Rozširujúci slot PCI Express 3.0. Čo je PCI Express. Formáty zbernice PCI-E

PCI - expresné (PCIePCI -E)– prvý sériový, univerzálny autobus odhalený 22. júla 2002 roku.

Je všeobecný, zjednocujúci zbernicu pre všetky uzly systémovej dosky, v ktorej koexistujú všetky zariadenia k nej pripojené. Prišiel vymeniť zastaranú pneumatiku PCI a jeho variácií AGP v dôsledku zvýšených požiadaviek na priepustnosť zbernice a neschopnosti zlepšiť rýchlosť zbernice pri rozumných nákladoch.

Pneumatika pôsobí ako prepínač, jednoducho odošle signál z jedného bodu do druhého bez toho, aby ste to zmenili. To umožňuje, bez zjavnej straty rýchlosti, s minimálnymi zmenami a chybami vysielať a prijímať signál.

Dáta v autobuse idú simplexné(full duplex), teda súčasne v oboch smeroch rovnakou rýchlosťou, a signál pozdĺž čiar tečie nepretržite, aj keď je zariadenie vypnuté (napr D.C. alebo bitový signál nuly).

Synchronizácia konštruované pomocou redundantnej metódy. Teda namiesto toho 8 bit informácie sa prenášajú 10 bitov, z ktorých sú dve úradník (20% ) a podávajte v určitom poradí majáky Pre synchronizácia generátory hodín resp identifikácia chýb. Preto deklarovaná rýchlosť pre jednu linku v 2,5 Gbps, sa v skutočnosti rovná približne 2,0 Gbps reálny.

Výživa každé zariadenie na zbernici, vybrané samostatne a regulované pomocou technológie ASPM (Správa napájania v aktívnom stave). Umožňuje, keď je zariadenie nečinné (bez odosielania signálu) znížte generátor hodín a uveďte autobus do režimu znížená spotreba energie. Ak do niekoľkých mikrosekúnd neprijme žiadny signál, zariadenie považovaný za neaktívny a prepne do režimu očakávania(čas závisí od typu zariadenia).

Rýchlostné charakteristiky v dvoch smeroch PCI - Express 1.0 :*

1 X PCI-E~ 500 Mbps

4x PCI-E~ 2 Gbps

8 X PCI-E~ 4 Gbps

16x PCI-E~ 8 Gbps

32x PCI-E~ 16 Gbps

*Rýchlosť prenosu dát v jednom smere je 2-krát nižšia ako tieto indikátory

15. januára 2007, PCI-SIG vydala aktualizovanú špecifikáciu tzv PCI-Express 2.0

Hlavné zlepšenie bolo v 2 krát zvýšená rýchlosť prenos dát ( 5,0 GHz, proti 2,5 GHz V stará verzia). Tiež vylepšené komunikačný protokol bod-bod(dot-to-dot), upravené softvérový komponent a pridaný systém softvérové ​​monitorovanie podľa rýchlosti pneumatiky. Zároveň bol zachovaný kompatibilita s verziami protokolov PCI-E 1.x

V novej verzii štandardu ( PCI -Express 3.0 ), hlavnou inováciou bude upravený kódovací systém A synchronizácia. Namiesto 10 bit systémy ( 8 bit informácie, 2 bityúradník), bude platiť 130 bit (128 bit informácie, 2 bityúradník). Tým sa zníži straty v rýchlosti od 20 % do ~1,5 %. Bude tiež prerobený synchronizačný algoritmus vylepšený vysielač a prijímač PLL(fázovo uzamknutá slučka).Prenosová rýchlosť očakávaný nárast 2 krát(v porovnaní s PCI-E 2.0), kde kompatibilita zostane s predchádzajúcimi verziami PCI-Express.

Pri výmene iba jednej grafickej karty vezmite do úvahy, že nové modely jednoducho nemusia pasovať na vašu základnú dosku, pretože existuje nielen niekoľko rôznych typov rozširujúcich slotov, ale aj niekoľko rôznych verzií (pre AGP aj PCI Express) . Ak si nie ste istí svojimi znalosťami o tejto téme, pozorne si prečítajte túto časť.

Ako sme uviedli vyššie, grafická karta sa vkladá do špeciálneho rozširujúceho slotu na základnej doske počítača a cez tento slot si video čip vymieňa informácie s centrálny procesor systémov. Zapnuté základné dosky Najčastejšie existujú rozširujúce sloty jedného alebo dvoch rôznych typov, ktoré sa líšia šírkou pásma, nastavením výkonu a ďalšími charakteristikami a nie všetky sú vhodné na inštaláciu grafických kariet. Je dôležité poznať konektory dostupné v systéme a kúpiť si iba grafickú kartu, ktorá im vyhovuje. Rôzne rozširujúce konektory sú fyzicky a logicky nekompatibilné a grafická karta určená pre jeden typ sa nezmestí do iného a nebude fungovať.

Našťastie v poslednom čase upadli do zabudnutia nielen rozširujúce sloty ISA a VESA Local Bus (ktoré zaujímajú iba budúcich archeológov) a zodpovedajúce grafické karty, ale prakticky zmizli aj grafické karty pre sloty PCI a všetky Modely AGP sú beznádejne zastarané. A každý je moderný GPU Používajú len jeden typ rozhrania – PCI Express. Predtým bol štandard AGP široko používaný; tieto rozhrania sa navzájom výrazne líšia, vrátane priepustnosti, možností poskytovaných na napájanie grafickej karty, ako aj iných menej dôležitých charakteristík.

Len veľmi malá časť moderných základných dosiek nemá sloty PCI Express a ak je váš systém taký starý, že používa grafickú kartu AGP, nebudete ho môcť upgradovať - ​​musíte zmeniť celý systém. Pozrime sa bližšie na tieto rozhrania; toto sú sloty, ktoré musíte hľadať na svojich základných doskách. Pozrite si fotky a porovnajte.

AGP (Accelerated Graphics Port alebo Advanced Graphics Port) je vysokorýchlostné rozhranie založené na špecifikácii PCI, ale vytvorené špeciálne na pripojenie grafických kariet a základných dosiek. Zbernica AGP, aj keď je vhodnejšia pre video adaptéry v porovnaní s PCI (nie Express!), poskytuje priame spojenie medzi centrálnym procesorom a video čipom, ako aj niektoré ďalšie funkcie, ktoré v niektorých prípadoch zvyšujú výkon, napríklad GART - schopnosť čítať textúry priamo z pamäte RAM bez ich kopírovania do video pamäte; vyššie takty, zjednodušené protokoly prenosu dát atď., ale tento typ slotu je beznádejne zastaraný a nové produkty s ním už dlho nevychádzajú.

Ale predsa len pre poriadok spomeňme tento typ. Špecifikácie AGP sa objavili v roku 1997, keď spoločnosť Intel vydala prvú verziu špecifikácie vrátane dvoch rýchlostí: 1x a 2x. V druhej verzii (2.0) sa objavil AGP 4x a vo verzii 3.0 - 8x. Zvážte všetky možnosti podrobnejšie:
AGP 1x je 32-bitové spojenie pracujúce na 66 MHz, s priepustnosťou 266 MB/s, čo je dvojnásobok šírky PCI pásma (133 MB/s, 33 MHz a 32 bitov).
AGP 2x je 32-bitový kanál pracujúci s dvojnásobnou šírkou pásma 533 MB/s pri rovnakej frekvencii 66 MHz vďaka prenosu dát na dvoch frontoch, podobne ako pamäť DDR (iba pre smer „na grafickú kartu“).
AGP 4x je rovnaký 32-bitový kanál pracujúci na 66 MHz, ale v dôsledku ďalších úprav bola dosiahnutá štvornásobná „efektívna“ frekvencia 266 MHz s maximálnou priepustnosťou viac ako 1 GB/s.
AGP 8x - dodatočné zmeny v tejto úprave umožnili získať priepustnosť až 2,1 GB/s.

Grafické karty s rozhraním AGP a príslušné sloty na základných doskách sú v rámci určitých limitov kompatibilné. Grafické karty dimenzované na 1,5 V nefungujú v 3,3 V slotoch a naopak. Existujú však aj univerzálne konektory, ktoré podporujú oba typy dosiek. Grafické karty navrhnuté pre morálne a fyzicky zastaraný slot AGP sa dlho nezvažovali, takže ak sa chcete dozvedieť o starých systémoch AGP, bolo by lepšie prečítať si článok:

PCI Express (PCIe alebo PCI-E, nezamieňať s PCI-X), predtým známy ako Arapahoe alebo 3GIO, sa líši od PCI a AGP v tom, že ide skôr o sériové než paralelné rozhranie, čo umožňuje menej pinov a vyššiu šírku pásma. PCIe je len jedným z príkladov prechodu z paralelných zberníc na sériové; ďalšími príkladmi tohto pohybu sú HyperTransport, Serial ATA, USB a FireWire. Dôležitou výhodou PCI Express je, že umožňuje naskladať viacero jednotlivých pruhov do jedného kanála, aby sa zvýšila priepustnosť. Viackanálový sériový dizajn zvyšuje flexibilitu, pomalým zariadeniam je možné prideliť menej liniek s malým počtom kontaktov a rýchlym zariadeniam je možné prideliť viac.

Rozhranie PCIe 1.0 prenáša dáta rýchlosťou 250 MB/s na jeden pruh, čo je takmer dvojnásobok kapacity bežných PCI slotov. Maximálny počet pruhov podporovaných slotmi PCI Express 1.0 je 32, čo dáva priepustnosť až 8 GB/s. PCIe slot s ôsmimi pracovnými dráhami je v tomto parametri približne porovnateľný s najrýchlejšou verziou AGP – 8x. Čo je ešte pôsobivejšie, keď vezmete do úvahy schopnosť vysielať súčasne v oboch smeroch pri vysokých rýchlostiach. Najbežnejšie sloty PCI Express x1 poskytujú šírku pásma jedného pruhu (250 MB/s) v každom smere, zatiaľ čo PCI Express x16, ktorý sa používa pre grafické karty a kombinuje 16 pruhov, poskytuje šírku pásma až 4 GB/s v každom smere.

Aj keď je spojenie medzi dvoma zariadeniami PCIe niekedy tvorené niekoľkými pruhmi, všetky zariadenia podporujú minimálne jeden pruh, ale voliteľne ich zvládnu aj viac. Fyzicky sa rozširujúce karty PCIe zmestia a fungujú normálne v každom slote s rovnakým alebo väčším počtom dráh, takže karta PCI Express x1 bude bez problémov fungovať v slotoch x4 a x16. Taktiež fyzicky väčší slot dokáže pracovať s logicky menším počtom liniek (napríklad vyzerá ako obyčajný x16 konektor, ale smerovaných je len 8 liniek). V ktorejkoľvek z vyššie uvedených možností si PCIe sám vyberie najvyšší možný režim a bude fungovať normálne.

Najčastejšie sa pre video adaptéry používajú konektory x16, ale existujú aj dosky s konektormi x1. A väčšina základných dosiek s dvoma slotmi PCI Express x16 pracuje v režime x8 a vytvára systémy SLI a CrossFire. Fyzicky sa iné možnosti slotov, ako napríklad x4, pre grafické karty nepoužívajú. Pripomínam, že toto všetko platí len na fyzickej úrovni, existujú aj základné dosky s fyzickými konektormi PCI-E x16, ale v skutočnosti s 8, 4 alebo dokonca 1 kanálmi. A akékoľvek grafické karty navrhnuté pre 16 kanálov budú fungovať v takýchto slotoch, ale s nižším výkonom. Mimochodom, na fotke vyššie sú sloty x16, x4 a x1 a na porovnanie je ponechané aj PCI (dole).

Aj keď rozdiel v hrách nie je až taký veľký. Tu je napríklad recenzia dvoch základných dosiek na našej webovej stránke, ktorá skúma rozdiel v rýchlosti 3D hier na dvoch základných doskách, pár testovacích grafických kariet, v ktorých fungujú v 8-kanálovom a 1-kanálovom režime:

Porovnanie, ktoré nás zaujíma, je na konci článku, pozor na posledné dve tabuľky. Ako vidíte, rozdiel pri stredných nastaveniach je veľmi malý, ale v ťažkých režimoch sa začína zvyšovať a veľký rozdiel je zaznamenaný v prípade menej výkonnej grafickej karty. Prosím urobte si poznámky.

