Слот розширення PCI Express 3.0. Що таке PCI Express? Формати шини PCI-E

PCI - Express (PCIe,PCI -E)- Послідовна, універсальна шина вперше оприлюднена 22 липня 2002року.

Є загальної, об'єднуючоїшиною для всіх вузлів системної плати, в якій є сусідами всі підключені до неї пристрої. Прийшла на заміну застарілій шині PCIта її варіації AGP, внаслідок зростання вимог до пропускної спроможності шини і неможливості за розумні кошти поліпшити швидкісні показники останніх.

Шина виступає як комутаторпросто направляючи сигнал з однієї точки до іншоїне змінюючи його. Це дозволяє без явних втрат швидкості, з мінімальними змінами та помилкамипередати та отримати сигнал.

Дані по шині йдуть симплексно(Повний дуплекс), тобто одночасно в обидві сторони з однаковою швидкістю, причому сигналпо лініях, тече безперервнонавіть при відключенні пристрою (як постійний струм, або бітовий сигнал із нулів).

Синхронізаціяпобудована надлишковим методом. Тобто замість 8 бітінформації, що передається 10 біт, два з яких є службовими (20% ) і в певній послідовності служать маячкамидля синхронізаціїтактових генераторів або виявлення помилок. Тому, заявлена ​​швидкість для однієї лінії в 2.5 Гбітс, насправді дорівнює приблизно 2.0 Гбітсреальних.

живленнякожного пристрою по шині, підбирається окремо та регулюється за допомогою технології ASPM (Active State Power Management). Вона дозволяє при простому (без подачі сигналу) пристрою занижувати його тактовий генераторта переводити шину в режим зниженого енергоспоживання. Якщо сигнал не надходив протягом кількох мікросекунд, пристрій вважається неактивнимта переводиться в режим очікування(Час залежить від типу пристрою).

Швидкісні характеристики у двох напрямках PCI - Express 1.0 :*

1 x PCI-E ~ 500 Мбс

4х PCI-E ~ 2 Гбс

8 x PCI-E ~ 4 Гбс

16х PCI-E ~ 8 Гбс

32х PCI-E ~ 16 Гбс

*Швидкість передачі даних в одному напрямку в 2 рази нижча за дані показники

15 січня 2007 року, PCI-SIGвипустила оновлену специфікацію, що називається PCI-Express 2.0

Основним поліпшенням стала в 2 рази збільшена швидкістьпередачі даних ( 5.0 ГГц, проти 2.5Ггцв старої версії). Удосконалення зазнав також двоточковий протокол передачі даних(точка-точка), доопрацьована програмна складовата додана система програмного моніторингуза швидкістю шини. При цьому збереглася сумісністьз версіями протоколу PCI-E 1.х

У новій версії стандарту ( PCI -Express 3.0 ), головним нововведенням буде змінена система кодуванняі синхронізації. Замість 10 бітноїсистеми ( 8 бітінформації, 2 бітислужбових), застосовуватиметься 130 бітна (128 бітінформації, 2 бітислужбових). Це дозволить знизити втратиу швидкості з 20% до ~1.5%. Буде також перероблений алгоритм синхронізаціїпередавача та приймача, покращено PLL(Phase-locked loop).Швидкість передачізбільшиться імовірно в 2 рази(у порівнянні з PCI-E 2.0), при цьому збережеться сумісністьз минулими версіями PCI-Express.

При зміні однієї тільки відеокарти обов'язково потрібно враховувати, що нові моделі можуть просто не підходити до вашої материнської плати, тому що існує не просто кілька різних типів слотів розширення, але і кілька різних версій (стосовно і до AGP, і до PCI Express). Якщо ви не впевнені у своїх знаннях на цю тему, уважно ознайомтеся з розділом.

Як ми вже зазначили вище, відеокарта вставляється у спеціальний роз'єм розширення на системній платі комп'ютера, через цей слот відеочіп обмінюється інформацією з центральним процесоромсистеми. на системних платах найчастіше є слоти розширення одного-двох різних типів, що відрізняються пропускною здатністю, параметрами електроживлення та іншими характеристиками, і не всі з них підходять для встановлення відеокарт. Важливо знати роз'єми, що є в системі, і купувати тільки ту відеокарту, яка їм відповідає. Різні роз'єми розширення несумісні фізично та логічно, і відеокарта, призначена для одного типу, в інший не вставиться і не працюватиме.

