Slot di espansione PCI Express 3.0. Cos'è PCI Express. Formati di bus PCI-E

PCI- Esprimere (PCIePCI-E)– presentato per la prima volta il bus seriale universale 22 luglio 2002 dell'anno.

È generale, unificante un bus per tutti i nodi della scheda di sistema, in cui coesistono tutti i dispositivi ad essa collegati. È venuto per sostituire uno pneumatico obsoleto PCI e le sue variazioni AGP, a causa delle maggiori esigenze di throughput degli autobus e dell'impossibilità di migliorare le prestazioni di velocità di quest'ultimo a costi ragionevoli.

Il pneumatico agisce come interruttore, semplicemente inviando un segnale da un punto all'altro senza cambiarlo. Ciò consente, senza evidente perdita di velocità, con modifiche ed errori minimi trasmettere e ricevere un segnale.

I dati sull'autobus vanno semplice(full duplex), cioè contemporaneamente in entrambe le direzioni alla stessa velocità, e segnale Lungo le linee scorre continuamente, anche quando il dispositivo è spento (es DC, o un segnale di bit di zeri).

Sincronizzazione costruito utilizzando un metodo ridondante. Cioè, invece di 8 bit le informazioni vengono trasmesse 10 bit, due dei quali sono ufficiale (20% ) e servire in una determinata sequenza fari Per sincronizzazione generatori di orologi o identificare gli errori. Pertanto, la velocità dichiarata per una linea in ingresso 2,5 Gbps, è in realtà uguale a circa 2,0 Gbps vero.

Nutrizione ogni dispositivo sul bus, selezionato separatamente e regolato tramite tecnologia ASPM (Gestione energetica in stato attivo). Permette quando il dispositivo è inattivo (senza inviare un segnale) abbassare il suo generatore di clock e metti l'autobus in modalità consumo energetico ridotto. Se non viene ricevuto alcun segnale entro pochi microsecondi, il dispositivo considerato inattivo e passa alla modalità aspettative(il tempo dipende dal tipo di dispositivo).

Caratteristiche di velocità in due direzioni PCI- Espresso 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 velocità di trasferimento dei dati in una direzione è 2 volte inferiore a questi indicatori

15 gennaio 2007, PCI-SIG ha rilasciato una specifica aggiornata chiamata PCI Express 2.0

Il miglioramento principale è avvenuto Velocità aumentata di 2 volte trasmissione dati ( 5,0 GHz, contro 2,5 GHz V vecchia versione). Anche migliorato protocollo di comunicazione punto a punto(punto per punto), modificato componente software e sistema aggiunto monitoraggio del software in base alla velocità del pneumatico. Allo stesso tempo, è stato preservato Compatibilità con versioni di protocollo PCI-E 1.x

Nella nuova versione della norma ( PCI-Espresso 3.0 ), la principale innovazione sarà sistema di codifica modificato E sincronizzazione. Invece di 10 bit sistemi ( 8 bit informazione, 2 bit ufficiale), si applicherà 130 bit (128 bit informazione, 2 bit ufficiale). Questo ridurrà perdite nella velocità dal 20% al ~1,5%. Verrà anche ridisegnato algoritmo di sincronizzazione trasmettitore e ricevitore, migliorati PLL(circuito di aggancio fase).Velocità di trasmissione previsto in aumento 2 volte(rispetto a PCI-E 2.0), in cui la compatibilità rimarrà con le versioni precedenti PCI Express.

Quando cambi solo una scheda video, assicurati di tenere presente che i nuovi modelli potrebbero semplicemente non adattarsi alla tua scheda madre, poiché non esistono solo diversi tipi diversi di slot di espansione, ma anche diverse versioni degli stessi (sia per AGP che per PCI Express) . Se non sei sicuro delle tue conoscenze su questo argomento, leggi attentamente la sezione.

Come accennato in precedenza, la scheda video viene inserita in uno speciale slot di espansione sulla scheda madre del computer e attraverso questo slot il chip video scambia informazioni con processore centrale sistemi. SU schede madri Molto spesso, ci sono slot di espansione di uno o due tipi diversi, che differiscono per larghezza di banda, impostazioni di alimentazione e altre caratteristiche, e non tutti sono adatti per l'installazione di schede video. È importante conoscere i connettori disponibili nel sistema e acquistare solo la scheda video che li corrisponde. Diversi connettori di espansione sono fisicamente e logicamente incompatibili e una scheda video progettata per un tipo non si adatta a un altro e non funzionerà.

Fortunatamente, negli ultimi tempi, non solo gli slot di espansione ISA e VESA Local Bus (che interessano solo ai futuri archeologi) e le relative schede video sono caduti nell'oblio, ma anche le schede video per gli slot PCI sono praticamente scomparse, e tutti i modelli AGP sono irrimediabilmente obsoleti. E tutti sono moderni GPU Usano solo un tipo di interfaccia: PCI Express. In precedenza, lo standard AGP era ampiamente utilizzato; queste interfacce differiscono in modo significativo l'una dall'altra, incluso il throughput, le capacità fornite per alimentare la scheda video e altre caratteristiche meno importanti.

Solo una piccola parte delle moderne schede madri non dispone di slot PCI Express e se il tuo sistema è così vecchio da utilizzare una scheda video AGP, non sarai in grado di aggiornarlo: dovrai cambiare l'intero sistema. Diamo un'occhiata più da vicino a queste interfacce; questi sono gli slot che devi cercare sulle tue schede madri. Guarda le foto e confronta.

AGP (Accelerated Graphics Port o Advanced Graphics Port) è un'interfaccia ad alta velocità basata sulla specifica PCI, ma creata appositamente per il collegamento di schede video e schede madri. Il bus AGP, sebbene più adatto per gli adattatori video rispetto al PCI (non Express!), fornisce una connessione diretta tra il processore centrale e il chip video, oltre ad alcune altre funzionalità che in alcuni casi aumentano le prestazioni, ad esempio GART - la possibilità di leggere le trame direttamente dalla RAM, senza copiarle nella memoria video; velocità di clock più elevate, protocolli di trasferimento dati semplificati, ecc., ma questo tipo di slot è irrimediabilmente obsoleto e nuovi prodotti con esso non vengono rilasciati da molto tempo.

Ma ancora, per motivi di ordine, menzioniamo questo tipo. Le specifiche AGP sono apparse nel 1997, quando Intel ha rilasciato la prima versione delle specifiche, incluse due velocità: 1x e 2x. Nella seconda versione (2.0) è apparso AGP 4x e nella 3.0 - 8x. Consideriamo tutte le opzioni in modo più dettagliato:
AGP 1x è un collegamento a 32 bit che opera a 66 MHz, con un throughput di 266 MB/s, ovvero il doppio della larghezza di banda PCI (133 MB/s, 33 MHz e 32 bit).
AGP 2x è un canale a 32 bit che funziona con una larghezza di banda doppia di 533 MB/s alla stessa frequenza di 66 MHz grazie alla trasmissione dei dati su due fronti, simile alla memoria DDR (solo per la direzione “alla scheda video”).
AGP 4x è lo stesso canale a 32 bit che opera a 66 MHz, ma come risultato di ulteriori modifiche è stata ottenuta una frequenza "effettiva" quadrupla di 266 MHz, con un throughput massimo di oltre 1 GB/s.
AGP 8x: ulteriori modifiche a questa modifica hanno permesso di ottenere un throughput fino a 2,1 GB/s.

Le schede video con interfaccia AGP e i corrispondenti slot sulle schede madri sono compatibili entro certi limiti. Le schede video classificate per 1,5 V non funzionano negli slot da 3,3 V e viceversa. Esistono però anche connettori universali che supportano entrambi i tipi di schede. Le schede video progettate per uno slot AGP moralmente e fisicamente obsoleto non sono state prese in considerazione da molto tempo, quindi per conoscere i vecchi sistemi AGP sarebbe meglio leggere l'articolo:

PCI Express (PCIe o PCI-E, da non confondere con PCI-X), precedentemente noto come Arapahoe o 3GIO, differisce da PCI e AGP in quanto è un'interfaccia seriale anziché parallela, che consente meno pin e una larghezza di banda maggiore. PCIe è solo un esempio del passaggio dai bus paralleli a quelli seriali; altri esempi di questo movimento sono HyperTransport, Serial ATA, USB e FireWire. Un vantaggio importante di PCI Express è che consente di impilare più corsie singole in un unico canale per aumentare il throughput. Il design seriale multicanale aumenta la flessibilità, ai dispositivi lenti è possibile allocare meno linee con un numero ridotto di contatti e ai dispositivi veloci è possibile assegnarne di più.

L'interfaccia PCIe 1.0 trasferisce i dati a 250 MB/s per corsia, che è quasi il doppio della capacità degli slot PCI convenzionali. Il numero massimo di corsie supportate dagli slot PCI Express 1.0 è 32, che fornisce un throughput fino a 8 GB/s. Uno slot PCIe con otto corsie di lavoro è approssimativamente paragonabile in questo parametro alla versione AGP più veloce: 8x. Il che è ancora più impressionante se si considera la capacità di trasmettere simultaneamente in entrambe le direzioni ad alta velocità. Gli slot PCI Express x1 più comuni forniscono larghezza di banda a corsia singola (250 MB/s) in ciascuna direzione, mentre PCI Express x16, utilizzato per le schede video e combina 16 corsie, fornisce fino a 4 GB/s di larghezza di banda in ciascuna direzione.

Sebbene la connessione tra due dispositivi PCIe sia talvolta costituita da più corsie, tutti i dispositivi supportano almeno una singola corsia, ma opzionalmente possono gestirne di più. Fisicamente, le schede di espansione PCIe si adattano e funzionano normalmente in qualsiasi slot con un numero di corsie uguale o maggiore, quindi una scheda PCI Express x1 funzionerà senza problemi negli slot x4 e x16. Inoltre, uno slot fisicamente più grande può funzionare con un numero di linee logicamente inferiore (ad esempio, sembra un normale connettore x16, ma vengono instradate solo 8 linee). In una qualsiasi delle opzioni di cui sopra, PCIe stesso selezionerà la modalità più alta possibile e funzionerà normalmente.

Molto spesso, per gli adattatori video vengono utilizzati connettori x16, ma esistono anche schede con connettori x1. Inoltre, la maggior parte delle schede madri con due slot PCI Express x16 funzionano in modalità x8 per creare sistemi SLI e CrossFire. Fisicamente, altre opzioni di slot, come x4, non vengono utilizzate per le schede video. Ti ricordo che tutto questo vale solo a livello fisico; esistono anche schede madri con connettori fisici PCI-E x16, ma in realtà con 8, 4 o anche 1 canale. E qualsiasi scheda video progettata per 16 canali funzionerà in tali slot, ma con prestazioni inferiori. A proposito, la foto sopra mostra gli slot x16, x4 e x1 e, per confronto, anche PCI è lasciato (sotto).

Anche se la differenza nei giochi non è così grande. Ecco, ad esempio, una recensione di due schede madri sul nostro sito Web, che esamina la differenza nella velocità dei giochi 3D su due schede madri, una coppia di schede video di prova in cui funzionano rispettivamente in modalità a 8 canali e 1 canale:

Il confronto che ci interessa è a fine articolo, attenzione alle ultime due tabelle. Come puoi vedere, la differenza con le impostazioni medie è molto piccola, ma nelle modalità pesanti inizia ad aumentare e si nota una grande differenza nel caso di una scheda video meno potente. Per favore prendere nota.

PCI Express differisce non solo per la velocità effettiva, ma anche per le nuove capacità di consumo energetico. Questa esigenza è nata perché lo slot AGP 8x (versione 3.0) può trasferire solo non più di 40 watt in totale, cosa che già mancava nelle schede video dell'epoca progettate per AGP, che erano installate con uno o due connettori di alimentazione standard a quattro pin connettori. Lo slot PCI Express può supportare fino a 75 W, con ulteriori 75 W disponibili tramite il connettore di alimentazione standard a sei pin (vedere l'ultima sezione di questa parte). Recentemente sono apparse schede video con due di questi connettori, che in totale forniscono fino a 225 W.