PCI Express sa líši nielen priepustnosťou, ale aj novými možnosťami spotreby energie. Táto potreba vyvstala, pretože slot AGP 8x (verzia 3.0) dokáže preniesť celkovo len nie viac ako 40 wattov, čo už chýbalo na grafických kartách tej doby navrhnutých pre AGP, ktoré boli inštalované s jedným alebo dvoma štandardnými štvorkolíkovým napájaním. konektory. Slot PCI Express môže niesť až 75 W, pričom ďalších 75 W je k dispozícii prostredníctvom štandardného šesťkolíkového napájacieho konektora (pozri poslednú časť tejto časti). Nedávno sa objavili grafické karty s dvoma takýmito konektormi, ktoré celkovo dávajú až 225 W.

Následne skupina PCI-SIG, ktorá vyvíja príslušné štandardy, predstavila hlavné špecifikácie PCI Express 2.0. Druhá verzia PCIe zdvojnásobila štandardnú šírku pásma, z 2,5 Gbps na 5 Gbps, takže konektor x16 dokáže prenášať dáta rýchlosťou až 8 GB/s v každom smere. PCIe 2.0 je zároveň kompatibilný s PCIe 1.1, staré rozširujúce karty zvyčajne fungujú dobre na nových základných doskách.

Špecifikácia PCIe 2.0 podporuje prenosové rýchlosti 2,5 Gbps aj 5 Gbps, aby sa zabezpečila spätná kompatibilita s existujúce riešenia PCIe 1.0 a 1.1. Spätná kompatibilita PCI Express 2.0 umožňuje použitie starších riešení 2,5 Gb/s v slotoch 5,0 Gb/s, ktoré potom budú jednoducho fungovať pri nižšej rýchlosti. A zariadenia navrhnuté podľa špecifikácií verzie 2.0 môžu podporovať rýchlosti 2,5 Gbps a/alebo 5 Gbps.

Hoci hlavnou inováciou v PCI Express 2.0 je zdvojnásobenie rýchlosti na 5 Gbps, nie je to jediná zmena, existujú ďalšie úpravy na zvýšenie flexibility, nové mechanizmy pre ovládanie programu Rýchlosť pripojenia atď. Najviac nás zaujímajú zmeny súvisiace s napájaním zariadení, keďže požiadavky na napájanie grafických kariet neustále rastú. Spoločnosť PCI-SIG vyvinula novú špecifikáciu na riešenie zvyšujúcej sa spotreby energie grafických kariet, ktorá rozširuje súčasné možnosti napájania na 225/300 W na grafickú kartu. Na podporu tejto špecifikácie je použitý nový 2x4-pinový napájací konektor, navrhnutý tak, aby poskytoval napájanie špičkovým grafickým kartám.

Grafické karty a základné dosky s podporou PCI Express 2.0 sa objavili vo veľkom predaji už v roku 2007 a teraz na trhu iné nenájdete. Obaja hlavní výrobcovia video čipov, AMD a NVIDIA, vydali nové rady GPU a grafických kariet na nich založených, ktoré podporujú zvýšenú šírku pásma druhej verzie PCI Express a využívajú nové možnosti elektrického napájania pre rozširujúce karty. Všetky sú spätne kompatibilné so základnými doskami, ktoré majú na doske sloty PCI Express 1.x, aj keď v niektorých zriedkavých prípadoch dochádza k nekompatibilite, takže si musíte dávať pozor.

V skutočnosti bol vznik tretej verzie PCIe zjavnou udalosťou. V novembri 2010 boli definitívne schválené špecifikácie pre tretiu verziu PCI Express. Hoci má toto rozhranie prenosovú rýchlosť 8 Gt/s namiesto 5 Gt/s vo verzii 2.0, priepustnosť opäť narástol presne dvakrát v porovnaní so štandardom PCI Express 2.0. Na tento účel sme použili inú kódovaciu schému pre dáta odosielané cez zbernicu, ale bola kompatibilná s predchádzajúce verzie PCI Express zostáva rovnaký. Prvé produkty verzie PCI Express 3.0 boli predstavené v lete 2011 a skutočné zariadenia sa na trhu začali objavovať až teraz.

Medzi výrobcami základných dosiek sa strhla celá vojna o právo ako prvý predstaviť produkt s podporou PCI Express 3.0 (založený najmä na Čipová súprava Intel Z68) a niekoľko spoločností predložilo zodpovedajúce tlačové správy naraz. Aj keď v čase aktualizácie príručky jednoducho neexistujú žiadne grafické karty s takouto podporou, takže to jednoducho nie je zaujímavé. V čase, keď bude potrebná podpora PCIe 3.0, sa objavia úplne iné dosky. S najväčšou pravdepodobnosťou sa tak stane najskôr v roku 2012.

Mimochodom, môžeme predpokladať, že PCI Express 4.0 bude predstavený v priebehu niekoľkých nasledujúcich rokov a nová verzia tiež opäť zdvojnásobí požadovanú šírku pásma. To sa však tak skoro nestane a zatiaľ nás to nezaujíma.

Externé PCI Express

V roku 2007 PCI-SIG, formálna skupina pre štandardy PCI riešenia Express oznámila prijatie špecifikácie PCI Express External Cabling 1.0, ktorá popisuje štandard prenosu dát cez externé rozhranie PCI Express 1.1. Táto verzia umožňuje prenos dát rýchlosťou 2,5 Gbps a ďalšia by mala zvýšiť priepustnosť na 5 Gbps. Štandard obsahuje štyri externé konektory: PCI Express x1, x4, x8 a x16. Staršie konektory sú vybavené špeciálnym jazýčkom, ktorý uľahčuje pripojenie.

Externú verziu PCI Express rozhrania je možné využiť nielen na pripojenie externé grafické karty, ale aj pre externé disky a iné rozširujúce karty. Maximálna odporúčaná dĺžka kábla je 10 metrov, ale možno ju zväčšiť pripojením káblov cez opakovač.

Teoreticky by to mohlo uľahčiť život milovníkom notebookov, keď pri napájaní z batérií používajú vstavané video jadro s nízkou spotrebou a pri pripojení k monitoru počítača výkonnú externú grafickú kartu. Aktualizácia takýchto grafických kariet je výrazne jednoduchšia, nie je potrebné otvárať skrinku počítača. Výrobcovia môžu vyrábať úplne nové chladiace systémy, ktoré nie sú obmedzené funkciami rozširujúcich kariet, a malo by byť menej problémov s napájaním - s najväčšou pravdepodobnosťou sa použijú externé napájacie zdroje navrhnuté špeciálne pre konkrétnu grafickú kartu; môžu byť postavené do jedného externého puzdra s grafickou kartou s použitím jedného chladiaceho systému. Môže to uľahčiť zostavenie systémov na viacerých grafických kartách (SLI/CrossFire) a vzhľadom na neustály rast popularity mobilných riešení by si takéto externé PCI Express mali získať určitú popularitu.

Mali by, ale nevyhrali. Od jesene 2011 externé možnosti Na trhu prakticky neexistujú žiadne grafické karty. Ich sortiment je obmedzený zastaranými modelmi video čipov a úzkym výberom kompatibilných notebookov. Bohužiaľ, biznis s externými grafickými kartami nešiel ďalej a pomaly vymieral. Už ani nepočujeme víťazné reklamné vyjadrenia výrobcov notebookov... Možno sila moderných mobilných grafických kariet jednoducho vystačí aj s náročnými 3D aplikáciami vrátane mnohých hier.

Zostáva nádej na vývoj externých riešení v sľubnom rozhraní pre konektivitu periférne zariadenia Thunderbolt, predtým známy ako Light Peak. Bol vyvinutý spoločnosťou Intel Corporation založený na technológii DisplayPort a prvé riešenia už vydal Apple. Thunderbolt spája možnosti DisplayPort a PCI Express a umožňuje vám pripojenie externých zariadení. Zatiaľ však jednoducho neexistujú, hoci káble už existujú:

V tomto článku sa nedotýkame zastaraných rozhraní; prevažná väčšina moderných grafických kariet je navrhnutá pre rozhranie PCI Express 2.0, takže pri výbere grafickej karty odporúčame zvážiť iba to; všetky údaje o AGP sú uvedené len pre informáciu. Nové dosky využívajú rozhranie PCI Express 2.0, spájajúce rýchlosť 16 liniek PCI Express, čo dáva priepustnosť až 8 GB/s v každom smere, čo je niekoľkonásobne viac ako rovnaká charakteristika najlepších AGP. Okrem toho PCI Express funguje takými rýchlosťami v každom smere, na rozdiel od AGP.

Na druhej strane, produkty s podporou PCI-E 3.0 zatiaľ v skutočnosti nevyšli, takže ani o nich nemá zmysel uvažovať. Ak hovoríme o modernizácii starého alebo nákupe nová doska alebo pri súčasnej výmene systému a grafických kariet, potom stačí dokúpiť dosky s rozhraním PCI Express 2.0, ktoré budú úplne postačujúce a najrozšírenejšie na niekoľko rokov, najmä preto, že produkty rôznych verzií PCI Express sú navzájom kompatibilné.

Na jar 1991 Intel dokončil vývoj prvého prototypu verzie PCI zbernice. Inžinieri mali za úlohu vyvinúť lacné a vysokovýkonné riešenie, ktoré by využilo možnosti procesorov 486, Pentium a Pentium Pro. Okrem toho bolo potrebné vziať do úvahy chyby, ktorých sa VESA dopustila pri návrhu VLB zbernice (elektrická záťaž neumožňovala pripojenie viac ako 3 rozširujúcich kariet), a tiež implementovať automatické nastavenie zariadení.

V roku 1992 sa objavila prvá verzia zbernice PCI, Intel oznámil, že štandard zbernice bude otvorený a vytvoril PCI Special Interest Group. Vďaka tomu má každý zainteresovaný vývojár možnosť vytvárať zariadenia pre zbernicu PCI bez nutnosti zakúpenia licencie. Prvá verzia zbernice mala hodinovú frekvenciu 33 MHz, mohla byť 32- alebo 64-bitová a zariadenia mohli pracovať so signálmi 5 V alebo 3,3 V. Teoreticky bola priepustnosť zbernice 133 MB/s, ale v skutočnosti priepustnosť bola cca 80 MB/s

Hlavné charakteristiky:

• frekvencia zbernice - 33,33 alebo 66,66 MHz, synchrónny prenos;
• šírka zbernice - 32 alebo 64 bitov, multiplexná zbernica (adresa a dáta sa prenášajú cez rovnaké linky);
• špičková priepustnosť pre 32-bitovú verziu pracujúcu na 33,33 MHz je 133 MB/s;
• pamäťový adresný priestor - 32 bitov (4 bajty);
• adresný priestor I/O portov - 32 bitov (4 bajty);
• konfiguračný adresný priestor (pre jednu funkciu) - 256 bajtov;
• napätie - 3,3 alebo 5 V.

Fotografie konektorov:

MiniPCI - 124 pin
MiniPCI Express MiniSata/mSATA - 52 pinov
Apple MBA SSD, 2012
Apple SSD, 2012
Apple PCIe SSD
MXM, grafická karta, 230/232 pin
MXM2 NGIFF 75 pinov KEY A PCIe x2 KEY B PCIe x4 Sata SMBus
MXM3, grafická karta, 314 pin
PCI 5V
PCI Universal
PCI-X 5v
AGP Universal
AGP 3.3 v
AGP 3.3 v + ADS Power
PCIe x1
PCIe x16
Vlastné PCIe
ISA 8bit
ISA 16bit
eISA
VESA
NuBus
PDS
PDS
Apple II/GS Expasion slot
PC/XT/AT rozširujúca zbernica 8 bit
ISA (priemyselná štandardná architektúra) - 16 bit
eISA
MBA - Micro Bus architektúra 16 bit
MBA - architektúra Micro Bus so 16-bitovým videom
MBA - Micro Bus architektúra 32 bit
MBA - Micro Bus architektúra s 32-bitovým videom
ISA 16 + VLB (VESA)
Procesor Direct Slot PDS
601 Procesor Direct Slot PDS
LC Processor Direct Slot PERCH
NuBus
PCI (Peripheral Computer Interconnect) - 5v
PCI 3,3v
CNR (komunikácie / sieťové stúpačky)
AMR (Audio/Modem Riser)
ACR (Advanced communication riser)
PCI-X (periférne PCI) 3,3v
PCI-X 5v
PCI 5v + možnosť RAID - ARO
AGP 3.3v
AGP 1,5V
AGP Universal
AGP Pro 1,5V
AGP Pro 1,5V + ADC napájanie
PCIe (peripheral component interconnect express) x1
PCIe x4
PCIe x8
PCIe x16

PCI 2.0

Prvá verzia základného štandardu, ktorá sa rozšírila, používala karty aj sloty so signálovým napätím iba 5 voltov. Špičková priepustnosť - 133 MB/s.

