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

PCI- Esprimere (PCIe,PCI-E)- consecutivo, pneumatico universale pubblicato per la prima volta 22 luglio 2002 dell'anno.

È generale, unificante un bus per tutti i nodi della scheda madre, in cui confinano 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 larghezza di banda del bus e dell'impossibilità di mezzi ragionevoli per migliorare la prestazione di velocità di quest'ultimo.

Il pneumatico si comporta così interruttore semplicemente segnalando da un punto all'altro senza cambiarlo. Ciò consente, senza evidente perdita di velocità, con modifiche ed errori minimi inviare 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 se il dispositivo è spento (es DC, o un segnale di bit di zeri).

Sincronizzazione costruito con il metodo ridondante. Cioè, invece di 8 bit le informazioni vengono trasmesse 10 bit, due dei quali sono ufficiale (20% ) e in una certa sequenza servire fari Per sincronizzazione generatori di orologi o rilevamento degli errori. Pertanto, la velocità dichiarata per una linea in ingresso 2,5 Gbps, riguarda in realtà 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 segnale) sottovalutare il suo generatore di clock e impostare l'autobus su consumo energetico ridotto. Se non viene ricevuto alcun segnale per alcuni 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). Sono stati apportati anche miglioramenti protocollo di comunicazione punto a punto(punto a punto), finalizzato componente software e sistema aggiunto monitoraggio del programma per la velocità dei pneumatici. Allo stesso tempo, è 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 servizio), 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-E2.0), 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 (applicabili sia ad AGP che a PCI Express ). Se non sei sicuro delle tue conoscenze su questo argomento, leggi attentamente la sezione.

Come abbiamo notato sopra, la scheda video viene inserita in uno speciale slot di espansione sulla scheda madre del computer, attraverso questo slot il chip video scambia informazioni con Unità centrale di elaborazione sistemi. SU schede madri ah, 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 slot 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, non solo gli slot di espansione ISA e VESA Local Bus (che interessano solo i futuri archeologi) e le relative schede video sono caduti nell'oblio, ma le schede video per slot PCI sono praticamente scomparse e tutti i modelli AGP sono irrimediabilmente obsoleti. E tutto moderno GPU utilizzare 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 parte molto piccola delle moderne schede madri non dispone di slot PCI Express e se il tuo sistema è così vecchio da utilizzare una scheda video AGP, l'aggiornamento non funzionerà: è necessario modificare 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 progettata specificamente per il collegamento di schede grafiche e schede madri. Il bus AGP, sebbene più adatto per gli adattatori video rispetto a 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 - il capacità di leggere le texture direttamente da memoria ad accesso casuale, senza copiarli nella memoria video; una frequenza di clock più elevata, 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.

Tuttavia, per motivi di ordine, menzioneremo anche questo tipo. Le specifiche AGP sono apparse nel 1997, quando Intel ha rilasciato la prima versione della descrizione, comprendente 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 canale a 32 bit che funziona a 66 MHz con una larghezza di banda di 266 MB/s, ovvero il doppio della larghezza di banda del 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 al trasferimento 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 funziona a 66 MHz, ma come risultato di ulteriori accorgimenti 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 consentito 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 grafiche con tensione nominale di 1,5 V non funzionano negli slot da 3,3 V e viceversa. Tuttavia, esistono connettori universali che supportano entrambi i tipi di schede. Le schede video progettate per lo 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 della transizione 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 canale per aumentare la velocità effettiva. La versatilità del design seriale aumenta la flessibilità, ai dispositivi più lenti è possibile assegnare meno linee con meno pin e ai dispositivi veloci di più.

L'interfaccia PCIe 1.0 consente il passaggio dei dati a 250 MB/s per corsia, 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. E lo slot PCIe con otto linee di lavoro è più o meno paragonabile in questo parametro alla versione più veloce di AGP - 8x. Ciò è ancora più impressionante se si considera la possibilità di trasmissione simultanea in entrambe le direzioni ad alta velocità. Gli slot PCI Express x1 più comuni forniscono un throughput a corsia singola (250 MB/s) in ciascuna direzione, mentre PCI Express x16, utilizzato per le schede video e che combina 16 corsie, fornisce un throughput fino a 4 GB/s 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 possono facoltativamente gestire più corsie. Fisicamente, le schede di espansione PCIe entrano e funzionano bene in qualsiasi slot con corsie uguali o più, quindi una scheda PCI Express x1 funzionerà bene 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 sceglierà da solo la modalità più alta possibile e funzionerà correttamente.

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. Permettetemi di ricordarvi che tutto questo vale solo a livello fisico, esistono anche schede madri con slot fisici PCI-E x16, ma in realtà con 8, 4 o anche 1 canale divorziato. 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 anche il PCI è lasciato per il confronto (in basso).

Sebbene la differenza nei giochi non sia 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, fate attenzione alle ultime due tabelle. Come puoi vedere, la differenza con le impostazioni medie è molto piccola, ma nelle modalità pesanti inizia ad aumentare, inoltre, è stata notata una grande differenza nel caso di una scheda video meno potente. Prendi nota.

PCI Express differisce non solo per la larghezza di banda, ma anche per le nuove capacità di consumo energetico. Questa esigenza è nata perché lo slot AGP 8x (versione 3.0) può trasmettere solo al massimo 40 watt in totale, cosa che già mancava alle schede video delle generazioni allora progettate per AGP, che erano dotate di uno o due standard a quattro connettori di alimentazione a pin. È possibile trasferire fino a 75 watt tramite il connettore PCI Express e ulteriori 75 watt vengono ricevuti 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 watt.

Successivamente il gruppo PCI-SIG, che sviluppa gli standard pertinenti, ha introdotto le principali specifiche per PCI Express 2.0. La seconda versione di PCIe ha raddoppiato la larghezza di banda standard da 2,5 Gb/s a 5 Gb/s, in modo che lo slot x16 possa trasferire dati a velocità fino a 8 Gb/s in ciascuna direzione. Sebbene PCIe 2.0 sia compatibile con PCIe 1.1, le schede di espansione più vecchie di solito funzionano bene sulle nuove schede madri.

La specifica PCIe 2.0 supporta velocità di trasferimento sia di 2,5 Gb/s che di 5 Gb/s, 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 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 in PCI Express 2.0 sia la velocità raddoppiata a 5 Gb/s, ma 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 soddisfare il crescente consumo energetico delle schede grafiche, 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.

Schede video e schede madri con supporto PCI Express 2.0 sono apparse sul mercato già nel 2007, e ora non ce ne sono altre sul mercato. Entrambi i principali produttori di GPU, 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 opzioni di alimentazione per le schede di espansione. Sono tutti retrocompatibili con le schede madri che dispongono di slot PCI Express 1.x integrati, anche se in alcuni rari casi si verifica un'incompatibilità, quindi è necessario fare attenzione.