Successivamente, il gruppo PCI-SIG, che sviluppa gli standard pertinenti, ha presentato le principali specifiche di PCI Express 2.0. La seconda versione di PCIe ha raddoppiato la larghezza di banda standard, da 2,5 Gbps a 5 Gbps, in modo che il connettore x16 possa trasferire dati a velocità fino a 8 GB/s in ciascuna direzione. Allo stesso tempo, PCIe 2.0 è compatibile con PCIe 1.1; le vecchie schede di espansione di solito funzionano bene sulle nuove schede madri.

La specifica PCIe 2.0 supporta velocità di trasferimento sia di 2,5 Gbps che di 5 Gbps, questo per garantire la compatibilità con le versioni precedenti soluzioni esistenti PCIe 1.0 e 1.1. La compatibilità con le versioni precedenti di PCI Express 2.0 consente di utilizzare soluzioni legacy da 2,5 Gb/s in slot da 5,0 Gb/s, che funzioneranno quindi semplicemente a una velocità inferiore. Inoltre, i dispositivi progettati secondo le specifiche della versione 2.0 possono supportare velocità di 2,5 Gbps e/o 5 Gbps.

Sebbene la principale innovazione di PCI Express 2.0 sia la velocità raddoppiata a 5 Gbps, questo non è l'unico cambiamento; ci sono altre modifiche per aumentare la flessibilità, nuovi meccanismi per controllo del programma velocità di connessione, ecc. Siamo molto interessati ai cambiamenti relativi all'alimentazione dei dispositivi, poiché i requisiti di alimentazione delle schede video sono in costante aumento. PCI-SIG ha sviluppato una nuova specifica per affrontare il crescente consumo energetico delle schede grafiche, che espande le attuali capacità di alimentazione a 225/300 W per scheda grafica. Per supportare questa specifica, viene utilizzato un nuovo connettore di alimentazione a 2x4 pin, progettato per fornire alimentazione alle schede grafiche di fascia alta.

Le schede video e le schede madri con supporto per PCI Express 2.0 sono apparse in ampia vendita già nel 2007, e ora non se ne trovano altre sul mercato. Entrambi i principali produttori di chip video, AMD e NVIDIA, hanno rilasciato nuove linee di GPU e schede video basate su di esse, supportando la maggiore larghezza di banda della seconda versione di PCI Express e sfruttando le nuove capacità di alimentazione elettrica per le schede di espansione. Sono tutti retrocompatibili con le schede madri che dispongono di slot PCI Express 1.x a bordo, anche se in alcuni rari casi si verifica un'incompatibilità, quindi è necessario fare attenzione.

In realtà, l’emergere della terza versione di PCIe è stato un evento ovvio. Nel novembre 2010 sono state finalmente approvate le specifiche per la terza versione di PCI Express. Sebbene questa interfaccia abbia una velocità di trasferimento di 8 Gt/s invece di 5 Gt/s nella versione 2.0, portata ancora una volta aumentato esattamente del doppio rispetto allo standard PCI Express 2.0. Per fare ciò, abbiamo utilizzato uno schema di codifica diverso per i dati inviati sul bus, ma era compatibile versione precedente PCI Express rimane lo stesso. I primi prodotti della versione PCI Express 3.0 sono stati presentati nell'estate del 2011 e i dispositivi veri e propri hanno appena cominciato ad apparire sul mercato.

È scoppiata un'intera guerra tra i produttori di schede madri per il diritto di essere i primi a introdurre un prodotto con supporto per PCI Express 3.0 (principalmente basato su Chipset Intel Z68) e diverse aziende hanno presentato contemporaneamente i relativi comunicati stampa. Sebbene al momento dell'aggiornamento della guida semplicemente non ci siano schede video con tale supporto, quindi semplicemente non è interessante. Quando sarà necessario il supporto PCIe 3.0, appariranno schede completamente diverse. Molto probabilmente, ciò avverrà non prima del 2012.

Possiamo comunque supporre che nei prossimi anni verrà introdotto il PCI Express 4.0 e che la nuova versione raddoppierà ancora una volta la larghezza di banda richiesta. Ma questo non accadrà presto e non siamo ancora interessati.

PCI Express esterno

Nel 2007, il PCI-SIG, un gruppo di standardizzazione formale Soluzioni PCI Express, ha annunciato l'adozione della specifica PCI Express External Cabling 1.0, che descrive lo standard di trasferimento dati sull'interfaccia esterna PCI Express 1.1. Questa versione consente il trasferimento dei dati a una velocità di 2,5 Gbps e la successiva dovrebbe aumentare il throughput a 5 Gbps. Lo standard include quattro connettori esterni: PCI Express x1, x4, x8 e x16. I connettori più vecchi sono dotati di una linguetta speciale che facilita la connessione.

La versione esterna dell'interfaccia PCI Express può essere utilizzata non solo per la connessione schede video esterne, ma anche per unità esterne e altre schede di espansione. La lunghezza massima consigliata del cavo è 10 metri, ma può essere aumentata collegando i cavi tramite un ripetitore.

In teoria, questo potrebbe rendere la vita più facile agli amanti dei laptop, quando utilizzano un core video integrato a basso consumo quando funzionano a batterie e una potente scheda video esterna quando sono collegati a un monitor desktop. L'aggiornamento di tali schede video è molto più semplice: non è necessario aprire il case del PC. I produttori possono realizzare sistemi di raffreddamento completamente nuovi che non sono limitati dalle caratteristiche delle schede di espansione, e dovrebbero esserci meno problemi con l'alimentazione - molto probabilmente verranno utilizzati alimentatori esterni, progettati specificamente per una scheda video specifica; possono essere costruiti in un case esterno con una scheda video, utilizzando un sistema di raffreddamento. Potrebbe rendere più semplice l'assemblaggio di sistemi su più schede video (SLI/CrossFire) e, data la costante crescita della popolarità delle soluzioni mobili, tale PCI Express esterno dovrebbe aver guadagnato una certa popolarità.

Avrebbero dovuto, ma non hanno vinto. Dall'autunno 2011 opzioni esterne Non ci sono praticamente schede video sul mercato. La loro gamma è limitata da modelli obsoleti di chip video e da una ristretta selezione di laptop compatibili. Sfortunatamente, il business delle schede video esterne non andò oltre e lentamente si estinse. Non sentiamo più nemmeno le dichiarazioni pubblicitarie vincenti dei produttori di laptop... Forse la potenza delle moderne schede video mobili è semplicemente diventata sufficiente anche per applicazioni 3D impegnative, inclusi molti giochi.

Resta la speranza per lo sviluppo di soluzioni esterne in un'interfaccia promettente per la connettività periferiche Fulmine, precedentemente noto come Light Peak. È stato sviluppato da Intel Corporation sulla base della tecnologia DisplayPort e le prime soluzioni sono già state rilasciate da Apple. Thunderbolt combina le funzionalità di DisplayPort e PCI Express e ti consente di connetterti dispositivi esterni. Tuttavia, finora semplicemente non esistono, sebbene i cavi esistano già:

In questo articolo non toccheremo le interfacce obsolete; la stragrande maggioranza delle moderne schede video sono progettate per l'interfaccia PCI Express 2.0, quindi quando si sceglie una scheda video, suggeriamo di considerare solo quella; tutti i dati su AGP sono forniti solo come riferimento. Le nuove schede utilizzano l'interfaccia PCI Express 2.0, che combina la velocità di 16 corsie PCI Express, che fornisce un throughput fino a 8 GB/s in ciascuna direzione, che è molte volte superiore alla stessa caratteristica del migliore AGP. Inoltre, PCI Express funziona a tali velocità in ciascuna direzione, a differenza di AGP.

D’altro canto i prodotti con supporto PCI-E 3.0 non sono ancora usciti sul mercato, quindi non ha molto senso prenderli in considerazione. Se stiamo parlando di aggiornare quello vecchio o di acquistarlo nuovo consiglio o cambiando contemporaneamente il sistema e le schede video, sarà sufficiente acquistare schede con l'interfaccia PCI Express 2.0, che sarà abbastanza sufficiente e più diffusa per diversi anni, soprattutto perché i prodotti di diverse versioni di PCI Express sono compatibili tra loro.

Nella primavera del 1991, Intel completò lo sviluppo del primo prototipo del bus PCI. Gli ingegneri avevano il compito di sviluppare una soluzione economica e ad alte prestazioni che realizzasse le capacità dei processori 486, Pentium e Pentium Pro. Inoltre, è stato necessario tenere conto degli errori commessi da VESA nella progettazione del bus VLB (il carico elettrico non permetteva di collegare più di 3 schede di espansione), e anche implementare configurazione automatica dispositivi.

Nel 1992 apparve la prima versione del bus PCI, Intel annunciò che lo standard del bus sarebbe stato aperto e creò il PCI Special Interest Group. Grazie a ciò ogni sviluppatore interessato ha la possibilità di creare dispositivi per il bus PCI senza dover acquistare una licenza. La prima versione del bus aveva una frequenza di clock di 33 MHz, poteva essere a 32 o 64 bit e i dispositivi potevano funzionare con segnali di 5 V o 3,3 V. Teoricamente, la velocità del bus era di 133 MB / s, ma in realtà il throughput è stato di circa 80 MB/s

Caratteristiche principali:

• frequenza del bus - 33,33 o 66,66 MHz, trasmissione sincrona;
• larghezza del bus - 32 o 64 bit, bus multiplexato (indirizzo e dati vengono trasmessi sulle stesse linee);
• il throughput di picco per la versione a 32 bit operante a 33,33 MHz è 133 MB/s;
• spazio degli indirizzi di memoria - 32 bit (4 byte);
• spazio degli indirizzi delle porte I/O - 32 bit (4 byte);
• spazio degli indirizzi di configurazione (per una funzione) - 256 byte;
• tensione - 3,3 o 5 V.

Foto dei connettori:

MiniPCI - 124 pin
MiniPCI Express MiniSata/mSATA - 52 pin
SSD MBA di Apple, 2012
SSD Apple, 2012
SSD PCIe di Apple
MXM, scheda grafica, 230/232 pin
MXM2 NGIFF 75 pin CHIAVE A PCIe x2 CHIAVE B PCIe x4 SATA SMBus
MXM3, scheda grafica, 314 pin
PCI 5 V
PCI universale
PCI-X 5v
AGP universale
AGP3.3v
AGP 3.3 v + Potenza ADS
PCIex1
PCIex16
PCIe personalizzato
ISA 8bit
ISA 16bit
eISA
VESA
NuBus
PDS
PDS
Slot di espansione Apple II/GS
Bus di espansione PC/XT/AT 8 bit
ISA (architettura standard del settore) - 16 bit
eISA
MBA - Architettura Micro Bus 16 bit
MBA - Architettura Micro Bus con video a 16 bit
MBA - Architettura Micro Bus 32 bit
MBA - Architettura Micro Bus con video a 32 bit
ISA 16+VLB (VESA)
Slot diretto del processore PDS
PDS con slot diretto per processore 601
Slot diretto del processore LC PERCH
NuBus
PCI (interconnessione computer periferico) - 5v
PCI 3.3v
CNR (Comunicazioni/montante rete)
AMR (montante audio/modem)
ACR (montante comunicazione avanzata)
PCI-X (PCI periferico) 3.3v
PCI-X 5v
Opzione PCI 5v + RAID - ARO
AGP3.3v
AGP 1,5v
AGP universale
AGP Pro 1.5v
Alimentazione AGP Pro 1,5 V+ADC
PCIe (interconnessione componente periferica espressa) x1
PCIex4
PCIex8
PCIex16

PCI 2.0

La prima versione dello standard di base ad essere diffusa utilizzava sia schede che slot con una tensione di segnale di soli 5 volt. Velocità di picco: 133 MB/s.