PCI 2.1 - 3.0

Od verzie 2.0 sa líšili možnosťou súčasnej prevádzky viacerých bus masterov (anglicky bus-master, tzv. konkurenčný režim), ako aj vzhľadom univerzálnych rozširujúcich kariet schopných pracovať v slotoch pri napätí 5 voltov, a v slotoch s použitím 3,3 voltu (s frekvenciou 33 a 66 MHz). Špičková priepustnosť pre 33 MHz je 133 MB/s a pre 66 MHz je to 266 MB/s.

• Verzia 2.1 - práca s kartami navrhnutými pre napätie 3,3 voltov a prítomnosť vhodných elektrických vedení boli voliteľné.
• Verzia 2.2 - rozširujúce karty vyrobené v súlade s týmito štandardmi majú univerzálny kľúč konektora napájania a sú schopné pracovať v mnohých neskorších typoch slotov pre zbernicu PCI, ako aj v niektorých prípadoch v slotoch verzie 2.1.
• Verzia 2.3 - Nekompatibilná s kartami PCI navrhnutými na používanie 5 voltov, napriek pokračujúcemu používaniu 32-bitových slotov s 5 voltovým kľúčom. Rozširujúce karty majú univerzálny konektor, ale nie sú schopné pracovať v 5-voltových slotoch starších verzií (až do 2.1 vrátane).
• Verzia 3.0 - dokončuje prechod na 3,3 V PCI karty, 5 V PCI karty už nie sú podporované.

PCI 64

Rozšírenie základného štandardu PCI, predstaveného vo verzii 2.1, ktoré zdvojnásobuje počet dátových pruhov a tým aj priepustnosť. Slot PCI 64 je rozšírenou verziou bežného slotu PCI. Formálne je kompatibilita 32-bitových kariet s 64-bitovými slotmi (za predpokladu, že existuje bežné podporované napätie signálu) úplná, ale kompatibilita 64-bitovej karty s 32-bitovými slotmi je obmedzená (v každom prípade bude strata výkonu). Pracuje na frekvencii hodín 33 MHz. Špičková priepustnosť - 266 MB/s.

• Verzia 1 - používa 64-bitový PCI slot a napätie 5 voltov.
• Verzia 2 - používa 64-bitový PCI slot a napätie 3,3 voltu.

PCI 66

PCI 66 je 66 MHz vývoj PCI 64; používa 3,3 voltov v slote; karty majú univerzálny alebo 3,3 V tvarový faktor. Špičková priepustnosť je 533 MB/s.

PCI 64/66

Kombinácia PCI 64 a PCI 66 umožňuje štvornásobnú rýchlosť prenosu dát v porovnaní s základný štandard PCI; používa 64-bitové 3,3V sloty, kompatibilné len s univerzálnymi, a 3,3V 32-bitové rozširujúce karty. Karty PCI64/66 majú buď univerzálny (ale s obmedzenou kompatibilitou s 32-bitovými slotmi) alebo 3,3-voltový tvarový faktor (posledná možnosť je zásadne nekompatibilná s 32-bitovými 33-MHz slotmi populárnych štandardov). Špičková priepustnosť - 533 MB/s.

PCI-X

PCI-X 1.0 je rozšírením zbernice PCI64 s pridaním dvoch nových prevádzkových frekvencií, 100 a 133 MHz, ako aj samostatného transakčného mechanizmu na zlepšenie výkonu, keď súčasne pracuje viacero zariadení. Všeobecne spätne kompatibilný so všetkými 3,3V a generickými PCI kartami. Karty PCI-X sú zvyčajne implementované v 64-bitovom formáte 3.3B a majú obmedzenú spätnú kompatibilitu so slotmi PCI64/66 a niektoré karty PCI-X sú v univerzálnom formáte a sú schopné pracovať (hoci to nemá takmer žiadnu praktickú hodnotu ) v bežnom PCI 2.2/2.3. V zložitých prípadoch, aby ste si boli úplne istí funkčnosťou kombinácie základnej dosky a rozširujúcej karty, musíte sa pozrieť na zoznamy kompatibility výrobcov oboch zariadení.

PCI-X 2.0

PCI-X 2.0 - ďalšie rozšírenie možností PCI-X 1.0; boli pridané frekvencie 266 a 533 MHz, ako aj korekcia paritných chýb pri prenose dát (ECC). Umožňuje rozdelenie na 4 nezávislé 16-bitové zbernice, ktoré sa používajú výhradne v vstavané a priemyselné systémy ; Napätie signálu bolo znížené na 1,5 V, ale konektory sú spätne kompatibilné so všetkými kartami s napätím signálu 3,3 V. V súčasnosti je pre neprofesionálny segment trhu s vysokovýkonnými počítačmi (výkonné pracovné stanice a servery vstupný level), v ktorej je použitá zbernica PCI-X, sa vyrába veľmi málo základných dosiek podporujúcich zbernicu. Príkladom základnej dosky pre tento segment je ASUS P5K WS. V profesionálnom segmente sa používa v radičoch RAID a SSD diskoch pre PCI-E.

Mini PCI

Form factor PCI 2.2, určený pre použitie hlavne v notebookoch.

PCI Express

PCI Express alebo PCIe alebo PCI-E (tiež známe ako 3GIO pre I/O 3. generácie; nezamieňať s PCI-X a PXI) - počítačová zbernica(hoci na fyzickej úrovni to nie je zbernica, ide o spojenie bod-bod), pomocou softvérový model PCI zbernice a vysokovýkonný fyzický protokol založený na sériový prenos dát. Vývoj štandardu PCI Express začal Intel po opustení zbernice InfiniBand. Oficiálne sa prvá základná špecifikácia PCI Express objavila v júli 2002. Vývojom štandardu PCI Express sa zaoberá PCI Special Interest Group.

Na rozdiel od štandardu PCI, ktorý používal spoločnú zbernicu na prenos dát s viacerými paralelne pripojenými zariadeniami, PCI Express je vo všeobecnosti paketová sieť s hviezdicová topológia. Zariadenia PCI Express medzi sebou komunikujú prostredníctvom média tvoreného prepínačmi, pričom každé zariadenie je priamo pripojené k prepínaču bod-bod. Okrem toho zbernica PCI Express podporuje:

• Hot swap karty;
• garantovaná šírka pásma (QoS);
• energetický manažment;
• monitorovanie integrity prenášaných údajov.

Zbernica PCI Express je určená na použitie len ako lokálna zbernica. Pretože softvérový model PCI Express je do značnej miery zdedený z PCI, existujúce systémy a radiče možno upraviť tak, aby používali zbernicu PCI Express iba výmenou fyzickej úrovni, bez úprav softvér. Vysoký špičkový výkon zbernice PCI Express umožňuje jej použitie namiesto zberníc AGP a ešte viac PCI a PCI-X. De facto PCI Express nahradil tieto zbernice v osobných počítačoch.

• MiniCard (Mini PCIe) - náhrada za formát Mini PCI. Konektor Mini Card má nasledujúce zbernice: x1 PCIe, 2.0 a SMBus.
  • M.2 je druhá verzia Mini PCIe, až do x4 PCIe a SATA.
• ExpressCard – podobný formát PCMCIA. Konektor ExpressCard podporuje zbernice x1 PCIe a USB 2.0, karty ExpressCard podporujú pripojenie za chodu.
• AdvancedTCA, MicroTCA - tvarový faktor pre modulárne telekomunikačné zariadenia.
  
• Mobile PCI Express Module (MXM) je priemyselný tvarový faktor vytvorený pre notebooky spoločnosťou NVIDIA. Používa sa na pripojenie grafických akcelerátorov.
• Špecifikácie kábla PCI Express umožňujú, aby dĺžka jedného pripojenia dosiahla desiatky metrov, čo umožňuje vytvoriť počítač, ktorého periférne zariadenia sú umiestnené v značnej vzdialenosti.
  
• StackPC - špecifikácia pre budovanie stohovateľné počítačové systémy. Táto špecifikácia popisuje rozširujúce konektory StackPC, FPE a ich vzájomné polohy.

Napriek tomu, že štandard umožňuje x32 liniek na port, takéto riešenia sú fyzicky dosť objemné a nie sú dostupné.

rok uvoľniť	Verzia PCI Express	Kódovanie	Rýchlosť prevody	Šírka pásma na x linkách
				×1	×2	×4	×8	×16
2002	1.0	8b/10b	2,5 GT/s	2	4	8	16	32
2007	2.0	8b/10b	5 GT/s	4	8	16	32	64
2010	3.0	128b/130b	8 GT/s	~7,877	~15,754	~31,508	~63,015	~126,031
2017	4.0	128b/130b	16 GT/s	~15,754	~31,508	~63,015	~126,031	~252,062
2019	5.0	128b/130b	32 GT/s	~32	~64	~128	~256	~512

PCI Express 2.0

PCI-SIG vydala špecifikáciu PCI Express 2.0 15. januára 2007. Kľúčové inovácie v PCI Express 2.0:

• Zvýšená priepustnosť: šírka pásma jednej linky 500 MB/s alebo 5 GT/s ( Gigatransakcie/s).
• Vylepšením bol prenosový protokol medzi zariadeniami a softvérový model.
• Dynamická kontrola rýchlosti (na ovládanie rýchlosti komunikácie).
• Upozornenie na šírku pásma (upozorňuje softvér na zmeny rýchlosti a šírky zbernice).
• Služby riadenia prístupu – Voliteľné možnosti správy transakcií z bodu do bodu.
• Kontrola časového limitu vykonania.
• Resetovanie úrovne funkcií je voliteľný mechanizmus na resetovanie funkcií PCI v rámci zariadenia PCI.
• Predefinovanie limitu výkonu (pre opätovné definovanie limitu výkonu slotu pri pripájaní zariadení, ktoré spotrebúvajú viac energie).

PCI Express 2.0 je plne kompatibilný s PCI Express 1.1 (staré budú fungovať na základných doskách s novými konektormi, ale len rýchlosťou 2,5 GT/s, keďže staré čipsety nedokážu podporovať dvojnásobné rýchlosti prenosu dát; nové grafické adaptéry budú fungovať bez problémov v staré konektory PCI Express 1.x).

PCI Express 2.1

Fyzickými vlastnosťami (rýchlosť, konektor) zodpovedá 2.0, v softvérovej časti pribudli funkcie, ktoré sa plánujú plne implementovať vo verzii 3.0. Keďže väčšina základných dosiek sa predáva s verziou 2.0, mať iba grafickú kartu s 2.1 vám neumožňuje používať režim 2.1.

PCI Express 3.0

V novembri 2010 boli schválené špecifikácie pre PCI Express 3.0. Rozhranie má rýchlosť prenosu dát 8 GT/s ( Gigatransakcie/s). Ale napriek tomu bola jeho skutočná priepustnosť stále dvojnásobná v porovnaní so štandardom PCI Express 2.0. Dosiahlo sa to vďaka agresívnejšej schéme kódovania 128b/130b, kde 128 bitov dát odosielaných cez zbernicu je zakódovaných v 130 bitoch. Zároveň je zachovaná plná kompatibilita s predchádzajúcimi verziami PCI Express. Karty PCI Express 1.xa 2.x budú fungovať v slote 3.0 a naopak karta PCI Express 3.0 bude fungovať v slotoch 1.xa 2.x.

PCI Express 4.0

PCI Special Interest Group (PCI SIG) uviedla, že PCI Express 4.0 by mohlo byť štandardizované do konca roka 2016, ale v polovici roka 2016, keď sa už niekoľko čipov pripravovalo na výrobu, médiá informovali, že štandardizácia sa očakáva začiatkom roka 2017. bude mať priepustnosť 16 GT/s, to znamená, že bude dvakrát rýchlejší ako PCIe 3.0.

Zanechajte svoj komentár!