На щастя, за минулий час встигли канути в лету не тільки слоти розширення ISA і VESA Local Bus (які цікаві лише майбутнім археологам) і відеокарти, що відповідають їм, але практично зникли і відеокарти для слотів PCI, а всі AGP-моделі безнадійно застаріли. І всі сучасні графічні процесоривикористовують лише один тип інтерфейсу – PCI Express. Раніше був широко розповсюджений стандарт AGP, ці інтерфейси значно відрізняються один від одного, у тому числі пропускною здатністю, що надаються можливостями для живлення відеокарти, а також іншими менш важливими характеристиками.

Лише дуже мала частина сучасних системних плат не має слотів PCI Express, і якщо ваша система настільки давня, що використовує AGP відеокарту, то зайнятися її апгрейдом не вдасться - потрібно міняти всю систему. Розглянемо ці інтерфейси докладніше, саме ці слоти потрібно шукати на своїх системних платах. Дивіться фотографії та порівнюйте.

AGP (Accelerated Graphics Port або Advanced Graphics Port) – це високошвидкісний інтерфейс, заснований на специфікації PCI, але створений спеціально для з'єднання відеокарт та системних плат. Шина AGP хоч і краще підходить для відеоадаптерів у порівнянні з PCI (не Express!), надає прямий зв'язок між центральним процесором та відеочіпом, а також деякі інші можливості, що збільшують продуктивність у деяких випадках, наприклад, GART – можливість читання текстур безпосередньо з оперативної пам'яті без копіювання у відеопам'ять; вищу тактову частоту, спрощені протоколи передачі та інших., але це тип слотів безнадійно застарів і нових виробів із нею давно випускають.

Але все ж таки, для порядку згадаємо і про цей тип. Специфікації AGP з'явилися в 1997 році, тоді Intel випустив першу версію опису, що включає дві швидкості: 1x та 2x. У другій версії (2.0) з'явився AGP 4x, а 3.0 — 8x. Розглянемо всі варіанти докладніше:
AGP 1x — це 32-бітовий канал, що працює на частоті 66 МГц, з пропускною здатністю 266 Мбайт/с, що вдвічі вище за смугу PCI (133 Мбайт/с, 33 МГц і 32 біт).
AGP 2x - 32-бітовий канал, що працює з подвоєною пропускною здатністю 533 Мбайт/с на тій же частоті 66 МГц за рахунок передачі даних по двох напрямках, аналогічно DDR пам'яті (тільки для направлення "до відеокарти").
AGP 4x — такий самий 32-бітовий канал, що працює на 66 МГц, але в результаті подальших хитрощів була досягнута вчетверо «ефективна» частота 266 МГц, з максимальною пропускною здатністю більше 1 ГБ/с.
AGP 8x — додаткові зміни цієї модифікації дозволили отримати пропускну спроможність вже до 2,1 ГБ/с.

Відеокарти з інтерфейсом AGP та відповідні слоти на системних платах сумісні у певних межах. Відеокарти, розраховані на 1,5, не працюють у слотах 3,3, і навпаки. Втім, існують і універсальні роз'єми, які підтримують обидва типи плат. Відеокарти, розраховані на морально та фізично застарілий слот AGP, давно не розглядаються, тому щоб дізнатися про старі AGP-системи, краще буде ознайомитися зі статтею:

PCI Express (PCIe або PCI-E, не плутати з PCI-X), раніше відома як Arapahoe або 3GIO, відрізняється від PCI та AGP тим, що це послідовний, а не паралельний інтерфейс, що дозволило зменшити кількість контактів та збільшити пропускну спроможність. PCIe - це лише один з прикладів переходу від паралельних шин до послідовних, інші приклади цього руху: HyperTransport, Serial ATA, USB і FireWire. Важлива перевага PCI Express у тому, що він дозволяє складати кілька одиночних ліній в один канал збільшення пропускної спроможності. Багатоканальність послідовного дизайну збільшує гнучкість, повільним пристроям можна виділяти менше ліній з малим числом контактів, а швидким — більше.

Інтерфейс PCIe 1.0 пропускає дані на швидкості 250 Мбайт/с одну лінію, що майже вдвічі перевищує можливості звичайних слотів PCI. Максимальна кількість ліній, що підтримується слотами PCI Express 1.0, — 32, що дає пропускну здатність до 8 ГБ/с. А слот PCIe з вісьмома робочими лініями приблизно зіставимо за цим параметром із найшвидшою з версій AGP - 8x. Що ще більше вражає враховуючи можливість одночасної передачі в обох напрямках на високій швидкості. Найбільш поширені слоти PCI Express x1 дають пропускну здатність однієї лінії (250 Мбайт/с) у кожному напрямку, а PCI Express x16, який застосовується для відеокарт і в якому поєднується 16 ліній, забезпечує пропускну здатність до 4 ГБ/с у кожному напрямку.