In realtà, l'apparizione della terza versione di PCIe era un evento ovvio. Nel novembre 2010 sono state finalmente approvate le specifiche della terza versione di PCI Express. Sebbene questa interfaccia abbia una velocità di trasferimento di 8 gigatransazioni/s invece di 5 Gt/s nella versione 2.0, è portata ancora una volta esattamente raddoppiato rispetto allo standard PCI Express 2.0. Per questo è stato utilizzato uno schema di codifica diverso per i dati inviati sul bus, ma compatibile con versione precedente Allo stesso tempo, PCI Express è stato preservato. I primi prodotti della versione PCI Express 3.0 sono stati introdotti 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 PCI Express 3.0 (principalmente basato su Chipset Intel Z68) e i relativi comunicati stampa sono stati presentati da più aziende contemporaneamente. 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.

Tra l'altro possiamo supporre che nei prossimi anni verrà introdotto il PCI Express 4.0 e che la nuova versione avrà raddoppiato ancora una volta la larghezza di banda richiesta fino a quel momento. Ma questo non accadrà molto presto e non siamo ancora interessati.

PCI Express esterno

Nel 2007 nasce il PCI-SIG che lo standardizza ufficialmente Soluzioni PCI Express ha annunciato l'adozione della specifica PCI Express External Cabling 1.0, che descrive lo standard per il trasferimento dei dati su un'interfaccia PCI Express 1.1 esterna. Questa versione consente di trasferire dati a una velocità di 2,5 Gb / se la successiva dovrebbe aumentare il throughput a 5 Gb / s. Lo standard include quattro slot esterni: PCI Express x1, x4, x8 e x16. I connettori Senior sono dotati di una speciale linguetta 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 è possibile aumentarla collegando i cavi tramite un ripetitore.

In teoria, questo potrebbe rendere la vita più facile agli appassionati di laptop che utilizzano un core video integrato a basso consumo quando funzionano a batterie e utilizzano una potente scheda video esterna quando sono collegati a un monitor desktop. L'aggiornamento di tali schede video è notevolmente facilitato, 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 integrati un case esterno con una scheda video che utilizza un sistema di raffreddamento. Potrebbe essere più semplice assemblare sistemi su più schede video (SLI/CrossFire) e, tenendo conto della costante crescita della popolarità delle soluzioni mobili, tale PCI Express esterno dovrebbe aver guadagnato una certa popolarità.

Avrebbero dovuto, ma non l'hanno fatto. A partire dall'autunno 2011 opzioni esterne non ci sono praticamente schede video sul mercato. La loro cerchia è limitata da modelli obsoleti di chip video e da una ristretta selezione di laptop compatibili. Sfortunatamente, il caso delle schede video esterne non andò oltre e lentamente si estinse. Non puoi più nemmeno sentire le dichiarazioni pubblicitarie vittoriose 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 connessione 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:

Nell'articolo non tocchiamo 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 considerarla solo, 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 offre un throughput fino a 8 GB / s in ciascuna direzione, che è molte volte superiore alla stessa caratteristica del miglior AGP. Inoltre, PCI Express funziona a tale velocità in ciascuna direzione, a differenza di AGP.

D'altra parte i prodotti con supporto PCI-E 3.0 non sono ancora usciti sul mercato, quindi non ha molto senso prenderli in considerazione. Quando si tratta di aggiornare uno vecchio o di acquistarlo nuovo consiglio o la sostituzione simultanea del sistema e delle schede video, è sufficiente acquistare schede madri con interfaccia PCI Express 2.0, che sarà abbastanza sufficiente e più comune per molti altri anni, soprattutto perché i prodotti di diverse versioni PCI Express sono compatibili tra loro .

Nella primavera del 1991 Intel completò lo sviluppo della prima versione breadboard del bus PCI. Agli ingegneri è stato affidato il compito di sviluppare una soluzione a basso costo e ad alte prestazioni che consentisse loro di sfruttare 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), nonché implementare sintonizzazione automatica dispositivi.

Nel 1992 appare la prima versione del bus PCI, Intel annuncia che lo standard del bus sarà aperto e crea il PCI Special Interest Group. Grazie a ciò, qualsiasi sviluppatore interessato ha l'opportunità di creare dispositivi per il bus PCI senza la necessità di acquistare una licenza. La prima versione del bus aveva una velocità 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 larghezza di banda del bus era di 133 MB / s, ma in realtà la larghezza di banda era 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 a 33,33 MHz è 133 MB/s;
• spazio degli indirizzi di memoria - 32 bit (4 byte);
• spazio degli indirizzi delle porte di ingresso-uscita - 32 bit (4 byte);
• spazio degli indirizzi di configurazione (per una funzione) - 256 byte;
• tensione - 3,3 o 5 V.

Connettori fotografici:

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 8bit
ISA (architettura standard del settore) - 16 bit
eISA
MBA - Architettura Micro Bus 16 bit
MBA - Architettura Micro Bus con video 16 bit
MBA - Architettura Micro Bus 32 bit
MBA - Architettura Micro Bus con video 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 (Riser di 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, ampiamente adottata, utilizzava sia schede che slot con una tensione di segnale di soli 5 volt. Larghezza di banda massima: 133 MB / s.

PCI 2.1 - 3.0

Differivano dalla versione 2.0 per la possibilità di funzionamento simultaneo di più bus master (eng. bus-master, 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 utilizzando 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: il lavoro con schede progettate per una tensione di 3,3 volt e la presenza di linee elettriche adeguate erano opzionali.
• 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 molte varietà successive di slot bus PCI e, in alcuni casi, anche negli slot della versione 2.1.
• Versione 2.3 - Non compatibile con le schede PCI progettate per utilizzare 5 volt, nonostante l'uso continuato di slot con chiave a 32 bit 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 alla 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 principale introdotta nella versione 2.1 che raddoppia il numero di corsie dati e quindi la larghezza di banda. 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 patto che vi sia una tensione di segnale comune supportata) è completa, mentre la compatibilità di una scheda a 64 bit con gli slot a 32 bit è limitata (in ogni caso, ci sarà essere una perdita di prestazioni). Funziona ad una frequenza di clock di 33 MHz. Larghezza di banda massima: 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 una tensione di 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 a 64 bit da 3,3 volt compatibili solo con quelli universali e schede di espansione a 32 bit da 3,3 volt. Le schede PCI64/66 hanno un fattore di forma universale (ma compatibilità limitata con gli slot a 32 bit) o ​​da 3,3 volt (quest'ultima opzione è fondamentalmente incompatibile con gli slot a 32 bit e 33 MHz degli standard più diffusi). Larghezza di banda massima: 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 universali e da 3,3 V. Le schede PCI-X sono solitamente implementate nel formato 3.3 a 64 bit e hanno una retrocompatibilità limitata con gli slot PCI64/66, e alcune schede PCI-X sono in formato universale e sono in grado di funzionare (anche se questo non ha quasi alcun valore pratico) in ambienti solito PCI 2.2/2.3. In casi complessi, per avere piena fiducia nelle prestazioni della combinazione scheda madre e scheda di espansione, è necessario consultare gli elenchi di compatibilità (elenchi di compatibilità) dei produttori di entrambi i dispositivi.