ÚvodV minulosti sa masový spotrebiteľ primárne zaujímal iba o dva typy SSD: buď vysokorýchlostné prémiové modely ako Samsung 850 PRO, alebo cenovo výhodné ponuky ako Crucial BX100 alebo SanDisk Ultra II. To znamená, že segmentácia trhu SSD bola extrémne slabá a konkurencia medzi výrobcami, hoci sa vyvinula v oblasti výkonu a ceny, rozdiel medzi riešeniami najvyššej a nižšej úrovne zostal pomerne malý. Tento stav bol čiastočne spôsobený tým, že samotná technológia SSD výrazne zlepšuje užívateľský zážitok z práce s počítačom, a preto otázky konkrétnej implementácie u mnohých ustupujú do úzadia. Z rovnakého dôvodu boli spotrebiteľské SSD zakomponované do starej infraštruktúry, ktorá bola pôvodne zameraná na mechanickú pevné disky. To značne uľahčilo ich implementáciu, ale umiestnilo SSD do pomerne úzkeho rámca, čo do značnej miery obmedzilo rast priepustnosti a zníženie latencie diskového subsystému.

Ale do určitej doby tento stav vyhovoval všetkým. Technológia SSD bola nová a používatelia, ktorí migrovali na SSD, boli spokojní so svojimi nákupmi, aj keď v podstate dostávali produkty, ktoré v skutočnosti nefungovali najlepšie, pričom výkon bol brzdený umelými prekážkami. Dnes však možno SSD považovať za skutočne mainstream. Každý sebaúctyhodný majiteľ osobného počítača, ak nemá vo svojom systéme aspoň jeden SSD, to s kúpou vo veľmi blízkej budúcnosti myslí veľmi vážne. A v týchto podmienkach sú výrobcovia jednoducho nútení premýšľať o tom, ako konečne rozvinúť plnohodnotnú konkurenciu: zničiť všetky bariéry a prejsť na výrobu širších produktových radov, ktoré sa zásadne líšia v ponúkaných vlastnostiach. Našťastie je na to pripravená všetka potrebná pôda a v prvom rade väčšina vývojárov SSD má túžbu a príležitosť začať vyrábať produkty, ktoré nefungujú cez staršie rozhranie SATA, ale cez oveľa produktívnejšiu zbernicu PCI Express.

Keďže šírka pásma SATA je obmedzená na 6 Gb/s, maximálna rýchlosť vlajkových lodí SATA SSD nepresahuje približne 500 MB/s. Moderné flash disky však dokážu oveľa viac: napokon, ak sa nad tým zamyslíte, majú viac spoločného s systémová pamäť ako pri mechanickom pevné disky. Pokiaľ ide o zbernicu PCI Express, teraz sa aktívne používa ako transportná vrstva pri pripájaní grafických kariet a ďalších prídavných radičov, ktoré vyžadujú vysokorýchlostnú výmenu dát, napríklad Thunderbolt. Jeden pruh PCI Express Gen 2 poskytuje šírku pásma 500 MB/s, zatiaľ čo pruh PCI Express 3.0 môže dosiahnuť rýchlosť až 985 MB/s. Karta rozhrania nainštalovaná v slote PCIe x4 (so štyrmi pruhmi) si teda môže vymieňať dáta rýchlosťou až 2 GB/s v prípade PCI Express 2.0 a až takmer 4 GB/s pri použití PCI Express tretej generácie. Toto sú vynikajúce ukazovatele, ktoré sú celkom vhodné pre moderné jednotky SSD.

Z vyššie uvedeného prirodzene vyplýva, že okrem SATA SSD by sa na trhu mali postupne rozširovať aj vysokorýchlostné disky využívajúce zbernicu PCI Express. A toto sa naozaj deje. V obchodoch možno nájsť niekoľko modelov spotrebiteľských SSD od popredných výrobcov, vyrobených vo forme rozširujúcich kariet alebo kariet M.2, ktoré využívajú rôzne verzie zbernice PCI Express. Rozhodli sme sa ich dať dokopy a porovnať z hľadiska výkonu a ďalších parametrov.

Účastníci testu

Intel SSD 750 400 GB

Intel sa na trhu pevných diskov drží dosť netradičnej stratégie a nevenuje príliš veľkú pozornosť vývoju SSD pre spotrebiteľský segment, pričom sa sústreďuje na produkty pre servery. To však neznamená, že jej návrhy sú nezaujímavé, najmä pokiaľ ide o SSD pre zbernicu PCI Express. V tomto prípade sa Intel rozhodol prispôsobiť svoju najpokročilejšiu serverovú platformu na použitie vo vysokovýkonnom klientskom SSD. Presne tak sa zrodil Intel SSD 750 400 GB, ktorý získal nielen pôsobivé výkonové charakteristiky a množstvo serverových technológií zodpovedných za spoľahlivosť, ale aj podporu pre nové rozhranie NVMe, o ktorom by sa malo povedať niekoľko slov samostatne. .

Ak hovoríme o konkrétnych vylepšeniach NVMe, potom si najprv zaslúži zmienku zníženie režijných nákladov. Napríklad odosielanie najbežnejších 4K blokov v novom protokole vyžaduje zadanie iba jedného príkazu namiesto dvoch. A celá sada riadiacich inštrukcií bola natoľko zjednodušená, že ich spracovanie na úrovni ovládačov znižuje zaťaženie procesora a z toho vyplývajúce oneskorenia minimálne o polovicu. Druhou dôležitou novinkou je podpora deep pipeliningu a multitaskingu, ktorá spočíva v možnosti paralelne vytvárať viaceré fronty požiadaviek namiesto doteraz existujúceho jediného frontu pre 32 príkazov. Protokol rozhrania NVMe je schopný obsluhovať až 65536 frontov a každý z nich môže obsahovať až 65536 príkazov. V skutočnosti sú všetky obmedzenia úplne odstránené, čo je veľmi dôležité pre serverové prostredia, kde diskový subsystém môže podliehať veľkému množstvu simultánnych I/O operácií.

Napriek tomu, že Intel SSD 750 pracuje cez rozhranie NVMe, stále nie je serverová jednotka, ale spotrebiteľská jednotka. Áno, takmer rovnakú hardvérovú platformu ako v tomto disku používajú SSD serverovej triedy Intel DC P3500, P3600 a P3700, Intel SSD 750 však používa lacnejšie obyčajné MLC NAND a navyše je upravený firmvér. Výrobca verí, že vďaka takýmto zmenám výsledný produkt osloví nadšencov, keďže v sebe spája vysoký výkon, zásadne nové rozhranie NVMe a nie príliš strašidelné náklady.

Intel SSD 750 je PCIe x4 karta s polovičnou výškou, ktorá dokáže využívať štyri 3.0 pruhy a dosahovať sekvenčné prenosové rýchlosti až 2,4 GB/s a náhodné prevádzkové rýchlosti až 440 tisíc IOPS. Pravda, najpriestrannejšia 1,2 TB modifikácia má najvyšší výkon, no 400 GB verzia, ktorú sme dostali na testovanie, je o niečo pomalšia.

Doska pohonu je úplne pokrytá pancierom. Na prednej strane je to hliníkový chladič a na zadnej strane je ozdobná kovová platňa, ktorá v skutočnosti neprichádza do kontaktu s mikroobvodmi. Treba si uvedomiť, že použitie radiátora je tu nevyhnutnosťou. Hlavný radič Intel SSD generuje veľa tepla a pri vysokej záťaži sa aj disk vybavený takýmto chladením dokáže zahriať na teploty okolo 50-55 stupňov. Ale vďaka predinštalovanému chladeniu tu nie je žiadny náznak škrtenia - výkon zostáva konštantný aj pri nepretržitom a intenzívnom používaní.

Intel SSD 750 je založený na serverovom radiči Úroveň Intel CH29AE41AB0, ktorý pracuje na frekvencii 400 MHz a má osemnásť (!) kanálov na pripojenie flash pamäte. Keď si uvedomíte, že väčšina spotrebiteľských radičov SSD má buď osem alebo štyri kanály, je jasné, že Intel SSD 750 dokáže v skutočnosti prečerpať podstatne viac údajov cez zbernicu ako bežné modely SSD.

Čo sa týka použitej flash pamäte, Intel SSD 750 neprináša v tejto oblasti žiadne inovácie. Je založený na bežnej MLC NAND vyrobenej spoločnosťou Intel, vyrábanej pomocou 20-nm procesnej technológie a má rozptýlené jadrá s objemom 64 a 128 Gbit. Je potrebné poznamenať, že väčšina ostatných výrobcov SSD opustila takúto pamäť už dávno a prešla na čipy vyrobené podľa tenších štandardov. A samotný Intel začal konvertovať nielen svoje spotrebiteľské, ale aj serverové disky na 16nm pamäť. Napriek tomu všetkému je však Intel SSD 750 vybavený staršou pamäťou, ktorá má vraj vyšší zdroj.

Serverový pôvod Intel SSD 750 možno vysledovať aj v tom, že celkové množstvo flash pamäte v tomto SSD je 480 GiB, z čoho má používateľ k dispozícii len asi 78 percent. Zvyšok je pridelený na náhradný fond, technológie na zber odpadu a ochranu údajov. Intel SSD 750 implementuje schému podobnú RAID 5, tradičnú pre vlajkové disky, na úrovni čipu MLC NAND, ktorá vám umožňuje úspešne obnoviť dáta, aj keď jeden z čipov úplne zlyhá. Okrem toho poskytuje Intel SSD plná ochranaúdaje z výpadkov napájania. Intel SSD 750 má dva elektrolytické kondenzátory a ich kapacita postačuje na bežné vypnutie disku v offline režime.

Kingston HyperX Predator 480 GB

Kingston HyperX Predator je oveľa tradičnejšie riešenie v porovnaní s Intel SSD 750. Po prvé, funguje cez protokol AHCI, nie NVMe a po druhé, tento SSD vyžaduje na pripojenie k systému bežnejšiu zbernicu PCI Express 2.0. To všetko robí verziu Kingston trochu pomalšou - špičkové rýchlosti pre sekvenčné operácie nepresahujú 1400 MB / s a ​​náhodné - 160 tisíc IOPS. HyperX Predator ale nekladie na systém žiadne špeciálne požiadavky – je kompatibilný s akýmikoľvek, vrátane starších platforiem.

Pohon má zároveň nie úplne jednoduchú dvojzložkovú konštrukciu. Samotný SSD je doska vo formáte M.2, ktorá je doplnená o PCI Express adaptér, ktorý umožňuje pripojenie M.2 diskov cez bežné PCIe sloty plnej veľkosti. Adaptér je navrhnutý ako karta PCIe x4 s polovičnou výškou, ktorá využíva všetky štyri linky PCI Express. Vďaka tomuto dizajnu predáva Kingston svoj HyperX Predator v dvoch verziách: ako PCIe SSD pre desktopy a ako M.2 disk pre mobilné systémy (v tomto prípade adaptér nie je súčasťou dodávky).

Kingston HyperX Predator je založený na ovládači Marvell Altaplus (88SS9293), ktorý na jednej strane podporuje štyri linky PCI Express 2.0 a na druhej strane má osem kanálov na pripojenie flash pamäte. Zapnuté tento moment Ide o najrýchlejší komerčne dostupný radič SSD od Marvell s podporou PCI Express. Marvell sa však čoskoro dočká rýchlejších nástupcov s podporou NVMe a PCI Express 3.0, ktoré čip Altaplus nemá.

Pretože ona sama spoločnosť Kingston nevyrába ani radiče, ani pamäte, pričom svoje SSD disky zostavuje z elementovej základne zakúpenej od iných výrobcov, nie je nič zvláštne na tom, že HyperX Predator PCIe SSD je založený nielen na radiči tretej strany, ale aj na 128-gigabitovom 19-nm čipy MLC NAND spoločnosti Toshiba. Takáto pamäť má nízku obstarávaciu cenu a je teraz inštalovaná v mnohých produktoch od Kingston (a iných spoločností), a predovšetkým v spotrebiteľských modeloch.

Využitie takejto pamäte však vyvolalo paradox: napriek tomu, že podľa formálneho umiestnenia je Kingston HyperX Predator PCIe SSD prémiovým produktom, dodáva sa len s trojročnou zárukou a uvedený priemer čas medzi poruchami je výrazne kratší ako u vlajkových lodí SATA SSD iných výrobcov.

Kingston HyperX Predator tiež neposkytuje žiadne špeciálne technológie na ochranu údajov. Disk má ale pred očami používateľa ukrytú pomerne veľkú plochu, ktorej veľkosť je 13 percent z celkovej kapacity disku. Záložná flash pamäť, ktorá je v nej obsiahnutá, sa používa na zber odpadu a vyrovnávanie opotrebovania, ale primárne sa vynakladá na výmenu zlyhaných pamäťových buniek.

