autobús en modo consumo de energía reducido. Si no se recibe ninguna señal en unos pocos microsegundos, el dispositivo considerado inactivo y cambia al modo Expectativas(el tiempo depende del tipo de dispositivo).

Características de velocidad en dos direcciones. PCI - Expreso 1.0 :*

1 X PCI-E~ 500Mbps

4x PCI-E~ 2 Gbps

8 X PCI-E~ 4 Gbps

16x PCI-E~ 8 Gbps

32x PCI-E~ 16 Gbps

*La velocidad de transferencia de datos en una dirección es 2 veces menor que estos indicadores

15 de enero de 2007, PCI-SIG lanzó una especificación actualizada llamada PCI-Express 2.0

La principal mejora se produjo en 2 veces mayor velocidad transmisión de datos ( 5,0 GHz, contra 2,5 GHz V versión antigua). También mejorado protocolo de comunicación punto a punto(punto a punto), modificado componente de software y sistema agregado monitoreo de software según la velocidad del neumático. Al mismo tiempo se conservó compatibilidad con versiones de protocolo PCI-E 1.x

En la nueva versión del estándar ( PCI -Expreso 3.0 ), la principal innovación será sistema de codificación modificado Y sincronización. En lugar de 10 bits sistemas ( 8 bits información, 2 bits oficial), se aplicará 130 bits (128 bits información, 2 bits oficial). Esto reducirá pérdidas en velocidad del 20% al ~1,5%. También será rediseñado algoritmo de sincronización transmisor y receptor, mejorado PLL(bucle de fase bloqueada).Velocidad de transmisión se espera que aumente 2 veces(en comparación con PCI-E 2.0), donde la compatibilidad se mantendrá con versiones anteriores PCI-Express.

Al cambiar solo una tarjeta de video, asegúrese de tener en cuenta que es posible que los nuevos modelos simplemente no se ajusten a su placa base, ya que no solo hay varios tipos diferentes de ranuras de expansión, sino también varias versiones diferentes de las mismas (tanto para AGP como para PCI Express). . Si no está seguro de sus conocimientos sobre este tema, lea la sección detenidamente.

Como señalamos anteriormente, la tarjeta de video se inserta en una ranura de expansión especial en la placa base de la computadora y, a través de esta ranura, el chip de video intercambia información con procesador central sistemas. En placas base La mayoría de las veces, hay ranuras de expansión de uno o dos tipos diferentes, que se diferencian en el ancho de banda, la configuración de energía y otras características, y no todas son adecuadas para instalar tarjetas de video. Es importante conocer los conectores disponibles en el sistema y comprar sólo la tarjeta de video que coincida con ellos. Los diferentes conectores de expansión son física y lógicamente incompatibles y una tarjeta de video diseñada para un tipo no encajará en otro y no funcionará.

Afortunadamente, en el último tiempo, no solo se han hundido en el olvido las ranuras de expansión ISA y VESA Local Bus (que son de interés solo para futuros arqueólogos) y las tarjetas de video correspondientes, sino que también las tarjetas de video para ranuras PCI prácticamente han desaparecido, y Todos los modelos AGP están irremediablemente obsoletos. Y todos son modernos GPU Utilizan solo un tipo de interfaz: PCI Express. Anteriormente, el estándar AGP se usaba ampliamente; estas interfaces difieren significativamente entre sí, incluido el rendimiento, las capacidades proporcionadas para alimentar la tarjeta de video y otras características menos importantes.

Sólo una pequeña parte de las placas base modernas no tienen ranuras PCI Express, y si su sistema es tan antiguo que utiliza una tarjeta de video AGP, no podrá actualizarlo; deberá cambiar todo el sistema. Echemos un vistazo más de cerca a estas interfaces; estas son las ranuras que debes buscar en tus placas base. Ver fotos y comparar.

AGP (Puerto de gráficos acelerados o Puerto de gráficos avanzados) es una interfaz de alta velocidad basada en la especificación PCI, pero creada específicamente para conectar tarjetas de video y placas base. El bus AGP, aunque es más adecuado para adaptadores de video que PCI (¡no Express!), proporciona una conexión directa entre el procesador central y el chip de video, así como algunas otras características que aumentan el rendimiento en algunos casos, por ejemplo, GART. la capacidad de leer texturas directamente desde la RAM, sin copiarlas a la memoria de video; velocidades de reloj más altas, protocolos de transferencia de datos simplificados, etc., pero este tipo de ranura está irremediablemente desactualizado y hace mucho tiempo que no se lanzan nuevos productos con él.

Pero aún así, por razones de orden, mencionemos este tipo. Las especificaciones AGP aparecieron en 1997, cuando Intel lanzó la primera versión de la especificación, que incluía dos velocidades: 1x y 2x. En la segunda versión (2.0) apareció AGP 4x, y en 3.0 - 8x. Consideremos todas las opciones con más detalle:
AGP 1x es un enlace de 32 bits que funciona a 66 MHz, con un rendimiento de 266 MB/s, que es el doble del ancho de banda PCI (133 MB/s, 33 MHz y 32 bits).
AGP 2x es un canal de 32 bits que funciona con el doble de ancho de banda de 533 MB/s a la misma frecuencia de 66 MHz debido a la transmisión de datos en dos frentes, similar a la memoria DDR (sólo en la dirección “a la tarjeta de video”).
AGP 4x es el mismo canal de 32 bits que funciona a 66 MHz, pero como resultado de ajustes adicionales, se logró una frecuencia "efectiva" cuádruple de 266 MHz, con un rendimiento máximo de más de 1 GB/s.
AGP 8x: los cambios adicionales en esta modificación permitieron obtener un rendimiento de hasta 2,1 GB/s.

Las tarjetas de vídeo con interfaz AGP y las ranuras correspondientes en las placas base son compatibles dentro de ciertos límites. Las tarjetas de vídeo con capacidad de 1,5 V no funcionan en ranuras de 3,3 V y viceversa. Sin embargo, también existen conectores universales que admiten ambos tipos de placas. Las tarjetas de video diseñadas para una ranura AGP obsoleta moral y físicamente no se han considerado durante mucho tiempo, por lo que para conocer los sistemas AGP antiguos, sería mejor leer el artículo:

PCI Express (PCIe o PCI-E, que no debe confundirse con PCI-X), anteriormente conocida como Arapahoe o 3GIO, se diferencia de PCI y AGP en que es una interfaz serie en lugar de paralela, lo que permite menos pines y mayor ancho de banda. PCIe es sólo un ejemplo del paso de buses paralelos a seriales; otros ejemplos de este movimiento son HyperTransport, Serial ATA, USB y FireWire. Una ventaja importante de PCI Express es que permite apilar varios carriles individuales en un canal para aumentar el rendimiento. El diseño en serie multicanal aumenta la flexibilidad, a los dispositivos lentos se les pueden asignar menos líneas con una pequeña cantidad de contactos y a los dispositivos rápidos se les puede asignar más.

La interfaz PCIe 1.0 transfiere datos a 250 MB/s por carril, que es casi el doble de la capacidad de las ranuras PCI convencionales. El número máximo de carriles admitidos por las ranuras PCI Express 1.0 es 32, lo que proporciona un rendimiento de hasta 8 GB/s. Una ranura PCIe con ocho carriles de trabajo es aproximadamente comparable en este parámetro a la versión AGP más rápida: 8x. Lo que es aún más impresionante si se tiene en cuenta la capacidad de transmitir simultáneamente en ambas direcciones a altas velocidades. Las ranuras PCI Express x1 más comunes proporcionan ancho de banda de un solo carril (250 MB/s) en cada dirección, mientras que PCI Express x16, que se utiliza para tarjetas de vídeo y combina 16 carriles, proporciona hasta 4 GB/s de ancho de banda en cada dirección.

Aunque la conexión entre dos dispositivos PCIe a veces se compone de varios carriles, todos los dispositivos admiten un solo carril como mínimo, pero opcionalmente pueden manejar más. Físicamente, las tarjetas de expansión PCIe encajan y funcionan normalmente en cualquier ranura con un número igual o mayor de carriles, por lo que una tarjeta PCI Express x1 funcionará sin problemas en las ranuras x4 y x16. Además, una ranura físicamente más grande puede funcionar con un número lógicamente menor de líneas (por ejemplo, parece un conector x16 normal, pero solo se enrutan 8 líneas). En cualquiera de las opciones anteriores, el propio PCIe seleccionará el modo más alto posible y funcionará con normalidad.

La mayoría de las veces, los conectores x16 se utilizan para adaptadores de video, pero también hay placas con conectores x1. Y la mayoría de las placas base con dos ranuras PCI Express x16 funcionan en modo x8 para crear sistemas SLI y CrossFire. Físicamente, otras opciones de ranuras, como x4, no se utilizan para tarjetas de video. Permítanme recordarles que todo esto se aplica solo al nivel físico, también hay placas base con conectores físicos PCI-E x16, pero en realidad con 8, 4 o incluso 1 canal. Y cualquier tarjeta de video diseñada para 16 canales funcionará en dichas ranuras, pero con menor rendimiento. Por cierto, la foto de arriba muestra las ranuras x16, x4 y x1 y, a modo de comparación, también queda PCI (abajo).

Aunque la diferencia en juegos no es tan grande. Aquí, por ejemplo, hay una revisión de dos placas base en nuestro sitio web, que examina la diferencia en la velocidad de los juegos 3D en dos placas base, un par de tarjetas de video de prueba en las que funcionan en modos de 8 canales y 1 canal, respectivamente:

La comparativa que nos interesa está al final del artículo, presta atención a las dos últimas tablas. Como puede ver, la diferencia en la configuración media es muy pequeña, pero en los modos pesados ​​​​comienza a aumentar y se nota una gran diferencia en el caso de una tarjeta de video menos potente. Por favor tome nota.

PCI Express se diferencia no solo en el rendimiento, sino también en las nuevas capacidades de consumo de energía. Esta necesidad surgió porque la ranura AGP 8x (versión 3.0) solo puede transferir no más de 40 vatios en total, lo que ya faltaba en las tarjetas de video de esa época diseñadas para AGP, que se instalaban con uno o dos alimentadores estándar de cuatro pines. conectores. La ranura PCI Express puede transportar hasta 75 W, con 75 W adicionales disponibles a través del conector de alimentación estándar de seis pines (consulte la última sección de esta parte). Recientemente, han aparecido tarjetas de video con dos de estos conectores, lo que en total da hasta 225 W.

Posteriormente, el grupo PCI-SIG, que desarrolla estándares relevantes, presentó las principales especificaciones de PCI Express 2.0. La segunda versión de PCIe duplicó el ancho de banda estándar, de 2,5 Gbps a 5 Gbps, de modo que el conector x16 puede transferir datos a velocidades de hasta 8 GB/s en cada dirección. Al mismo tiempo, PCIe 2.0 es compatible con PCIe 1.1; las tarjetas de expansión antiguas suelen funcionar bien en placas base nuevas.

La especificación PCIe 2.0 admite velocidades de transferencia de 2,5 Gbps y 5 Gbps, esto se hace para garantizar la compatibilidad con versiones anteriores. soluciones existentes PCIe 1.0 y 1.1. La compatibilidad con versiones anteriores de PCI Express 2.0 permite utilizar soluciones heredadas de 2,5 Gb/s en ranuras de 5,0 Gb/s, que luego simplemente funcionarán a una velocidad más baja. Y los dispositivos diseñados según las especificaciones de la versión 2.0 pueden admitir velocidades de 2,5 Gbps y/o 5 Gbps.