PCI-X 2.0

PCI-X 2.0: ulteriore espansione delle funzionalità 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 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 (potenti livello base) che utilizzano il bus PCI-X, sono pochissime le schede madri che supportano il bus. Un esempio di scheda madre per questo segmento è l'ASUS P5K WS. Nel segmento professionale viene utilizzato nei controller RAID, 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(sebbene non sia un bus a livello fisico, essendo una connessione punto a punto) utilizzando modello di programmazione Bus PCI e protocollo fisico ad alte prestazioni basati su comunicazione seriale. Lo sviluppo dello standard PCI Express è stato avviato da Intel dopo l'abbandono del bus InfiniBand. Ufficialmente, la prima specifica PCI Express di base è apparsa nel luglio 2002. Il PCI Special Interest Group è coinvolto nello sviluppo dello standard PCI Express.

A differenza dello standard PCI, che utilizzava un bus comune per il trasferimento dei dati con diversi 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:

• scambio a caldo di carte;
• larghezza di banda garantita (QoS);
• gestione dell'energia;
• controllo dell'integrità dei dati trasmessi.

Il bus PCI Express deve essere utilizzato esclusivamente come bus locale. Perché modello di programmazione Poiché PCI Express è in gran parte ereditato da PCI, i sistemi e i controller esistenti possono essere modificati per utilizzare il bus PCI Express semplicemente sostituendoli strato 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. Il PCI Express di fatto ha sostituito questi bus nei personal computer.

• MiniCard (Mini PCIe) sostituisce il fattore di forma Mini PCI. I bus vengono visualizzati sul connettore della Mini Card: 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. I bus x1 PCIe e USB 2.0 vengono inviati al connettore ExpressCard, 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 di portare la lunghezza di una connessione a decine di metri, il che consente di creare un computer, le cui periferiche si trovano a una distanza considerevole.
  
• StackPC - specifica per la costruzione impilabile sistemi informatici. Questa specifica descrive i connettori di espansione StackPC, FPE e la loro relativa posizione.

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

Anno pubblicazione	Versione PCI Express	Codifica	Velocità trasmissione	Larghezza di banda per 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:

• Maggiore velocità di trasmissione: larghezza di banda a linea singola di 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 della 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.
• Reset a livello di funzione - un meccanismo opzionale per ripristinare le funzioni (funzioni PCI) all'interno del dispositivo (dispositivo PCI).
• Ignora il limite di potenza (per ignorare 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 a 2,5 GT/s, poiché i chipset più vecchi non possono supportare velocità di trasferimento dati doppie; gli adattatori video più recenti funzioneranno senza problemi con il vecchio PCI Express 1.x slot standard).

PCI Express 2.1

In termini di caratteristiche fisiche (velocità, connettore) corrisponde alla 2.0, la parte software ha funzioni aggiunte che dovrebbero essere completamente implementate nella versione 3.0. Poiché la maggior parte delle schede madri viene venduta con la versione 2.0, avere solo una scheda video con 2.1 non consente di abilitare la modalità 2.1.

PCI Express 3.0

Nel novembre 2010 sono state approvate le specifiche della versione 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 allo schema di codifica 128b/130b più aggressivo, in cui 128 bit di dati inviati sul bus sono codificati in 130 bit. Allo stesso tempo è stata preservata la piena compatibilità con le versioni precedenti di PCI Express. Le schede PCI Express 1.xe 2.x funzioneranno negli slot 3.0 e viceversa, la scheda PCI Express 3.0 funzionerà negli slot 1.xe 2.x.

PCI Express 4.0

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

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In passato, il consumatore mainstream era principalmente interessato 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, sebbene la concorrenza tra i produttori si sviluppasse nei settori delle prestazioni e dei prezzi, il divario tra le soluzioni top e bottom è rimasto piuttosto ridotto. Questo stato di cose è in parte dovuto al fatto che la stessa tecnologia SSD migliora significativamente l'esperienza dell'utente con un computer, e quindi i problemi di implementazione passano in secondo piano per molti. Per lo stesso motivo gli SSD consumer sono stati incorporati nella vecchia infrastruttura, che inizialmente si concentrava su dischi rigidi meccanici. Ciò ha notevolmente facilitato la loro implementazione, tuttavia, ha concluso l'SSD in un quadro piuttosto ristretto, che per molti aspetti ostacola 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 passavano agli SSD erano soddisfatti del loro acquisto, anche se essenzialmente stavano ottenendo prodotti che in realtà funzionavano ben oltre le loro capacità, con barriere prestazionali artificiali che ne ostacolavano le prestazioni. Tuttavia, ad oggi, l'SSD, forse, può già essere considerato il vero mainstream. Qualsiasi proprietario che si rispetti di un personal computer, se non ha almeno un SSD nel suo sistema, è molto serio nell'acquistarlo nel prossimo futuro. E in queste condizioni, i produttori sono semplicemente costretti a pensare a come implementare finalmente una concorrenza a pieno titolo: distruggere tutte le barriere e passare alla produzione di linee di prodotti più ampie che differiscono fondamentalmente nelle caratteristiche proposte. 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 rilasciare prodotti che funzionano non tramite un'interfaccia SATA legacy, ma tramite un bus PCI Express molto più efficiente.

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. Tuttavia, le unità flash di oggi sono capaci di molto di più: dopotutto, se ci pensate, hanno più in comune con la memoria di sistema che con i dischi rigidi meccanici. 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 necessitano di scambio dati ad alta velocità, come Thunderbolt. Una corsia PCI Express Gen 2 offre fino a 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 (a quattro corsie) può scambiare dati a 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, abbastanza adatti per le moderne unità a stato solido.

Da quanto detto ne consegue naturalmente che oltre agli SSD SATA, le unità ad alta velocità che utilizzano il bus PCI Express dovrebbero gradualmente trovare distribuzione sul mercato. E sta davvero accadendo. Nei negozi è possibile trovare diversi modelli di SSD consumer dei principali produttori, realizzati sotto forma di schede di espansione o schede M.2 che utilizzano diverse varianti 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 degli SSD, Intel segue una strategia piuttosto non standard e non presta troppa attenzione allo sviluppo di SSD per il segmento consumer, concentrandosi sui prodotti server. Tuttavia, le sue proposte non perdono interesse, soprattutto quando si tratta di un'unità 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 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 innanzitutto di essere menzionata. Ad esempio, il trasferimento dei blocchi più tipici da 4 kilobyte nel nuovo protocollo richiede 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. In effetti, qualsiasi restrizione viene eliminata del tutto, e questo è molto importante per gli ambienti server, dove è possibile assegnare un'enorme quantità di operazioni I / O simultanee al sottosistema del disco.