Ostáva len dodať, že dizajn HyperX Predator žiadne neposkytuje špeciálne prostriedky na odvádzanie tepla z ovládača. Na rozdiel od väčšiny iných vysokovýkonných riešení tento disk nemá chladič. Tento SSD disk však nie je vôbec náchylný na prehrievanie – jeho maximálny odvod tepla je len o málo vyšší ako 8 W.

OCZ Revodrive 350 480 GB

OCZ Revodrive 350 možno právom nazvať jedným z najstarších spotrebiteľských SSD s rozhraním PCI Express. Späť v časoch, keď žiadny z ostatných výrobcov ani nepomyslel na vydanie klientskych PCIe SSD, v modelový rad Spoločnosť OCZ mala RevoDrive 3 (X2) - prototyp moderného Revodrive 350. Korene OCZ PCIe disku, ktoré však siahajú do minulosti, z neho robia v porovnaní so súčasnými konkurentmi trochu zvláštny návrh. Zatiaľ čo väčšina výrobcov vysokovýkonných PC diskov používa moderné radiče s natívnou podporou zbernice PCI Express, Revodrive 350 implementuje veľmi zložitú a zjavne neoptimálnu architektúru. Základom sú dva alebo štyri (v závislosti od hlasitosti) radiče SandForce SF-2200, ktoré sú zostavené do poľa RAID s nulovou úrovňou.

Ak hovoríme o modeli OCZ Revodrive 350 480 GB, ktorý sa zúčastnil tohto testovania, potom je v skutočnosti založený na štyroch SATA SSD s kapacitou 120 GB, z ktorých každý je založený na vlastnom čipe SF-2282 (analóg široko používaný SF-2281). Tieto prvky sú potom spojené do jedného štvordielneho poľa RAID 0. Na tento účel sa však používa nie veľmi známy radič RAID, ale proprietárny virtualizačný procesor (VCA 2.0) OCZ ICT-0262. Je však veľmi pravdepodobné, že sa pod týmto názvom skrýva prerobený čip Marvell 88SE9548, čo je štvorportový SAS/SATA 6 Gb/s RAID radič s rozhraním PCI Express 2.0 x8. Ale aj keby áno, inžinieri OCZ napísali svoj vlastný firmvér a ovládač pre tento ovládač.

Jedinečnosť softvérového komponentu RevoDrive 350 spočíva v tom, že implementuje nie celkom klasický RAID 0, ale niečo podobné s interaktívnym vyvažovaním záťaže. Namiesto rozdelenia dátového toku do blokov s pevnou veľkosťou a ich sekvenčného prenosu do rôznych radičov SF-2282, technológia VCA 2.0 zahŕňa analýzu a flexibilné prerozdelenie I/O operácií v závislosti od aktuálneho obsadenia radičov flash pamäte. RevoDrive 350 preto pre používateľa vyzerá ako monolitický SSD. Do jeho BIOSu nie je možné vstúpiť a bez podrobného oboznámenia sa s hardvérom nie je možné zistiť, že v hlbinách tohto SSD sa skrýva RAID pole. Navyše, na rozdiel od konvenčných polí RAID, RevoDrive 350 podporuje všetky typické funkcie SSD: SMART monitorovanie, TRIM a prevádzku Secure Erase.

RevoDrive 350 je dostupný vo forme dosiek s rozhraním PCI Express 2.0 x8. Napriek skutočnosti, že sa skutočne používa všetkých osem liniek rozhrania, uvedené hodnoty výkonu sú výrazne nižšie ako ich celková teoretická priepustnosť. Maximálna rýchlosť sekvenčných operácií je obmedzená na 1800 MB/s a výkon náhodných operácií nepresahuje 140 tisíc IOPS.

Za zmienku stojí, že OCZ RevoDrive 350 je vyrobený ako doska PCI Express x8 s plnou výškou, to znamená, že tento disk je fyzicky väčší ako všetky ostatné SSD, ktoré sa zúčastňujú testovania, a preto ho nemožno nainštalovať do nízkoprofilových systémov. Predná plocha dosky RevoDrive 350 je pokrytá ozdobným kovovým plášťom, ktorý zároveň slúži ako žiarič pre základný čip radiča RAID. Ovládače SF-2282 sú umiestnené na zadnej strane dosky a nemajú žiadne chladenie.

Na vytvorenie poľa flash pamäte použil OCZ čipy svojej materskej spoločnosti Toshiba. Používajú sa čipy vyrobené 19nm procesnou technológiou s kapacitou 64 Gbit. Celkové množstvo flash pamäte v RevoDrive 350 480 GB je 512 GB, no 13 % je vyhradených pre interné potreby – vyrovnávanie opotrebovania a zber odpadu.

Stojí za zmienku, že architektúra RevoDrive 350 nie je jedinečná. Na trhu je niekoľko ďalších modelov podobných SSD, fungujúcich na princípe „RAID poľa SATA SSD na báze radičov SandForce“. Všetky takéto riešenia, ako napríklad uvažovaná jednotka OCZ PCIe, však majú nepríjemnú nevýhodu - ich výkon pri operáciách zápisu sa časom znižuje. Je to kvôli zvláštnostiam interných algoritmov radičov SandForce, ktorých prevádzka TRIM nevracia rýchlosť zápisu na pôvodnú úroveň.

Nesporný fakt, že RevoDrive 350 je o stupienok nižší ako PCI Express disky novej generácie, zdôrazňuje fakt, že tento disk má len trojročnú záruku a jeho garantovaný záznamový zdroj je len 54 TB - niekoľkonásobne menej ako svojich konkurentov. Navyše, napriek tomu, že RevoDrive 350 je založený na rovnakom dizajne ako server Z-Drive 4500, nemá žiadnu ochranu proti prepätiu. To všetko však nebráni spoločnosti OCZ so svojou charakteristickou drzosťou umiestniť RevoDrive 350 ako prémiové riešenie na úroveň Intel SSD 750.

Plextor M6e Black Edition 256 GB

Hneď treba podotknúť, že pohon Plextor M6e Black Edition je priamym nástupcom známeho modelu M6e. Podobnosť novinky s predchodcom je vidieť takmer vo všetkom, ak sa bavíme skôr o technickej ako o estetickej zložke. Nový SSD má tiež dvojzložkový dizajn, vrátane samotného disku vo formáte M.2 2280 a adaptéra, ktorý vám umožní nainštalovať ho do akéhokoľvek bežného PCIe x4 (alebo rýchlejšieho) slotu. Je tiež založený na osemkanálovom radiči Marvell 88SS9183, ktorý komunikuje s okolitým svetom cez dve linky PCI Express 2.0. Rovnako ako predchádzajúca modifikácia, aj M6e Black Edition využíva flash pamäť Toshiba MLC.

To znamená, že zatiaľ čo M6e Black Edition vyzerá po zložení ako PCI Express x4 karta s polovičnou výškou, tento SSD v skutočnosti využíva len dva PCI Express 2.0 pruhy. Preto tie nie príliš pôsobivé rýchlosti, ktoré sú len o málo vyššie ako výkon tradičných SATA SSD. Nominálny výkon pre sekvenčné operácie je obmedzený na 770 MB/s a pre ľubovoľné operácie – 105 tisíc IOPS. Stojí za zmienku, že Plextor M6e Black Edition funguje pomocou staršieho protokolu AHCI, čo zabezpečuje jeho širokú kompatibilitu s rôznymi systémami.

Napriek tomu, že Plextor M6e Black Edition je rovnako ako Kingston HyperX Predator kombináciou PCI Express adaptéra a „jadra“ vo formáte M.2 karty, z prednej strany to nie je možné určiť. Celý disk je ukrytý pod tvarovaným čiernym hliníkovým krytom, v strede ktorého je zapustený červený chladič, ktorý by mal odvádzať teplo z ovládača a pamäťových čipov. Výpočet dizajnérov je jasný: podobná farebná schéma je široko používaná v rôznom hernom hardvéri, takže Plextor M6e Black Edition bude vyzerať harmonicky vedľa mnohých herných základných dosiek a grafických kariet od väčšiny popredných výrobcov.

Pole flash pamäte v Plextor M6e Black Edition je vybavené čipmi Toshiba druhej generácie 19-nm MLC NAND s kapacitou 64 Gbit. Rezerva na náhradný fond a prevádzku interných algoritmov na vyrovnávanie opotrebovania a odvoz odpadu je alokovaná 7 percent z celkového objemu. Všetko ostatné má používateľ k dispozícii.

Vzhľadom na použitie dosť slabého radiča Marvell 88SS9183 s externou zbernicou PCI Express 2.0 x2 treba disk Plextor M6e Black Edition považovať za dosť pomalý PCIe SSD. To však nebráni výrobcovi zaradiť tento produkt do vyššej cenovej kategórie. Na jednej strane je stále rýchlejší ako SATA SSD a na druhej strane má dobré charakteristiky spoľahlivosti: má dlhé MTBF a vzťahuje sa naň päťročná záruka. Nie sú v ňom však implementované žiadne špeciálne technológie, ktoré dokážu ochrániť M6e Black Edition pred napäťovými rázmi alebo zvýšiť jeho životnosť.

Samsung SM951 256 GB

Samsung SM951 je najviac nepolapiteľný disk v dnešnom testovaní. Faktom je, že spočiatku ide o produkt pre zostavovateľov počítačov, takže v maloobchodnom predaji je prezentovaný dosť slabo. Ak si však želáte, stále je možné si ho kúpiť, a tak sme neodmietli uvažovať o SM951. Navyše, súdiac podľa charakteristík, ide o veľmi rýchlo pôsobiaci model. Je navrhnutý pre prácu na zbernici PCI Express 3.0 x4, využíva protokol AHCI a sľubuje pôsobivé rýchlosti: až 2150 MB/s pre sekvenčné operácie a až 90 tisíc IOPS pre náhodné operácie. Čo je však najdôležitejšie, pri tomto všetkom je Samsung SM951 lacnejší ako mnohé iné PCIe SSD, takže jeho hľadanie predaja môže mať veľmi špecifické ekonomické opodstatnenie.

Ďalšou vlastnosťou Samsung SM951 je, že prichádza vo formáte M.2. Toto riešenie je pôvodne zamerané na mobilné systémy, takže s jednotkou nie sú zahrnuté žiadne adaptéry pre sloty PCIe plnej veľkosti. To však možno len ťažko považovať za vážny nedostatok – väčšina základných dosiek vlajkových lodí má na doske aj sloty rozhrania M.2. Okrem toho sú potrebné dosky adaptérov široko dostupné na predaj. Samotný Samsung SM951 je doska formátu M.2 2280, ktorej konektor má kľúč typu M, čo naznačuje potrebu SSD so štyrmi linkami PCI Express.

Samsung SM951 je založený na mimoriadne výkonnom radiči Samsung UBX, vyvinutom výrobcom špeciálne pre SSD disky s rozhraním PCI Express. Je založený na troch jadrách s architektúrou ARM a teoreticky je schopný pracovať s príkazmi AHCI aj NVMe. V predmetnom SSD je v radiči povolený iba režim AHCI. Ale verzia NVMe tohto ovládača možno čoskoro vidieť v novom spotrebiteľskom SSD disku, ktorý má Samsung uviesť na trh túto jeseň.

Vzhľadom na OEM zameranie nie je na predmetný disk poskytovaná záručná doba ani predpokladaná výdrž. Tieto parametre musia deklarovať stavitelia systémov, do ktorých bude SM951 inštalovaný, prípadne predajcovia. Treba si však uvedomiť, že 3D V-NAND, ktorý teraz Samsung aktívne propaguje v spotrebiteľských SSD ako rýchlejší a spoľahlivejší typ flash pamäte, nie je v SM951 použitý. Namiesto toho používa konvenčný planárny Toggle Mode 2.0 MLC NAND, pravdepodobne vyrobený pomocou 16nm technológie (niektoré zdroje naznačujú 19nm procesnú technológiu). To znamená, že od SM951 netreba očakávať rovnako vysokú výdrž ako vlajkový disk SATA 850 PRO. V tomto parametri sa SM951 približuje bežným modelom strednej úrovne, navyše je v tomto SSD disku pre redundanciu alokovaných iba 7 percent poľa flash pamäte. Samsung SM951 nemá žiadne špeciálne technológie na úrovni servera na ochranu údajov pred výpadkami napájania. Inými slovami, v tomto modeli sa kladie dôraz výlučne na rýchlosť a všetko ostatné je odrezané, aby sa znížili náklady.