Незважаючи на те, що з'єднання між двома PCIe-пристроями іноді збирається з кількох ліній, всі пристрої підтримують одиночну лінію як мінімум, але опціонально можуть працювати з великою кількістю. Фізично, карти розширення PCIe входять і працюють нормально в будь-яких слотах з рівною чи великою кількістю ліній, так, карта PCI Express x1 буде спокійно працювати в роз'ємах x4 та x16. Також, слот фізично більшого розміру може працювати з логічно меншою кількістю ліній (наприклад, на вигляд звичайний роз'єм x16, але розведено лише 8 ліній). У будь-якому з наведених варіантів PCIe сам вибере максимально можливий режим і нормально працюватиме.

Найчастіше для відеоадаптерів використовуються роз'єми x16, але є і з роз'ємами x1. А більшість системних плат з двома слотами PCI Express x16 працює в режимі x8 для створення SLI- і CrossFire-систем. Фізично інші варіанти слотів, такі як x4, для відеокарт не використовуються. Нагадую, що все це стосується лише фізичного рівня, трапляються і системні плати з фізичними роз'ємами PCI-E x16, але насправді з розведеними 8, 4 або навіть 1 каналами. І будь-які відеокарти, розраховані на 16 каналів, працюватимуть у таких слотах будуть, але з меншою продуктивністю. До речі, на фотографії вище показані слоти x16, x4 та x1, а для порівняння залишено і PCI (знизу).

Хоча різниця в іграх виходить не такою вже й великою. Ось, наприклад, огляд двох системних плат на нашому сайті, в якому досліджується різниця у швидкості тривимірних ігор на двох системних платах, пара тестових відеокарт у яких працює в режимах 8 каналів та 1 каналу відповідно:

Порівняння, що нас цікавить — наприкінці статті, зверніть увагу на дві останні таблиці. Як бачите, різниця при середніх налаштуваннях дуже невелика, але у важких режимах починає збільшуватися, причому велика різниця відзначена у разі менш потужної відеоплати. Прийміть це до уваги.

PCI Express відрізняється не тільки пропускною здатністю, а й новими можливостями з енергоспоживання. Ця необхідність виникла тому, що за слотом AGP 8x (версія 3.0) можна передати лише не більше 40 з невеликим ват сумарно, чого вже не вистачало відеокарт тодішніх поколінь, розрахованих для AGP, на яких встановлювали по одному або двох стандартних чотириконтактних роз'ємах живлення. По роз'єму PCI Express можна передавати до 75 Вт, а додаткові 75 Вт отримують за стандартним шестиконтактним роз'ємом живлення (див. останній розділ цієї частини). Останнім часом з'явилися відеокарти із двома такими роз'ємами, що у сумі дає до 225 Вт.

Надалі група PCI-SIG, яка займається розробкою відповідних стандартів, представила основні специфікації PCI Express 2.0. Друга версія PCIe вдвічі збільшила стандартну пропускну здатність, з 2,5 Гбіт/с до 5 Гбіт/с, так що роз'єм x16 дозволяє передавати дані на швидкості до 8 ГБ/с у кожному напрямі. При цьому PCIe 2.0 сумісний із PCIe 1.1, старі карти розширення зазвичай нормально працюють у нових системних платах.

Специфікація PCIe 2.0 підтримує швидкості передачі як 2,5 Гбіт/с, так і 5 Гбіт/с, це зроблено для забезпечення зворотної сумісності з існуючими рішеннями PCIe 1.0 та 1.1. Зворотна сумісність PCI Express 2.0 дозволяє використовувати застарілі рішення з 2,5 Гбіт/с у слотах 5,0 Гбіт/с, які просто працюватимуть у такому разі на меншій швидкості. А пристрої, розроблені за специфікаціями версії 2.0, можуть підтримувати швидкості 2,5 Гбіт/с та/або 5 Гбіт/с.

Хоча основне нововведення в PCI Express 2.0 — це подвоєна до 5 Гбіт/с швидкість, але це не єдина зміна, є й інші модифікації для збільшення гнучкості, нові механізми програмного управлінняшвидкістю з'єднань і т. п. Нас найбільше цікавлять зміни, пов'язані з електроживленням пристроїв, так як вимоги відеокарт до живлення неухильно зростають. У PCI-SIG розробили нову специфікацію для забезпечення енергоспоживання графічних карт, що збільшується, вона розширює поточні можливості енергопостачання до 225/300 Вт на відеокарту. Для підтримки цієї специфікації використовується новий 2х4-штирковий роз'єм живлення, призначений для забезпечення живленням топових моделей відеокарт.