Ma nonostante funzioni tramite l'interfaccia NVMe, l'Intel SSD 750 non è ancora un 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 una NAND MLC ordinaria 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 intimidatori.

Intel SSD 750 è una scheda PCIe x4 a mezza altezza che può utilizzare quattro corsie 3.0 e raggiungere velocità di trasferimento sequenziali fino a 2,4 GB/s e operazioni casuali fino a 440.000 IOPS. È vero, la modifica più capiente da 1,2 TB è la più produttiva, mentre 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 si tratta di un dissipatore di calore in alluminio e sul retro è presente una piastra metallica decorativa che non entra effettivamente in contatto con i microcircuiti. Va notato che l'uso di un radiatore qui è una necessità. Il controller principale dell'SSD Intel genera molto calore e, con carico elevato, anche un'unità dotata di tale raffreddamento può riscaldarsi fino a temperature dell'ordine di 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.

Il cuore dell'Intel SSD 750 è il controller del server. Livello Intel CH29AE41AB0, che funziona a una frequenza di 400 MHz e dispone di diciotto (!) Canali per il collegamento della memoria flash. Considerando 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 innova in questo ambito. Si basa sulla consueta NAND MLC prodotta da Intel, rilasciata secondo la tecnologia di processo a 20 nm e con core da 64 e 128 Gb 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 trasferire non solo i suoi consumatori, ma anche le unità server alla memoria da 16 nm. Tuttavia, nonostante tutto ciò, l'Intel SSD 750 utilizza memoria più vecchia, che presumibilmente ha una risorsa più elevata.

L'origine server dell'Intel SSD 750 può essere rintracciata anche nel fatto che la capacità totale della memoria flash di 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 il tradizionale schema di punta simile a RAID 5 a livello dei 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 lo spegnimento regolare dell'unità in modalità offline.

Kingston HyperX Predator 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 operazioni sequenziali non superano 1400 MB / se quelle casuali - 160mila IOPS. Ma HyperX Predator non impone requisiti speciali al sistema: è compatibile con qualsiasi, comprese le vecchie piattaforme.

Insieme a questo, l'unità ha una struttura a due componenti non del tutto semplice. L'SSD stesso è una scheda con fattore di forma M.2, integrata con un adattatore PCI Express che consente di collegare unità M.2 tramite normali slot PCIe full-size. L'adattatore è realizzato sotto forma di 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 prodotto in serie con supporto PCI Express. Tuttavia, Marvell avrà presto seguaci più veloci con il supporto per NVMe e PCI Express 3.0, che il chip Altaplus non ha.

Dato che lei stessa Compagnia Kingston non produce controller né memoria, assemblando i propri SSD da elementi base acquistati da altri produttori, non c'è niente di strano nel fatto che l'SSD HyperX Predator PCIe si basi non solo su un controller di terze parti, ma anche su 19 da 128 gigabit -nm Chip NAND MLC 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 creato un paradosso: nonostante il fatto che, secondo il suo posizionamento formale, l'SSD Kingston HyperX Predator PCIe sia un prodotto premium, ha solo una garanzia di tre anni, e il tempo medio tra i guasti dichiarato è molto inferiore a quello degli SSD SATA di punta di altri produttori.

Anche Kingston HyperX Predator non prevede tecnologie speciali 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 riserva 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 watt.

OCZ Revodrive 350 480 GB

L'OCZ Revodrive 350 è giustamente uno dei più vecchi SSD PCI Express consumer. Ai tempi in cui nessuno degli altri produttori pensava nemmeno di rilasciare SSD PCIe client, in gamma di modelli OCZ aveva il RevoDrive 3 (X2), un prototipo dell'attuale Revodrive 350. Tuttavia, le radici persistenti dell'unità PCIe OCZ lo rendono un po' strano rispetto ai concorrenti di oggi. 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 ha 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 a 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, ciascuno dei quali è basato sul proprio chip SF-2282 (un analogo del diffusissimo SF-2281). Quindi questi elementi vengono combinati in un unico array RAID 0 a quattro componenti. Tuttavia, a questo scopo viene utilizzato un controller RAID non del tutto familiare, ma un processore di virtualizzazione proprietario (VCA 2.0) OCZ ICT-0262. Tuttavia, è molto simile al fatto che questo nome nasconde un chip Marvell 88SE9548 capovolto, che è un controller RAID SAS / SATA 6 Gb / s a ​​quattro porte con un'interfaccia PCI Express 2.0 x8. Ma anche così, gli ingegneri OCZ hanno scritto il proprio firmware e driver per questo controller.

L'unicità del componente software di RevoDrive 350 sta nel fatto che non implementa un RAID 0 del tutto classico, ma una sorta di bilanciamento del carico interattivo. Invece di suddividere il flusso di dati in blocchi di dimensione fissa e trasferirli in sequenza su 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'unità a stato solido. Non è possibile accedere al suo BIOS ed è impossibile scoprire che un array RAID è nascosto nelle viscere di questo SSD senza una conoscenza dettagliata dell'hardware. Inoltre, a differenza degli array RAID convenzionali, RevoDrive 350 supporta tutte le tipiche funzionalità SSD come il monitoraggio SMART, TRIM e Secure Erase.

RevoDrive 350 è disponibile come schede con interfaccia PCI Express 2.0 x8. Nonostante vengano effettivamente utilizzate tutte e otto le linee dell'interfaccia, gli indicatori di prestazione dichiarati sono notevolmente inferiori al loro rendimento teorico totale. La velocità massima delle operazioni sequenziali è limitata a 1800 MB/s e l'esecuzione di operazioni arbitrarie non supera i 140mila IOPS.

Vale la pena notare che OCZ RevoDrive 350 è una scheda PCI Express x8 a tutta altezza, il che significa che è fisicamente più grande di tutti gli altri SSD che abbiamo testato e quindi non può essere installata su sistemi a basso profilo. La superficie anteriore della scheda RevoDrive 350 è ricoperta da un involucro decorativo in metallo, che funge anche da dissipatore di calore per il chip del controller RAID di base. I controller SF-2282 si trovano sul retro della scheda e sono privi di qualsiasi sistema di raffreddamento.