Za zmienku stojí ešte jeden bod. Pri vysokej záťaži Samsung SM951 vykazuje pomerne vážne zahrievanie, ktoré môže v konečnom dôsledku viesť až k škrteniu. Preto je vo vysokovýkonných systémoch vhodné zorganizovať aspoň prúdenie vzduchu pre SM951, alebo ešte lepšie, zakryť ho radiátorom.

Porovnávacie charakteristiky testovaných SSD diskov

Problémy s kompatibilitou

Ako každá nová technológia, ani SSD s rozhraním PCI Express sa zatiaľ nemôžu pochváliť 100% bezproblémovou prevádzkou so žiadnou platformou, najmä so staršími. Preto si musíte vybrať vhodný SSD nielen na základe spotrebiteľských vlastností, ale aj s ohľadom na kompatibilitu. A tu je dôležité mať na pamäti dva body.

Po prvé, rôzne SSD môžu používať rôzne počty liniek PCI Express a rôzne generácie táto pneumatika je 2,0 alebo 3,0. Pred zakúpením PCIe disku sa preto musíte uistiť, že systém, do ktorého ho plánujete nainštalovať, má voľný slot s požadovanou šírkou pásma. Samozrejme, rýchlejšie PCIe SSD sú spätne kompatibilné s pomalými slotmi, no v tomto prípade nemá kúpa vysokorýchlostného SSD príliš zmysel – jednoducho nebude môcť naplno využiť svoj potenciál.

Plextor M6e Black Edition má v tomto zmysle najširšiu kompatibilitu – vyžaduje len dva PCI Express 2.0 pruhy a takýto voľný slot sa nájde snáď takmer na každej základnej doske. Kingston HyperX Predator už vyžaduje štyri pruhy PCI Express 2.0: mnohé dosky majú také sloty PCIe, ale niektoré lacné platformy nemusia mať ďalšie sloty so štyrmi alebo viacerými pruhmi PCI Express. Platí to najmä pre základné dosky postavené na čipsetoch nižšej úrovne, ktorých celkový počet riadkov možno znížiť na šesť. Pred zakúpením Kingston HyperX Predator preto nezabudnite skontrolovať, či má systém voľný slot so štyrmi alebo viacerými PCI Express pruhmi.

OCZ Revodrive 350 predstavuje zložitejší problém – vyžaduje už osem PCI Express pruhov. Takéto sloty zvyčajne neimplementuje čipová sada, ale procesor. Optimálnym miestom na použitie takéhoto disku sú preto platformy LGA 2011/2011-3, kde má radič procesora PCI Express nadmerný počet pruhov, čo mu umožňuje obsluhovať viac ako jednu grafickú kartu. V systémoch s procesormi LGA 1155/1150/1151 bude OCZ Revodrive 350 vhodný iba vtedy, ak sa použije grafika zabudovaná v CPU. V opačnom prípade budete musieť v prospech jednotky SSD odobrať polovicu riadkov z GPU a prepnúť ho do režimu PCI Express x8.

Intel SSD 750 a Samsung SM951 sú trochu podobné OCZ Revodrive 350: je tiež vhodnejšie ich použiť v slotoch PCI Express poháňaných procesorom. Dôvodom však nie je počet pruhov - vyžadujú len štyri pruhy PCI Express, ale vytvorenie tohto rozhrania: oba tieto disky sú schopné využívať zvýšenú šírku pásma PCI Express 3.0. Existuje však výnimka: najnovšie čipové sady Intel radu 100, určené pre procesory rodiny Skylake, dostali podporu pre PCI Express 3.0, takže do najnovších dosiek LGA 1151 ich možno nainštalovať bez výčitiek svedomia v čipovej súprave. PCIe sloty, do ktorých sú aspoň štyri linky.

Existuje druhá časť problému s kompatibilitou. Okrem všetkých obmedzení spojených s priepustnosťou rôznych variácií PCI Express slotov existujú aj obmedzenia spojené s použitými protokolmi. Najproblémovejšie sú v tomto zmysle SSD, ktoré fungujú cez AHCI. Vďaka tomu, že napodobňujú správanie bežného SATA radiča, môžu pracovať s akýmikoľvek, aj starými platformami: sú viditeľné v BIOSe všetkých základných dosiek, môžu byť zavádzacie disky a na ich fungovanie v operačnom systéme nie sú potrebné žiadne ďalšie ovládače. Inými slovami, Kingston HyperX Predator a Plextor M6e Black Edition sú dva z najviac bezproblémových PCIe SSD.

A čo druhý pár AHCI diskov? U nich je situácia trochu komplikovanejšia. OCZ Revodrive 350 beží v operačnom systéme cez vlastný ovládač, no aj napriek tomu nie sú problémy so spustením tohto disku. Horšia situácia je so Samsungom SM951. Hoci tento SSD komunikuje so systémom prostredníctvom staršieho protokolu AHCI, nemá vlastný BIOS, a preto musí byť inicializovaný. BIOS základnej dosky poplatky. Bohužiaľ, nie všetky základné dosky, najmä staré, podporujú tento SSD. Preto môžeme s úplnou istotou hovoriť len o jeho kompatibilite s doskami založenými na najnovších čipsetoch Intel 90. a 100. série. V iných prípadoch ho možno jednoducho nevidieť základná doska. To vám samozrejme nezabráni používať Samsung SM951 v operačnom systéme, kde sa jednoducho inicializuje ovládačom AHCI, no v tomto prípade budete musieť zabudnúť na možnosť bootovania z vysokorýchlostného SSD disku.

Najväčšie nepríjemnosti ale môže spôsobiť Intel SSD 750, ktorý funguje cez nové rozhranie NVMe. Ovládače potrebné na podporu diskov SSD, ktoré používajú tento protokol, sú dostupné iba v najnovších operačných systémoch. V Linuxe sa teda podpora NVMe objavila v jadre verzie 3.1; „Vrodený“ ovládač NVMe je dostupný v systémoch Microsoft, počnúc Windows 8.1 a Windows Server 2012 R2; a v OS X bola vo verzii 10.10.3 pridaná kompatibilita s NVMe diskami. Navyše NVMe SSD nepodporujú všetky základné dosky. Aby sa takéto jednotky dali použiť ako spúšťacie jednotky, musí mať BIOS základnej dosky aj príslušný ovládač. Potrebnú funkcionalitu však výrobcovia zabudovali len do toho naj najnovšie verzie firmvér vydaný pre najnovšie modely základných dosiek. Preto si stiahnite podporu operačný systém s NVMe disky sú dostupné len na najmodernejších doskách pre nadšencov na základe kitov Logika Intelu Z97, Z170 a X99. Na starších a lacnejších platformách budú môcť používatelia používať NVMe SSD iba ako druhé disky v obmedzenom súbore OS.

Napriek tomu, že sme sa snažili popísať všetky možné kombinácie platforiem a PCI Express diskov, hlavný záver z vyššie uvedeného je tento: kompatibilita PCIe SSD diskov so základnými doskami nie je taká samozrejmá otázka ako v prípade SATA SSD. Preto pred zakúpením akéhokoľvek vysokorýchlostného disku SSD, ktorý funguje cez PCI Express, nezabudnite skontrolovať jeho kompatibilitu s konkrétnou základnou doskou na webovej stránke výrobcu.

Testovacia konfigurácia, nástroje a metodika testovania

Testovanie sa vykonáva na operačnej sále systém Microsoft Windows 8.1 Professional x64 s aktualizáciou, ktorá správne rozpoznáva a obsluhuje moderné disky SSD. To znamená, že počas testovacieho procesu, ako pri bežnom každodennom používaní SSD, je podporovaný a aktívne používaný príkaz TRIM. Merania výkonu sa vykonávajú s diskami v „použitom“ stave, čo sa dosiahne ich predvyplnením údajmi. Pred každým testom sa disky vyčistia a udržiavajú pomocou príkazu TRIM. Medzi jednotlivými testami je 15-minútová pauza, vyčlenená na správny vývoj technológie odvozu odpadu. Všetky testy používajú randomizované, nestlačiteľné údaje, pokiaľ nie je uvedené inak.

Použité aplikácie a testy:

Iometer 1.1.0

Meranie rýchlosti sekvenčného čítania a zápisu dát v blokoch 256 KB (najtypickejšia veľkosť bloku pre sekvenčné operácie v úlohách desktopu). Rýchlosti sa odhadujú do minúty, po ktorej sa vypočíta priemer.
Meranie rýchlosti náhodného čítania a zápisu v 4 KB blokoch (táto veľkosť bloku sa používa v drvivej väčšine reálnych operácií). Test sa vykonáva dvakrát – bez frontu požiadaviek a s frontom požiadaviek s hĺbkou 4 príkazov (typické pre desktopové aplikácie, ktoré aktívne pracujú s rozvetveným súborovým systémom). Dátové bloky sú zarovnané vzhľadom na stránky flash pamäte na jednotkách. Hodnotenie rýchlosti sa vykonáva počas troch minút, po ktorých sa vypočíta priemer.
Stanovenie závislosti rýchlosti náhodného čítania a zápisu pri prevádzke disku so 4 KB blokmi na hĺbke frontu požiadaviek (v rozsahu od 1 do 32 príkazov). Dátové bloky sú zarovnané vzhľadom na stránky flash pamäte na jednotkách. Hodnotenie rýchlosti sa vykonáva počas troch minút, po ktorých sa vypočíta priemer.
Stanovenie závislosti rýchlosti náhodného čítania a zápisu, keď jednotka pracuje s blokmi rôznych veľkostí. Používajú sa bloky s veľkosťou od 512 bajtov do 256 KB. Hĺbka frontu požiadaviek počas testu je 4 príkazy. Dátové bloky sú zarovnané vzhľadom na stránky flash pamäte na jednotkách. Hodnotenie rýchlosti sa vykonáva počas troch minút, po ktorých sa vypočíta priemer.
Meranie výkonu pri zmiešanom viacvláknovom zaťažení a určenie jeho závislosti od pomeru medzi operáciami čítania a zápisu. Test sa vykonáva dvakrát: pre sekvenčné čítanie a zápis v 128 KB blokoch, vykonávaných v dvoch nezávislých vláknach, a pre náhodné operácie so 4 KB blokmi, vykonávané v štyroch vláknach. V oboch prípadoch sa pomer medzi operáciami čítania a zápisu mení v 20-percentných prírastkoch. Hodnotenie rýchlosti sa vykonáva počas troch minút, po ktorých sa vypočíta priemer.
Štúdia degradácie výkonu SSD pri spracovaní nepretržitého toku operácií náhodného zápisu. Používajú sa bloky s veľkosťou 4 KB a hĺbkou frontu 32 príkazov. Dátové bloky sú zarovnané vzhľadom na stránky flash pamäte na jednotkách. Trvanie testu je dve hodiny, okamžité merania rýchlosti sa vykonávajú každú sekundu. Na konci testu sa dodatočne skontroluje schopnosť pohonu obnoviť svoj výkon na pôvodné hodnoty z dôvodu prevádzky technológie garbage collection a po spustení príkazu TRIM.

CrystalDiskMark 5.0.2
Syntetický test, ktorý poskytuje typické ukazovatele výkonu pre disky SSD, merané na 1-gigabajtovej oblasti disku „navrchu“ systém súborov. Z celej množiny parametrov, ktoré je možné hodnotiť pomocou tejto utility, venujeme pozornosť rýchlosti sekvenčného čítania a zápisu, ako aj výkonu náhodného čítania a zápisu 4 KB blokov bez fronty požiadaviek a s hĺbkou fronty 32 príkazov.
PCMark 8 2.0
Test založený na emulácii reálneho zaťaženia disku, čo je typické pre rôzne populárne aplikácie. Na testovanom disku sa v súbore vytvorí jeden oddiel systém NTFS pre celú dostupnú kapacitu a PCMark 8 spustí test sekundárneho úložiska. Výsledky testov zohľadňujú ako konečný výkon, tak aj rýchlosť vykonávania jednotlivých testovacích stôp generovaných rôznymi aplikáciami.
Testy kopírovania súborov
Tento test meria rýchlosť kopírovania súborových adresárov odlišné typy, ako aj rýchlosť archivácie a rozbaľovania súborov vo vnútri disku. Na kopírovanie použite štandard nástroj Windows– Nástroj Robocopy pri archivácii a rozbaľovaní – 7-zip archivátor verzie 9.22 beta. Testy zahŕňajú tri sady súborov: ISO – súbor, ktorý obsahuje niekoľko obrazov diskov s distribúciami programov; Program – sada, ktorá je predinštalovaným softvérovým balíkom; Práca – súbor pracovných súborov vrátane kancelárskych dokumentov, fotografií a ilustrácií, súborov PDF a multimediálneho obsahu. Každá sada má celkovú veľkosť súboru 8 GB.