PCI 2.1 - 3.0

Differivano dalla versione 2.0 per la possibilità di funzionamento simultaneo di più bus master (bus-master inglese, la cosiddetta modalità competitiva), nonché per la comparsa di schede di espansione universali in grado di funzionare sia negli slot utilizzando una tensione di 5 volt e negli slot che utilizzano 3,3 volt (con una frequenza di 33 e 66 MHz, rispettivamente). Il throughput di picco per 33 MHz è 133 MB/s, e per 66 MHz è 266 MB/s.

• Versione 2.1: funziona con schede progettate per una tensione di 3,3 volt e la presenza di linee elettriche adeguate era facoltativa.
• Versione 2.2: le schede di espansione realizzate in conformità con questi standard hanno una chiave di connessione di alimentazione universale e sono in grado di funzionare in molti tipi successivi di slot bus PCI, nonché, in alcuni casi, negli slot della versione 2.1.
• Versione 2.3 - Incompatibile con le schede PCI progettate per utilizzare 5 volt, nonostante l'uso continuato di slot a 32 bit con una chiave da 5 volt. Le schede di espansione hanno un connettore universale, ma non sono in grado di funzionare negli slot da 5 volt delle versioni precedenti (fino a 2.1 inclusa).
• Versione 3.0: completa la transizione alle schede PCI da 3,3 volt, le schede PCI da 5 volt non sono più supportate.

PCI64

Un'estensione dello standard PCI di base, introdotta nella versione 2.1, che raddoppia il numero di corsie dati e quindi il throughput. Lo slot PCI 64 è una versione estesa del normale slot PCI. Formalmente, la compatibilità delle schede a 32 bit con gli slot a 64 bit (a condizione che vi sia una tensione di segnale comune supportata) è piena, ma la compatibilità di una scheda a 64 bit con gli slot a 32 bit è limitata (in ogni caso ci sarà una perdita di prestazioni). Funziona ad una frequenza di clock di 33 MHz. Velocità di picco: 266 MB/s.

• Versione 1: utilizza uno slot PCI a 64 bit e una tensione di 5 volt.
• Versione 2: utilizza uno slot PCI a 64 bit e una tensione di 3,3 volt.

PCI66

PCI 66 è un'evoluzione a 66 MHz di PCI 64; utilizza 3,3 volt nello slot; le schede hanno un fattore di forma universale o da 3,3 V. Il throughput massimo è di 533 MB/s.

Pci64/66

La combinazione di PCI 64 e PCI 66 consente una velocità di trasferimento dati quattro volte superiore rispetto a norma di base PCI; utilizza slot da 3,3 V a 64 bit, compatibili solo con quelli universali, e schede di espansione da 3,3 V a 32 bit. Le schede standard PCI64/66 hanno un fattore di forma universale (ma con compatibilità limitata con gli slot a 32 bit) o ​​3,3 volt (quest'ultima opzione è fondamentalmente incompatibile con gli slot a 32 bit e 33 MHz degli standard più diffusi). Velocità di picco: 533 MB/s.

PCI-X

PCI-X 1.0 è un'espansione del bus PCI64 con l'aggiunta di due nuove frequenze operative, 100 e 133 MHz, nonché un meccanismo di transazione separato per migliorare le prestazioni quando più dispositivi funzionano contemporaneamente. Generalmente retrocompatibile con tutte le schede PCI generiche e da 3,3 V. Le schede PCI-X sono solitamente implementate in un formato 3.3B a 64 bit e hanno una retrocompatibilità limitata con gli slot PCI64/66, e alcune schede PCI-X sono in un formato universale e sono in grado di funzionare (anche se questo non ha quasi alcun valore pratico ) in un normale PCI 2.2/2.3. In casi difficili, per avere piena fiducia nella funzionalità della combinazione di scheda madre e scheda di espansione, è necessario consultare gli elenchi di compatibilità dei produttori di entrambi i dispositivi.

PCI-X 2.0

PCI-X 2.0: ulteriore espansione delle capacità di PCI-X 1.0; sono state aggiunte le frequenze 266 e 533 MHz e la correzione dell'errore di parità durante la trasmissione dei dati (ECC). Consente la suddivisione in 4 bus indipendenti a 16 bit, utilizzati esclusivamente in incorporato e sistemi industriali ; La tensione del segnale è stata ridotta a 1,5 V, ma i connettori sono retrocompatibili con tutte le schede che utilizzano una tensione del segnale di 3,3 V. Attualmente, per il segmento non professionale del mercato dei computer ad alte prestazioni (workstation e server potenti livello base), in cui viene utilizzato il bus PCI-X, vengono prodotte pochissime schede madri che supportano il bus. Un esempio di scheda madre per questo segmento è ASUS P5K WS. Nel segmento professionale viene utilizzato nei controller RAID e nelle unità SSD per PCI-E.

MiniPCI

Fattore di forma PCI 2.2, destinato all'uso principalmente nei laptop.

PCI Express

PCI Express, PCIe o PCI-E (noto anche come 3GIO per I/O di terza generazione; da non confondere con PCI-X e PXI) - autobus informatico(anche se a livello fisico non è un bus, essendo una connessione punto-punto), utilizzando modello software Bus PCI e un protocollo fisico ad alte prestazioni basato su trasmissione dati seriale. Lo sviluppo dello standard PCI Express è stato avviato da Intel dopo aver abbandonato il bus InfiniBand. Ufficialmente, la prima specifica PCI Express di base è apparsa nel luglio 2002. Lo sviluppo dello standard PCI Express è portato avanti dal PCI Special Interest Group.

A differenza dello standard PCI, che utilizzava un bus comune per il trasferimento dei dati con più dispositivi collegati in parallelo, PCI Express, in generale, è una rete a pacchetto con topologia a stella. I dispositivi PCI Express comunicano tra loro attraverso un mezzo formato da switch, con ciascun dispositivo direttamente collegato tramite una connessione punto a punto allo switch. Inoltre, il bus PCI Express supporta:

• carte scambiabili a caldo;
• larghezza di banda garantita (QoS);
• gestione dell'energia;
• monitorare l’integrità dei dati trasmessi.

Il bus PCI Express è destinato ad essere utilizzato solo come bus locale. Perché modello software PCI Express è in gran parte ereditato da PCI, i sistemi e i controller esistenti possono essere modificati per utilizzare il bus PCI Express solo sostituendoli livello fisico, senza modifiche Software. Le elevate prestazioni di picco del bus PCI Express ne consentono l'utilizzo al posto dei bus AGP, e ancor più di PCI e PCI-X. Di fatto, PCI Express ha sostituito questi bus nei personal computer.

• MiniCard (Mini PCIe): sostituzione del fattore di forma Mini PCI. Il connettore della Mini Card ha i seguenti bus: x1 PCIe, 2.0 e SMBus.
  • M.2 è la seconda versione di Mini PCIe, fino a x4 PCIe e SATA.
• ExpressCard: simile al fattore di forma PCMCIA. Il connettore ExpressCard supporta bus x1 PCIe e USB 2.0; le schede ExpressCard supportano l'hot plug.
• AdvancedTCA, MicroTCA - fattore di forma per apparecchiature di telecomunicazione modulari.
  
• Mobile PCI Express Module (MXM) è un fattore di forma industriale creato per i laptop da NVIDIA. Viene utilizzato per collegare acceleratori grafici.
• Le specifiche del cavo PCI Express consentono alla lunghezza di una connessione di raggiungere decine di metri, il che consente di creare un computer i cui dispositivi periferici si trovano a una distanza considerevole.
  
• StackPC - specifica per la costruzione impilabile sistemi informatici. Questa specifica descrive i connettori di espansione StackPC, FPE e le loro relative posizioni.

Nonostante lo standard consenta linee x32 per porta, tali soluzioni sono fisicamente piuttosto ingombranti e non sono disponibili.

Anno pubblicazione	Versione PCI Express	Codifica	Velocità trasferimenti	Larghezza di banda su x linee
				×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

Il PCI-SIG ha rilasciato la specifica PCI Express 2.0 il 15 gennaio 2007. Principali innovazioni in PCI Express 2.0:

• Aumento del throughput: larghezza di banda di una linea 500 MB/s, o 5 GT/s ( Gigatransazioni/s).
• Sono stati apportati miglioramenti al protocollo di trasferimento tra i dispositivi e al modello software.
• Controllo dinamico della velocità (per controllare la velocità di comunicazione).
• Avviso larghezza di banda (per notificare al software i cambiamenti nella velocità e nella larghezza del bus).
• Servizi di controllo degli accessi: funzionalità opzionali di gestione delle transazioni punto a punto.
• Controllo del timeout di esecuzione.
• Il ripristino del livello di funzione è un meccanismo opzionale per ripristinare le funzioni PCI all'interno di un dispositivo PCI.
• Ridefinizione del limite di potenza (per ridefinire il limite di potenza dello slot quando si collegano dispositivi che consumano più energia).

PCI Express 2.0 è completamente compatibile con PCI Express 1.1 (quelli vecchi funzioneranno su schede madri con nuovi connettori, ma solo ad una velocità di 2,5 GT/s, poiché i vecchi chipset non possono supportare velocità di trasferimento dati doppie; i nuovi adattatori video funzioneranno senza problemi in vecchi connettori PCI Express 1.x).

PCI Express 2.1

In termini di caratteristiche fisiche (velocità, connettore) corrisponde alla 2.0; nella parte software sono state aggiunte funzioni che si prevede saranno pienamente implementate nella versione 3.0. Poiché la maggior parte delle schede madri vengono vendute con la versione 2.0, avere solo una scheda video con 2.1 non consente di utilizzare la modalità 2.1.

PCI Express 3.0

Nel novembre 2010 sono state approvate le specifiche per PCI Express 3.0. L'interfaccia ha una velocità di trasferimento dati di 8 GT/s ( Gigatransazioni/s). Nonostante ciò, la sua velocità effettiva è comunque raddoppiata rispetto allo standard PCI Express 2.0. Ciò è stato ottenuto grazie a uno schema di codifica 128b/130b più aggressivo, in cui 128 bit di dati inviati sul bus sono codificati in 130 bit. Allo stesso tempo, viene mantenuta la piena compatibilità con le versioni precedenti di PCI Express. Le schede PCI Express 1.xe 2.x funzioneranno negli slot 3.0 e, al contrario, una scheda PCI Express 3.0 funzionerà negli slot 1.xe 2.x.

PCI Express 4.0

Il PCI Special Interest Group (PCI SIG) ha affermato che PCI Express 4.0 potrebbe essere standardizzato prima della fine del 2016, ma a metà del 2016, quando diversi chip erano già in preparazione per la produzione, i media hanno riferito che la standardizzazione era prevista per l'inizio del 2017 avrà un throughput di 16 GT/s, ovvero sarà due volte più veloce di PCIe 3.0.

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IntroduzioneIn passato, il consumatore di massa era principalmente interessato solo a due tipi di SSD: modelli premium ad alta velocità come il Samsung 850 PRO, o offerte con un buon rapporto qualità-prezzo come il Crucial BX100 o il SanDisk Ultra II. Cioè, la segmentazione del mercato degli SSD era estremamente debole e la concorrenza tra i produttori, sebbene si sviluppasse nei settori delle prestazioni e dei prezzi, il divario tra le soluzioni di livello superiore e inferiore rimaneva piuttosto ridotto. Questo stato di cose era in parte dovuto al fatto che la stessa tecnologia SSD migliora significativamente l'esperienza dell'utente di lavorare con un computer, e quindi i problemi di implementazione specifica passano in secondo piano per molti. Per lo stesso motivo, gli SSD consumer sono stati integrati nella vecchia infrastruttura, originariamente focalizzata sulla meccanica dischi rigidi. Ciò ha notevolmente facilitato la loro implementazione, ma ha collocato gli SSD in un quadro piuttosto ristretto, che ha ampiamente frenato sia la crescita del throughput che la riduzione della latenza del sottosistema del disco.