Aunque la principal innovación de PCI Express 2.0 es la velocidad duplicada a 5 Gbps, este no es el único cambio; existen otras modificaciones para aumentar la flexibilidad, nuevos mecanismos para control de programa velocidad de conexión, etc. Lo que más nos interesa son los cambios relacionados con el suministro de energía de los dispositivos, ya que los requisitos de energía de las tarjetas de video aumentan constantemente. PCI-SIG ha desarrollado una nueva especificación para adaptarse al creciente consumo de energía de las tarjetas gráficas; amplía las capacidades actuales de suministro de energía a 225/300 W por tarjeta de video. Para admitir esta especificación, se utiliza un nuevo conector de alimentación de 2x4 pines, diseñado para proporcionar energía a tarjetas gráficas de alta gama.

Las tarjetas de video y placas base compatibles con PCI Express 2.0 aparecieron en gran venta en 2007 y ahora no se pueden encontrar otras en el mercado. Los dos principales fabricantes de chips de vídeo, AMD y NVIDIA, han lanzado nuevas líneas de GPU y tarjetas de vídeo basadas en ellas, que admiten el mayor ancho de banda de la segunda versión de PCI Express y aprovechan las nuevas capacidades de energía eléctrica para las tarjetas de expansión. Todos ellos son compatibles con placas base que tienen ranuras PCI Express 1.x, aunque en algunos casos raros hay incompatibilidad, por lo que hay que tener cuidado.

En realidad, la aparición de la tercera versión de PCIe fue un acontecimiento obvio. En noviembre de 2010 finalmente se aprobaron las especificaciones para la tercera versión de PCI Express. Aunque esta interfaz tiene una velocidad de transferencia de 8 Gt/s en lugar de 5 Gt/s en la versión 2.0, rendimiento nuevamente aumentó exactamente el doble en comparación con el estándar PCI Express 2.0. Para hacer esto, utilizamos un esquema de codificación diferente para los datos enviados a través del bus, pero era compatible con Versión anterior PCI Express sigue siendo el mismo. Los primeros productos de la versión PCI Express 3.0 se presentaron en el verano de 2011 y los dispositivos reales apenas han comenzado a aparecer en el mercado.

Entre los fabricantes de placas base estalló toda una guerra por el derecho a ser los primeros en introducir un producto compatible con PCI Express 3.0 (principalmente basado en Conjunto de chips Intel Z68), y varias empresas presentaron a la vez los correspondientes comunicados de prensa. Aunque en el momento de actualizar la guía simplemente no había tarjetas de video con dicho soporte, por lo que simplemente no es interesante. Cuando se necesite compatibilidad con PCIe 3.0, aparecerán placas completamente diferentes. Lo más probable es que esto no suceda antes de 2012.

Por cierto, podemos suponer que PCI Express 4.0 se introducirá en los próximos años y que la nueva versión duplicará nuevamente el ancho de banda demandado en ese momento. Pero esto no sucederá pronto y todavía no estamos interesados.

PCI Externo Externo

En 2007, el PCI-SIG, un grupo formal de estándares Soluciones PCI Express, anunció la adopción de la especificación PCI Express External Cabling 1.0, que describe el estándar de transferencia de datos a través de la interfaz externa PCI Express 1.1. Esta versión permite la transferencia de datos a una velocidad de 2,5 Gbps y la próxima debería aumentar el rendimiento a 5 Gbps. El estándar incluye cuatro conectores externos: PCI Express x1, x4, x8 y x16. Los conectores más antiguos están equipados con una lengüeta especial que facilita la conexión.

La versión externa de la interfaz PCI Express se puede utilizar no sólo para conectar tarjetas de video externas, pero también para discos externos y otras tarjetas de expansión. La longitud máxima de cable recomendada es de 10 metros, pero se puede aumentar conectando los cables a través de un repetidor.

En teoría, esto podría hacer la vida más fácil a los amantes de las computadoras portátiles, cuando usan un núcleo de video incorporado de bajo consumo cuando funcionan con baterías y una potente tarjeta de video externa cuando se conectan a un monitor de escritorio. Actualizar dichas tarjetas de video es mucho más fácil, no es necesario abrir la carcasa de la PC. Los fabricantes pueden fabricar sistemas de refrigeración completamente nuevos que no estén limitados por las características de las tarjetas de expansión, y debería haber menos problemas con la fuente de alimentación; lo más probable es que se utilicen fuentes de alimentación externas, diseñadas específicamente para una tarjeta de video específica; se pueden construir en una caja externa con una tarjeta de video, usando un sistema de enfriamiento. Puede facilitar el montaje de sistemas en varias tarjetas de vídeo (SLI/CrossFire) y, dado el constante crecimiento de la popularidad de las soluciones móviles, este tipo de PCI Express externo debería haber ganado cierta popularidad.

Debieron haberlo hecho, pero no ganaron. A partir del otoño de 2011 opciones externas Prácticamente no existen tarjetas de video en el mercado. Su gama está limitada por modelos obsoletos de chips de vídeo y una estrecha selección de portátiles compatibles. Desafortunadamente, el negocio de las tarjetas de video externas no avanzó más y poco a poco se extinguió. Ya ni siquiera escuchamos declaraciones publicitarias ganadoras de los fabricantes de portátiles... Quizás la potencia de las tarjetas de video móviles modernas simplemente se haya vuelto suficiente incluso para aplicaciones 3D exigentes, incluidos muchos juegos.

Todavía hay esperanzas para el desarrollo de soluciones externas en una interfaz prometedora para la conectividad. dispositivos periféricos Thunderbolt, anteriormente conocido como Light Peak. Fue desarrollado por Intel Corporation basándose en la tecnología DisplayPort y Apple ya lanzó las primeras soluciones. Thunderbolt combina las capacidades de DisplayPort y PCI Express y le permite conectarse dispositivos externos. Sin embargo, hasta el momento simplemente no existen, aunque ya existen cables:

En este artículo no tocamos las interfaces obsoletas; la gran mayoría de las tarjetas de video modernas están diseñadas para la interfaz PCI Express 2.0, por lo que al elegir una tarjeta de video, sugerimos considerar solo esta; todos los datos sobre AGP se proporcionan solo como referencia. Las nuevas placas utilizan la interfaz PCI Express 2.0, que combina la velocidad de 16 líneas PCI Express, lo que proporciona un rendimiento de hasta 8 GB/s en cada dirección, varias veces más que la misma característica del mejor AGP. Además, PCI Express funciona a velocidades similares en cada dirección, a diferencia de AGP.

Por otro lado, los productos compatibles con PCI-E 3.0 aún no han aparecido, por lo que tampoco tiene mucho sentido considerarlos. Si estamos hablando de actualizar uno antiguo o comprar nuevo tablero o cambiando simultáneamente el sistema y las tarjetas de video, entonces solo necesita comprar placas con la interfaz PCI Express 2.0, que serán suficientes y más comunes durante varios años, especialmente porque los productos de diferentes versiones de PCI Express son compatibles entre sí.

En la primavera de 1991, Intel completó el desarrollo de la primera versión prototipo del bus PCI. A los ingenieros se les encomendó la tarea de desarrollar una solución económica y de alto rendimiento que aprovechara las capacidades de los procesadores 486, Pentium y Pentium Pro. Además, fue necesario tener en cuenta los errores cometidos por VESA al diseñar el bus VLB (la carga eléctrica no permitía conectar más de 3 tarjetas de expansión), así como implementar configuración automática dispositivos.

En 1992 apareció la primera versión del bus PCI, Intel anunció que el estándar del bus sería abierto y creó el PCI Special Interest Group. Gracias a esto, cualquier desarrollador interesado tiene la oportunidad de crear dispositivos para el bus PCI sin necesidad de adquirir una licencia. La primera versión del bus tenía una frecuencia de reloj de 33 MHz, podía ser de 32 o 64 bits y los dispositivos podían funcionar con señales de 5 V o 3,3 V. Teóricamente, el rendimiento del bus era de 133 MB/s, pero en realidad el rendimiento fue de aproximadamente 80 MB/s

Características principales:

• frecuencia del bus: 33,33 o 66,66 MHz, transmisión síncrona;
• ancho del bus: 32 o 64 bits, bus multiplexado (la dirección y los datos se transmiten a través de las mismas líneas);
• el rendimiento máximo para la versión de 32 bits que funciona a 33,33 MHz es de 133 MB/s;
• espacio de direcciones de memoria: 32 bits (4 bytes);
• espacio de direcciones de los puertos de E/S: 32 bits (4 bytes);
• espacio de direcciones de configuración (para una función): 256 bytes;
• voltaje - 3,3 o 5 V.

Fotos de conectores:

MiniPCI - 124 pines
MiniPCI Express MiniSata/mSATA - 52 pines
SSD MBA de Apple, 2012
SSD de Apple, 2012
SSD PCIe de Apple
MXM, tarjeta gráfica, 230/232 pines
MXM2 NGIFF 75 pines LLAVE A PCIe x2 LLAVE B PCIe x4 Sata SMBus
MXM3, tarjeta gráfica, 314 pines
PCI 5V
PCI Universal
PCI-X 5v
AGP Universal
AGP 3.3v
AGP 3.3v + Alimentación ADS
PCIe x1
PCIe x16
PCIe personalizado
ISA de 8 bits
ISA de 16 bits
eISA
VESA
NuBus
PD
PD
Ranura de expansión Apple II/GS
Bus de expansión PC/XT/AT de 8 bits
ISA (arquitectura estándar de la industria): 16 bits
eISA
MBA - Arquitectura Micro Bus 16 bits
MBA - Arquitectura Micro Bus con vídeo de 16 bits
MBA - Arquitectura Micro Bus 32 bits
MBA - Arquitectura Micro Bus con vídeo de 32 bits
ISA 16 + VLB (VESA)
PDS de ranura directa del procesador
PDS de ranura directa del procesador 601
Procesador LC Ranura directa PERCH
NuBus
PCI (interconexión de computadora periférica) - 5v
PCI 3.3v
CNR (Comunicaciones / elevador de red)
AMR (elevador de audio/módem)
ACR (elevador de comunicación avanzada)
PCI-X (PCI periférico) 3.3v
PCI-X 5v
Opción PCI 5v + RAID - ARO
AGP 3.3v
AGP 1.5v
AGP Universal
AGP Pro 1.5v
Alimentación AGP Pro 1,5 V+ADC
PCIe (interconexión rápida de componentes periféricos) x1
PCIe x4
PCIe x8
PCIe x16

PCI 2.0

La primera versión del estándar básico que se generalizó utilizaba tanto tarjetas como ranuras con un voltaje de señal de sólo 5 voltios. Rendimiento máximo: 133 MB/s.

PCI 2.1 - 3.0

Se diferenciaban de la versión 2.0 por la posibilidad de funcionamiento simultáneo de varios bus master (bus-master en inglés, el llamado modo competitivo), así como por la aparición de tarjetas de expansión universales capaces de funcionar ambos en ranuras utilizando un voltaje de 5 voltios. y en ranuras utilizando 3,3 voltios (con una frecuencia de 33 y 66 MHz, respectivamente). El rendimiento máximo para 33 MHz es de 133 MB/s y para 66 MHz es de 266 MB/s.