Відеокарти та системні плати з підтримкою PCI Express 2.0 з'явилися у широкому продажу вже у 2007 році, а тепер на ринку інших і не зустріти. Обидва основні виробника відеочіпів, AMD і NVIDIA, випустили нові лінійки GPU та відеокарт на їх основі, що підтримують збільшену пропускну здатність другої версії PCI Express і користуються новими можливостями електричного живлення для карт розширення. Усі вони сумісні з системними платами, що мають на борту слоти PCI Express 1.x, хоча в деяких поодиноких випадках спостерігається несумісність, так що потрібно бути обережним.

Власне, поява третьої версії PCIe була очевидною подією. У листопаді 2010 специфікації третьої версії PCI Express остаточно затвердили. Хоча цей інтерфейс має швидкість передачі 8 гігатранзакцій/с замість 5 Гт/с у версії 2.0, його пропускна здатністьзнову зросла рівно вдвічі порівняно зі стандартом PCI Express 2.0. Для цього застосували іншу схему кодування даних, що пересилаються по шині, але сумісність з попередніми версіями PCI Express при цьому збереглася. Перші продукти версії PCI Express 3.0 були представлені влітку 2011-го, а реальні пристрої тільки-но почали з'являтися на ринку.

Серед виробників системних плат розгорілася ціла війна за право першим представити продукт із підтримкою PCI Express 3.0 (в основному, на базі чіпсета Intel Z68) і відповідні прес-релізи представили відразу кілька компаній. Хоча на момент оновлення путівника відеокарт з такою підтримкою просто немає, тож це просто нецікаво. На той час, коли підтримка PCIe 3.0 буде потрібна, з'являться інші плати. Швидше за все це відбудеться не раніше 2012 року.

До речі, можна припускати, що PCI Express 4.0 буде представлена ​​ще протягом наступних років, і нова версія також матиме ще раз подвоєну пропускну здатність, затребувану на той час. Але це станеться зовсім нескоро, і нам поки що нецікаво.

External PCI Express

У 2007 році група PCI-SIG, яка займається офіційною стандартизацією рішень PCI Express, оголосила про прийняття специфікації PCI Express External Cabling 1.0, що описує стандарт передачі по зовнішньому інтерфейсу PCI Express 1.1. Ця версія дозволяє передавати дані зі швидкістю 2,5 Гбіт/с, а наступна має збільшити пропускну здатність до 5 Гбіт/с. В рамках стандарту представлені чотири зовнішні роз'єми: PCI Express x1, x4, x8 і x16. Старші рознімання оснащені спеціальним язичком, що полегшує підключення.

Зовнішній варіант інтерфейсу PCI Express може використовуватись не тільки для підключення зовнішніх відеокарт, але і для зовнішніх накопичувачів та інших плат розширення. Максимальна рекомендована довжина кабелю дорівнює 10 метрів, але її можна збільшити за допомогою з'єднання кабелів через повторювач.

Теоретично це могло полегшити життя любителів ноутбуків, коли при роботі від батарей використовується малопотужне вбудоване відеоядро, а при підключенні до настільного монітора — потужна зовнішня відеокарта. Значно полегшується апгрейд подібних відеокарт, не потрібно розкривати корпус ПК. Виробники можуть робити абсолютно нові системи охолодження, не обмежені особливостями карт розширення, та й з живленням має бути менше проблем - швидше за все, будуть використовуватися зовнішні блоки живлення, розраховані спеціально на певну відеокарту, їх можна вбудувати в один зовнішній корпус із відеокартою, використовуючи одну систему охолодження. Може полегшитися складання систем на декількох відеокартах (SLI/CrossFire), та й з урахуванням постійного зростання популярності мобільних рішень такі зовнішні PCI Express мали завоювати певну популярність.

Мали, але не завоювали. Станом на осінь 2011 року зовнішніх варіантіввідеокарт на ринку практично немає. Їхнє коло обмежене застарілими моделями відеочіпів та вузьким вибором сумісних ноутбуків. На жаль, справа зовнішніх відеокарт далі не пішла, і потихеньку затихло. Не чути вже навіть переможних рекламних заяв від виробників ноутбуків ... Можливо, потужностей сучасних мобільних відеокарт просто стало вистачати навіть для вимогливих 3D-додатків, у тому числі і багатьох ігор.