Ako testovacia platforma sa používa počítač so základnou doskou doska ASUS Z97-Pro Jadrový procesor i5-4690K s integrovanou grafikou jadro Intel HD grafika 4600 a 16 GB DDR3-2133 SDRAM. Disky s rozhraním SATA sa pripájajú k radiču SATA 6 Gb/s zabudovanému v čipovej súprave základnej dosky a fungujú v režime AHCI. Jednotky s rozhraním PCI Express sú nainštalované v prvom slote PCI Express 3.0 x16 s plnou rýchlosťou. Použité ovládače sú Intel Rapid Storage Technology (RST) 13.5.2.1000 a Intel Windows NVMe driver 1.2.0.1002.

Objem a rýchlosť prenosu dát v benchmarkoch sú uvádzané v binárnych jednotkách (1 KB = 1024 bajtov).

Okrem piatich hlavných hrdinov tohto testu – klientskych SSD s rozhraním PCI Express sme pridali aj najrýchlejší SATA SSD – Samsung 850 PRO.

V dôsledku toho mal zoznam testovaných modelov nasledujúcu podobu:

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

Výkon

Sekvenčné čítanie a zápis

Nová generácia SSD, prenesená na zbernicu PCI Express, by sa mala vyznačovať predovšetkým vysokou rýchlosťou sekvenčného čítania a zápisu. A to je presne to, čo vidíme na grafe. Všetky PCIe SSD sa ukázali byť produktívnejšie ako najlepší SATA SSD – Samsung 850 PRO. Avšak aj niečo také jednoduché ako sekvenčné čítanie a zápis ukazuje obrovské rozdiely medzi SSD od rôznych výrobcov. Navyše nie je rozhodujúca verzia použitej zbernice PCI Express. Najlepší výkon tu môže dosiahnuť PCI Express 3.0 x4 disk Samsung SM951 a na druhom mieste je Kingston HyperX Predator, pracujúci cez PCI Express 2.0 x4. Až na treťom mieste sa umiestnil progresívny NVMe disk Intel SSD 750.

Náhodné čítanie

Ak hovoríme o náhodnom čítaní, potom, ako je zrejmé z diagramov, PCIe SSD sa rýchlosťou nijak zvlášť nelíšia od tradičných SATA SSD. Navyše to platí nielen pre jednotky AHCI, ale aj pre produkt, ktorý pracuje s kanálom NVMe. V skutočnosti lepšie ako Samsung 850 PRO výkon Iba traja účastníci tohto testu môžu demonštrovať operácie náhodného čítania v malých frontoch požiadaviek: Samsung SM951, Intel SSD 750 a Kingston HyperX Predator.

Hoci operácie frontu hlbokých dotazov pre osobné počítače nie sú typické, ešte sa pozrieme na to, ako závisí výkon príslušného SSD od hĺbky frontu požiadaviek pri čítaní 4-kilobajtových blokov.

Graf jasne ukazuje, ako môžu riešenia bežiace cez PCI Express 3.0 x4 prekonať všetky ostatné SSD. Krivky zodpovedajúce Samsung SM951 a Intel SSD 750 sú výrazne vyššie ako grafy iných diskov. Na základe vyššie uvedeného diagramu možno vyvodiť ešte jeden záver: OCZ RevoDrive 350 je hanebne pomalý SSD disk. V operáciách náhodného čítania je asi o polovicu lepší ako SATA SSD, čo je spôsobené jeho architektúrou RAID a použitím zastaraných radičov SandForce druhej generácie.

Okrem toho odporúčame pozrieť sa na to, ako závisí rýchlosť náhodného čítania od veľkosti bloku údajov:

Tu je obrázok trochu iný. S narastajúcou veľkosťou bloku sa operácie začínajú podobať sekvenčným, takže rolu začína hrať nielen architektúra a výkon SSD radiča, ale aj šírka pásma zbernice, ktorú používajú. Na veľkých blokoch lepší výkon poskytujú Samsung SM951, Intel SSD 750 a Kingston HyperX Predator.

Náhodne píše

Niekde sa museli prejaviť výhody rozhrania NVMe s nízkou latenciou a vysokoparalelného radiča Intel SSD 750. Navyše, veľká vyrovnávacia pamäť DRAM dostupná v tomto SSD umožňuje veľmi efektívne ukladanie dát do vyrovnávacej pamäte. Výsledkom je, že Intel SSD 750 poskytuje bezkonkurenčnú rýchlosť náhodného zápisu, aj keď je front požiadaviek minimálny.

Môžete jasnejšie vidieť, čo sa stane s výkonom náhodného zápisu, keď sa zvýši hĺbka frontu požiadaviek ďalší rozvrh, ukazujúci závislosť rýchlosti náhodného zápisu v 4-kilobajtových blokoch od hĺbky frontu požiadaviek:

Výkon Intel SSD 750 sa škáluje, kým hĺbka frontu nedosiahne 8 príkazov. Toto je typické správanie pre spotrebiteľské SSD. Nový produkt od Intelu sa však líši v tom, že rýchlosť náhodného zápisu je výrazne vyššia ako u iných pevných diskov vrátane najrýchlejších modelov PCIe, ako sú Samsung SM951 alebo Kingston HyperX Predator. Inými slovami, pri občasnom zaťažení zápisom ponúka Intel SSD 750 zásadne lepší výkon ako ktorýkoľvek iný SSD. Inými slovami, prepnutie na rozhranie NVMe vám umožní zlepšiť rýchlosť náhodného zápisu. A to je určite dôležitá vlastnosť, ale predovšetkým pre serverové jednotky. V skutočnosti je Intel SSD 750 presne blízkym príbuzným modelov ako Intel DC P3500, P3600 a P3700.

Nasledujúci graf zobrazuje výkon náhodného zápisu ako funkciu veľkosti bloku údajov.

S nárastom veľkosti blokov stráca Intel SSD 750 svoju bezpodmienečnú výhodu. Samsung SM951 a Kingston HyperX Predator začínajú produkovať približne rovnaký výkon.


Keďže SSD sú lacnejšie, už sa nepoužívajú ako čisto systémové disky a stávajú sa bežnými pracovnými diskami. V takýchto situáciách dostáva SSD nielen rafinovanú záťaž vo forme zápisu alebo čítania, ale aj zmiešané požiadavky, keď operácie čítania a zápisu spúšťajú rôzne aplikácie a musia byť spracované súčasne. Významným problémom moderných SSD radičov však zostáva plne duplexná prevádzka. Pri zmiešaní čítania a zápisu v rovnakom fronte rýchlosť väčšiny SSD spotrebiteľskej triedy výrazne klesá. To sa stalo dôvodom na vypracovanie samostatnej štúdie, v ktorej skontrolujeme, ako fungujú SSD disky, keď je potrebné spracovať postupné operácie prichádzajúce prerušovane. Nasledujúcich pár grafov ukazuje najtypickejší prípad pre stolné počítače, kde je pomer operácií čítania a zápisu 4:1.

Vďaka sekvenčnej zmiešanej záťaži s prevládajúcimi operáciami čítania, ktorá je typická pre bežné osobné počítače, poskytujú Samsung SM951 a Kingston HyperX Predator najlepší výkon. Náhodná zmiešaná záťaž sa ukazuje ako ťažší test pre SSD a necháva na čele Samsung SM951, no na druhé miesto sa posúva Intel SSD 750. Zároveň Plextor M6e Black Edition, Kingston HyperX Predator a OCZ RevoDrive 350 sa vo všeobecnosti ukazuje ako výrazne horšie ako bežný SATA SSD.

Ďalšia dvojica grafov poskytuje podrobnejší obraz o výkone pri zmiešanom zaťažení, pričom ukazuje závislosť rýchlosti SSD od pomeru operácií čítania a zápisu na ňom.

Všetko uvedené vyššie dobre potvrdzujú vyššie uvedené grafy. Pri zmiešanej záťaži so sekvenčnými operáciami predvádza najlepší výkon Samsung SM951, ktorý sa pri práci s akýmikoľvek sériovými dátami cíti ako ryba vo vode. V prípade ľubovoľne zmiešaných operácií je situácia mierne odlišná. Oba disky Samsung, SM951 bežiaci cez PCI Express 3.0 x4, aj bežný SATA 850 PRO, dávajú v tomto teste veľmi dobré výsledky, čím prekonávajú takmer všetky ostatné SSD. V niektorých prípadoch im odolá iba Intel SSD 750, ktorý je vďaka príkazovému systému NVMe dokonale optimalizovaný pre prácu s náhodnými zápismi. A keď sa podiel záznamov v zmiešanom toku transakcií zvýši na 80 percent alebo viac, poskočí dopredu.

Výsledky v CrystalDiskMark

CrystalDiskMark je populárna a jednoduchá benchmarková aplikácia, ktorá beží nad súborovým systémom a vytvára výsledky, ktoré sú ľahko opakovateľné bežnými používateľmi. Výkonnostné ukazovatele v ňom získané by mali dopĺňať podrobné grafy, ktoré sme zostavili na základe testov v IOMetri.

Štyri zobrazené diagramy majú iba teoretickú hodnotu a zobrazujú špičkový výkon, ktorý nie je možné dosiahnuť pri typickom zaťažení klienta. V osobných počítačoch nikdy nie je hĺbka frontu požiadaviek 32 príkazov, ale v špeciálnych testoch vám umožňuje získať maximálne ukazovatele výkonu. A v tomto prípade je vedúci výkon s veľkou rezervou daný Intel SSD 750, ktorý má architektúru zdedenú zo serverových jednotiek, kde je veľká hĺbka frontu požiadaviek celkom normálna.

Ale tieto štyri diagramy sú praktické – zobrazujú výkon pri záťaži, čo je typické pre osobné počítače. A tu podáva najlepší výkon Samsung SM951, ktorý za Intel SSD 750 zaostáva len s náhodnými 4 KB zápismi.

PCMark 8 2.0, skutočné prípady použitia

Testovací balík Futuremark PCMark 8 2.0 je zaujímavý tým, že nie je syntetického charakteru, ale naopak vychádza z toho, ako fungujú reálne aplikácie. Počas jeho prechodu sa reprodukujú reálne scenáre-stopy používania disku v bežných úlohách desktopu a meria sa rýchlosť ich vykonávania. Aktuálna verzia tohto testu simuluje pracovné zaťaženie, ktoré je prevzaté zo skutočných herných aplikácií Battlefield 3 a World of Warcraft a softvérových balíkov od Abobe a Microsoft: After Effects, Illustrator, InDesign, Photoshop, Excel, PowerPoint a Word. Konečný výsledok sa vypočíta vo forme priemernej rýchlosti, ktorú pohony vykazujú pri prejazde testovacích trás.

Test PCMark 8 2.0, ktorý hodnotí výkon úložných systémov v reálnych aplikáciách, nám jasne hovorí, že existujú len dva PCIe disky, ktorých rýchlosť je zásadne vyššia ako u bežných modelov s rozhraním SATA. Ide o Samsung SM951 a Intel SSD 750, ktoré víťazia v mnohých ďalších testoch. Ostatné PCIe SSD, napríklad Plextor M6e Black Edition a Kingston HyperX Predator, zaostávajú za lídrami viac ako jeden a pol krát. No, OCZ ReveDrive 350 ukazuje úprimne slabý výkon. Je viac ako dvakrát pomalší ako najlepšie PCIe SSD a je dokonca pomalší ako Samsung 850 PRO, ktorý funguje cez rozhranie SATA.

Integrálny výsledok PCMark 8 musí byť doplnený o ukazovatele výkonu produkované flash diskami pri prechode jednotlivých testovacích stôp, ktoré simulujú rôzne reálne možnosti zaťaženia. Faktom je, že pri rôznych zaťaženiach sa flash disky často správajú trochu inak.