• Versión 2.1: funciona con tarjetas diseñadas para un voltaje de 3,3 voltios y la presencia de líneas eléctricas adecuadas era opcional.
• Versión 2.2: las tarjetas de expansión fabricadas de acuerdo con estos estándares tienen una llave de conector de alimentación universal y pueden funcionar en muchos tipos posteriores de ranuras de bus PCI, así como, en algunos casos, en ranuras de la versión 2.1.
• Versión 2.3: incompatible con tarjetas PCI diseñadas para usar 5 voltios, a pesar del uso continuo de ranuras de 32 bits con una clave de 5 voltios. Las tarjetas de expansión tienen un conector universal, pero no pueden funcionar en ranuras de 5 voltios de versiones anteriores (hasta 2.1 inclusive).
• Versión 3.0: completa la transición a tarjetas PCI de 3,3 voltios; las tarjetas PCI de 5 voltios ya no son compatibles.

PCI 64

Una extensión del estándar PCI básico, introducido en la versión 2.1, que duplica el número de líneas de datos y, por tanto, el rendimiento. La ranura PCI 64 es una versión ampliada de la ranura PCI normal. Formalmente, la compatibilidad de tarjetas de 32 bits con ranuras de 64 bits (siempre que haya un voltaje de señal compatible común) es total, pero la compatibilidad de una tarjeta de 64 bits con ranuras de 32 bits es limitada (en cualquier caso, habrá una pérdida de rendimiento). Funciona a una frecuencia de reloj de 33 MHz. Rendimiento máximo: 266 MB/s.

• Versión 1: utiliza una ranura PCI de 64 bits y un voltaje de 5 voltios.
• Versión 2: utiliza una ranura PCI de 64 bits y un voltaje de 3,3 voltios.

PCI66

PCI 66 es una evolución de 66 MHz del PCI 64; utiliza 3,3 voltios en la ranura; las tarjetas tienen un factor de forma universal o de 3,3 V. El rendimiento máximo es de 533 MB/s.

PCI 64/66

La combinación de PCI 64 y PCI 66 permite una velocidad de transferencia de datos cuatro veces mayor en comparación con estándar básico ICP; Utiliza ranuras de 64 bits de 3,3 V, compatibles sólo con las universales, y tarjetas de expansión de 3,3 V de 32 bits. Las tarjetas estándar PCI64/66 tienen un factor de forma universal (pero con compatibilidad limitada con ranuras de 32 bits) o de 3,3 voltios (esta última opción es fundamentalmente incompatible con ranuras de 32 bits y 33 MHz de estándares populares). Rendimiento máximo: 533 MB/s.

PCI-X

PCI-X 1.0 es una expansión del bus PCI64 con la adición de dos nuevas frecuencias operativas, 100 y 133 MHz, así como un mecanismo de transacción separado para mejorar el rendimiento cuando múltiples dispositivos operan simultáneamente. Generalmente compatible con todas las tarjetas PCI genéricas y de 3,3 V. Las tarjetas PCI-X generalmente se implementan en un formato de 64 bits 3.3B y tienen compatibilidad limitada con las ranuras PCI64/66, y algunas tarjetas PCI-X tienen un formato universal y son capaces de funcionar (aunque esto casi no tiene valor práctico). ) en un PCI 2.2/2.3 normal. En casos difíciles, para tener plena confianza en la funcionalidad de la combinación de placa base y tarjeta de expansión, es necesario consultar las listas de compatibilidad de los fabricantes de ambos dispositivos.

PCI-X 2.0

PCI-X 2.0: mayor expansión de las capacidades de PCI-X 1.0; Se han añadido frecuencias de 266 y 533 MHz, así como corrección de errores de paridad durante la transmisión de datos (ECC). Permite dividir en 4 buses independientes de 16 bits, que se utiliza exclusivamente en incorporado y sistemas industriales ; El voltaje de la señal se ha reducido a 1,5 V, pero los conectores son compatibles con todas las tarjetas que utilizan un voltaje de señal de 3,3 V. Actualmente, para el segmento no profesional del mercado de computadoras de alto rendimiento (potentes estaciones de trabajo y servidores Nivel Básico), en el que se utiliza el bus PCI-X, se fabrican muy pocas placas base que admitan el bus. Un ejemplo de placa base para este segmento es la ASUS P5K WS. En el segmento profesional se utiliza en controladoras RAID y unidades SSD para PCI-E.

Mini-PCI

Factor de forma PCI 2.2, destinado a su uso principalmente en portátiles.

PCI-Express

PCI Express, PCIe o PCI-E (también conocido como 3GIO para E/S de tercera generación; no debe confundirse con PCI-X y PXI): autobús de la computadora(aunque a nivel físico no es un bus, siendo una conexión punto a punto), utilizando modelo de software Buses PCI y un protocolo físico de alto rendimiento basado en transmisión de datos en serie. Intel inició el desarrollo del estándar PCI Express después de abandonar el bus InfiniBand. Oficialmente, la primera especificación PCI Express básica apareció en julio de 2002. El desarrollo del estándar PCI Express lo lleva a cabo el PCI Special Interest Group.

A diferencia del estándar PCI, que utilizaba un bus común para la transferencia de datos con múltiples dispositivos conectados en paralelo, PCI Express, en general, es una red de paquetes con topología de las estrellas. Los dispositivos PCI Express se comunican entre sí a través de un medio formado por conmutadores, estando cada dispositivo conectado directamente mediante una conexión punto a punto al conmutador. Además, el bus PCI Express admite:

• tarjetas de intercambio en caliente;
• ancho de banda garantizado (QoS);
• gestión de energía;
• monitorear la integridad de los datos transmitidos.

El bus PCI Express está diseñado para utilizarse únicamente como bus local. Porque modelo de software PCI Express se hereda en gran medida de PCI; los sistemas y controladores existentes se pueden modificar para utilizar el bus PCI Express reemplazando solo nivel fisico, sin modificación software. El alto rendimiento máximo del bus PCI Express permite su uso en lugar de los buses AGP, y más aún PCI y PCI-X. De facto, PCI Express reemplazó a estos buses en las computadoras personales.

• MiniCard (Mini PCIe): reemplazo del factor de forma Mini PCI. El conector Mini Card dispone de los siguientes buses: x1 PCIe, 2.0 y SMBus.
  • M.2 es la segunda versión de Mini PCIe, hasta x4 PCIe y SATA.
• ExpressCard: similar al factor de forma PCMCIA. El conector ExpressCard admite buses PCIe x1 y USB 2.0; las tarjetas ExpressCard admiten conexión en caliente.
• AdvancedTCA, MicroTCA: factor de forma para equipos de telecomunicaciones modulares.
  
• Mobile PCI Express Module (MXM) es un factor de forma industrial creado para portátiles por NVIDIA. Se utiliza para conectar aceleradores de gráficos.
• Las especificaciones del cable PCI Express permiten que la longitud de una conexión alcance decenas de metros, lo que permite crear una computadora cuyos dispositivos periféricos se encuentran a una distancia considerable.
  
• StackPC: especificación para construir apilables sistemas informáticos. Esta especificación describe los conectores de expansión StackPC, FPE y sus posiciones relativas.

A pesar de que el estándar permite x32 líneas por puerto, estas soluciones son físicamente bastante voluminosas y no están disponibles.

Año liberar	Versión PCI-Express	Codificación	Velocidad transferencias	Ancho de banda en x líneas
				×1	×2	×4	×8	×16
2002	1.0	8b/10b	2,5 GT/s	2	4	8	16	32
2007	2.0	8b/10b	5 GT/s	4	8	16	32	64
2010	3.0	128b/130b	8 GT/s	~7,877	~15,754	~31,508	~63,015	~126,031
2017	4.0	128b/130b	16 GT/s	~15,754	~31,508	~63,015	~126,031	~252,062
2019	5.0	128b/130b	32 GT/s	~32	~64	~128	~256	~512

PCI-Express 2.0

PCI-SIG lanzó la especificación PCI Express 2.0 el 15 de enero de 2007. Innovaciones clave en PCI Express 2.0:

• Mayor rendimiento: ancho de banda de una línea 500 MB/s, o 5 GT/s ( Gigatransacciones/s).
• Se han realizado mejoras en el protocolo de transferencia entre dispositivos y el modelo de software.
• Control dinámico de velocidad (para controlar la velocidad de comunicación).
• Alerta de ancho de banda (para notificar al software sobre cambios en la velocidad y el ancho del autobús).
• Servicios de control de acceso: capacidades opcionales de gestión de transacciones punto a punto.
• Control de tiempo de espera de ejecución.
• El restablecimiento del nivel de función es un mecanismo opcional para restablecer las funciones PCI dentro de un dispositivo PCI.
• Redefinir el límite de energía (para redefinir el límite de energía de la ranura al conectar dispositivos que consumen más energía).

PCI Express 2.0 es totalmente compatible con PCI Express 1.1 (los antiguos funcionarán en placas base con conectores nuevos, pero solo a una velocidad de 2,5 GT/s, ya que los conjuntos de chips antiguos no pueden soportar velocidades de transferencia de datos dobles; los nuevos adaptadores de video funcionarán sin problemas en antiguos conectores PCI Express 1.x).

PCI-Express 2.1

En cuanto a características físicas (velocidad, conector) corresponde a 2.0, en la parte de software se han agregado funciones que está previsto implementar íntegramente en la versión 3.0. Dado que la mayoría de las placas base se venden con la versión 2.0, tener solo una tarjeta de video con 2.1 no le permite usar el modo 2.1.

PCI-Express 3.0

En noviembre de 2010 se aprobaron las especificaciones para PCI Express 3.0. La interfaz tiene una velocidad de transferencia de datos de 8 GT/s ( Gigatransacciones/s). Pero a pesar de esto, su rendimiento real se duplicó en comparación con el estándar PCI Express 2.0. Esto se logró gracias a un esquema de codificación 128b/130b más agresivo, donde 128 bits de datos enviados a través del bus se codifican en 130 bits. Al mismo tiempo, se mantiene la total compatibilidad con versiones anteriores de PCI Express. Las tarjetas PCI Express 1.x y 2.x funcionarán en la ranura 3.0 y, a la inversa, una tarjeta PCI Express 3.0 funcionará en las ranuras 1.x y 2.x.

PCI-Express 4.0

El PCI Special Interest Group (PCI SIG) afirmó que PCI Express 4.0 podría estandarizarse antes de finales de 2016, pero a mediados de 2016, cuando ya se estaban preparando varios chips para la producción, los medios informaron que la estandarización se esperaba para principios de 2017. Tendrá un rendimiento de 16 GT/s, es decir, será el doble de rápido que PCIe 3.0.

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IntroducciónEn el pasado, el consumidor masivo estaba interesado principalmente en solo dos tipos de SSD: modelos premium de alta velocidad como el Samsung 850 PRO u ofertas con una buena relación calidad-precio como el Crucial BX100 o SanDisk Ultra II. Es decir, la segmentación del mercado de SSD fue extremadamente débil y la competencia entre fabricantes, aunque se desarrolló en las áreas de rendimiento y precio, la brecha entre las soluciones de nivel superior e inferior siguió siendo bastante pequeña. Esta situación se debió en parte al hecho de que la tecnología SSD en sí misma mejora significativamente la experiencia del usuario al trabajar con una computadora y, por lo tanto, las cuestiones de implementación específica para muchos pasan a un segundo plano. Por la misma razón, los SSD de consumo se adaptaron a la antigua infraestructura, que originalmente se centraba en dispositivos mecánicos. discos duros. Esto facilitó enormemente su implementación, pero colocó a los SSD dentro de un marco bastante estrecho, lo que limitó en gran medida tanto el crecimiento del rendimiento como la reducción de la latencia del subsistema de disco.