Ma fino a un certo momento, questo stato di cose andava bene a tutti. La tecnologia SSD era nuova e gli utenti che migravano verso gli SSD erano soddisfatti dei loro acquisti anche se essenzialmente stavano ottenendo prodotti che in realtà non funzionavano al meglio, con prestazioni frenate da barriere artificiali. Tuttavia, oggi, gli SSD possono forse essere considerati veramente mainstream. Qualsiasi proprietario che si rispetti di un personal computer, se non ha almeno un SSD nel suo sistema, è molto serio nell'acquistarne uno nel prossimo futuro. E in queste condizioni, i produttori sono semplicemente costretti a pensare a come sviluppare finalmente una concorrenza a tutti gli effetti: distruggere tutte le barriere e passare alla produzione di linee di prodotti più ampie, fondamentalmente diverse nelle caratteristiche offerte. Fortunatamente, tutto il terreno necessario è stato preparato per questo e, prima di tutto, la maggior parte degli sviluppatori SSD ha il desiderio e l'opportunità di iniziare a produrre prodotti che funzionano non attraverso l'interfaccia SATA legacy, ma attraverso il bus PCI Express molto più produttivo.

Poiché la larghezza di banda SATA è limitata a 6 Gb/s, la velocità massima degli SSD SATA di punta non supera i 500 MB/s circa. Tuttavia, i moderni drive basati su memoria flash sono capaci di molto di più: dopotutto, se ci pensate, hanno più in comune con memoria di sistema che con la meccanica dischi fissi. Per quanto riguarda il bus PCI Express, ora viene utilizzato attivamente come livello di trasporto quando si collegano schede grafiche e altri controller aggiuntivi che richiedono uno scambio di dati ad alta velocità, ad esempio Thunderbolt. Una singola corsia PCI Express Gen 2 fornisce 500 MB/s di larghezza di banda, mentre una corsia PCI Express 3.0 può raggiungere velocità fino a 985 MB/s. Pertanto, una scheda di interfaccia installata in uno slot PCIe x4 (con quattro corsie) può scambiare dati con velocità fino a 2 GB/s nel caso di PCI Express 2.0 e fino a quasi 4 GB/s quando si utilizza PCI Express di terza generazione. Questi sono indicatori eccellenti che sono abbastanza adatti per le moderne unità a stato solido.

Da quanto sopra, ne consegue naturalmente che oltre agli SSD SATA, le unità ad alta velocità che utilizzano il bus PCI Express dovrebbero gradualmente diffondersi sul mercato. E questo sta realmente accadendo. Nei negozi puoi trovare diversi modelli di SSD consumer dei principali produttori, realizzati sotto forma di schede di espansione o schede M.2 che utilizzano diverse versioni del bus PCI Express. Abbiamo deciso di metterli insieme e confrontarli in termini di prestazioni e altri parametri.

Partecipanti alla prova

SSD Intel 750 400GB

Nel mercato delle unità a stato solido, Intel aderisce a una strategia piuttosto non convenzionale e non presta troppa attenzione allo sviluppo di SSD per il segmento consumer, concentrandosi sui prodotti per server. Ciò però non rende le sue proposte poco interessanti, soprattutto quando si tratta di un disco a stato solido per il bus PCI Express. In questo caso, Intel ha deciso di adattare la sua piattaforma server più avanzata per l'utilizzo in un SSD client ad alte prestazioni. È esattamente così che è nato l'Intel SSD 750 da 400 GB, che ha ricevuto non solo caratteristiche prestazionali impressionanti e una serie di tecnologie a livello di server responsabili dell'affidabilità, ma anche il supporto per la nuova interfaccia NVMe, sulla quale vale la pena dire alcune parole separatamente .

Se parliamo di miglioramenti specifici a NVMe, la riduzione dei costi generali merita di essere menzionata per prima. Ad esempio, l’invio dei blocchi 4K più comuni nel nuovo protocollo richiede l’emissione di un solo comando invece di due. Inoltre, l'intero set di istruzioni di controllo è stato semplificato a tal punto che la loro elaborazione a livello di driver riduce di almeno la metà il carico del processore e i conseguenti ritardi. La seconda importante novità è il supporto al deep pipelining e al multitasking, che consiste nella possibilità di creare più code di richieste in parallelo invece della precedente coda unica da 32 comandi. Il protocollo di interfaccia NVMe è in grado di servire fino a 65536 code e ciascuna di esse può contenere fino a 65536 comandi. Infatti, qualsiasi restrizione viene eliminata del tutto, e questo è molto importante per gli ambienti server in cui il sottosistema del disco può essere soggetto a un numero enorme di operazioni di I/O simultanee.

Ma nonostante funzioni tramite l'interfaccia NVMe, l'Intel SSD 750 non è ancora un'unità server, ma un'unità consumer. Sì, quasi la stessa piattaforma hardware di questa unità viene utilizzata negli SSD di classe server Intel DC P3500, P3600 e P3700, ma l'Intel SSD 750 utilizza la normale NAND MLC più economica e inoltre il firmware viene modificato. Il produttore ritiene che grazie a tali modifiche, il prodotto risultante piacerà agli appassionati, poiché fondamentalmente combina un'elevata potenza nuova interfaccia NVMe e costi non troppo spaventosi.

L'Intel SSD 750 è una scheda PCIe x4 a mezza altezza che può utilizzare quattro corsie 3.0 e raggiungere velocità di trasferimento sequenziale fino a 2,4 GB/s e velocità operative casuali fino a 440 mila IOPS. È vero, la modifica più capiente da 1,2 TB ha le prestazioni più elevate, ma la versione da 400 GB che abbiamo ricevuto per i test è un po' più lenta.

La tavola di guida è completamente ricoperta da un'armatura. Sul lato anteriore è un radiatore in alluminio, e sul lato posteriore è presente una piastra metallica decorativa, che in realtà non entra in contatto con i microcircuiti. Va notato che l'uso di un radiatore qui è una necessità. Il controller principale di un SSD Intel genera molto calore e, sotto carico elevato, anche un'unità dotata di tale raffreddamento può riscaldarsi fino a temperature di circa 50-55 gradi. Ma grazie al raffreddamento preinstallato, non c'è alcun accenno di strozzamento - le prestazioni rimangono costanti anche durante un uso continuo ed intensivo.

L'Intel SSD 750 si basa su un controller server Livello Intel CH29AE41AB0, che funziona ad una frequenza di 400 MHz e dispone di diciotto (!) canali per il collegamento della memoria flash. Se si considera che la maggior parte dei controller SSD consumer hanno otto o quattro canali, diventa chiaro che l'Intel SSD 750 può effettivamente pompare una quantità di dati significativamente maggiore sul bus rispetto ai modelli SSD convenzionali.

Per quanto riguarda la memoria flash utilizzata, l'Intel SSD 750 non apporta innovazioni in questo ambito. Si basa sulla normale NAND MLC prodotta da Intel, prodotta utilizzando una tecnologia di processo a 20 nm e con core con un volume di 64 e 128 Gbit intervallati. Va notato che la maggior parte degli altri produttori di SSD ha abbandonato tale memoria molto tempo fa, passando a chip realizzati secondo standard più sottili. E la stessa Intel ha iniziato a convertire non solo le sue unità consumer, ma anche quelle server alla memoria da 16 nm. Tuttavia, nonostante tutto ciò, l'Intel SSD 750 è dotato di memoria più vecchia, che presumibilmente ha una risorsa maggiore.

L'origine server dell'Intel SSD 750 può essere rintracciata anche nel fatto che la quantità totale di memoria flash in questo SSD è di 480 GiB, di cui solo il 78% circa è a disposizione dell'utente. Il resto è destinato al fondo sostitutivo, alla raccolta dei rifiuti e alle tecnologie di protezione dei dati. L'Intel SSD 750 implementa uno schema simile a RAID 5, tradizionale per le unità di punta, a livello di chip NAND MLC, che consente di ripristinare con successo i dati anche se uno dei chip si guasta completamente. Inoltre, l'SSD Intel fornisce protezione completa dati provenienti da interruzioni di corrente. L'Intel SSD 750 ha due condensatori elettrolitici e la loro capacità è sufficiente per il normale spegnimento dell'unità in modalità offline.

Kingston HyperX Predatore 480 GB

Kingston HyperX Predator è una soluzione molto più tradizionale rispetto all'Intel SSD 750. In primo luogo, funziona tramite il protocollo AHCI, non NVMe, e in secondo luogo, questo SSD richiede il più comune bus PCI Express 2.0 per connettersi al sistema. Tutto ciò rende la versione Kingston leggermente più lenta: le velocità di picco per le operazioni sequenziali non superano i 1400 MB/s e quelle casuali - 160mila IOPS. Ma HyperX Predator non impone requisiti speciali al sistema: è compatibile con qualsiasi piattaforma, comprese quelle precedenti.

Allo stesso tempo, l'azionamento ha una struttura a due componenti non del tutto semplice. L'SSD stesso è una scheda nel fattore di forma M.2, completata da un adattatore PCI Express che consente di collegare unità M.2 tramite normali slot PCIe full-size. L'adattatore è progettato come scheda PCIe x4 a mezza altezza che utilizza tutte e quattro le corsie PCI Express. Grazie a questo design, Kingston vende il suo HyperX Predator in due versioni: come SSD PCIe per desktop e come unità M.2 per sistemi mobili (in questo caso l'adattatore non è incluso nella fornitura).

Kingston HyperX Predator si basa sul controller Marvell Altaplus (88SS9293), che, da un lato, supporta quattro corsie PCI Express 2.0 e, dall'altro, ha otto canali per il collegamento della memoria flash. SU questo momento Questo è il controller SSD Marvell più veloce disponibile in commercio con supporto PCI Express. Tuttavia, Marvell avrà presto successori più veloci con supporto per NVMe e PCI Express 3.0, che il chip Altaplus non ha.

Perché lei stessa Compagnia Kingston non produce né controller né memoria, assemblando i suoi SSD da elementi base acquistati da altri produttori, non c'è nulla di strano nel fatto che l'SSD HyperX Predator PCIe si basi non solo su un controller di terze parti, ma anche su un processore da 128 gigabit Chip NAND MLC da 19 nm dell'azienda Toshiba. Tale memoria ha un prezzo di acquisto basso ed è ora installata in molti prodotti Kingston (e altre società) e principalmente nei modelli consumer.

Tuttavia, l'utilizzo di tale memoria ha dato origine a un paradosso: nonostante il fatto che, secondo il suo posizionamento formale, l'SSD Kingston HyperX Predator PCIe sia un prodotto premium, viene fornito con solo una garanzia di tre anni, e la media dichiarata il tempo tra i guasti è significativamente inferiore a quello degli SSD SATA di punta di altri produttori.

Kingston HyperX Predator inoltre non fornisce alcuna tecnologia speciale di protezione dei dati. Ma l'unità ha un'area relativamente ampia nascosta agli occhi dell'utente, la cui dimensione rappresenta il 13% della capacità totale dell'unità. La memoria flash di backup inclusa viene utilizzata per la garbage collection e il livellamento dell'usura, ma viene utilizzata principalmente per sostituire le celle di memoria guaste.

Resta solo da aggiungere che il design di HyperX Predator non ne prevede alcuno mezzi speciali per rimuovere il calore dal controller. A differenza della maggior parte delle altre soluzioni ad alte prestazioni, questa unità non dispone di dissipatore di calore. Tuttavia, questo SSD non è affatto soggetto a surriscaldamento - la sua massima dissipazione del calore è solo leggermente superiore a 8 W.