Залишається надія на розвиток зовнішніх рішень у перспективному інтерфейсі для підключення периферійних пристроїв Thunderbolt, раніше відомий як Light Peak. Його розробила корпорація Intel на базі технології DisplayPort і перші рішення вже випущені компанією Apple. Thunderbolt поєднує можливості DisplayPort та PCI Express та дозволяє підключати зовнішні пристрої. Втім, поки що таких просто не існує, хоча кабелі вже є:

У статті ми не чіпаємо застарілі інтерфейси, абсолютна більшість сучасних відеоплат розрахована на інтерфейс PCI Express 2.0, тому при виборі відеокарти ми пропонуємо розглядати тільки його, всі дані про AGP наведені лише для довідки. Нові плати використовують інтерфейс PCI Express 2.0, що поєднує швидкість 16 ліній PCI Express, що дає пропускну здатність до 8 ГБ/с у кожному напрямі, це в кілька разів більше у порівнянні з тією ж характеристикою найкращого AGP. Крім того, PCI Express працює з такою швидкістю в кожному напрямі, на відміну від AGP.

З іншого боку, продукти з підтримкою PCI-E 3.0 ще до ладу не вийшли, тому розглядати їх теж не має особливого сенсу. Якщо мова йде про апгрейд старий або покупку нової платиабо одночасної зміні системної та відеоплати, то просто потрібно купувати плати з інтерфейсом PCI Express 2.0, який буде цілком достатнім і найбільш поширеним ще кілька років, тим більше що продукти різних версій PCI Express сумісні між собою.

Весною 1991 року компанія Intel завершує розробку першої макетної версії шини PCI. Перед інженерами було поставлено завдання розробити недороге та продуктивне рішення, яке дозволило б реалізувати можливості процесорів 486, Pentium та Pentium Pro. Крім того, необхідно було врахувати помилки, допущені VESA при проектуванні шини VLB (електричне навантаження не дозволяло підключати більше 3 плат розширення), а також реалізувати автоматичне налаштуванняпристроїв.

У 1992 році з'являється перша версія шини PCI, Intel оголошує, що стандарт шини буде відкритим і створює PCI Special Interest Group. Завдяки цьому будь-який зацікавлений розробник має можливість створювати пристрої для шини PCI без необхідності придбання ліцензії. Перша версія шини мала тактову частоту 33 МГц, могла бути 32- або 64-бітною, а пристрої могли працювати з сигналами в 5 або 3,3 В. Теоретично пропускна здатність шини 133 Мбайт/с, проте в реальності пропускна здатність становила близько 80 Мбайт/с.

Основні характеристики:

• частота шини – 33,33 або 66,66 МГц, передача синхронна;
• розрядність шини - 32 або 64 біта, шина мультиплексована (адреса і дані передаються по одних і тих же лініях);
• пікова пропускна здатність для 32-розрядного варіанту, що працює на частоті 33,33 МГц – 133 Мбайт/с;
• адресний простір пам'яті - 32 біти (4 байти);
• адресний простір портів введення-виведення - 32 біти (4 байти);
• конфігураційний адресний простір (для однієї функції) – 256 байт;
• напруга – 3,3 або 5 В.

Фото рознімань:

MiniPCI - 124 pin
MiniPCI Express MiniSata/mSATA - 52 pin
Apple MBA SSD, 2012
Apple SSD, 2012
Apple PCIe SSD
MXM, Graphics Card, 230 / 232 pin
MXM2 NGIFF 75 pins KEY A PCIe x2 KEY B PCIe x4 Sata SMBus
MXM3, Graphics Card, 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
Custom PCIe
ISA 8bit
ISA 16bit
eISA
VESA
NuBus
PDS
PDS
Apple II / GS Expasion slot
PC/XT/AT expasion bus 8 bit
ISA (industry standard architecture) - 16 bit
eISA
MBA - Micro Bus architecture 16 bit
MBA - Micro Bus architecture з відео 16 bit
MBA - Micro Bus architecture 32 bit
MBA - Micro Bus architecture з відео 32 bit
ISA 16 + VLB (VESA)
Processor Direct Slot PDS
601 Processor Direct Slot PDS
LC Processor Direct Slot PERCH
NuBus
PCI (Peripheral Computer Interconnect) - 5v
PCI 3.3v
CNR (Communications / network Riser)
AMR (Audio / Modem Riser)
ACR (Advanced communication Riser)
PCI-X (Периферійний PCI) 3.3v
PCI-X 5v
PCI 5v + RAID option - ARO
AGP 3.3v
AGP 1.5v
AGP Universal
AGP Pro 1.5v
AGP Pro 1.5v+ADC power
PCIe (peripheral component interconnect express) x1
PCIe x4
PCIe x8
PCIe x16

PCI 2.0

Перша версія базового стандарту, що набула широкого поширення, використовувалися як карти, так і слоти з сигнальною напругою лише 5 вольт. Пікова пропускна спроможність – 133 Мбайт/с.