Pero hasta cierto momento, esta situación convenía a todos. La tecnología SSD era nueva y los usuarios que migraban a SSD estaban contentos con sus compras a pesar de que esencialmente obtenían productos que en realidad no funcionaban al máximo, y el rendimiento se veía frenado por barreras artificiales. Sin embargo, hoy en día, los SSD quizás puedan considerarse verdaderamente convencionales. Cualquier propietario de una computadora personal que se precie, si no tiene al menos un SSD en su sistema, se toma muy en serio la compra de uno en un futuro muy próximo. Y en estas condiciones, los fabricantes simplemente se ven obligados a pensar en cómo desarrollar finalmente una competencia plena: destruir todas las barreras y pasar a producir líneas de productos más amplias, fundamentalmente diferentes en las características ofrecidas. Afortunadamente, se ha preparado todo el terreno necesario para esto y, en primer lugar, la mayoría de los desarrolladores de SSD tienen el deseo y la oportunidad de comenzar a producir productos que no funcionen a través de la interfaz SATA heredada, sino a través del bus PCI Express, mucho más productivo.

Dado que el ancho de banda SATA está limitado a 6 Gb/s, la velocidad máxima de los SSD SATA emblemáticos no supera los 500 MB/s. Sin embargo, las unidades modernas basadas en memoria flash son capaces de hacer mucho más: después de todo, si lo piensas bien, tienen más en común con memoria del sistema que con mecánica unidades de disco duro. En cuanto al bus PCI Express, ahora se utiliza activamente como capa de transporte al conectar tarjetas gráficas y otros controladores adicionales que requieren intercambio de datos de alta velocidad, por ejemplo, Thunderbolt. Una única línea PCI Express Gen 2 proporciona 500 MB/s de ancho de banda, mientras que una línea PCI Express 3.0 puede alcanzar velocidades de hasta 985 MB/s. Así, una tarjeta de interfaz instalada en una ranura PCIe x4 (con cuatro carriles) puede intercambiar datos a velocidades de hasta 2 GB/s en el caso de PCI Express 2.0 y hasta casi 4 GB/s cuando se utiliza PCI Express de tercera generación. Estos son indicadores excelentes que son muy adecuados para las unidades de estado sólido modernas.

De lo anterior se deduce naturalmente que, además de los SSD SATA, las unidades de alta velocidad que utilizan el bus PCI Express deberían generalizarse gradualmente en el mercado. Y esto realmente está sucediendo. En las tiendas se pueden encontrar varios modelos de SSD de consumo de los principales fabricantes, fabricados en forma de tarjetas de expansión o tarjetas M.2 que utilizan diferentes versiones del bus PCI Express. Decidimos juntarlos y compararlos en términos de rendimiento y otros parámetros.

Participantes de la prueba

SSD Intel 750 de 400 GB

En el mercado de unidades de estado sólido, Intel sigue una estrategia bastante poco convencional y no presta demasiada atención al desarrollo de unidades SSD para el segmento de consumidores, concentrándose en productos para servidores. Sin embargo, esto no quita que sus propuestas carezcan de interés, especialmente cuando se trata de una unidad de estado sólido para el bus PCI Express. En este caso, Intel decidió adaptar su plataforma de servidor más avanzada para su uso en un cliente SSD de alto rendimiento. Así nació el Intel SSD 750 de 400 GB, que recibió no solo características de rendimiento impresionantes y una serie de tecnologías a nivel de servidor responsables de la confiabilidad, sino también soporte para la novedosa interfaz NVMe, sobre la cual vale la pena decir algunas palabras por separado. .

Si hablamos de mejoras específicas en NVMe, entonces la reducción de los costes generales merece una mención en primer lugar. Por ejemplo, enviar los bloques 4K más comunes en el nuevo protocolo requiere emitir solo un comando en lugar de dos. Y todo el conjunto de instrucciones de control se ha simplificado tanto que su procesamiento a nivel del controlador reduce la carga del procesador y los retrasos resultantes al menos a la mitad. La segunda innovación importante es la compatibilidad con la canalización profunda y la multitarea, que consiste en la capacidad de crear múltiples colas de solicitudes en paralelo en lugar de la cola única de 32 comandos que existía anteriormente. El protocolo de interfaz NVMe es capaz de atender hasta 65536 colas y cada una de ellas puede contener hasta 65536 comandos. De hecho, cualquier restricción se elimina por completo, y esto es muy importante para entornos de servidor donde el subsistema de disco puede estar sujeto a una gran cantidad de operaciones de E/S simultáneas.

Pero a pesar de funcionar a través de la interfaz NVMe, el Intel SSD 750 todavía no es una unidad de servidor, sino una unidad de consumo. Sí, casi la misma plataforma de hardware que en esta unidad se utiliza en los SSD de clase de servidor Intel DC P3500, P3600 y P3700, pero el Intel SSD 750 utiliza MLC NAND ordinario más económico y, además, se modifica el firmware. El fabricante cree que gracias a estos cambios el producto resultante atraerá a los entusiastas, ya que combina alta potencia, fundamentalmente nueva interfaz NVMe y un costo no demasiado aterrador.

La Intel SSD 750 es una tarjeta PCIe x4 de media altura que puede utilizar cuatro carriles 3.0 y alcanzar velocidades de transferencia secuencial de hasta 2,4 GB/s y velocidades de operación aleatoria de hasta 440 mil IOPS. Es cierto que la modificación más espaciosa de 1,2 TB tiene el mayor rendimiento, pero la versión de 400 GB que recibimos para probar es un poco más lenta.

El tablero de mando está completamente cubierto con una armadura. En la parte frontal hay un radiador de aluminio y en la parte posterior hay una placa metálica decorativa que en realidad no entra en contacto con los microcircuitos. Cabe señalar que el uso de un radiador aquí es una necesidad. El controlador principal de un SSD Intel genera mucho calor y, bajo una carga elevada, incluso un disco equipado con dicho enfriamiento puede calentarse a temperaturas de aproximadamente 50-55 grados. Pero gracias a la refrigeración preinstalada no hay ningún indicio de estrangulamiento: el rendimiento se mantiene constante incluso durante un uso continuo e intensivo.

El Intel SSD 750 se basa en un controlador de servidor nivel de intel CH29AE41AB0, que funciona a una frecuencia de 400 MHz y tiene dieciocho (!) canales para conectar memoria flash. Cuando se considera que la mayoría de los controladores SSD de consumo tienen ocho o cuatro canales, queda claro que el Intel SSD 750 en realidad puede bombear muchos más datos a través del bus que los modelos SSD convencionales.

En cuanto a la memoria flash utilizada, el Intel SSD 750 no introduce ninguna innovación en este ámbito. Se basa en el MLC NAND normal fabricado por Intel, producido utilizando una tecnología de proceso de 20 nm y con núcleos con un volumen de 64 y 128 Gbit intercalados. Cabe señalar que la mayoría de los demás fabricantes de SSD abandonaron este tipo de memoria hace mucho tiempo y cambiaron a chips fabricados con estándares más delgados. Y la propia Intel ha comenzado a convertir no sólo sus unidades de consumo, sino también de servidor a memoria de 16 nm. Sin embargo, a pesar de todo esto, el Intel SSD 750 está equipado con una memoria más antigua, que supuestamente tiene un mayor recurso.

El origen del servidor del Intel SSD 750 también se puede rastrear en el hecho de que la cantidad total de memoria flash en este SSD es de 480 GiB, de los cuales sólo alrededor del 78 por ciento está disponible para el usuario. El resto se destina al fondo de reposición, recogida de basura y tecnologías de protección de datos. El Intel SSD 750 implementa un esquema similar a RAID 5, tradicional para las unidades insignia, a nivel de chip MLC NAND, que le permite restaurar datos con éxito incluso si uno de los chips falla por completo. Además, el SSD Intel proporciona protección completa datos de cortes de energía. El Intel SSD 750 tiene dos condensadores electrolíticos y su capacidad es suficiente para el apagado normal de la unidad en modo fuera de línea.

Kingston HyperX Depredador 480 GB

Kingston HyperX Predator es una solución mucho más tradicional en comparación con el Intel SSD 750. En primer lugar, funciona mediante el protocolo AHCI, no NVMe, y en segundo lugar, este SSD requiere el bus PCI Express 2.0 más común para conectarse al sistema. Todo esto hace que la versión de Kingston sea algo más lenta: las velocidades máximas para operaciones secuenciales no superan los 1400 MB/s, y las aleatorias, 160 mil IOPS. Pero HyperX Predator no impone ningún requisito especial al sistema: es compatible con cualquiera, incluidas las plataformas más antiguas.

Al mismo tiempo, el accionamiento tiene un diseño de dos componentes no del todo sencillo. El SSD en sí es una placa con factor de forma M.2, que se complementa con un adaptador PCI Express que le permite conectar unidades M.2 a través de ranuras PCIe normales de tamaño completo. El adaptador está diseñado como una tarjeta PCIe x4 de media altura que utiliza los cuatro carriles PCI Express. Gracias a este diseño, Kingston vende su HyperX Predator en dos versiones: como SSD PCIe para ordenadores de sobremesa y como unidad M.2 para sistemas móviles (en este caso, el adaptador no está incluido en la entrega).

Kingston HyperX Predator se basa en el controlador Marvell Altaplus (88SS9293), que, por un lado, admite cuatro líneas PCI Express 2.0 y, por el otro, ocho canales para conectar memoria flash. En este momento Este es el controlador SSD más rápido disponible comercialmente de Marvell con soporte PCI Express. Sin embargo, Marvell pronto tendrá sucesores más rápidos con soporte para NVMe y PCI Express 3.0, que el chip Altaplus no tiene.

porque ella misma empresa de kingston no produce ni controladores ni memoria, ensamblando sus SSD a partir de la base de elementos comprada a otros fabricantes, no hay nada extraño en el hecho de que el HyperX Predator PCIe SSD se base no solo en un controlador de terceros, sino también en 128 gigabits. Chips MLC NAND de 19 nm de la empresa Toshiba. Esta memoria tiene un precio de compra bajo y ahora está instalada en muchos productos de Kingston (y otras empresas), y principalmente en modelos de consumo.

Sin embargo, el uso de dicha memoria ha dado lugar a una paradoja: a pesar de que, según su posicionamiento formal, el SSD Kingston HyperX Predator PCIe es un producto premium, solo viene con una garantía de tres años, y el promedio declarado El tiempo entre fallos es significativamente menor que el de los SSD SATA emblemáticos de otros fabricantes.

Kingston HyperX Predator tampoco proporciona ninguna tecnología especial de protección de datos. Pero el disco tiene un área relativamente grande oculta a los ojos del usuario, cuyo tamaño es el 13 por ciento de la capacidad total del disco. La memoria flash de respaldo incluida en él se utiliza para la recolección de basura y la nivelación del desgaste, pero se gasta principalmente en reemplazar las celdas de memoria defectuosas.

Solo queda agregar que el diseño de HyperX Predator no proporciona ninguna medios especiales para eliminar el calor del controlador. A diferencia de la mayoría de las otras soluciones de alto rendimiento, esta unidad no tiene disipador de calor. Sin embargo, este SSD no es en absoluto propenso a sobrecalentarse: su disipación máxima de calor es sólo ligeramente superior a 8 W.

OCZ Revodrive 350 480 GB

El OCZ Revodrive 350 puede considerarse, con razón, uno de los SSD de consumo más antiguos con interfaz PCI Express. En los días en que ninguno de los otros fabricantes pensaba siquiera en lanzar SSD PCIe para clientes, en gama de modelos La empresa OCZ tenía RevoDrive 3 (X2), el prototipo del moderno Revodrive 350. Sin embargo, las raíces de la unidad PCIe OCZ, que se remontan al pasado, la convierten en una propuesta algo extraña en comparación con los competidores actuales. Mientras que la mayoría de los fabricantes de unidades de PC de alto rendimiento utilizan controladores modernos con soporte nativo para el bus PCI Express, el Revodrive 350 implementa una arquitectura muy compleja y claramente subóptima. Se basa en dos o cuatro (según el volumen) controladores SandForce SF-2200, que se ensamblan en una matriz RAID de nivel cero.