OCZ Revodrive 350 480 GB

L'OCZ Revodrive 350 può essere giustamente definito uno dei più vecchi SSD consumer con interfaccia PCI Express. Ai tempi in cui nessuno degli altri produttori pensava nemmeno di rilasciare SSD PCIe client, in gamma di modelli L'azienda OCZ aveva RevoDrive 3 (X2) - il prototipo del moderno Revodrive 350. Tuttavia, le radici dell'unità PCIe OCZ, che risalgono al passato, la rendono una proposta un po' strana rispetto agli attuali concorrenti. Mentre la maggior parte dei produttori di unità per PC ad alte prestazioni utilizzano controller moderni con supporto nativo per il bus PCI Express, il Revodrive 350 implementa un'architettura molto complessa e chiaramente non ottimale. Si basa su due o quattro (a seconda del volume) controller SandForce SF-2200, assemblati in un array RAID di livello zero.

Se parliamo del modello OCZ Revodrive 350 da 480 GB che ha preso parte a questo test, in realtà si basa su quattro SSD SATA con una capacità di 120 GB, ciascuno dei quali è basato sul proprio chip SF-2282 (analogo del ampiamente utilizzato SF-2281). Questi elementi vengono quindi combinati in un unico array RAID 0 in quattro parti. Tuttavia, a questo scopo non viene utilizzato un controller RAID molto familiare, ma un processore di virtualizzazione proprietario (VCA 2.0) OCZ ICT-0262. Tuttavia, è molto probabile che questo nome nasconda un chip Marvell 88SE9548 riprogettato, che è un controller RAID SAS/SATA 6 Gb/s a quattro porte con un'interfaccia PCI Express 2.0 x8. Ma anche se così fosse, gli ingegneri OCZ hanno scritto il proprio firmware e driver per questo controller.

L'unicità del componente software RevoDrive 350 sta nel fatto che implementa non proprio il classico RAID 0, ma qualcosa di simile con bilanciamento del carico interattivo. Invece di suddividere il flusso di dati in blocchi di dimensioni fisse e trasmetterli in sequenza a diversi controller SF-2282, la tecnologia VCA 2.0 prevede l'analisi e la ridistribuzione flessibile delle operazioni I/O a seconda dell'attuale occupazione dei controller di memoria flash. Pertanto, il RevoDrive 350 appare all'utente come un SSD monolitico. È impossibile accedere al BIOS ed è impossibile scoprire che nelle profondità di questo SSD è nascosto un array RAID senza una conoscenza approfondita dell'hardware. Inoltre, a differenza degli array RAID convenzionali, RevoDrive 350 supporta tutte le tipiche funzioni SSD: monitoraggio SMART, TRIM e operazioni di cancellazione sicura.

RevoDrive 350 è disponibile sotto forma di schede con interfaccia PCI Express 2.0 x8. Nonostante vengano effettivamente utilizzate tutte e otto le linee d'interfaccia, le prestazioni dichiarate sono notevolmente inferiori alla portata teorica totale. La velocità massima delle operazioni sequenziali è limitata a 1800 MB/s e le prestazioni delle operazioni casuali non superano i 140mila IOPS.

Vale la pena notare che OCZ RevoDrive 350 è progettata come una scheda PCI Express x8 a tutta altezza, ovvero questa unità è fisicamente più grande di tutti gli altri SSD partecipanti ai test e quindi non può essere installata in sistemi a basso profilo. La superficie anteriore della scheda RevoDrive 350 è ricoperta da un involucro decorativo in metallo, che funge anche da radiatore per il chip del controller RAID di base. I controller SF-2282 si trovano sul retro della scheda e non dispongono di alcun sistema di raffreddamento.

Per formare l'array di memoria flash, OCZ ha utilizzato i chip della sua società madre, Toshiba. Vengono utilizzati chip prodotti con la tecnologia di processo a 19 nm e con una capacità di 64 Gbit. La quantità totale di memoria flash nel RevoDrive 350 480 GB è di 512 GB, ma il 13% è riservato alle esigenze interne: livellamento dell'usura e garbage collection.

Vale la pena notare che l'architettura del RevoDrive 350 non è unica. Esistono molti altri modelli di SSD simili sul mercato, che funzionano secondo il principio di un "array RAID di SSD SATA basato su controller SandForce". Tuttavia, tutte queste soluzioni, come l'unità PCIe OCZ in esame, presentano uno spiacevole inconveniente: le loro prestazioni nelle operazioni di scrittura peggiorano nel tempo. Ciò è dovuto alle peculiarità degli algoritmi interni dei controller SandForce, la cui operazione TRIM non riporta la velocità di scrittura al livello originale.

Il fatto indiscutibile che RevoDrive 350 sia un gradino inferiore rispetto alle unità PCI Express della nuova generazione è sottolineato dal fatto che questa unità ha solo una garanzia di tre anni e la sua risorsa di registrazione garantita è di soli 54 TB, molte volte inferiore a quello dei suoi concorrenti. Inoltre, nonostante RevoDrive 350 sia basato sullo stesso design del server Z-Drive 4500, non dispone di alcuna protezione contro le sovratensioni. Tuttavia, tutto ciò non impedisce a OCZ, con la sua caratteristica audacia, di posizionare il RevoDrive 350 come soluzione premium al livello Intel SSD 750.

Plextor M6e Edizione Nera 256GB

Va subito notato che l'unità Plextor M6e Black Edition è il diretto successore del noto modello M6e. La somiglianza del nuovo prodotto con il suo predecessore è visibile in quasi tutto, se parliamo della componente tecnica piuttosto che di quella estetica. Il nuovo SSD ha anche un design a due componenti, inclusa l'unità stessa nel formato M.2 2280 e un adattatore che consente di installarlo in qualsiasi normale slot PCIe x4 (o più veloce). Anche questo si basa su un controller Marvell 88SS9183 a otto canali, che comunica con il mondo esterno tramite due linee PCI Express 2.0. Proprio come la modifica precedente, l'M6e Black Edition utilizza la memoria flash Toshiba MLC.

Ciò significa che mentre l'M6e Black Edition sembra una scheda PCI Express x4 a mezza altezza una volta assemblata, questo SSD in realtà utilizza solo due corsie PCI Express 2.0. Da qui le velocità non molto impressionanti, che sono solo leggermente superiori alle prestazioni dei tradizionali SSD SATA. La prestazione nominale per operazioni sequenziali è limitata a 770 MB/s e per operazioni arbitrarie – 105 mila IOPS. Vale la pena notare che Plextor M6e Black Edition funziona utilizzando il protocollo AHCI legacy e ciò garantisce la sua ampia compatibilità con vari sistemi.

Nonostante il fatto che il Plextor M6e Black Edition, come il Kingston HyperX Predator, sia una combinazione di un adattatore PCI Express e un "core" in formato scheda M.2, è impossibile determinarlo dal lato anteriore. L'intero disco è nascosto sotto un involucro di alluminio nero figurato, al centro del quale è incorporato un radiatore rosso, che dovrebbe rimuovere il calore dal controller e dai chip di memoria. Il calcolo dei progettisti è chiaro: una combinazione di colori simile è ampiamente utilizzata in vari hardware di gioco, quindi il Plextor M6e Black Edition apparirà armonioso accanto a molte schede madri e schede video da gioco della maggior parte dei principali produttori.

L'array di memoria flash del Plextor M6e Black Edition è dotato di chip NAND MLC da 19 nm di seconda generazione di Toshiba con una capacità di 64 Gbit. La riserva utilizzata per il fondo di sostituzione e il funzionamento degli algoritmi interni per livellare l'usura e la raccolta dei rifiuti è destinata al 7% del volume totale. Tutto il resto è a disposizione dell'utente.

A causa dell'utilizzo di un controller Marvell 88SS9183 piuttosto debole con un bus PCI Express 2.0 x2 esterno, l'unità Plextor M6e Black Edition dovrebbe essere considerata un SSD PCIe piuttosto lento. Tuttavia, ciò non impedisce al produttore di classificare questo prodotto nella categoria di prezzo superiore. Da un lato è ancora più veloce di un SSD SATA e, dall'altro, ha buone caratteristiche di affidabilità: ha un lungo MTBF ed è coperto da una garanzia di cinque anni. Tuttavia, non sono implementate tecnologie speciali in grado di proteggere l'M6e Black Edition da picchi di tensione o di aumentarne la durata.

Samsung SM951 256GB

Il Samsung SM951 è l'unità più sfuggente nei test di oggi. Il fatto è che inizialmente si tratta di un prodotto per assemblatori di computer, quindi è presentato piuttosto male nelle vendite al dettaglio. Tuttavia, se lo desideri, è ancora possibile acquistarlo, quindi non ci siamo rifiutati di prendere in considerazione l'SM951. Inoltre, a giudicare dalle caratteristiche, questo è un modello ad azione molto rapida. È progettato per funzionare sul bus PCI Express 3.0 x4, utilizza il protocollo AHCI e promette velocità impressionanti: fino a 2150 MB/s per operazioni sequenziali e fino a 90mila IOPS per operazioni casuali. Ma soprattutto, con tutto ciò, il Samsung SM951 è più economico di molti altri SSD PCIe, quindi la sua ricerca per la vendita potrebbe avere una giustificazione economica molto specifica.

Un'altra caratteristica del Samsung SM951 è che è disponibile in formato M.2. Inizialmente questa soluzione è mirata sistemi mobili, quindi con l'unità non sono inclusi adattatori per slot PCIe di dimensioni standard. Tuttavia, questo difficilmente può essere considerato un grave inconveniente: la maggior parte delle schede madri di punta hanno anche slot di interfaccia M.2 a bordo. Inoltre, le schede adattatrici necessarie sono ampiamente disponibili in vendita. Lo stesso Samsung SM951 è una scheda con fattore di forma M.2 2280, il cui connettore ha una chiave di tipo M, che indica la necessità di un SSD con quattro linee PCI Express.

Il Samsung SM951 si basa su un controller Samsung UBX eccezionalmente potente, sviluppato dal produttore appositamente per SSD con interfaccia PCI Express. Si basa su tre core con architettura ARM e, in teoria, è in grado di funzionare sia con i comandi AHCI che con NVMe. Nell'SSD in questione nel controller è abilitata solo la modalità AHCI. Ma la versione NVMe di questo controllore potrebbe presto essere visto in un nuovo SSD consumer che Samsung lancerà questo autunno.

A causa dell'attenzione rivolta agli OEM, per l'azionamento in questione non vengono forniti né il periodo di garanzia né la durata prevista. I costruttori dei sistemi in cui verrà installato l'SM951 o i venditori devono dichiarare questi parametri. Tuttavia, va notato che la 3D V-NAND, che ora è attivamente promossa da Samsung negli SSD consumer come un tipo di memoria flash più veloce e affidabile, non è utilizzata nell'SM951. Utilizza invece la convenzionale NAND MLC planare Toggle Mode 2.0, presumibilmente prodotta utilizzando la tecnologia a 16 nm (alcune fonti suggeriscono una tecnologia di processo a 19 nm). Ciò significa che non ci si può aspettare che l'SM951 abbia la stessa elevata resistenza dell'unità di punta SATA 850 PRO. In questo parametro l'SM951 è più vicino ai modelli convenzionali di medio livello; inoltre, solo il 7% dell'array di memoria flash è allocato per la ridondanza in questo SSD. Il Samsung SM951 non dispone di tecnologie speciali a livello di server per proteggere i dati dalle interruzioni di corrente. In altre parole, l’enfasi in questo modello è esclusivamente sulla velocità e tutto il resto viene tagliato per ridurre i costi.