Per formare l'array di memoria flash, OCZ ha utilizzato i chip della sua società madre, Toshiba. I chip utilizzati sono realizzati secondo la tecnologia di processo a 19 nm e hanno una capacità di 64 Gbps. 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 di scrittura peggiorano nel tempo. Ciò è dovuto alle peculiarità degli algoritmi interni dei controller SandForce, l'operazione TRIM per la quale non riporta la velocità di scrittura al livello originale.

Il fatto indiscutibile che RevoDrive 350 sia un gradino sotto rispetto alle unità PCI Express di prossima generazione è sottolineato anche dal fatto che questa unità ha solo una garanzia di tre anni e la sua risorsa di scrittura garantita è di soli 54 TB, molte volte inferiore a quella. dei 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 audacia intrinseca, di posizionare il RevoDrive 350 come soluzione premium al livello dell'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 della novità con il suo predecessore può essere rintracciata in quasi tutto, se parliamo della componente tecnica, non estetica. Il nuovo SSD ha anche un design in due pezzi, inclusa l'unità vera e propria in formato M.2 2280 e un adattatore che consente di installarlo in qualsiasi normale slot PCIe x4 (o più veloce). Anche questo si basa sul controller Marvell 88SS9183 a otto canali, che comunica con il mondo esterno tramite due linee PCI Express 2.0. Proprio come nella versione precedente, l'M6e Black Edition utilizza la memoria flash MLC di Toshiba.

Ciò significa che, nonostante il fatto che l'M6e Black Edition assemblato assomigli a una scheda PCI Express x4 a mezza altezza, in realtà questo SSD utilizza solo due corsie PCI Express 2.0. Da qui le velocità non troppo impressionanti, che sono solo leggermente più veloci rispetto ai tradizionali SSD SATA. Le prestazioni del passaporto per operazioni sequenziali sono limitate a 770 MB / se arbitrarie - 105 mila IOPS. Vale la pena notare che il Plextor M6e Black Edition funziona secondo il protocollo AHCI legacy e questo ne garantisce un'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" nel formato M.2 della scheda, 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 dissipatore di calore rosso, che dovrebbe rimuovere il calore dal controller e dai chip di memoria. Il calcolo dei progettisti è chiaro: una soluzione di colore simile è ampiamente utilizzata in vari hardware di gioco, quindi il Plextor M6e Black Edition apparirà armoniosamente 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 alimentato dai chip NAND MLC da 19 nm di seconda generazione di Toshiba con una capacità di 64 Gbps. La riserva utilizzata per il fondo di sostituzione e il funzionamento degli algoritmi interni di livellamento dell'usura e di garbage collection è destinata al 7% del 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 riferire questo prodotto alla categoria di prezzo superiore. Da un lato è ancora più veloce di un SSD SATA e, dall'altro, ha buone caratteristiche di affidabilità: ha molto tempo tra un guasto e l'altro ed è coperto da una garanzia di cinque anni. Tuttavia, non sono implementate tecnologie speciali in grado di proteggere l'M6e Black Edition da sbalzi di tensione o di aumentarne le risorse.

Samsung SM951 256GB

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 piuttosto sbiadito nelle vendite al dettaglio. Tuttavia, se lo si desidera, 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 altissima velocità. È progettato per funzionare sul bus PCI Express 3.0 x4, utilizza il protocollo AHCI e promette velocità impressionanti: fino a 2150 MB/s in operazioni sequenziali e fino a 90.000 IOPS in operazioni casuali. Ma soprattutto, nonostante tutto ciò, il Samsung SM951 è più economico di molti altri SSD PCIe, quindi cercarlo in offerta potrebbe avere un caso aziendale molto specifico.

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 sul mercato sono ampiamente disponibili le schede adattatrici necessarie. La stessa 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 in quattro corsie PCI Express.

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

A causa dell'attenzione rivolta agli OEM, per l'unità in questione non viene riportato alcun periodo di garanzia o durata prevista. Questi parametri dovranno essere dichiarati dagli assemblatori degli impianti in cui verrà installato l'SM951, oppure dai venditori. 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 consueta NAND MLC Toggle Mode 2.0 planare, prodotta, presumibilmente, 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 ammiraglia 850 PRO SATA. In questo parametro, l'SM951 è più vicino ai soliti modelli di fascia media, inoltre, solo il 7% dell'array di memoria flash è assegnato alla 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 posta esclusivamente sulla velocità del lavoro e tutto il resto viene tagliato per ridurre i costi.

Vale la pena notare un'altra cosa. Sotto carico elevato, il Samsung SM951 mostra un surriscaldamento piuttosto intenso, che alla fine può portare anche all'inclusione del throttling. Pertanto, nei sistemi ad alte prestazioni per SM951, è auspicabile organizzare almeno il flusso d'aria, o meglio, chiuderlo con un radiatore.

Caratteristiche comparative degli SSD testati

Problemi di compatibilità

Come ogni nuova tecnologia, gli SSD PCI Express non sono ancora esenti da problemi al 100% con nessuna piattaforma, soprattutto con quelle più vecchie. Bisogna quindi scegliere l'SSD giusto non solo in base alle caratteristiche del consumatore, ma anche con un occhio alla compatibilità. Qui è importante tenere presente due punti.

Prima di tutto, diversi SSD possono utilizzare diversi numeri di linee PCI Express e generazioni diverse questo pneumatico - 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 più lenti, ma in questo caso l'acquisto di un SSD ad alta velocità non ha molto senso: semplicemente non può raggiungere il suo pieno 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 sicuramente su quasi tutte le schede madri. Kingston HyperX Predator necessita già di 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 basso livello, il numero totale di linee in cui 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.

L'OCZ Revodrive 350 fa un ulteriore passo avanti: richiede già otto linee PCI Express. Tali slot sono solitamente implementati non dal chipset, ma dal processore. Pertanto, il posto migliore per utilizzare tale unità sono le piattaforme LGA 2011/2011-3, dove il controller del processore PCI Express ha un numero eccessivo di corsie, che consente di servire più di una scheda video. Nei sistemi con processori LGA 1155/1150/1151, OCZ Revodrive 350 sarà appropriato solo se viene utilizzata la grafica integrata nella CPU. Altrimenti, a favore di un'unità a stato solido, bisognerà togliere metà delle linee alla GPU passando alla modalità PCI Express x8.

L'Intel SSD 750 e il Samsung SM951 sono in qualche modo simili all'OCZ Revodrive 350: è preferibile utilizzarli anche negli slot PCI Express alimentati dalla CPU. 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 negli slot PCIe del chipset, che sono collegati ad almeno quattro linee.