Si hablamos del modelo OCZ Revodrive 350 de 480 GB que participó en esta prueba, en realidad se basa en cuatro SSD SATA con una capacidad de 120 GB, cada uno de los cuales se basa en su propio chip SF-2282 (análogo del ampliamente utilizado SF-2281). Luego, estos elementos se combinan en una única matriz RAID 0 de cuatro partes. Sin embargo, para ello no se utiliza un controlador RAID muy familiar, sino un procesador de virtualización propietario (VCA 2.0) OCZ ICT-0262. Sin embargo, es muy probable que bajo este nombre se esconda un chip Marvell 88SE9548 rediseñado, que es un controlador RAID de cuatro puertos SAS/SATA de 6 Gb/s con una interfaz PCI Express 2.0 x8. Pero aun así, los ingenieros de OCZ escribieron su propio firmware y controlador para este controlador.

La singularidad del componente de software RevoDrive 350 radica en el hecho de que no implementa el clásico RAID 0, sino algo similar con equilibrio de carga interactivo. En lugar de dividir el flujo de datos en bloques de tamaño fijo y transmitirlos secuencialmente a diferentes controladores SF-2282, la tecnología VCA 2.0 implica el análisis y la redistribución flexible de las operaciones de E/S dependiendo de la ocupación actual de los controladores de memoria flash. Por lo tanto, el RevoDrive 350 parece un SSD monolítico para el usuario. Es imposible ingresar a su BIOS y es imposible descubrir que una matriz RAID está oculta en las profundidades de este SSD sin un conocimiento detallado del hardware. Además, a diferencia de las matrices RAID convencionales, RevoDrive 350 admite todas las funciones típicas de SSD: monitoreo SMART, TRIM y operación de borrado seguro.

RevoDrive 350 está disponible en forma de placas con interfaz PCI Express 2.0 x8. A pesar de que realmente se utilizan las ocho líneas de interfaz, las cifras de rendimiento indicadas son notablemente inferiores a su rendimiento teórico total. La velocidad máxima de operaciones secuenciales está limitada a 1800 MB/s y el rendimiento de operaciones aleatorias no supera los 140 mil IOPS.

Vale la pena señalar que OCZ RevoDrive 350 está fabricado como una placa PCI Express x8 de altura completa, es decir, esta unidad es físicamente más grande que todos los demás SSD que participaron en las pruebas y, por lo tanto, no se puede instalar en sistemas de bajo perfil. La superficie frontal de la placa RevoDrive 350 está cubierta con una carcasa metálica decorativa, que también actúa como radiador para el chip controlador RAID básico. Los controladores SF-2282 están ubicados en el reverso de la placa y no tienen refrigeración.

Para formar la matriz de memoria flash, OCZ utilizó chips de su empresa matriz, Toshiba. Se utilizan chips fabricados según la tecnología de proceso de 19 nm y con una capacidad de 64 Gbit. La cantidad total de memoria flash en el RevoDrive 350 de 480 GB es de 512 GB, pero el 13% está reservado para necesidades internas: nivelación de desgaste y recolección de basura.

Vale la pena señalar que la arquitectura del RevoDrive 350 no es única. Hay varios modelos más de SSD similares en el mercado, que funcionan según el principio de una "matriz RAID de SSD SATA basada en controladores SandForce". Sin embargo, todas estas soluciones, como la unidad OCZ PCIe que estamos considerando, tienen un inconveniente desagradable: su rendimiento en las operaciones de escritura se degrada con el tiempo. Esto se debe a las peculiaridades de los algoritmos internos de los controladores SandForce, cuya operación TRIM no devuelve la velocidad de escritura al nivel original.

El hecho indiscutible de que el RevoDrive 350 está un paso por debajo de las unidades PCI Express de nueva generación se ve enfatizado por el hecho de que esta unidad tiene solo una garantía de tres años y su recurso de grabación garantizado es de solo 54 TB, varias veces menos que la de sus competidores. Además, a pesar de que RevoDrive 350 tiene el mismo diseño que el servidor Z-Drive 4500, no tiene ninguna protección contra sobretensiones. Sin embargo, todo esto no impide que OCZ, con su audacia característica, posicione el RevoDrive 350 como una solución premium en el nivel Intel SSD 750.

Plextor M6e Edición Negra 256 GB

Cabe señalar de inmediato que la unidad Plextor M6e Black Edition es una sucesora directa del conocido modelo M6e. La similitud del nuevo producto con su predecesor se puede ver en casi todo, si hablamos del componente técnico más que del estético. El nuevo SSD también tiene un diseño de dos componentes, incluida la unidad en formato M.2 2280 y un adaptador que le permite instalarlo en cualquier ranura PCIe x4 (o más rápida) normal. También se basa en un controlador Marvell 88SS9183 de ocho canales, que se comunica con el mundo exterior a través de dos líneas PCI Express 2.0. Al igual que la modificación anterior, el M6e Black Edition utiliza memoria flash Toshiba MLC.

Esto significa que, si bien el M6e Black Edition parece una tarjeta PCI Express x4 de media altura cuando está ensamblado, este SSD en realidad solo usa dos carriles PCI Express 2.0. De ahí las velocidades no muy impresionantes, que son sólo ligeramente superiores al rendimiento de los SSD SATA tradicionales. El rendimiento nominal para operaciones secuenciales está limitado a 770 MB/s, y para operaciones arbitrarias, a 105 mil IOPS. Vale la pena señalar que Plextor M6e Black Edition funciona utilizando el protocolo AHCI heredado, lo que garantiza su amplia compatibilidad con varios sistemas.

A pesar de que el Plextor M6e Black Edition, como el Kingston HyperX Predator, es una combinación de un adaptador PCI Express y un "núcleo" en formato de tarjeta M.2, es imposible determinar esto desde el frente. Todo el disco está oculto bajo una carcasa de aluminio negro figurado, en cuyo centro hay un radiador rojo integrado, que debería eliminar el calor del controlador y de los chips de memoria. El cálculo de los diseñadores es claro: un esquema de color similar se usa ampliamente en varios hardware de juegos, por lo que Plextor M6e Black Edition lucirá armonioso junto a muchas placas base y tarjetas de video para juegos de la mayoría de los principales fabricantes.

La matriz de memoria flash del Plextor M6e Black Edition está equipada con chips MLC NAND de 19 nm de segunda generación de Toshiba con una capacidad de 64 Gbit. A la reserva destinada al fondo de reposición y funcionamiento de algoritmos internos de nivelación de desgaste y recolección de basura se le asigna el 7 por ciento del volumen total. Todo lo demás está disponible para el usuario.

Debido al uso de un controlador Marvell 88SS9183 bastante débil con un bus PCI Express 2.0 x2 externo, la unidad Plextor M6e Black Edition debe considerarse un SSD PCIe bastante lento. Sin embargo, esto no impide que el fabricante clasifique este producto en la categoría de precio superior. Por un lado, sigue siendo más rápido que un SSD SATA y, por otro, tiene buenas características de confiabilidad: tiene un MTBF largo y está cubierto por una garantía de cinco años. Sin embargo, no se implementa ninguna tecnología especial que pueda proteger el M6e Black Edition de sobretensiones o aumentar su vida útil.

Samsung SM951 256GB

El Samsung SM951 es el disco más difícil de alcanzar en las pruebas actuales. El hecho es que inicialmente se trata de un producto para ensambladores de computadoras, por lo que se presenta bastante mal en las ventas minoristas. Sin embargo, si lo desea, todavía es posible comprarlo, por lo que no nos negamos a considerar el SM951. Además, a juzgar por las características, se trata de un modelo de acción muy rápida. Está diseñado para funcionar en el bus PCI Express 3.0 x4, utiliza el protocolo AHCI y promete velocidades impresionantes: hasta 2150 MB/s para operaciones secuenciales y hasta 90 mil IOPS para operaciones aleatorias. Pero lo más importante es que con todo esto el Samsung SM951 es más barato que muchos otros SSD PCIe, por lo que su búsqueda de venta puede tener una justificación económica muy concreta.

Otra característica del Samsung SM951 es que viene en formato M.2. Inicialmente esta solución está dirigida a sistemas móviles, por lo que no se incluyen con la unidad adaptadores para ranuras PCIe de tamaño completo. Sin embargo, esto difícilmente puede considerarse un inconveniente grave: la mayoría de las placas base emblemáticas también tienen ranuras de interfaz M.2. Además, las placas adaptadoras necesarias están ampliamente disponibles para la venta. El Samsung SM951 en sí es una placa con factor de forma M.2 2280, cuyo conector tiene una llave tipo M, lo que indica la necesidad de un SSD con cuatro líneas PCI Express.

El Samsung SM951 se basa en un controlador Samsung UBX excepcionalmente potente, desarrollado por el fabricante específicamente para SSD con interfaz PCI Express. Se basa en tres núcleos con arquitectura ARM y, en teoría, es capaz de trabajar tanto con comandos AHCI como NVMe. En el SSD en cuestión, sólo el modo AHCI está habilitado en el controlador. Pero la versión NVMe de este controlador Pronto podría verse en un nuevo SSD de consumo que Samsung lanzará este otoño.

Debido al enfoque OEM, no se proporciona ni el período de garantía ni la duración prevista para la unidad en cuestión. Los constructores de sistemas en los que se instalará el SM951 o los vendedores deben declarar estos parámetros. Sin embargo, cabe señalar que 3D V-NAND, que ahora Samsung promueve activamente en los SSD de consumo como un tipo de memoria flash más rápida y confiable, no se utiliza en el SM951. En su lugar, utiliza Toggle Mode 2.0 MLC NAND plano convencional, presumiblemente producido con tecnología de 16 nm (algunas fuentes sugieren una tecnología de proceso de 19 nm). Esto significa que no se debe esperar que el SM951 tenga la misma resistencia que la unidad insignia SATA 850 PRO. En este parámetro, el SM951 está más cerca de los modelos convencionales de nivel medio; además, en este SSD sólo el 7 por ciento de la matriz de memoria flash está reservada para redundancia. El Samsung SM951 no tiene ninguna tecnología especial a nivel de servidor para proteger los datos contra cortes de energía. En otras palabras, en este modelo el énfasis está únicamente en la velocidad y se elimina todo lo demás para reducir costos.

Vale la pena señalar un punto más. Bajo una carga elevada, el Samsung SM951 presenta un calentamiento bastante grave, que en última instancia puede incluso provocar un estrangulamiento. Por tanto, en sistemas de alto rendimiento, es recomendable organizar al menos un flujo de aire para el SM951, o mejor aún, cubrirlo con un radiador.

Características comparativas de los SSD probados

Problemas de compatibilidad

Como cualquier tecnología nueva, las unidades de estado sólido con interfaz PCI Express aún no pueden presumir de un funcionamiento 100% libre de problemas en ninguna plataforma, especialmente en las más antiguas. Por lo tanto, hay que elegir un SSD adecuado no sólo en función de las características del consumidor, sino también teniendo en cuenta la compatibilidad. Y aquí es importante tener en cuenta dos puntos.