Vale la pena notare un altro punto. Sotto carico elevato, il Samsung SM951 mostra un surriscaldamento piuttosto intenso, che alla fine può portare anche a throttling. Pertanto, nei sistemi ad alte prestazioni, è consigliabile organizzare almeno il flusso d'aria per l'SM951 o, meglio ancora, coprirlo con un radiatore.

Caratteristiche comparative degli SSD testati

Problemi di compatibilità

Come ogni nuova tecnologia, le unità a stato solido con interfaccia PCI Express non possono ancora vantare un funzionamento senza problemi al 100% con qualsiasi piattaforma, soprattutto quelle più vecchie. Pertanto, bisogna scegliere un SSD adatto non solo in base alle caratteristiche del consumatore, ma anche con un occhio alla compatibilità. E qui è importante tenere presenti due punti.

Prima di tutto, diversi SSD possono utilizzare diversi numeri di linee PCI Express e generazioni diverse questo pneumatico è 2.0 o 3.0. Pertanto, prima di acquistare un'unità PCIe, è necessario assicurarsi che il sistema su cui si intende installarla disponga di uno slot libero con la larghezza di banda richiesta. Naturalmente, gli SSD PCIe più veloci sono retrocompatibili con gli slot lenti, ma in questo caso l'acquisto di un SSD ad alta velocità non ha molto senso: semplicemente non sarà in grado di sfruttare tutto il suo potenziale.

Il Plextor M6e Black Edition ha la più ampia compatibilità in questo senso: richiede solo due corsie PCI Express 2.0 e uno slot così libero si troverà probabilmente su quasi tutte le schede madri. Kingston HyperX Predator richiede già quattro corsie PCI Express 2.0: molte schede madri dispongono anche di tali slot PCIe, ma alcune piattaforme economiche potrebbero non avere slot extra con quattro o più corsie PCI Express. Ciò è particolarmente vero per le schede madri costruite su chipset di livello inferiore, il cui numero totale di linee può essere ridotto a sei. Pertanto, prima di acquistare un Kingston HyperX Predator, assicurati di controllare che il sistema abbia uno slot libero con quattro o più corsie PCI Express.

OCZ Revodrive 350 pone un problema più difficile: richiede già otto linee PCI Express. Tali slot sono solitamente implementati non dal chipset, ma dal processore. Pertanto, il luogo ottimale per l'utilizzo di tale unità sono le piattaforme LGA 2011/2011-3, in cui il controller del processore PCI Express ha un numero eccessivo di corsie, consentendogli di servire più di una scheda video. Nei sistemi con processori LGA 1155/1150/1151, l'OCZ Revodrive 350 sarà appropriato solo se viene utilizzata la grafica integrata nella CPU. Altrimenti, a favore dell'unità a stato solido, dovrai togliere metà delle linee alla GPU, passando alla modalità PCI Express x8.

Intel SSD 750 e Samsung SM951 sono in qualche modo simili all'OCZ Revodrive 350: è preferibile utilizzarli anche negli slot PCI Express alimentati dal processore. Tuttavia, il motivo non è il numero di linee - richiedono solo quattro linee PCI Express, ma la generazione di questa interfaccia: entrambe queste unità sono in grado di utilizzare la maggiore larghezza di banda di PCI Express 3.0. Tuttavia, c'è un'eccezione: gli ultimi chipset Intel della serie 100, progettati per i processori della famiglia Skylake, hanno ricevuto il supporto per PCI Express 3.0, quindi nelle ultime schede LGA 1151 possono essere installati senza un rimorso di coscienza nel chipset Slot PCIe, a cui almeno quattro linee.

C'è una seconda parte del problema di compatibilità. Oltre a tutte le restrizioni associate alla velocità effettiva delle varie varianti degli slot PCI Express, esistono anche restrizioni associate ai protocolli utilizzati. I più privi di problemi in questo senso sono gli SSD che funzionano tramite AHCI. Dato che emulano il comportamento di un normale controller SATA, possono funzionare con qualsiasi piattaforma, anche vecchia: sono visibili nel BIOS di qualsiasi scheda madre, possono essere dischi di avvio e per il loro funzionamento nel sistema operativo non sono necessari driver aggiuntivi. In altre parole, Kingston HyperX Predator e Plextor M6e Black Edition sono due degli SSD PCIe più semplici da usare.

E l'altra coppia di unità AHCI? La situazione con loro è un po’ più complicata. L'OCZ Revodrive 350 funziona nel sistema operativo tramite il proprio driver, ma nonostante ciò non ci sono problemi nel rendere avviabile questa unità. La situazione è peggiore con Samsung SM951. Sebbene questo SSD comunichi con il sistema tramite il protocollo AHCI legacy, non dispone di un proprio BIOS e pertanto deve essere inizializzato BIOS della scheda madre commissioni. Sfortunatamente non tutte le schede madri, soprattutto quelle vecchie, supportano questo SSD. Pertanto, possiamo solo parlare con totale fiducia della sua compatibilità con le schede basate sugli ultimi chipset Intel delle serie 90 e 100. In altri casi, potrebbe semplicemente non essere visto scheda madre. Naturalmente, questo non ti impedirà di utilizzare il Samsung SM951 in un sistema operativo dove può essere facilmente inizializzato dal driver AHCI, ma in questo caso dovrai dimenticarti della possibilità di avviare da un SSD ad alta velocità.

Ma l'inconveniente maggiore può essere causato dall'Intel SSD 750, che funziona tramite la nuova interfaccia NVMe. I driver necessari per supportare gli SSD che utilizzano questo protocollo sono disponibili solo sui sistemi operativi più recenti. Pertanto, in Linux, il supporto NVMe è apparso nella versione 3.1 del kernel; Il driver NVMe "innato" è disponibile nei sistemi Microsoft, a partire da Windows 8.1 e WindowsServer 2012R2; e in OS X, la compatibilità con le unità NVMe è stata aggiunta nella versione 10.10.3. Inoltre, l'SSD NVMe non è supportato da tutte le schede madri. Affinché tali unità possano essere utilizzate come unità di avvio, anche il BIOS della scheda madre deve disporre del driver appropriato. Tuttavia, i produttori hanno integrato le funzionalità necessarie solo nella maggior parte dei casi ultime versioni firmware rilasciato per gli ultimi modelli di schede madri. Pertanto, scarica il supporto sistema operativo con unità NVMe sono disponibili solo sulle schede più moderne per appassionati, basate su kit Logica Intel Z97, Z170 e X99. Nelle piattaforme più vecchie ed economiche, gli utenti potranno utilizzare gli SSD NVMe solo come seconde unità in un set limitato di sistemi operativi.

Nonostante abbiamo cercato di descrivere tutte le possibili combinazioni di piattaforme e unità PCI Express, la conclusione principale da quanto sopra è questa: la compatibilità degli SSD PCIe con le schede madri non è una questione così ovvia come nel caso degli SSD SATA. Pertanto, prima di acquistare qualsiasi unità a stato solido ad alta velocità che funzioni tramite PCI Express, assicurati di verificarne la compatibilità con una scheda madre specifica sul sito Web del produttore.

Configurazione del test, strumenti e metodologia di test

I test vengono eseguiti in sala operatoria Sistema Microsoft Windows 8.1 Professional x64 con aggiornamento, che riconosce e supporta correttamente le moderne unità a stato solido. Ciò significa che durante il processo di test, come nel normale utilizzo quotidiano dell'SSD, il comando TRIM viene supportato e utilizzato attivamente. Le misurazioni delle prestazioni vengono eseguite con le unità in uno stato "usato", che si ottiene precompilandole con i dati. Prima di ogni test, le unità vengono pulite e sottoposte a manutenzione utilizzando il comando TRIM. Tra i singoli test è prevista una pausa di 15 minuti, assegnata per il corretto sviluppo della tecnologia di raccolta dei rifiuti. Tutti i test utilizzano dati randomizzati e incomprimibili se non diversamente specificato.

Applicazioni e test utilizzati:

Iometro 1.1.0

Misurazione della velocità di lettura e scrittura sequenziale dei dati in blocchi di 256 KB (la dimensione del blocco più tipica per operazioni sequenziali nelle attività desktop). Le velocità vengono stimate entro un minuto, dopodiché viene calcolata la media.
Misurazione della velocità di lettura e scrittura casuale in blocchi da 4 KB (questa dimensione di blocco viene utilizzata nella stragrande maggioranza delle operazioni nella vita reale). Il test viene eseguito due volte: senza coda di richieste e con una coda di richieste con una profondità di 4 comandi (tipica per le applicazioni desktop che funzionano attivamente con un file system ramificato). I blocchi di dati sono allineati rispetto alle pagine di memoria flash delle unità. La valutazione della velocità viene eseguita per tre minuti, dopodiché viene calcolata la media.
Stabilire la dipendenza delle velocità di lettura e scrittura casuali quando si utilizza un'unità con blocchi da 4 KB dalla profondità della coda delle richieste (da uno a 32 comandi). I blocchi di dati sono allineati rispetto alle pagine di memoria flash delle unità. La valutazione della velocità viene eseguita per tre minuti, dopodiché viene calcolata la media.
Stabilire la dipendenza delle velocità di lettura e scrittura casuali quando l'unità funziona con blocchi di dimensioni diverse. Vengono utilizzati blocchi di dimensioni variabili da 512 byte a 256 KB. La profondità della coda delle richieste durante il test è di 4 comandi. I blocchi di dati sono allineati rispetto alle pagine di memoria flash delle unità. La valutazione della velocità viene eseguita per tre minuti, dopodiché viene calcolata la media.
Misurare le prestazioni con carichi di lavoro multi-thread misti e determinarne la dipendenza dal rapporto tra operazioni di lettura e scrittura. Il test viene eseguito due volte: per letture e scritture sequenziali in blocchi da 128 KB, eseguite in due thread indipendenti, e per operazioni casuali con blocchi da 4 KB, eseguite in quattro thread. In entrambi i casi, il rapporto tra le operazioni di lettura e scrittura varia con incrementi del 20%. La valutazione della velocità viene eseguita per tre minuti, dopodiché viene calcolata la media.
Studio del degrado delle prestazioni dell'SSD durante l'elaborazione di un flusso continuo di operazioni di scrittura casuale. Vengono utilizzati blocchi di 4 KB di dimensione e una profondità di coda di 32 comandi. I blocchi di dati sono allineati rispetto alle pagine di memoria flash delle unità. La durata del test è di due ore, le misurazioni della velocità istantanea vengono effettuate ogni secondo. Al termine del test, viene inoltre verificata la capacità dell'unità di ripristinare le prestazioni ai valori originali grazie al funzionamento della tecnologia di garbage collection e dopo aver eseguito il comando TRIM.

CrystalDiskMark 5.0.2
Un test sintetico che fornisce indicatori di prestazione tipici degli SSD misurati su un'area del disco da 1 GB "on top" file system. Dell'intero set di parametri che possono essere valutati utilizzando questa utility, prestiamo attenzione alla velocità di lettura e scrittura sequenziale, nonché alle prestazioni di lettura e scrittura casuale di blocchi da 4 KB senza coda di richieste e con una profondità di coda di 32 comandi.
PCMark8 2.0
Un test basato sull'emulazione del carico reale del disco, tipico di vari applicazioni popolari. Sull'unità sottoposta a test viene creata una singola partizione nel file Sistema NTFS per l'intera capacità disponibile e PCMark 8 esegue il test di archiviazione secondaria. I risultati dei test tengono conto sia delle prestazioni finali che della velocità di esecuzione delle singole tracce di test generate da varie applicazioni.
Prove di copia di file
Questo test misura la velocità di copia delle directory dei file tipi diversi, nonché la velocità di archiviazione e rimozione dall'archiviazione dei file all'interno dell'unità. Per la copia, utilizzare lo standard Strumento di Windows– Utilità Robocopy, durante l'archiviazione e la decompressione – Archiviatore 7-zip versione 9.22 beta. I test coinvolgono tre serie di file: ISO – un set che include diverse immagini del disco con distribuzioni di programmi; Programma: un set che costituisce un pacchetto software preinstallato; Lavoro: un insieme di file di lavoro, inclusi documenti d'ufficio, fotografie e illustrazioni, file pdf e contenuti multimediali. Ogni set ha una dimensione totale del file di 8 GB.