PCI 2.1 – 3.0

Відрізнялися від версії 2.0 можливістю одночасної роботи кількох шинних задатчиків (англ. bus-master, т. зв. конкурентний режим), а також появою універсальних карт розширення, здатних працювати як у слотах, що використовують напругу 5 вольт, так і в слотах, що використовують 3 3 вольта (з частотою 33 і 66 МГц відповідно). Пікова пропускна здатність для 33 МГц – 133 Мбайт/с, а для 66 МГц – 266 Мбайт/с.

• Версія 2.1 - робота з картами, розрахованими на напругу 3,3 вольта, та наявність відповідних ліній живлення були опціональними.
• Версія 2.2 - зроблені відповідно до цих стандартів карти розширення мають універсальний ключ роз'єму по живленню і здатні працювати в багатьох пізніших різновидах слотів шини PCI, а також, у деяких випадках, і в слотах версії 2.1.
• Версія 2.3 - несумісна з картами PCI, розрахованими на використання 5 вольт, незважаючи на використання 32-бітних слотів з 5-вольтовим ключем. Карти розширення мають універсальний роз'єм, але не здатні працювати в 5-вольтових слотах ранніх версій (до 2.1 включно).
• Версія 3.0 - завершує перехід на карти PCI 3,3 V, карти PCI 5 V більше не підтримуються.

PCI 64

Розширення базового стандарту PCI, що з'явилося у версії 2.1, число ліній даних, що подвоює, і, отже, пропускну здатність. Слот PCI 64 є подовженою версією звичайного PCI-слоту. Формально сумісність 32-бітних карток з 64-бітовим слотами (за умови наявності загальної підтримуваної сигнальної напруги) повна, а сумісність 64-бітових карток з 32-бітовим слотами є обмеженою (у будь-якому випадку відбудеться втрата продуктивності). Працює на тактовій частоті 33 МГц. Пікова пропускна спроможність – 266 Мбайт/с.

• Версія 1 - використовує слот PCI 64-біта та напруга 5 вольт.
• Версія 2 - використовує слот PCI 64-біта та напруга 3,3 вольта.

PCI 66

Версія PCI 66 є працюючим на тактовій частоті 66 МГц розвитком PCI 64; використовує напругу 3,3 вольта у слоті; карти мають універсальний, або форм-фактор на 3,3 В. Пікова пропускна спроможність – 533 Мбайт/с.

PCI 64/66

p align="justify"> Комбінація PCI 64 і PCI 66 дозволяє вчетверо збільшити швидкість передачі даних в порівнянні з базовим стандартом PCI; використовує 64-бітові 3,3-вольтові слоти, сумісні тільки з універсальними, та 3,3-вольтові 32-бітові карти розширення. Карти стандарту PCI64/66 мають або універсальний (але має обмежену сумісність з 32-бітовими слотами), або 3,3-вольтовий форм-фактор (останній варіант принципово не сумісний з 32-бітовими 33-мегагерцевими слотами популярних стандартів). Пікова пропускна спроможність – 533 Мбайт/с.

PCI-X

PCI-X 1.0 – розширення шини PCI64 з додаванням двох нових частот роботи, 100 та 133 МГц, а також механізму роздільних транзакцій для покращення продуктивності при одночасної роботі кількох пристроїв. Як правило, зворотно сумісна з усіма 3.3В та універсальними PCI-картами. PCI-X карти зазвичай виконуються в 64-біт 3,3 У форматі і мають обмежену зворотну сумісність зі слотами PCI64/66, а деякі PCI-X карти - в універсальному форматі і здатні працювати (хоча практичної цінності це майже не має) у звичайному PCI 2.2/2.3. У складних випадках для того, щоб бути повністю впевненим у працездатності комбінації з материнської плати та карти розширення, треба переглянути таблиці сумісності (compatibility lists) виробників обох пристроїв.

PCI-X 2.0

PCI-X 2.0 – подальше розширення можливостей PCI-X 1.0; додано частоти 266 і 533 МГц, а також - корекція помилок парності при передачі даних (ECC). Допускає розщеплення на 4 незалежних 16-бітних шини, що застосовується виключно в вбудованих та промислових системах ; сигнальна напруга знижена до 1,5 В, але збережена зворотна сумісність роз'ємів з усіма картами, що використовують сигнальну напругу 3,3 В. В даний час для непрофесійного сегменту ринку високопродуктивних комп'ютерів (потужних робочих станцій та серверів початкового рівня), у яких знаходить застосування шина PCI-X, випускається дуже мало материнських плат із підтримкою шини. Прикладом материнської плати такого сегмента є ASUS P5K WS. У професійному сегменті застосовується в RAID-контролерах, SSD-накопичувачах під PCI-E.

Mini PCI

Форм-фактор PCI 2.2 призначений для використання в основному в ноутбуках.