En primer lugar, diferentes SSD pueden utilizar diferentes números de carriles PCI Express y diferentes generaciones este neumático es 2.0 o 3.0. Por lo tanto, antes de comprar una unidad PCIe, debe asegurarse de que el sistema donde planea instalarla tenga una ranura libre con el ancho de banda requerido. Por supuesto, los SSD PCIe más rápidos son compatibles con ranuras lentas, pero en este caso comprar un SSD de alta velocidad no tiene mucho sentido: simplemente no podrá liberar todo su potencial.

Plextor M6e Black Edition tiene la compatibilidad más amplia en este sentido: solo requiere dos líneas PCI Express 2.0, y una ranura libre de este tipo probablemente se encontrará en casi cualquier placa base. El Kingston HyperX Predator ya requiere cuatro carriles PCI Express 2.0: muchas placas también tienen ranuras PCIe, pero algunas plataformas económicas pueden no tener ranuras adicionales con cuatro o más carriles PCI Express. Esto es especialmente cierto para las placas base construidas con conjuntos de chips de nivel inferior, cuyo número total de líneas se puede reducir a seis. Por lo tanto, antes de comprar un Kingston HyperX Predator, asegúrese de verificar que el sistema tenga una ranura libre con cuatro o más líneas PCI Express.

OCZ Revodrive 350 plantea un problema más complicado: ya requiere ocho carriles PCI Express. Estas ranuras generalmente no las implementa el chipset, sino el procesador. Por lo tanto, el lugar óptimo para usar dicha unidad son las plataformas LGA 2011/2011-3, donde el controlador del procesador PCI Express tiene un número excesivo de líneas, lo que le permite dar servicio a más de una tarjeta de video. En sistemas con procesadores LGA 1155/1150/1151, el OCZ Revodrive 350 será apropiado sólo si se utilizan los gráficos integrados en la CPU. De lo contrario, a favor de una unidad de estado sólido, tendrá que quitarle la mitad de las líneas a la GPU y cambiarla al modo PCI Express x8.

Intel SSD 750 y Samsung SM951 son algo similares al OCZ Revodrive 350: también es preferible usarlos en ranuras PCI Express alimentadas por el procesador. Sin embargo, la razón aquí no es el número de líneas - sólo requieren cuatro líneas PCI Express, sino la generación de esta interfaz: ambas unidades son capaces de utilizar el mayor ancho de banda de PCI Express 3.0. Sin embargo, hay una excepción: los últimos chipsets Intel de la serie 100, diseñados para procesadores de la familia Skylake, recibieron soporte para PCI Express 3.0, por lo que en las últimas placas LGA 1151 se pueden instalar sin remordimientos de conciencia en el chipset. Ranuras PCIe, a las que al menos cuatro líneas.

Hay una segunda parte del problema de compatibilidad. Además de todas las restricciones asociadas con el rendimiento de las distintas variaciones de las ranuras PCI Express, también existen restricciones asociadas con los protocolos utilizados. Los que menos problemas presentan en este sentido son los SSD que funcionan mediante AHCI. Debido a que emulan el comportamiento de un controlador SATA normal, pueden funcionar con cualquier plataforma, incluso antigua: se ven en el BIOS de cualquier placa base, pueden ser discos de arranque, y para su funcionamiento en el sistema operativo no se requieren controladores adicionales. En otras palabras, Kingston HyperX Predator y Plextor M6e Black Edition son dos de los SSD PCIe más sencillos.

¿Qué pasa con el otro par de unidades AHCI? La situación con ellos es un poco más complicada. El OCZ Revodrive 350 se ejecuta en el sistema operativo a través de su propio controlador, pero incluso a pesar de esto, no hay problemas para hacer que este disco sea de arranque. La situación es peor con el Samsung SM951. Aunque este SSD se comunica con el sistema a través del protocolo AHCI heredado, no tiene su propio BIOS y, por lo tanto, debe inicializarse. BIOS de la placa base honorarios. Desafortunadamente, no todas las placas base, especialmente las más antiguas, son compatibles con este SSD. Por tanto, sólo podemos hablar con total confianza de su compatibilidad con placas basadas en los últimos chipsets Intel de las series 90 y 100. En otros casos, es posible que simplemente no lo vean. tarjeta madre. Por supuesto, esto no le impedirá utilizar el Samsung SM951 en un sistema operativo donde el controlador AHCI lo inicializa fácilmente, pero en este caso tendrá que olvidarse de la posibilidad de arrancar desde un SSD de alta velocidad.

Pero el mayor inconveniente lo puede causar el Intel SSD 750, que funciona a través de la nueva interfaz NVMe. Los controladores necesarios para admitir SSD que utilizan este protocolo solo están disponibles en los sistemas operativos más recientes. Así, en Linux, el soporte NVMe apareció en la versión 3.1 del kernel; El controlador NVMe “innato” está disponible en los sistemas Microsoft, a partir de Windows 8.1 y Servidor de windows 2012 R2; y en OS X, se agregó compatibilidad con unidades NVMe en la versión 10.10.3. Además, NVMe SSD no es compatible con todas las placas base. Para que dichas unidades se utilicen como unidades de arranque, el BIOS de la placa base también debe tener el controlador adecuado. Sin embargo, los fabricantes han incorporado la funcionalidad necesaria sólo en los modelos más Últimas Versiones Firmware lanzado para los últimos modelos de placas base. Por lo tanto, descargue el soporte Sistema operativo con unidades NVMe solo están disponibles en las placas más modernas para entusiastas, basadas en kits Lógica Intel Z97, Z170 y X99. En plataformas más antiguas y económicas, los usuarios podrán utilizar SSD NVMe solo como segundas unidades en un conjunto limitado de sistemas operativos.

A pesar de que intentamos describir todas las combinaciones posibles de plataformas y unidades PCI Express, la principal conclusión de lo anterior es la siguiente: la compatibilidad de los SSD PCIe con las placas base no es una cuestión tan obvia como en el caso de los SSD SATA. Por lo tanto, antes de comprar cualquier unidad de estado sólido de alta velocidad que funcione mediante PCI Express, asegúrese de verificar su compatibilidad con una placa base específica en el sitio web del fabricante.

Configuración de prueba, herramientas y metodología de prueba.

Las pruebas se realizan en el quirófano. sistema microsoft Windows 8.1 Professional x64 con actualización, que reconoce y da servicio correctamente a las unidades de estado sólido modernas. Esto significa que durante el proceso de prueba, como en el uso diario normal del SSD, se admite y utiliza activamente el comando TRIM. Las mediciones de rendimiento se realizan con unidades en estado "usado", lo que se logra llenándolas previamente con datos. Antes de cada prueba, las unidades se limpian y mantienen mediante el comando TRIM. Entre las pruebas individuales hay una pausa de 15 minutos, prevista para el correcto desarrollo de la tecnología de recolección de basura. Todas las pruebas utilizan datos aleatorios e incompresibles a menos que se indique lo contrario.

Aplicaciones y pruebas utilizadas:

Iómetro 1.1.0

Medición de la velocidad de lectura y escritura secuencial de datos en bloques de 256 KB (el tamaño de bloque más típico para operaciones secuenciales en tareas de escritorio). Las velocidades se estiman en un minuto, tras lo cual se calcula el promedio.
Medir la velocidad de lectura y escritura aleatoria en bloques de 4 KB (este tamaño de bloque se utiliza en la gran mayoría de operaciones de la vida real). La prueba se realiza dos veces: sin cola de solicitudes y con una cola de solicitudes con una profundidad de 4 comandos (típico de aplicaciones de escritorio que trabajan activamente con un sistema de archivos ramificado). Los bloques de datos están alineados con respecto a las páginas de memoria flash de las unidades. La evaluación de la velocidad se realiza durante tres minutos, tras lo cual se calcula la media.
Establecer la dependencia de las velocidades aleatorias de lectura y escritura cuando se opera una unidad con bloques de 4 KB de la profundidad de la cola de solicitudes (que van de uno a 32 comandos). Los bloques de datos están alineados con respecto a las páginas de memoria flash de las unidades. La evaluación de la velocidad se realiza durante tres minutos, tras lo cual se calcula la media.
Establecer la dependencia de las velocidades aleatorias de lectura y escritura cuando la unidad opera con bloques de diferentes tamaños. Se utilizan bloques que varían en tamaño desde 512 bytes hasta 256 KB. La profundidad de la cola de solicitudes durante la prueba es de 4 comandos. Los bloques de datos están alineados con respecto a las páginas de memoria flash de las unidades. La evaluación de la velocidad se realiza durante tres minutos, tras lo cual se calcula la media.
Medir el rendimiento bajo cargas de trabajo mixtas de subprocesos múltiples y determinar su dependencia de la relación entre operaciones de lectura y escritura. La prueba se realiza dos veces: para lecturas y escrituras secuenciales en bloques de 128 KB, ejecutadas en dos subprocesos independientes, y para operaciones aleatorias con bloques de 4 KB, ejecutadas en cuatro subprocesos. En ambos casos, la relación entre las operaciones de lectura y escritura varía en incrementos del 20 por ciento. La evaluación de la velocidad se realiza durante tres minutos, tras lo cual se calcula la media.
Estudio de la degradación del rendimiento de SSD al procesar un flujo continuo de operaciones de escritura aleatoria. Se utilizan bloques de 4 KB de tamaño y una profundidad de cola de 32 comandos. Los bloques de datos están alineados con respecto a las páginas de memoria flash de las unidades. La duración de la prueba es de dos horas y las mediciones instantáneas de velocidad se realizan cada segundo. Al final de la prueba, se verifica adicionalmente la capacidad de la unidad para restaurar su rendimiento a sus valores originales debido al funcionamiento de la tecnología de recolección de basura y después de ejecutar el comando TRIM.

CrystalDiskMark 5.0.2
Una prueba sintética que proporciona indicadores de rendimiento típicos para unidades de estado sólido, medidos en un área de disco de 1 gigabyte "en la parte superior" sistema de archivos. De todo el conjunto de parámetros que se pueden evaluar con esta utilidad, prestamos atención a la velocidad de lectura y escritura secuencial, así como al rendimiento de lectura y escritura aleatoria de bloques de 4 KB sin cola de solicitudes y con una profundidad de cola de 32 comandos.
PCMark 8 2.0
Una prueba basada en la emulación de una carga de disco real, que es típica de varios aplicaciones populares. En la unidad que se está probando, se crea una única partición en el archivo sistema NTFS para toda la capacidad disponible y PCMark 8 ejecuta la prueba de almacenamiento secundario. Los resultados de las pruebas tienen en cuenta tanto el rendimiento final como la velocidad de ejecución de los rastros de prueba individuales generados por varias aplicaciones.
Pruebas de copia de archivos
Esta prueba mide la velocidad de copia de directorios de archivos. diferentes tipos, así como la velocidad de archivar y desarchivar archivos dentro del disco. Para copiar, utilice el estándar. herramienta de Windows– Utilidad Robocopy, al archivar y descomprimir – Archivador 7-zip versión 9.22 beta. Las pruebas involucran tres conjuntos de archivos: ISO – un conjunto que incluye varias imágenes de disco con distribuciones de programas; Programa: un conjunto que es un paquete de software preinstalado; Trabajo: un conjunto de archivos de trabajo, que incluye documentos de oficina, fotografías e ilustraciones, archivos pdf y contenido multimedia. Cada conjunto tiene un tamaño de archivo total de 8 GB.

Se utiliza una computadora con una placa base como plataforma de prueba. placa asus Z97-Pro Procesador central i5-4690K con gráficos integrados Núcleo Intel Gráficos HD 4600 y SDRAM DDR3-2133 de 16 GB. Las unidades con interfaz SATA se conectan al controlador SATA de 6 Gb/s integrado en el chipset de la placa base y funcionan en modo AHCI. Las unidades con interfaz PCI Express se instalan en la primera ranura PCI Express 3.0 x16 de alta velocidad. Los controladores utilizados son Intel Rapid Storage Technology (RST) 13.5.2.1000 y el controlador Intel Windows NVMe 1.2.0.1002.