Come piattaforma di test viene utilizzato un computer con scheda madre Scheda ASUS Z97-Pro Processore principale i5-4690K con grafica integrata Processore Intel Scheda grafica HD 4600 e SDRAM DDR3-2133 da 16 GB. Le unità con interfaccia SATA si collegano al controller SATA 6 Gb/s integrato nel chipset della scheda madre e funzionano in modalità AHCI. Le unità con interfaccia PCI Express sono installate nel primo slot PCI Express 3.0 x16 a piena velocità. I driver utilizzati sono Intel Rapid Storage Technology (RST) 13.5.2.1000 e driver Intel Windows NVMe 1.2.0.1002.

Il volume e la velocità di trasferimento dei dati nei benchmark sono indicati in unità binarie (1 KB = 1024 byte).

Oltre ai cinque eroi principali di questo test: unità a stato solido client con interfaccia PCI Express, abbiamo aggiunto anche l'SSD SATA più veloce: Samsung 850 PRO.

Di conseguenza, l'elenco dei modelli testati ha assunto la seguente forma:

SSD Intel 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).

Prestazione

Letture e scritture sequenziali

La nuova generazione di unità a stato solido, trasferita sul bus PCI Express, dovrebbe distinguersi principalmente per l'elevata velocità di lettura e scrittura sequenziale. E questo è esattamente ciò che vediamo sul grafico. Tutti gli SSD PCIe risultano essere più produttivi del miglior SSD SATA: Samsung 850 PRO. Tuttavia, anche qualcosa di semplice come le letture e le scritture sequenziali mostra enormi differenze tra gli SSD di diversi produttori. Inoltre non è determinante la versione del bus PCI Express utilizzata. Le migliori prestazioni qui possono essere ottenute dal drive PCI Express 3.0 x4 del Samsung SM951, e al secondo posto c'è il Kingston HyperX Predator, che funziona tramite PCI Express 2.0 x4. L'unità NVMe progressiva Intel SSD 750 era solo al terzo posto.

Letture casuali

Se parliamo di lettura casuale, come si può vedere dai diagrammi, gli SSD PCIe non differiscono particolarmente in termini di velocità dai tradizionali SSD SATA. Inoltre, questo vale non solo per le unità AHCI, ma anche per il prodotto che funziona con il canale NVMe. Effettivamente meglio del Samsung 850 Prestazioni PRO Solo tre partecipanti a questo test possono dimostrare operazioni di lettura casuale su piccole code di richieste: Samsung SM951, Intel SSD 750 e Kingston HyperX Predator.

Sebbene le operazioni in coda di query profonde per computer personale non sono tipici, vedremo comunque come le prestazioni dell'SSD in questione dipendano dalla profondità della coda delle richieste durante la lettura di blocchi da 4 kilobyte.

Il grafico mostra chiaramente come le soluzioni che utilizzano PCI Express 3.0 x4 possono superare tutte le altre SSD. Le curve corrispondenti al Samsung SM951 e all'Intel SSD 750 sono significativamente più alte rispetto ai grafici degli altri drive. Sulla base del diagramma sopra si può trarre un'altra conclusione: l'OCZ RevoDrive 350 è un disco a stato solido vergognosamente lento. Nelle operazioni di lettura casuale, è circa la metà migliore di un SSD SATA, grazie alla sua architettura RAID e all'uso di controller SandForce obsoleti di seconda generazione.

Oltre a ciò, suggeriamo di considerare come la velocità di lettura casuale dipenda dalla dimensione del blocco dati:

Qui l'immagine è leggermente diversa. All'aumentare della dimensione del blocco, le operazioni iniziano ad assomigliare a quelle sequenziali, quindi non solo l'architettura e la potenza del controller SSD iniziano a svolgere un ruolo, ma anche la larghezza di banda del bus che utilizzano. Su blocchi di grandi dimensioni prestazioni migliori fornire Samsung SM951, Intel SSD 750 e Kingston HyperX Predator.

Scritture casuali

Da qualche parte, i vantaggi dell'interfaccia NVMe a bassa latenza e del controller Intel SSD 750 ad alto parallelo dovevano manifestarsi. Inoltre, l'ampio buffer DRAM disponibile in questo SSD consente un caching dei dati molto efficiente. Di conseguenza, Intel SSD 750 offre velocità di scrittura casuale senza pari anche quando la coda di richieste è minima.

Puoi vedere più chiaramente cosa succede alle prestazioni di scrittura casuale man mano che la profondità della coda delle richieste aumenta prossimo programma, che mostra la dipendenza della velocità di scrittura casuale in blocchi da 4 kilobyte dalla profondità della coda delle richieste:

Le prestazioni dell'Intel SSD 750 scalano fino a quando la profondità della coda raggiunge 8 comandi. Questo è il comportamento tipico degli SSD consumer. Tuttavia, il nuovo prodotto Intel è diverso in quanto le sue velocità di scrittura casuale sono significativamente più elevate rispetto a qualsiasi altra unità a stato solido, inclusi i modelli PCIe più veloci come Samsung SM951 o Kingston HyperX Predator. In altre parole, con carichi di scrittura occasionali, l'Intel SSD 750 offre prestazioni sostanzialmente migliori rispetto a qualsiasi altro SSD. In altre parole, il passaggio all'interfaccia NVMe consente di migliorare la velocità di scrittura casuale. E questa è sicuramente una caratteristica importante, ma soprattutto per le unità server. In realtà, l'Intel SSD 750 è proprio un parente stretto di modelli come Intel DC P3500, P3600 e P3700.

Il grafico seguente mostra le prestazioni di scrittura casuale in funzione della dimensione del blocco dati.

All'aumentare delle dimensioni dei blocchi, l'Intel SSD 750 perde il suo vantaggio incondizionato. Samsung SM951 e Kingston HyperX Predator stanno iniziando a produrre approssimativamente le stesse prestazioni.


Man mano che gli SSD diventano più economici, non vengono più utilizzati esclusivamente come unità di sistema e stanno diventando normali unità di lavoro. In tali situazioni, l'SSD riceve non solo un carico raffinato sotto forma di scrittura o lettura, ma anche richieste miste, quando le operazioni di lettura e scrittura vengono avviate da diverse applicazioni e devono essere elaborate contemporaneamente. Tuttavia, il funzionamento full-duplex rimane un problema significativo per i moderni controller SSD. Quando si mescolano letture e scritture nella stessa coda, la velocità della maggior parte degli SSD di livello consumer diminuisce notevolmente. Questo è diventato il motivo per condurre uno studio separato, in cui controlliamo come funzionano gli SSD quando è necessario elaborare operazioni sequenziali che arrivano intervallate. I prossimi due grafici mostrano il caso più tipico per i desktop, dove il rapporto tra operazioni di lettura e scrittura è 4 a 1.

Con un carico misto sequenziale con operazioni di lettura predominanti, tipico dei personal computer convenzionali, il Samsung SM951 e il Kingston HyperX Predator forniscono le migliori prestazioni. Un carico misto casuale si rivela un test più difficile per gli SSD e lascia in testa il Samsung SM951, ma al secondo posto passa l'Intel SSD 750. Allo stesso tempo, il Plextor M6e Black Edition, Kingston HyperX Predator e OCZ RevoDrive 350 generalmente risultano notevolmente peggiori di un normale SSD SATA.

La coppia di grafici successiva fornisce un quadro più dettagliato delle prestazioni con carichi misti, mostrando la dipendenza della velocità dell'SSD dal rapporto tra operazioni di lettura e scrittura su di esso.

Tutto quanto detto sopra è ben confermato dai grafici sopra riportati. Con un carico misto con operazioni sequenziali, le migliori prestazioni sono mostrate dal Samsung SM951, che sembra un pesce nell'acqua quando si lavora con qualsiasi dato seriale. Per le operazioni miste arbitrarie la situazione è leggermente diversa. Entrambi i drive Samsung, l'SM951 con PCI Express 3.0 x4, e il normale SATA 850 PRO, danno ottimi risultati in questo test, superando quasi tutti gli altri SSD. In alcuni casi resiste solo l'Intel SSD 750 che, grazie al sistema di comando NVMe, è perfettamente ottimizzato per lavorare con scritture casuali. E quando la quota di record nel flusso di transazioni miste aumenta fino all’80% o più, si fa un balzo in avanti.

Risultati in CrystalDiskMark

CrystalDiskMark è un'applicazione di benchmark popolare e semplice che viene eseguita sul file system e produce risultati facilmente ripetibili dagli utenti comuni. Gli indicatori di prestazione ottenuti in esso dovrebbero integrare i grafici dettagliati che abbiamo creato sulla base dei test in IOMeter.

I quattro diagrammi mostrati hanno solo valore teorico e mostrano prestazioni di picco che non sono ottenibili con i carichi di lavoro client tipici. Nei personal computer non esiste mai una profondità della coda delle richieste di 32 comandi, ma in test speciali consente di ottenere i massimi indicatori di prestazione. E in questo caso, la prestazione principale con un ampio margine è data dall'Intel SSD 750, che ha un'architettura ereditata dalle unità server, dove una grande profondità della coda delle richieste è abbastanza normale.

Ma questi quattro diagrammi sono di interesse pratico: mostrano le prestazioni sotto carico, tipiche dei personal computer. E qui la prestazione migliore la dà il Samsung SM951, che resta dietro all'Intel SSD 750 solo con scritture casuali da 4 KB.

PCMark 8 2.0, casi d'uso reali

Il pacchetto di test Futuremark PCMark 8 2.0 è interessante perché non è di natura sintetica, ma, al contrario, si basa su come funzionano le applicazioni reali. Durante il suo passaggio, vengono riprodotti scenari reali, tracce dell'utilizzo del disco in attività desktop comuni e viene misurata la velocità della loro esecuzione. La versione attuale di questo test simula carichi di lavoro presi da applicazioni di gioco reali di Battlefield 3 e World of Warcraft e pacchetti software di Abobe e Microsoft: After Effects, Illustrator, InDesign, Photoshop, Excel, PowerPoint e Word. Il risultato finale viene calcolato sotto forma di velocità media mostrata dagli azionamenti durante il superamento dei percorsi di prova.

Il test PCMark 8 2.0, che valuta le prestazioni dei sistemi di storage in applicazioni reali, ci dice chiaramente che ci sono solo due unità PCIe, la cui velocità è sostanzialmente superiore a quella dei modelli convenzionali con interfaccia SATA. Si tratta del Samsung SM951 e dell'Intel SSD 750, che vincono in molti altri test. Altri SSD PCIe, ad esempio Plextor M6e Black Edition e Kingston HyperX Predator, restano indietro rispetto ai leader di oltre una volta e mezza. Ebbene, l'OCZ ReveDrive 350 dimostra prestazioni francamente scarse. È più del doppio più lento dei migliori SSD PCIe ed è anche più lento del Samsung 850 PRO, che funziona tramite un'interfaccia SATA.

Il risultato integrale di PCMark 8 deve essere integrato con gli indicatori di prestazione prodotti dalle unità flash quando si superano le singole tracce di test che simulano varie opzioni di carico nella vita reale. Il fatto è che sotto carichi diversi, le unità flash spesso si comportano in modo leggermente diverso.

Qualunque sia l'applicazione di cui stiamo parlando, in ogni caso, le prestazioni più elevate sono fornite da uno degli SSD con interfaccia PCI Express 3.0 x4: Samsung SM951 o Intel SSD 750. È interessante notare che altri SSD PCIe in alcuni casi generalmente forniscono solo velocità a livello degli SSD SATA. In effetti, il vantaggio degli stessi Kingston HyperX Predator e Plextor M6e Black Edition rispetto al Samsung 850 PRO può essere visto solo in Adobe Photoshop, Battlefield 3 e Microsoft Word.