PCI Express

PCI Express, або PCIe, або PCI-E (також відома як 3GIO for 3rd Generation I/O; не плутати з PCI-X і PXI) - комп'ютерна шина(хоча фізично шиною не є, будучи з'єднанням типу «точка-точка»), що використовує програмну модельшини PCI та високопродуктивний фізичний протокол, заснований на послідовної передачі даних. Розробку стандарту PCI Express було розпочато фірмою Intel після відмови від шини InfiniBand. Офіційно перша базова специфікація PCI Express з'явилася в липні 2002 року. Розвитком стандарту PCI Express займається організація PCI Special Interest Group.

На відміну від стандарту PCI, який використовував для передачі даних загальну шину з підключенням паралельно декількох пристроїв, PCI Express, в загальному випадку, є пакетною мережею топологією типу зірка. Пристрої PCI Express взаємодіють між собою через середовище, утворене комутаторами, при цьому кожен пристрій безпосередньо пов'язаний з'єднання типу точка-точка з комутатором. Крім того, шиною PCI Express підтримується:

• гаряча заміна карток;
• гарантована смуга пропускання (QoS);
• керування енергоспоживанням;
• контроль цілісності переданих даних.

Шина PCI Express націлена на використання лише як локальна шина. Так як програмна модель PCI Express багато в чому успадкована від PCI, то існуючі системи та контролери можуть бути доопрацьовані для використання шини PCI Express заміною тільки фізичного рівня, без доопрацювання програмного забезпечення. Висока пікова продуктивність PCI Express дозволяє використовувати її замість шин AGP і тим більше PCI і PCI-X . Де-факто PCI Express замінила ці шини на персональних комп'ютерах.

• MiniCard (Mini PCIe) - заміна форм-фактора Mini PCI. На роз'єм Mini Card виведені шини: x1 PCIe, 2.0 та SMBus.
  • M.2 - друга версія Mini PCIe, до x4 PCIe та SATA.
• ExpressCard - подібний до форм-фактору PCMCIA. На роз'єм ExpressCard виведені шини x1 PCIe та USB 2.0, карти ExpressCard підтримують гаряче підключення.
• AdvancedTCA, MicroTCA - форм-фактор для модульного телекомунікаційного обладнання.
  
• Mobile PCI Express Module (MXM) – промисловий форм-фактор, створений для ноутбуків фірмою NVIDIA. Його використовують для підключення графічних прискорювачів.
• Кабельні специфікації PCI Express дозволяють доводити довжину одного з'єднання до десятків метрів, що уможливлює створення ЕОМ, периферійні пристрої якої знаходяться на значному видаленні.
  
• StackPC - специфікація для побудови нарощуваних комп'ютерних систем. Дана специфікація визначає роз'єми розширення StackPC, FPE та їх взаємне розташування.

Незважаючи на те, що стандарт допускає x32 ліній на порт, такі рішення фізично досить громіздкі та не випускаються.

Рік випуску	Версія PCI Express	Кодування	Швидкість передачі	Пропускна спроможність на x ліній
				×1	×2	×4	×8	×16
2002	1.0	8b/10b	2,5 ГТ/с	2	4	8	16	32
2007	2.0	8b/10b	5 ГТ/с	4	8	16	32	64
2010	3.0	128b/130b	8 ГТ/с	~7,877	~15,754	~31,508	~63,015	~126,031
2017	4.0	128b/130b	16 ГТ/с	~15,754	~31,508	~63,015	~126,031	~252,062
2019	5.0	128b/130b	32 ГТ/с	~32	~64	~128	~256	~512

PCI Express 2.0

Група PCI-SIG випустила специфікацію PCI Express 2.0 15 січня 2007 року. Основні нововведення в PCI Express 2.0:

• Збільшена пропускна спроможність: ПСП однієї лінії 500 МБ/с, або 5 ГТ/с ( Гігатранзакцій/с).
• Внесено вдосконалення протокол передачі між пристроями та програмну модель.
• Динамічне керування швидкістю (для керування швидкістю роботи зв'язку).
• Оповіщення про пропускну здатність (для оповіщення ПЗ про зміни швидкості та ширини шини).
• Служби керування доступом – опціональні можливості керування транзакціями точка-точка.
• Управління таймаутом виконання.
• Скидання лише на рівні функцій - опціональний механізм для скидання функцій (англ. PCI functions) всередині пристрою (англ. PCI device).
• Перевизначення межі потужності (для перевизначення ліміту потужності слота при приєднанні пристроїв, що споживають більшу потужність).

PCI Express 2.0 повністю сумісний з PCI Express 1.1 (старі будуть працювати в системних платах з новими роз'ємами, але тільки на швидкості 2,5 ГТ/с, так як старі чіпсети не можуть підтримувати подвоєну швидкість передачі даних; нові відеоадаптери будуть без проблем працювати в старих роз'ємах стандарту PCI Express 1.х.).