El volumen y la velocidad de transferencia de datos en los puntos de referencia se indican en unidades binarias (1 KB = 1024 bytes).

Además de los cinco héroes principales de esta prueba: los SSD de cliente con interfaz PCI Express, también agregamos el SSD SATA más rápido: el Samsung 850 PRO.

Como resultado, la lista de modelos probados tomó la siguiente forma:

Intel SSD 750 400 GB (SSDPEDMW400G4, firmware 8EV10135);
Kingston HyperX Predator PCIe 480 GB (SHPM2280P2H/480G, firmware OC34L5TA);
OCZ RevoDrive 350 480 GB (RVD350-FHPX28-480G, firmware 2.50);
Plextor M6e Black Edition 256 GB (PX-256M6e-BK, firmware 1.05);
Samsung 850 Pro 256 GB (MZ-7KE256, firmware EXM01B6Q);
Samsung SM951 256 GB (MZHPV256HDGL-00000, firmware BXW2500Q).

Actuación

Lecturas y escrituras secuenciales.

La nueva generación de unidades de estado sólido, transferidas al bus PCI Express, debe distinguirse principalmente por sus altas velocidades de lectura y escritura secuenciales. Y esto es exactamente lo que vemos en el gráfico. Todos los SSD PCIe resultan ser más productivos que el mejor SSD SATA: el Samsung 850 PRO. Sin embargo, incluso algo tan simple como las lecturas y escrituras secuenciales muestra enormes diferencias entre los SSD de diferentes fabricantes. Además, la versión del bus PCI Express utilizado no es determinante. El mejor rendimiento aquí lo puede lograr la unidad PCI Express 3.0 x4 del Samsung SM951, y en segundo lugar está el Kingston HyperX Predator, que funciona a través de PCI Express 2.0 x4. La unidad NVMe progresiva Intel SSD 750 quedó sólo en tercer lugar.

lecturas aleatorias

Si hablamos de lectura aleatoria, entonces, como se puede ver en los diagramas, los SSD PCIe no difieren particularmente en velocidad de los SSD SATA tradicionales. Además, esto se aplica no solo a las unidades AHCI, sino también al producto que funciona con el canal NVMe. Realmente mejor que Samsung 850 Rendimiento profesional Solo tres participantes en esta prueba pueden demostrar operaciones de lectura aleatoria en colas de solicitudes pequeñas: Samsung SM951, Intel SSD 750 y Kingston HyperX Predator.

Aunque las operaciones de cola de consultas profundas para Computadoras personales no son típicos, todavía veremos cómo el rendimiento del SSD en cuestión depende de la profundidad de la cola de solicitudes al leer bloques de 4 kilobytes.

El gráfico muestra claramente cómo las soluciones que se ejecutan a través de PCI Express 3.0 x4 pueden superar a todos los demás SSD. Las curvas correspondientes al Samsung SM951 y al Intel SSD 750 son significativamente más altas que las gráficas de otras unidades. Según el diagrama anterior, se puede sacar una conclusión más: el OCZ RevoDrive 350 es una unidad de estado sólido vergonzosamente lenta. En operaciones de lectura aleatoria, es aproximadamente la mitad de bueno que un SSD SATA, lo que se debe a su arquitectura RAID y al uso de controladores SandForce obsoletos de segunda generación.

Además de esto, sugerimos observar cómo la velocidad de lectura aleatoria depende del tamaño del bloque de datos:

Aquí el panorama es un poco diferente. A medida que aumenta el tamaño del bloque, las operaciones empiezan a parecerse a las secuenciales, por lo que no sólo empieza a influir la arquitectura y potencia del controlador SSD, sino también el ancho de banda del bus que utilizan. En grandes bloques mejor interpretación Proporciona Samsung SM951, Intel SSD 750 y Kingston HyperX Predator.

Escrituras aleatorias

En algún lugar, los beneficios de la interfaz NVMe de baja latencia y el controlador Intel SSD 750 de alto paralelo tenían que aparecer. Además, el gran búfer DRAM disponible en este SSD permite un almacenamiento en caché de datos muy eficiente. Como resultado, el Intel SSD 750 ofrece velocidades de escritura aleatoria inigualables incluso cuando la cola de solicitudes es mínima.

Puede ver más claramente lo que sucede con el rendimiento de escritura aleatoria a medida que aumenta la profundidad de la cola de solicitudes en próximo horario, que muestra la dependencia de la velocidad de escritura aleatoria en bloques de 4 kilobytes de la profundidad de la cola de solicitudes:

El rendimiento del Intel SSD 750 aumenta hasta que la profundidad de la cola alcanza los 8 comandos. Este es un comportamiento típico de los SSD de consumo. Sin embargo, el nuevo producto de Intel se diferencia en que sus velocidades de escritura aleatoria son significativamente más altas que las de cualquier otra unidad de estado sólido, incluidos los modelos PCIe más rápidos como el Samsung SM951 o el Kingston HyperX Predator. En otras palabras, bajo cargas de escritura ocasionales, el Intel SSD 750 ofrece un rendimiento fundamentalmente mejor que cualquier otro SSD. En otras palabras, cambiar a la interfaz NVMe le permite mejorar la velocidad de escritura aleatoria. Y esta es ciertamente una característica importante, pero principalmente para las unidades de servidor. En realidad, el Intel SSD 750 es precisamente un pariente cercano de modelos como Intel DC P3500, P3600 y P3700.

El siguiente gráfico muestra el rendimiento de la escritura aleatoria en función del tamaño del bloque de datos.

A medida que aumentan los tamaños de bloque, el Intel SSD 750 pierde su ventaja incondicional. Samsung SM951 y Kingston HyperX Predator están comenzando a producir aproximadamente el mismo rendimiento.


A medida que los SSD se vuelven más baratos, ya no se utilizan como unidades puramente de sistema y se están convirtiendo en unidades de trabajo habituales. En tales situaciones, el SSD recibe no solo una carga refinada en forma de escritura o lectura, sino también solicitudes mixtas, cuando las operaciones de lectura y escritura son iniciadas por diferentes aplicaciones y deben procesarse simultáneamente. Sin embargo, el funcionamiento full-duplex sigue siendo un problema importante para los controladores SSD modernos. Cuando se mezclan lecturas y escrituras en la misma cola, la velocidad de la mayoría de los SSD de consumo cae notablemente. Este fue el motivo para realizar un estudio aparte, en el que comprobamos cómo funcionan los SSD cuando es necesario procesar operaciones secuenciales que llegan intercaladas. Los siguientes gráficos muestran el caso más típico de computadoras de escritorio, donde la proporción de operaciones de lectura y escritura es de 4 a 1.

Con una carga mixta secuencial con operaciones de lectura predominantes, típica de las computadoras personales convencionales, el Samsung SM951 y el Kingston HyperX Predator ofrecen el mejor rendimiento. Una carga mixta aleatoria resulta ser una prueba más difícil para los SSD y deja al Samsung SM951 a la cabeza, pero al segundo lugar pasa el Intel SSD 750. Al mismo tiempo, Plextor M6e Black Edition, Kingston HyperX Predator y OCZ RevoDrive 350 generalmente resultan ser notablemente peores que un SSD SATA normal.

El siguiente par de gráficos ofrece una imagen más detallada del rendimiento bajo cargas mixtas, mostrando la dependencia de la velocidad del SSD de la proporción de operaciones de lectura y escritura en él.

Todo lo dicho anteriormente queda bien confirmado por los gráficos anteriores. Con carga mixta con operaciones secuenciales, el mejor rendimiento lo muestra el Samsung SM951, que se siente como pez en el agua cuando se trabaja con cualquier dato serial. Para operaciones mixtas arbitrarias la situación es ligeramente diferente. Ambas unidades Samsung, la SM951 que funciona a través de PCI Express 3.0 x4 y la SATA 850 PRO normal, dan muy buenos resultados en esta prueba, superando a casi todos los demás SSD. En algunos casos, sólo el Intel SSD 750 puede resistirlos, que gracias al sistema de comando NVMe está perfectamente optimizado para trabajar con escrituras aleatorias. Y cuando la proporción de registros en el flujo de transacciones mixtas aumenta al 80 por ciento o más, se da un salto adelante.

Resultados en CrystalDiskMark

CrystalDiskMark es una aplicación de evaluación comparativa simple y popular que se ejecuta sobre el sistema de archivos y produce resultados que los usuarios comunes pueden repetir fácilmente. Los indicadores de rendimiento obtenidos en él deberían complementar los gráficos detallados que construimos en base a las pruebas en IOMeter.

Los cuatro diagramas mostrados tienen valor únicamente teórico y muestran un rendimiento máximo que no se puede lograr en cargas de trabajo de cliente típicas. En las computadoras personales nunca hay una cola de solicitudes con una profundidad de 32 comandos, pero en pruebas especiales le permite obtener indicadores de rendimiento máximos. Y en este caso, el rendimiento líder por un amplio margen lo da el Intel SSD 750, que tiene una arquitectura heredada de las unidades de servidor, donde una gran profundidad de cola de solicitudes es bastante normal.

Pero estos cuatro diagramas tienen un interés práctico: muestran el rendimiento bajo carga, típico de las computadoras personales. Y aquí el mejor rendimiento lo ofrece el Samsung SM951, que va por detrás del Intel SSD 750 sólo en escrituras aleatorias de 4 KB.

PCMark 8 2.0, casos de uso reales

El paquete de pruebas Futuremark PCMark 8 2.0 es interesante porque no es de naturaleza sintética, sino que, por el contrario, se basa en cómo funcionan las aplicaciones reales. Durante su recorrido, se reproducen escenarios reales: rastros del uso del disco en tareas comunes de escritorio y se mide la velocidad de su ejecución. La versión actual de esta prueba simula cargas de trabajo tomadas de aplicaciones de juegos de la vida real de Battlefield 3 y World of Warcraft y paquetes de software de Abobe y Microsoft: After Effects, Illustrator, InDesign, Photoshop, Excel, PowerPoint y Word. El resultado final se calcula en forma de la velocidad media que muestran los vehículos al pasar por las rutas de prueba.

La prueba PCMark 8 2.0, que evalúa el rendimiento de los sistemas de almacenamiento en aplicaciones reales, nos dice claramente que sólo hay dos unidades PCIe, cuya velocidad es fundamentalmente mayor que la de los modelos convencionales con interfaz SATA. Se trata del Samsung SM951 y el Intel SSD 750, que ganaron en muchas otras pruebas. Otros SSD PCIe, por ejemplo, Plextor M6e Black Edition y Kingston HyperX Predator, están más de una vez y media por detrás de los líderes. Bueno, el OCZ ReveDrive 350 demuestra un rendimiento francamente pobre. Es más del doble de lento que los mejores SSD PCIe e incluso más lento que el Samsung 850 PRO, que funciona a través de una interfaz SATA.

El resultado integral de PCMark 8 debe complementarse con indicadores de rendimiento producidos por unidades flash al pasar trazas de prueba individuales que simulan varias opciones de carga de la vida real. El hecho es que bajo diferentes cargas, las unidades flash a menudo se comportan de manera ligeramente diferente.