Il problema di compatibilità ha una seconda parte. Oltre a tutte le limitazioni associate alla larghezza di banda 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. Poiché emulano il comportamento di un controller SATA convenzionale, possono funzionare con qualsiasi piattaforma, anche vecchia: sono visibili nel BIOS di qualsiasi scheda madre, possono essere dischi di avvio e non sono necessari driver aggiuntivi per il loro funzionamento nel sistema operativo. 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? Con loro la situazione è un po’ più complicata. OCZ Revodrive 350 funziona nel sistema operativo tramite il proprio driver, ma anche così 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 legacy AHCI, non dispone di un proprio BIOS e pertanto deve essere inizializzato BIOS della scheda madre commissioni. Purtroppo il supporto per questo SSD non è disponibile su tutte le schede madri, soprattutto su quelle più vecchie. Pertanto, con piena fiducia possiamo solo parlare della sua compatibilità con schede basate sugli ultimi chipset Intel della novantesima e centesima serie. In altri casi, potrebbe semplicemente non vedersi. scheda madre. Naturalmente, ciò non impedisce di utilizzare il Samsung SM951 in un sistema operativo in cui può essere facilmente inizializzato dal driver AHCI, ma in questo caso bisognerà dimenticare la possibilità di avvio 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 presenti solo nei sistemi operativi più recenti. Quindi, in Linux, il supporto NVMe è apparso nella versione 3.1 del kernel; Il driver NVMe "nativo" è disponibile nei sistemi Microsoft a partire da Windows 8.1 e Windows Server 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 avviabili, 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 i modelli più recenti di schede madri. Quindi scarica il supporto sistema operativo con unità NVMe si trovano solo sulle ultime schede per appassionati basate su 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 detto è che la compatibilità degli SSD PCIe con le schede madri è lungi dall'essere così ovvia come nel caso degli SSD SATA. Pertanto, prima di acquistare qualsiasi SSD 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 riconosce e supporta correttamente i moderni SSD. Ciò significa che nel processo di superamento dei test, come nel normale utilizzo quotidiano dell'SSD, il comando TRIM è supportato e coinvolto attivamente. La misurazione delle prestazioni viene eseguita 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 viene mantenuta una pausa di 15 minuti, assegnata per il corretto sviluppo della tecnologia di raccolta dei rifiuti. Tutti i test, se non diversamente specificato, utilizzano dati randomizzati e incomprimibili.

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 stime delle velocità vengono eseguite 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 reali). 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 biforcato). I blocchi dati sono allineati con le pagine di memoria flash delle unità. Le velocità vengono valutate per tre minuti, dopodiché viene calcolata una media.
Stabilire la dipendenza delle velocità di lettura e scrittura casuali quando l'unità funziona con blocchi da 4 kilobyte dalla profondità della coda delle richieste (nell'intervallo da uno a 32 comandi). I blocchi dati sono allineati con le pagine di memoria flash delle unità. Le velocità vengono valutate per tre minuti, dopodiché viene calcolata una media.
Stabilire la dipendenza delle velocità di lettura e scrittura casuali quando l'unità funziona con blocchi di dimensioni diverse. Vengono utilizzati blocchi da 512 byte a 256 KB. La profondità della coda delle richieste durante il test è di 4 comandi. I blocchi dati sono allineati con le pagine di memoria flash delle unità. Le velocità vengono valutate per tre minuti, dopodiché viene calcolata una media.
Misurare le prestazioni sotto un carico multi-thread misto e stabilire la sua 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 letture e scritture varia con incrementi del 20%. Le velocità vengono valutate per tre minuti, dopodiché viene calcolata una media.
Indagine sul degrado delle prestazioni dell'SSD durante l'elaborazione di un flusso continuo di operazioni di scrittura casuale. Vengono utilizzati blocchi da 4 KB e una profondità di coda di 32 comandi. I blocchi dati sono allineati con le 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 l'elaborazione del comando TRIM.

CrystalDiskMark 5.0.2
Benchmark sintetico che mostra le prestazioni tipiche dell'SSD misurate su un'area del disco "on top" da 1 GB file system. Dall'intero set di parametri che possono essere valutati utilizzando questa utility, prestiamo attenzione alla velocità di lettura e scrittura sequenziale, nonché all'esecuzione di letture e scritture casuali in blocchi da 4 kilobyte senza coda di richieste e con una coda di 32 istruzioni in profondità.
PCMark8 2.0
Un test basato sull'emulazione del carico reale del disco, tipico di vari app popolari. Sull'unità testata viene creata una singola partizione nel file Sistema NTFS all'intero volume disponibile e in PCMark 8 viene eseguito il test di archiviazione secondaria. Come risultati dei test vengono prese in considerazione sia le prestazioni finali che la velocità di esecuzione delle singole tracce di test generate da varie applicazioni.
Test di copia di file
Questo test misura la velocità di copia delle directory con i file tipo diverso, così come la velocità di archiviazione e decompressione 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. Nei test sono coinvolti tre set di file: ISO - un set che include diverse immagini disco con distribuzioni software; Programma: un set che costituisce un pacchetto software preinstallato; Lavoro è un insieme di file di lavoro che comprende documenti office, fotografie e illustrazioni, file pdf e contenuti multimediali. Ciascuno dei set ha una dimensione totale del file di 8 GB.

Come piattaforma di test viene utilizzato un computer con scheda madre. Scheda ASUS Z97Pro, 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 sono collegate al controller SATA 6 Gb / s integrato nel chipset della scheda madre e funzionano in modalità AHCI. Le unità 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 protagonisti di questo test - SSD client con interfaccia PCI Express, abbiamo aggiunto all'azienda 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

Operazioni di lettura e scrittura sequenziali

La nuova generazione di unità a stato solido, trasferita sul bus PCI Express, dovrebbe distinguersi innanzitutto per le elevate velocità di lettura e scrittura sequenziale. Ed è esattamente ciò che vediamo sul grafico. Tutti gli SSD PCIe superano il miglior SSD SATA, il Samsung 850 PRO. Tuttavia, anche un carico semplice come la lettura e scrittura sequenziale mostra enormi differenze tra gli SSD di diversi produttori. Inoltre la variante del bus PCI Express utilizzato non è decisiva. Le migliori prestazioni qui possono essere fornite dall'unità Samsung SM951 PCI Express 3.0 x4, 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 puoi 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 migliore del Samsung 850 Prestazioni PRO con operazioni di lettura casuale su piccole code di richieste, solo tre partecipanti a questo test possono dimostrarlo: Samsung SM951, Intel SSD 750 e Kingston HyperX Predator.

Sebbene le operazioni di coda delle richieste 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 funzionano tramite PCI Express 3.0 x4 possano sovraperformare tutti gli altri SSD. Le curve corrispondenti al Samsung SM951 e all'Intel SSD 750 sono significativamente più alte rispetto alle curve di altri drive. Un'altra conclusione si può trarre dal diagramma sopra: OCZ RevoDrive 350 è un disco a stato solido vergognosamente lento. Nelle operazioni di lettura casuale, è circa la metà dietro all'SSD SATA, a causa della sua architettura RAID e dell'uso di controller SandForce obsoleti di seconda generazione.