Copia di file

Tenendo presente che le unità a stato solido vengono introdotte sempre più ampiamente nei personal computer, abbiamo deciso di aggiungere alla nostra metodologia una misurazione delle prestazioni durante le comuni operazioni sui file - durante la copia e il lavoro con gli archiviatori - che vengono eseguite "all'interno" dell'unità . Questa è una tipica attività del disco che si verifica quando l'SSD non funziona come un'unità di sistema, ma come un normale disco.

Nei test di copia, i leader sono sempre gli stessi Samsung SM951 e Intel SSD 750. Tuttavia, se parliamo di file sequenziali di grandi dimensioni, il Kingston HyperX Predator può competere con loro. Devo dire che con la semplice copia quasi tutti gli SSD PCIe risultano più veloci del Samsung 850 PRO. C'è solo un'eccezione: Plextor M6e Black Edition. E l'OCZ RevoDrive 350, che in altri test si è trovato costantemente nella posizione di un outsider senza speranza, supera inaspettatamente non solo l'SSD SATA, ma anche l'SSD PCIe più lento.

Il secondo gruppo di test è stato eseguito durante l'archiviazione e l'estrazione dall'archivio di una directory con file di lavoro. La differenza fondamentale in questo caso è che metà delle operazioni vengono eseguite con file separati e la seconda metà con un file di archivio di grandi dimensioni.

La situazione è simile quando si lavora con gli archivi. L'unica differenza è che qui il Samsung SM951 riesce a staccarsi con sicurezza da tutti i suoi concorrenti.

Come funzionano TRIM e la Garbage Collection in background

Quando testiamo vari SSD, controlliamo sempre come gestiscono il comando TRIM e se sono in grado di raccogliere i rifiuti e ripristinare le prestazioni senza il supporto del sistema operativo, cioè in una situazione in cui il comando TRIM non viene emesso. Anche questa volta sono stati effettuati test di questo tipo. La progettazione di questo test è standard: dopo aver creato un lungo carico continuo sulla scrittura dei dati, che porta a un degrado della velocità di scrittura, disabilitiamo il supporto TRIM e aspettiamo 15 minuti, durante i quali l'SSD può provare a ripristinarsi da solo utilizzando la propria garbage collection algoritmo, ma senza l'aiuto esterno del sistema operativo, e misurare la velocità. Successivamente viene forzato il comando TRIM sull'azionamento e, dopo una breve pausa, la velocità viene nuovamente misurata.

I risultati di questo test sono mostrati nella tabella seguente, che mostra per ciascun modello testato se risponde al TRIM cancellando la memoria flash inutilizzata e se può ottenere pagine di memoria flash pulite per operazioni future se non gli viene inviato un comando TRIM. Per le unità che sono state in grado di eseguire la garbage collection senza il comando TRIM, abbiamo indicato anche la quantità di memoria flash liberata in modo indipendente dal controller SSD per operazioni future. Se l'unità viene utilizzata in un ambiente senza supporto TRIM, questa è esattamente la quantità di dati che può essere salvata sull'unità con un'elevata velocità iniziale dopo l'inattività.

Nonostante il supporto di alta qualità per il comando TRIM sia diventato uno standard del settore, alcuni produttori ritengono accettabile vendere unità che non implementano completamente questo comando. Un esempio così negativo è dimostrato dall'OCZ Revodrive 350. Formalmente comprende TRIM e tenta persino di fare qualcosa quando riceve questo comando, ma non si parla di un ritorno completo della velocità di scrittura ai valori originali. E non c'è niente di strano in questo: il Revodrive 350 si basa sui controller SandForce, che si distinguono per il loro irreversibile degrado delle prestazioni. Di conseguenza è presente anche nel Revodrive 350.

Tutti gli altri SSD PCIe funzionano con TRIM proprio come le loro controparti SATA. Cioè, l'ideale: nei sistemi operativi che impartiscono questo comando alle unità, le prestazioni rimangono costantemente ad un livello elevato.

Tuttavia, vogliamo di più: un'unità di alta qualità dovrebbe essere in grado di eseguire la garbage collection senza emettere il comando TRIM. E qui spicca il Plextor M6e Black Edition, un'unità che può liberare autonomamente significativamente più memoria flash per le operazioni imminenti rispetto ai suoi concorrenti. Anche se, ovviamente, in un modo o nell'altro, la garbage collection autonoma funziona per tutti gli SSD che abbiamo testato, ad eccezione del Samsung SM951. In altre parole, durante il normale utilizzo in ambienti moderni Le prestazioni del Samsung SM951 non diminuiranno, tuttavia, nei casi in cui TRIM non è supportato, si sconsiglia l'utilizzo di questo SSD.

conclusioni

Probabilmente dovremmo iniziare a riassumere i risultati affermando che gli SSD consumer con interfaccia PCI Express non sono più prodotti esotici o sperimentali, ma un intero segmento di mercato in cui giocano le unità a stato solido più performanti per gli appassionati. Naturalmente questo significa anche che da molto tempo non ci sono più problemi con gli SSD PCIe: supportano tutte le funzioni degli SSD SATA, ma allo stesso tempo sono più produttivi e talvolta dispongono di nuove tecnologie interessanti.

Allo stesso tempo, il mercato degli SSD PCIe client non è così affollato e finora solo le aziende con un elevato potenziale ingegneristico sono riuscite a entrare nella coorte di produttori di tali unità a stato solido. Ciò è dovuto al fatto che gli sviluppatori indipendenti di controller SSD prodotti in serie non dispongono ancora di soluzioni di progettazione che consentano loro di iniziare a produrre unità PCIe con il minimo sforzo di progettazione. Pertanto, ciascuno degli SSD PCIe attualmente presentati sugli scaffali dei negozi è originale e unico a modo suo.

In questo test siamo stati in grado di riunire i cinque SSD PCIe più popolari e comuni, destinati al funzionamento come parte di personal computer. E in base ai risultati della loro conoscenza, diventa chiaro che gli acquirenti che desiderano passare all'utilizzo di unità a stato solido con un'interfaccia progressiva non dovranno ancora affrontare seri problemi di scelta. Nella maggior parte dei casi, la scelta sarà chiara, i modelli testati differiscono molto nelle qualità di consumo.

Nel complesso, si è rivelato il modello SSD PCIe più interessante SamsungSM951. Si tratta di una soluzione brillante di uno dei leader di mercato, che opera sul bus PCI Express 3.0 x4, che non solo risulta in grado di fornire le massime prestazioni nei tipici carichi di lavoro comuni, ma è anche significativamente più economico di tutte le altre unità PCIe.

Tuttavia, il Samsung SM951 non è ancora perfetto. In primo luogo, non contiene tecnologie speciali volte ad aumentare l'affidabilità, ma nei prodotti di livello premium vorrebbero comunque averle. In secondo luogo, questo SSD è piuttosto difficile da trovare in vendita in Russia: non viene fornito al nostro Paese tramite canali ufficiali. Fortunatamente, possiamo suggerire di prestare attenzione a una buona alternativa: SSD Intel750. Anche questo SSD funziona tramite PCI Express 3.0 x4, ed è solo leggermente dietro al Samsung SM951. Ma è un parente diretto dei modelli server, quindi ha un'elevata affidabilità e funziona utilizzando il protocollo NVMe, che gli consente di dimostrare una velocità insuperabile nelle operazioni di scrittura casuale.

In linea di principio, rispetto al Samsung SM951 e all'Intel SSD 750, gli altri SSD con interfaccia PCIe sembrano piuttosto deboli. Tuttavia, ci sono ancora situazioni in cui dovranno preferire qualche altro modello di SSD PCIe. Il fatto è che le unità avanzate Samsung e Intel sono compatibili solo con le moderne schede madri costruite su chipset Intel della novantesima o centesima serie. Nei sistemi più vecchi possono funzionare solo come "secondo disco" e sarà impossibile caricare il sistema operativo da essi. Pertanto, né il Samsung SM951 né l'Intel SSD 750 sono adatti per aggiornare le piattaforme delle generazioni precedenti, e la scelta dovrà ricadere sull'unità Kingston HyperX Predator, che da un lato può fornire buone prestazioni e dall'altro garantisce di non avere problemi di compatibilità con le piattaforme più vecchie.

Questa domanda mi è stata posta più di una volta, quindi ora cercherò di rispondere nel modo più chiaro e sintetico possibile, per fare questo fornirò delle immagini degli slot PCI Express e di espansione PCI sulla scheda madre per una più chiara comprensione e, ovviamente indicherò le principali differenze nelle caratteristiche, cioè .e. molto presto scoprirai cosa sono queste interfacce e come si presentano.

Quindi, per prima cosa, rispondiamo brevemente alla domanda: cosa sono esattamente PCI Express e PCI?

Che cosa sono PCI Express e PCI?

PCIè un bus di ingresso/uscita parallelo del computer per il collegamento di dispositivi periferici alla scheda madre del computer. PCI viene utilizzato per collegare: schede video, schede audio, schede di rete, sintonizzatori TV e altri dispositivi. L'interfaccia PCI è obsoleta, quindi probabilmente non sarai in grado di trovare, ad esempio, una scheda video moderna che si connetta tramite PCI.

PCI Express(PCIe o PCI-E) è un computer bus seriale I/O per il collegamento di dispositivi periferici alla scheda madre del computer. Quelli. in questo caso bidirezionale connessione seriale, che può avere più linee (x1, x2, x4, x8, x12, x16 e x32): maggiore è il numero di linee, maggiore è la velocità effettiva del bus PCI-E. L'interfaccia PCI Express viene utilizzata per collegare dispositivi come schede video, schede audio, schede di rete, Unità SSD e altri.

Esistono diverse versioni dell'interfaccia PCI-E: 1.0, 2.0 e 3.0 (la versione 4.0 verrà rilasciata a breve). Questa interfaccia è solitamente designata, ad esempio, in questo modo PCI-E 3.0x16, che significa versione PCI Express 3.0 con 16 corsie.

Se parliamo se, ad esempio, una scheda video con interfaccia PCI-E 3.0 funzionerà su una scheda madre che supporta solo PCI-E 2.0 o 1.0, gli sviluppatori dicono che funzionerà tutto, ovviamente tieni presente che la larghezza di banda sarà limitata dalle capacità della scheda madre. Pertanto, in questo caso, pagare più del dovuto per una scheda video con più nuova versione PCI Express penso che non ne valga la pena ( se non altro per il futuro, cioè Hai intenzione di acquistare una nuova scheda madre con PCI-E 3.0?). Inoltre, e viceversa, diciamo che lo hai fatto scheda madre supporta la versione PCI Express 3.0 e la versione della scheda video, diciamo 1.0, quindi anche questa configurazione dovrebbe funzionare, ma solo con funzionalità PCI-E 1.0, ad es. Non ci sono limitazioni qui, poiché la scheda video in questo caso funzionerà al limite delle sue capacità.

Differenze tra PCI Express e PCI

La principale differenza nelle caratteristiche è, ovviamente, il throughput; per PCI Express è molto più elevato, ad esempio, PCI a 66 MHz ha un throughput di 266 MB/sec e PCI-E 3.0 (x16) 32 Gbit/s.

Esternamente, anche le interfacce sono diverse, quindi il collegamento, ad esempio, di una scheda video PCI Express a uno slot di espansione PCI non funzionerà. Anche le interfacce PCI Express con diversi numeri di corsie sono diverse, ora mostrerò tutto questo in immagini.

Slot di espansione PCI Express e PCI sulle schede madri

Slot PCI e AGP

Slot PCI-E x1, PCI-E x16 e PCI