Nech už hovoríme o akejkoľvek aplikácii, v každom prípade najvyšší výkon poskytuje niektorý z SSD s rozhraním PCI Express 3.0 x4: buď Samsung SM951 alebo Intel SSD 750. Zaujímavé je, že ostatné PCIe SSD disky vo všeobecnosti poskytujú iba rýchlosti na úrovni SATA SSD diskov . V skutočnosti výhodu rovnakých Kingston HyperX Predator a Plextor M6e Black Edition oproti Samsung 850 PRO je možné vidieť len v Adobe Photoshop, Battlefield 3 a Microsoft Word.

Kopírovanie súborov

Majúc na pamäti, že SSD sa do osobných počítačov čoraz častejšie zavádzajú, rozhodli sme sa do našej metodiky pridať meranie výkonu pri bežných operáciách so súbormi – pri kopírovaní a práci s archivátormi – ktoré sa vykonávajú „vo vnútri“ disku. . Ide o typickú diskovú aktivitu, ku ktorej dochádza, keď SSD nefunguje ako systémová jednotka, ale ako bežný disk.

V testoch kopírovania sú lídrami stále tie isté Samsung SM951 a Intel SSD 750. Ak sa však bavíme o veľkých sekvenčných súboroch, tak Kingston HyperX Predator im môže konkurovať. Musím povedať, že s jednoduchým kopírovaním sú takmer všetky PCIe SSD rýchlejšie ako Samsung 850 PRO. Existuje len jedna výnimka – Plextor M6e Black Edition. A OCZ RevoDrive 350, ktorý sa v ostatných testoch sústavne ocitol v pozícii beznádejného outsidera, nečakane prekonáva nielen SATA SSD, ale aj najpomalšie PCIe SSD.

Druhá skupina testov bola vykonaná pri archivácii a rozbaľovaní adresára s pracovnými súbormi. Zásadný rozdiel je v tomto prípade v tom, že polovica operácií sa vykonáva so samostatnými súbormi a druhá polovica s jedným veľkým archívnym súborom.

Podobná situácia je aj pri práci s archívmi. Jediný rozdiel je v tom, že tu sa Samsung SM951 dokáže s istotou odtrhnúť od všetkých svojich konkurentov.

Ako funguje TRIM a zber odpadu na pozadí

Pri testovaní rôznych SSD diskov vždy kontrolujeme, ako zvládajú príkaz TRIM a či sú schopné pozbierať odpadky a obnoviť svoj výkon bez podpory operačného systému, teda v situácii, keď príkaz TRIM nevydá. Takéto testovanie sa uskutočnilo aj tentoraz. Dizajn tohto testu je štandardný: po vytvorení dlhej nepretržitej záťaže pri zápise dát, ktorá vedie k zníženiu rýchlosti zápisu, zakážeme podporu TRIM a počkáme 15 minút, počas ktorých sa SSD môže pokúsiť obnoviť pomocou vlastného garbage collection. algoritmu, ale bez vonkajšej pomoci operačného systému a zmerajte rýchlosť. Potom sa do pohonu vynúti príkaz TRIM – a po krátkej prestávke sa rýchlosť znova zmeria.

Výsledky tohto testovania sú uvedené v nasledujúcej tabuľke, ktorá pre každý testovaný model ukazuje, či reaguje na TRIM vymazaním nepoužívanej flash pamäte a či môže získať čisté stránky flash pamäte pre budúce operácie, ak mu nebude zadaný príkaz TRIM. Pre jednotky, ktoré boli schopné vykonávať garbage collection bez príkazu TRIM, sme tiež uviedli množstvo flash pamäte, ktorá bola nezávisle uvoľnená radičom SSD pre budúce operácie. Ak sa disk používa v prostredí bez podpory TRIM, presne toto množstvo dát je možné uložiť na disk s vysokou počiatočnou rýchlosťou po nečinnosti.

Napriek tomu, že kvalitná podpora príkazu TRIM sa stala priemyselným štandardom, niektorí výrobcovia považujú za prijateľné predávať disky, ktoré tento príkaz plne neimplementujú. Takýto negatívny príklad demonštruje OCZ Revodrive 350. Formálne si s TRIM rozumie, dokonca sa pri prijatí tohto príkazu aj snaží niečo urobiť, no o úplnom návrate rýchlosti zápisu na pôvodné hodnoty sa nehovorí. A na tom nie je nič zvláštne: Revodrive 350 je založený na ovládačoch SandForce, ktoré sa vyznačujú nezvratným znížením výkonu. V súlade s tým je prítomný aj v Revodrive 350.

Všetky ostatné PCIe SSD disky fungujú s TRIM rovnako ako ich náprotivky SATA. To je ideálne: v operačných systémoch, ktoré vydávajú tento príkaz jednotkám, zostáva výkon na trvalo vysokej úrovni.

My však chceme viac – kvalitný disk by mal byť schopný vykonávať garbage collection bez vydávania príkazu TRIM. A tu vyniká Plextor M6e Black Edition – disk, ktorý dokáže samostatne uvoľniť podstatne viac flash pamäte pre nadchádzajúce operácie ako jeho konkurenti. Aj keď, samozrejme, do istej miery funguje autonómny zber odpadu pre všetky SSD, ktoré sme testovali, s výnimkou Samsung SM951. Inými slovami, pri bežnom používaní v moderné prostredia Výkon Samsung SM951 sa nezníži, avšak v prípadoch, keď TRIM nie je podporovaný, používanie tohto SSD sa neodporúča.

závery

Výsledky by sme asi mali začať zhrnúť konštatovaním faktu, že spotrebiteľské SSD s rozhraním PCI Express už nie sú exotické alebo nejaké experimentálne produkty, ale celý segment trhu, v ktorom hrajú pre nadšencov najrýchlejšie SSD disky. Prirodzene to znamená aj to, že s PCIe SSD už dlho nie sú žiadne problémy: podporujú všetky funkcie, ktoré majú SATA SSD, no zároveň sú produktívnejšie a občas majú nejaké nové zaujímavé technológie.

Klientsky trh PCIe SSD zároveň nie je taký preplnený a do kohorty výrobcov takýchto SSD sa zatiaľ mohli dostať len spoločnosti s vysokým inžinierskym potenciálom. Dôvodom je skutočnosť, že nezávislí vývojári sériovo vyrábaných SSD radičov zatiaľ nemajú dizajnové riešenia, ktoré by im umožnili začať vyrábať PCIe disky s minimálnym technickým úsilím. Preto je každé z PCIe SSD, ktoré je v súčasnosti prezentované na pultoch obchodov, svojím spôsobom originálne a jedinečné.

V tomto testovaní sa nám podarilo dať dokopy päť najobľúbenejších a najbežnejších PCIe SSD, zameraných na prevádzku ako súčasť osobných počítačov. A na základe výsledkov ich spoznávania je jasné, že kupujúci, ktorí chcú prejsť na používanie pevných diskov s progresívnym rozhraním, zatiaľ nebudú čeliť žiadnym vážnym problémom. Vo väčšine prípadov bude voľba jasná, testované modely sa natoľko líšia svojimi spotrebiteľskými kvalitami.

Celkovo sa ukázal byť najatraktívnejším modelom PCIe SSD Samsung SM951. Ide o skvelé riešenie od jedného z lídrov na trhu, ktoré funguje cez zbernicu PCI Express 3.0 x4, ktorá nielenže dokáže poskytnúť najvyšší výkon pri typických bežných pracovných zaťaženiach, ale je aj výrazne lacnejšia ako všetky ostatné PCIe disky.

Samsung SM951 však stále nie je dokonalý. Po prvé, neobsahuje žiadne špeciálne technológie zamerané na zvýšenie spoľahlivosti, no v produktoch prémiovej úrovne by ich človek predsa len chcel mať. Po druhé, tento SSD je dosť ťažké nájsť na predaj v Rusku - nie je dodávaný do našej krajiny prostredníctvom oficiálnych kanálov. Našťastie môžeme odporučiť venovať pozornosť dobrej alternatíve - Intel SSD 750. Tento SSD beží aj cez PCI Express 3.0 x4 a za Samsungom SM951 len mierne zaostáva. Je však priamym príbuzným modelov serverov, a preto má vysokú spoľahlivosť a funguje pomocou protokolu NVMe, čo mu umožňuje preukázať neprekonateľnú rýchlosť v operáciách náhodného zápisu.

V zásade v porovnaní so Samsungom SM951 a Intel SSD 750 vyzerajú ostatné SSD s rozhraním PCIe dosť slabo. Stále však existujú situácie, kedy budú musieť uprednostniť nejaký iný PCIe SSD model. Faktom je, že pokročilé disky Samsung a Intel sú kompatibilné iba s modernými základnými doskami postavenými na čipsetoch Intel deväťdesiatej alebo stotej série. V starších systémoch môžu fungovať iba ako „druhý disk“ a načítanie operačného systému z nich nebude možné. Preto ani Samsung SM951, ani Intel SSD 750 nie sú vhodné na upgrade platforiem predchádzajúcich generácií a výber bude musieť byť na disku. Kingston HyperX Predator, ktorý na jednej strane dokáže poskytnúť dobrý výkon a na druhej zaručene nebude mať problémy s kompatibilitou so staršími platformami.

Túto otázku som dostal už viackrát, preto sa teraz pokúsim na ňu odpovedať čo najjasnejšie a stručne. Aby som to mohol urobiť, poskytnem obrázky rozširujúcich slotov PCI Express a PCI na základnej doske pre lepšie pochopenie a samozrejme uvediem hlavné rozdiely v charakteristikách, t.j. veľmi skoro zistíte, aké sú tieto rozhrania a ako vyzerajú.

Najprv si teda stručne odpovedzme na otázku, čo to vlastne PCI Express a PCI je?

Čo je PCI Express a PCI?

PCI je počítačová paralelná vstupno/výstupná zbernica na pripojenie periférnych zariadení k základnej doske počítača. PCI sa používa na pripojenie: grafických kariet, zvukových kariet, sieťových kariet, TV tunerov a iných zariadení. Rozhranie PCI je zastarané, takže pravdepodobne nenájdete napríklad modernú grafickú kartu, ktorá sa pripája cez PCI.

PCI Express(PCIe alebo PCI-E) je počítač sériová zbernica I/O na pripojenie periférnych zariadení k základnej doske počítača. Tie. v tomto prípade obojsmerný sériové pripojenie, ktorá môže mať viacero liniek (x1, x2, x4, x8, x12, x16 a x32) čím viac takýchto liniek, tým vyššia je priepustnosť PCI-E zbernice. Rozhranie PCI Express sa používa na pripojenie zariadení, ako sú grafické karty, zvukové karty, sieťové karty, SSD disky a ďalšie.

Existuje niekoľko verzií rozhrania PCI-E: 1,0, 2,0 a 3,0 (verzia 4.0 bude vydaná čoskoro). Toto rozhranie je zvyčajne označené napríklad takto PCI-E 3.0 x16, čo znamená verziu PCI Express 3.0 so 16 jazdnými pruhmi.

Ak hovoríme o tom, či napríklad grafická karta s rozhraním PCI-E 3.0 bude fungovať na základnej doske, ktorá podporuje iba PCI-E 2.0 alebo 1.0, vývojári hovoria, že všetko bude fungovať, samozrejme, majte na pamäti, že šírka pásma bude obmedzená možnosťami základnej dosky. Preto v tomto prípade preplaťte za grafickú kartu viac Nová verzia PCI Express si myslím, že to nestojí za to ( ak len do budúcna, t.j. Plánujete kúpu novej základnej dosky s PCI-E 3.0?). Tiež, a naopak, povedzme, že máte základná doska podporuje verziu PCI Express 3.0 a verziu grafickej karty povedzme 1.0, potom by táto konfigurácia mala tiež fungovať, ale len s možnosťami PCI-E 1.0, t.j. Neexistujú žiadne obmedzenia, pretože grafická karta v tomto prípade bude fungovať na hranici svojich možností.

Rozdiely medzi PCI Express a PCI

Hlavným rozdielom v charakteristikách je samozrejme priepustnosť, pre PCI Express je oveľa vyššia, napríklad PCI na 66 MHz má priepustnosť 266 MB/s a PCI-E 3.0 (x16) 32 Gb/s.

Externe sú rozhrania tiež odlišné, takže pripojenie napríklad grafickej karty PCI Express do rozširujúceho slotu PCI nebude fungovať. Rozhrania PCI Express s rôznym počtom pruhov sú tiež odlišné, to všetko teraz ukážem na obrázkoch.

Rozširujúce sloty PCI Express a PCI na základných doskách

PCI a AGP sloty

Sloty PCI-E x1, PCI-E x16 a PCI