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

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

Scritture casuali

Da qualche parte avrebbero dovuto manifestarsi i vantaggi dell'interfaccia NVMe, che fornisce basse latenze, e del controller Intel SSD 750 con un elevato livello di parallelismo. Inoltre, il capiente buffer DRAM disponibile in questo SSD consente di organizzare un caching dei dati molto efficiente. Di conseguenza, Intel SSD 750 offre prestazioni di scrittura casuale insuperabili anche quando la coda delle richieste ha una profondità minima.

Per vedere più chiaramente cosa succede alle prestazioni di scrittura casuale all'aumentare della profondità della coda delle richieste, vedere grafico successivo, che mostra la dipendenza della velocità di scrittura casuale in blocchi da 4 kilobyte dalla profondità della coda delle richieste:

Le prestazioni dell'SSD Intel 750 aumentano fino a quando la profondità della coda raggiunge 8 istruzioni. Questo è il comportamento tipico degli SSD consumer. Ciò che distingue Intel, tuttavia, è che le sue velocità di scrittura casuale sono significativamente più veloci di qualsiasi altro SSD, inclusi i modelli PCIe più veloci come il Samsung SM951 o il Kingston HyperX Predator. In altre parole, con carico di scrittura casuale, l'Intel SSD 750 offre prestazioni sostanzialmente migliori rispetto a qualsiasi altro SSD. In altre parole, il passaggio all'utilizzo dell'interfaccia NVMe consente di aumentare la velocità della registrazione casuale. E questa è sicuramente una caratteristica importante, ma soprattutto per le unità server. In realtà, l'Intel SSD 750 è solo un parente stretto di modelli come Intel DC P3500, P3600 e P3700.

Il grafico seguente mostra le prestazioni di scrittura casuale rispetto alla dimensione del blocco dati.

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


Poiché il costo delle unità a stato solido non viene più utilizzato esclusivamente come unità di sistema e diventa una normale unità di lavoro. In tali situazioni, l'SSD riceve non solo un carico raffinato sotto forma di scritture o letture, 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 per i moderni controller SSD rimane un problema significativo. Quando si combinano letture e scritture nella stessa coda, la velocità della maggior parte degli SSD di livello consumer diminuisce notevolmente. Questo è stato il motivo di uno studio separato, in cui controlliamo come si comportano gli SSD quando è necessario elaborare operazioni sequenziali intervallate. La coppia di grafici successiva mostra il caso più tipico per i desktop, dove il rapporto tra il numero di letture e scritture è 4 a 1.

Sotto carichi misti sequenziali con operazioni di lettura predominanti, tipici dei normali personal computer, il Samsung SM951 e il Kingston HyperX Predator offrono le migliori prestazioni. Il 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, Plextor M6e Black Edition, Kingston HyperX Predator e OCZ RevoDrive 350 risultano generalmente essere notevolmente peggiore di un normale SSD SATA.

I prossimi due grafici forniscono un quadro più dettagliato delle prestazioni di carico misto, mostrando la velocità di un SSD rispetto al rapporto tra letture e scritture.

Tutto quanto sopra è ben confermato nei grafici sopra. In un carico di lavoro misto con operazioni sequenziali, il Samsung SM951 mostra le migliori prestazioni, che sembrano un pesce nell'acqua in qualsiasi lavoro con dati seriali. Per le operazioni miste arbitrarie la situazione è leggermente diversa. Entrambi i drive Samsung, sia PCI Express 3.0 x4 SM951 che i normali SATA 850 PRO, si comportano molto bene 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 il flusso di lavoro del commercio misto raggiunge l’80% o più di record, si fa un salto in avanti.

Risultati in CrystalDiskMark

CrystalDiskMark è un'applicazione di test popolare e semplice che viene eseguita "sopra" il file system, che consente di ottenere risultati facilmente replicabili dagli utenti ordinari. I dati sulle prestazioni ottenuti in esso dovrebbero integrare i grafici dettagliati che abbiamo creato sulla base dei test in IOMeter.

Questi quattro grafici rappresentano solo un valore teorico e mostrano prestazioni di picco che non sono ottenibili nelle tipiche attività del cliente. Una profondità della coda di richiesta di 32 comandi non si verifica mai sui personal computer, ma in test speciali consente di ottenere le massime prestazioni. 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 nell'ordine delle cose.

Ma questi quattro diagrammi sono già di interesse pratico: mostrano le prestazioni sotto carico, tipiche dei personal computer. E qui il Samsung SM951 offre le migliori prestazioni, che resta indietro rispetto all'Intel SSD 750 solo con scritture casuali da 4 kilobyte.

Casi di utilizzo reale di PCMark 8 2.0

Il pacchetto di test Futuremark PCMark 8 2.0 è interessante in quanto 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 un carico di lavoro prelevato da applicazioni di gioco reali di Battlefield 3 e World of Warcraft e da pacchetti software di Abobe e Microsoft: After Effects, Illustrator, InDesign, Photoshop, Excel, PowerPoint e Word. Il risultato finale viene calcolato come la velocità media mostrata dalle unità durante il passaggio sulle piste 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 che sono fondamentalmente più veloci dei tradizionali modelli SATA. Si tratta del Samsung SM951 e dell'Intel SSD 750, che vincono anche in molti altri test. Altri SSD PCIe, come Plextor M6e Black Edition e Kingston HyperX Predator, sono più di una volta e mezza dietro ai leader. Ebbene, l'OCZ ReveDrive 350 dimostra prestazioni francamente scarse. È più del doppio più lento dei migliori SSD PCIe e allo stesso tempo inferiore in velocità anche al Samsung 850 PRO, che funziona tramite un'interfaccia SATA.

Il risultato integrale di PCMark 8 dovrebbe essere integrato con gli indicatori di prestazione emessi dalle unità flash quando si superano i singoli percorsi di prova che simulano vari scenari di carico 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, uno degli SSD con interfaccia PCI Express 3.0 x4 offre le prestazioni più elevate: Samsung SM951 o Intel SSD 750. È interessante notare che altri SSD PCIe in alcuni casi generalmente forniscono solo velocità dell'SSD SATA livello. . 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 di più nei personal computer, abbiamo deciso di aggiungere alla nostra metodologia la misurazione delle prestazioni durante le normali 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 se l'SSD non svolge il ruolo di un'unità di sistema, ma di 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, Kingston HyperX Predator può competere con loro. Devo dire che con la semplice copia quasi tutti gli SSD PCIe sono più veloci del Samsung 850 PRO. C'è solo un'eccezione: Plextor M6e Black Edition. E l'OCZ RevoDrive 350, che si è costantemente trovato nella posizione di un perdente senza speranza nel resto dei test, bypassa inaspettatamente non solo l'SSD SATA, ma anche il più lento SSD PCIe.