Cualquiera que sea la aplicación de la que estemos hablando, en cualquier caso, el mayor rendimiento lo proporciona uno de los SSD con interfaz PCI Express 3.0 x4: Samsung SM951 o Intel SSD 750. Curiosamente, otros SSD PCIe en algunos casos generalmente solo proporcionan velocidades. al nivel de los SSD SATA. De hecho, la ventaja del mismo Kingston HyperX Predator y Plextor M6e Black Edition sobre el Samsung 850 PRO solo se puede ver en Adobe Photoshop, Campo de batalla 3 y Microsoft Word.

Copiando documentos

Teniendo en cuenta que las unidades de estado sólido se están introduciendo cada vez más en las computadoras personales, decidimos agregar a nuestra metodología una medición del rendimiento durante las operaciones comunes con archivos (al copiar y trabajar con archivadores) que se realizan "dentro" de la unidad. . Esta es una actividad típica del disco que ocurre cuando el SSD no actúa como una unidad del sistema, sino como un disco normal.

En las pruebas de copia, los líderes siguen siendo los mismos Samsung SM951 e Intel SSD 750. Sin embargo, si hablamos de archivos secuenciales de gran tamaño, entonces Kingston HyperX Predator puede competir con ellos. Debo decir que con una simple copia, casi todos los SSD PCIe resultan ser más rápidos que el Samsung 850 PRO. Sólo hay una excepción: Plextor M6e Black Edition. Y el OCZ RevoDrive 350, que en otras pruebas se encontró constantemente en la posición de un outsider desesperado, supera inesperadamente no sólo al SSD SATA, sino también al SSD PCIe más lento.

El segundo grupo de pruebas se llevó a cabo al archivar y desarchivar un directorio con archivos de trabajo. La diferencia fundamental en este caso es que la mitad de las operaciones se realizan con archivos separados y la segunda mitad con un archivo grande.

La situación es similar cuando se trabaja con archivos. La única diferencia es que aquí el Samsung SM951 logra diferenciarse con confianza de todos sus competidores.

Cómo funcionan TRIM y la recolección de basura en segundo plano

Al probar varios SSD, siempre verificamos cómo manejan el comando TRIM y si pueden recolectar basura y restaurar su rendimiento sin el soporte del sistema operativo, es decir, en una situación en la que no se emite el comando TRIM. Esta vez también se llevaron a cabo pruebas de este tipo. El diseño de esta prueba es estándar: después de crear una carga continua prolongada en la escritura de datos, lo que conduce a una degradación de la velocidad de escritura, desactivamos el soporte TRIM y esperamos 15 minutos, durante los cuales el SSD puede intentar recuperarse por sí solo utilizando su propia recolección de basura. algoritmo, pero sin ayuda externa del sistema operativo, y medir la velocidad. Luego se fuerza el comando TRIM en el variador y, tras una breve pausa, se vuelve a medir la velocidad.

Los resultados de esta prueba se muestran en la siguiente tabla, que muestra para cada modelo probado si responde a TRIM borrando la memoria flash no utilizada y si puede obtener páginas de memoria flash limpias para operaciones futuras si no se le emite un comando TRIM. Para las unidades que pudieron realizar la recolección de basura sin el comando TRIM, también indicamos la cantidad de memoria flash que el controlador SSD liberó de forma independiente para operaciones futuras. Si la unidad se utiliza en un entorno sin soporte TRIM, esta es exactamente la cantidad de datos que se pueden guardar en la unidad con una velocidad inicial alta después de la inactividad.

A pesar de que el soporte de alta calidad para el comando TRIM se ha convertido en un estándar de la industria, algunos fabricantes consideran aceptable vender unidades que no implementen completamente este comando. Un ejemplo tan negativo lo demuestra el OCZ Revodrive 350. Formalmente, entiende TRIM e incluso intenta hacer algo cuando recibe este comando, pero no se habla de un retorno completo de la velocidad de escritura a sus valores originales. Y esto no tiene nada de extraño: el Revodrive 350 se basa en controladores SandForce, que se caracterizan por una degradación irreversible del rendimiento. En consecuencia, también está presente en el Revodrive 350.

Todos los demás SSD PCIe funcionan con TRIM al igual que sus homólogos SATA. Es decir, ideal: en los sistemas operativos que envían este comando a las unidades, el rendimiento se mantiene en un nivel constantemente alto.

Sin embargo, queremos más: una unidad de alta calidad debería poder realizar la recolección de basura sin emitir el comando TRIM. Y aquí destaca el Plextor M6e Black Edition: una unidad que puede liberar de forma independiente mucha más memoria flash para futuras operaciones que sus competidores. Aunque, por supuesto, en un grado u otro, la recolección de basura autónoma funciona para todos los SSD que probamos, con la excepción del Samsung SM951. En otras palabras, durante el uso normal en ambientes modernos El rendimiento del Samsung SM951 no se degradará; sin embargo, en los casos en los que TRIM no sea compatible, no se recomienda utilizar este SSD.

conclusiones

Probablemente deberíamos empezar a resumir los resultados afirmando que los SSD de consumo con interfaz PCI Express ya no son productos exóticos o experimentales, sino todo un segmento del mercado en el que juegan los discos de estado sólido de mayor rendimiento para los entusiastas. Naturalmente, esto también significa que no ha habido problemas con los SSD PCIe desde hace mucho tiempo: admiten todas las funciones que tienen los SSD SATA, pero al mismo tiempo son más productivos y, a veces, tienen algunas tecnologías nuevas e interesantes.

Al mismo tiempo, el mercado de clientes de SSD PCIe no está tan concurrido y hasta ahora solo las empresas con un alto potencial de ingeniería han podido ingresar a la cohorte de fabricantes de este tipo de unidades de estado sólido. Esto se debe al hecho de que los desarrolladores independientes de controladores SSD producidos en masa aún no cuentan con soluciones de diseño que les permitan comenzar a producir unidades PCIe con un mínimo esfuerzo de ingeniería. Por tanto, cada uno de los SSD PCIe que se presentan actualmente en las tiendas es original y único a su manera.

En esta prueba, pudimos reunir los cinco SSD PCIe más populares y comunes, destinados a funcionar como parte de computadoras personales. Y según los resultados de conocerlos, queda claro que los compradores que quieran cambiar al uso de unidades de estado sólido con una interfaz progresiva no enfrentarán ningún problema serio a la hora de elegir. En la mayoría de los casos, la elección será clara, los modelos probados difieren mucho en sus cualidades de consumo.

En general, el modelo SSD PCIe más atractivo resultó ser Samsung SM951. Esta es una solución brillante de uno de los líderes del mercado, que opera a través del bus PCI Express 3.0 x4, que no solo resulta capaz de proporcionar el mayor rendimiento en cargas de trabajo comunes típicas, sino que también es significativamente más barata que todas las demás unidades PCIe.

Sin embargo, el Samsung SM951 todavía no es perfecto. En primer lugar, no contiene ninguna tecnología especial destinada a aumentar la confiabilidad, pero en los productos de nivel premium uno aún quisiera tenerlas. En segundo lugar, este SSD es bastante difícil de encontrar a la venta en Rusia: no se suministra a nuestro país a través de canales oficiales. Afortunadamente, podemos sugerirle que preste atención a una buena alternativa: SSD Intel 750. Este SSD también funciona a través de PCI Express 3.0 x4 y está sólo ligeramente por detrás del Samsung SM951. Pero es un pariente directo de los modelos de servidor y, por lo tanto, tiene una alta confiabilidad y funciona utilizando el protocolo NVMe, lo que le permite demostrar una velocidad insuperable en operaciones de escritura aleatoria.

En principio, en comparación con el Samsung SM951 y el Intel SSD 750, otros SSD con interfaz PCIe parecen bastante débiles. Sin embargo, todavía hay situaciones en las que tendrán que preferir algún otro modelo de SSD PCIe. El hecho es que las unidades avanzadas de Samsung e Intel son compatibles solo con placas base modernas integradas en conjuntos de chips Intel de la serie noventa o centésima. En sistemas más antiguos, solo pueden funcionar como un "segundo disco" y será imposible cargar el sistema operativo desde ellos. Por lo tanto, ni el Samsung SM951 ni el Intel SSD 750 son adecuados para actualizar plataformas de generaciones anteriores, y la elección habrá que recaer en la unidad. Depredador HyperX de Kingston, que, por un lado, puede ofrecer un buen rendimiento y, por otro, garantiza que no tendrá problemas de compatibilidad con plataformas más antiguas.

Me han hecho esta pregunta más de una vez, así que ahora intentaré responderla de la manera más clara y breve posible. Para ello, proporcionaré imágenes de las ranuras PCI Express y de expansión PCI de la placa base para una mejor comprensión y, Por supuesto, indicaré las principales diferencias en las características, es decir. Muy pronto descubrirás qué son estas interfaces y cómo son.

Entonces, primero, respondamos brevemente la pregunta: ¿qué son exactamente PCI Express y PCI?

¿Qué es PCI Express y PCI?

PCI Es un bus de entrada/salida paralelo de computadora para conectar dispositivos periféricos a la placa base de la computadora. PCI se utiliza para conectar: ​​tarjetas de video, tarjetas de sonido, tarjetas de red, sintonizadores de TV y otros dispositivos. La interfaz PCI está desactualizada, por lo que probablemente no podrá encontrar, por ejemplo, una tarjeta de video moderna que se conecte a través de PCI.

PCI-Express(PCIe o PCI-E) es una computadora autobús serie E/S para conectar dispositivos periféricos a la placa base de la computadora. Aquellos. en este caso bidireccional conexión en serie, que puede tener varias líneas (x1, x2, x4, x8, x12, x16 y x32). Cuantas más líneas haya, mayor será el rendimiento del bus PCI-E. La interfaz PCI Express se utiliza para conectar dispositivos como tarjetas de video, tarjetas de sonido, tarjetas de red, unidades SSD y otros.

Existen varias versiones de la interfaz PCI-E: 1.0, 2.0 y 3.0 (La versión 4.0 se lanzará pronto.). Esta interfaz generalmente se designa, por ejemplo, así PCI-E 3.0 x16, lo que significa versión PCI Express 3.0 con 16 carriles.

Si hablamos de si, por ejemplo, una tarjeta de video que tenga una interfaz PCI-E 3.0 funcionará en una placa base que solo admita PCI-E 2.0 o 1.0, los desarrolladores dicen que todo funcionará, solo que, por supuesto, tenga en cuenta que el ancho de banda estará limitado por las capacidades de la placa base. Por lo tanto, en este caso, pague de más por una tarjeta de video con más nueva versión PCI Express creo que no vale la pena ( aunque sólo sea para el futuro, es decir ¿Estás pensando en comprar una nueva placa base con PCI-E 3.0?). Además, y viceversa, digamos que tienes tarjeta madre admite la versión PCI Express 3.0 y la versión de la tarjeta de video, digamos, 1.0, entonces esta configuración también debería funcionar, pero solo con capacidades PCI-E 1.0, es decir. No hay limitación aquí, ya que la tarjeta de video en este caso funcionará al límite de sus capacidades.

Diferencias entre PCI Express y PCI

La principal diferencia en las características es, por supuesto, el rendimiento; para PCI Express es mucho mayor, por ejemplo, PCI a 66 MHz tiene un rendimiento de 266 MB/s y PCI-E 3.0 (x16) 32 GB/s.

Externamente, las interfaces también son diferentes, por lo que no funcionará conectar, por ejemplo, una tarjeta de video PCI Express a una ranura de expansión PCI. Las interfaces PCI Express con diferentes números de carriles también son diferentes, ahora mostraré todo esto en imágenes.

Ranuras de expansión PCI Express y PCI en placas base

Ranuras PCI y AGP

Ranuras PCI-E x1, PCI-E x16 y PCI