Il secondo gruppo di test è stato eseguito durante l'archiviazione e la decompressione della directory con i file di lavoro. La differenza fondamentale in questo caso è che metà delle operazioni vengono eseguite con file sparsi e l'altra 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 Samsung SM951 riesce a staccarsi con sicurezza da tutti i concorrenti.

Come funzionano TRIM e la Garbage Collection in background

Quando testiamo vari SSD, controlliamo sempre come elaborano il comando TRIM e se sono in grado di raccogliere spazzatura e ripristinare le prestazioni senza il supporto del sistema operativo, cioè in una situazione in cui il comando TRIM non viene trasmesso. Anche questa volta sono stati effettuati test di questo tipo. Lo schema di questo test è standard: dopo aver creato un lungo carico continuo sulla scrittura dei dati, che porta al degrado della velocità di scrittura, disabilitiamo il supporto TRIM e aspettiamo 15 minuti, durante i quali l'SSD può provare a riprendersi da solo a causa della sua proprio algoritmo di garbage collection, ma senza l'aiuto esterno del sistema operativo, e misurare la velocità. Quindi il comando TRIM viene inviato forzatamente all'azionamento e, dopo una breve pausa, la velocità viene nuovamente misurata.

I risultati di tale test sono mostrati nella tabella seguente, che mostra per ciascun modello testato se risponde al TRIM cancellando una parte inutilizzata della memoria flash e se può preparare pagine di memoria flash pulite per operazioni future se il comando TRIM non viene eseguito. dato ad esso. Per le unità che si sono rivelate in grado di effettuare la garbage collection senza il comando TRIM, abbiamo indicato anche la quantità di memoria flash che è stata rilasciata autonomamente dal controller SSD per operazioni future. Nel caso in cui l'unità venga utilizzata in un ambiente senza supporto TRIM, questa è solo la quantità di dati che può essere memorizzata sull'unità ad un'elevata velocità iniziale dopo un periodo di inattività.

Nonostante il supporto di alta qualità per il comando TRIM sia diventato lo standard del settore, alcuni produttori ritengono accettabile vendere unità in cui questo comando non è completamente elaborato. Un esempio così negativo è dimostrato da OCZ Revodrive 350. Formalmente comprende TRIM e tenta persino di fare qualcosa quando riceve questo comando, ma non è necessario parlare 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. Idealmente, 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 un comando TRIM. E qui spicca il Plextor M6e Black Edition, un'unità che è in grado di liberare autonomamente molta più memoria flash per le operazioni imminenti rispetto ai suoi concorrenti. Anche se, ovviamente, la garbage collection offline funziona in una certa misura su 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 verranno ridotte, tuttavia, nei casi in cui TRIM non è supportato, questo SSD non è consigliato.

conclusioni

Probabilmente dovremmo iniziare a riassumere affermando che gli SSD consumer con interfaccia PCI Express non sono più esotici e non una sorta di prodotti sperimentali, ma un intero segmento di mercato in cui giocano le unità a stato solido più veloci 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 sugli scaffali dei negozi è distintivo e unico a modo suo.

In questo test siamo riusciti a riunire cinque degli SSD PCIe più popolari e comuni destinati all'uso nei personal computer. E dai 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 alcun serio tormento di scelta. Nella maggior parte dei casi, la scelta sarà inequivocabile, i modelli testati differiscono molto nelle loro qualità di consumo.

In generale, il modello SSD PCIe più attraente si è rivelato essere SamsungSM951. Si tratta di una brillante soluzione PCI Express 3.0 x4 di uno dei leader di mercato, che non solo ha dimostrato di essere in grado di fornire le massime prestazioni nei tipici carichi di lavoro generali, ma è anche significativamente più economica di tutte le altre unità PCIe.

Tuttavia, il Samsung SM951 non è ancora perfetto. In primo luogo, non contiene tecnologie speciali volte a migliorare l'affidabilità, ma vorremmo comunque averle nei prodotti di livello premium. In secondo luogo, questo SSD è abbastanza difficile da trovare in vendita in Russia: non viene fornito al nostro Paese tramite canali ufficiali. Fortunatamente, possiamo offrirci 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 sul 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 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 sui 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 Samsung SM951 né Intel SSD 750 sono adatti per l'aggiornamento delle piattaforme delle generazioni precedenti e la scelta dovrà essere fatta sull'unità Kingston HyperX Predator, che da un lato può fornire buone prestazioni e dall'altro garantisce che non avrà 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 breve possibile, per questo darò delle immagini degli slot di espansione PCI Express e PCI sulla scheda madre per una migliore comprensione e, ovviamente , indicherò le principali differenze nelle caratteristiche, t.e. molto presto scoprirai cosa sono queste interfacce e come appaiono.

Quindi, per cominciare, rispondiamo brevemente a questa domanda, cos'è PCI Express e PCI in generale.

Che cosa sono PCI Express e PCI?

PCIè un bus I/O parallelo del computer per collegare le periferiche 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 bus I/O seriale del computer per il collegamento di periferiche alla scheda madre del computer. Quelli. mentre il bidirezionale è già utilizzato connessione seriale, che può avere più linee (x1, x2, x4, x8, x12, x16 e x32): maggiore è il numero di linee, maggiore è la larghezza di banda 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 sta per la versione PCI Express 3.0 con 16 corsie.

Se parliamo se, ad esempio, funzionerà una scheda video che ha un'interfaccia PCI-E 3.0 su una scheda madre che supporta solo PCI-E 2.0 o 1.0, gli sviluppatori dicono che funzionerà tutto, ma 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 Stai pensando di acquistare una nuova scheda madre con PCI-E 3.0). Inoltre, viceversa, supponiamo di averlo fatto scheda madre supporta la versione PCI Express 3.0 e la versione della scheda video è, diciamo, 1.0, quindi anche questa configurazione dovrebbe funzionare, ma solo con le funzionalità di PCI-E 1.0, ad es. non ci sono restrizioni 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, la larghezza di banda, per PCI Express è molto più elevata, ad esempio, per PCI a 66 MHz la larghezza di banda è 266 Mb / se per PCI-E 3.0 (x16) 32 Gbit/s.

Esternamente, anche le interfacce sono diverse, quindi non sarà possibile collegare, ad esempio, una scheda video PCI Express a uno slot di espansione PCI. Anche le interfacce PCI Express con un diverso numero di corsie differiscono, ora mostrerò tutto questo nelle immagini.

Slot di espansione PCI Express e PCI sulle schede madri

Slot PCI e AGP

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