PCI Express 2.1

За фізичними характеристиками (швидкість, роз'єм) відповідає 2.0, у програмній частині додані функції, які повною мірою планують запровадити у версії 3.0. Оскільки більшість системних плат продаються з версією 2.0, наявність лише відеокарти з 2.1 не дає використовувати режим 2.1.

PCI Express 3.0

У листопаді 2010 року було затверджено специфікацію версії PCI Express 3.0. Інтерфейс має швидкість передачі даних 8 GT/s ( Гігатранзакцій/с). Але, незважаючи на це, його реальна пропускна здатність все одно була збільшена вдвічі порівняно зі стандартом PCI Express 2.0. Цього вдалося досягти завдяки агресивнішій схемі кодування 128b/130b, коли 128 біт даних, що пересилаються по шині, кодуються 130 бітами. При цьому збереглася повна сумісність із попередніми версіями PCI Express. Карти PCI Express 1.x і 2.x працюватимуть у роз'ємі 3.0 і, навпаки, карта PCI Express 3.0 працюватиме у роз'ємах 1.х та 2.х.

PCI Express 4.0

PCI Special Interest Group (PCI SIG) заявила, що PCI Express 4.0 може бути стандартизований до кінця 2016 року, проте на середину 2016 року, коли ряд чіпів вже готувався до виготовлення, ЗМІ повідомляли, що стандартизація очікується на початку 2017 року. Очікується, що він буде мати пропускну здатність 16 GT/s, тобто буде вдвічі швидше за PCIe 3.0.

Залишіть свій коментар!

Раніше масового покупця цікавило головним чином лише два типи твердотільних накопичувачів: або високошвидкісні моделі преміального рівня типу Samsung 850 PRO, або вигідні за співвідношенням ціни та продуктивності пропозиції, такі як Crucial BX100 або SanDisk Ultra II. Тобто сегментація ринку SSD була вкрай слабкою, а конкуренція між виробниками хоч і розгорталася за напрямами продуктивності та ціни, розрив між рішеннями верхнього та нижнього рівня залишався досить невеликим. Такий стан справ частково зумовлений тим, що технологія SSD сама по собі суттєво покращує відчуття користувача від роботи з комп'ютером, і тому питання конкретної реалізації для багатьох відходять на другий план. З цієї ж причини споживчі твердотілі накопичувачі були вписані в стару інфраструктуру, яка спочатку орієнтувалася на механічні жорсткі диски. Це суттєво полегшило їхнє впровадження, проте уклало SSD у досить вузькі рамки, які багато в чому стримують як зростання пропускної спроможності, так і зниження латентності дискової підсистеми.

Але до певного часу такий стан справ усіх влаштовував. Технологія SSD була в новинку, і користувачі, що переходять на твердотільні накопичувачі, залишалися задоволені своїм придбанням навіть незважаючи на те, що вони отримували продукти, які насправді працюють далеко не на межі своїх можливостей, а їх продуктивність стримується штучними бар'єрами. Однак до сьогоднішнього дня SSD, мабуть, можна вважати вже справжнісіньким мейнстримом. Будь-який власник персонального комп'ютера, що поважає себе, якщо і не має хоча б один SSD у своїй системі, то дуже серйозно налаштований на його придбання найближчим часом. І в цих умовах виробники просто змушені замислюватися про те, щоб розгорнути нарешті повноцінну конкуренцію: зруйнувати всі бар'єри і перейти до випуску ширших лінійок продукції, що принципово різняться за пропонованими характеристиками. Благо для цього підготовлено весь необхідний ґрунт, і, в першу чергу, більшість розробників SSD мають бажання і можливості для того, щоб зайнятися випуском продуктів, що працюють не через спадковий SATA-інтерфейс, а через більш продуктивну шину PCI Express.

Оскільки пропускна здатність SATA обмежена величиною 6 Гбіт/с, максимальна швидкість флагманських SATA SSD не виходить за величину близько 500 Мбайт/с. Тим не менш, сучасні накопичувачі, засновані на флеш-пам'яті, здатні на набагато більше: адже якщо замислитися, то вони мають більше спільного системною пам'яттю, ніж з механічними жорсткими дисками. Що ж до шини PCI Express, то зараз вона активно застосовується як транспортний рівень при підключенні графічних карт та інших додаткових контролерів, які потребують обміну даними з високою швидкістю, наприклад, Thunderbolt. Одна лінія PCI Express другого покоління забезпечує пропускну здатність лише на рівні 500 Мбайт/с, а лінія PCI Express 3.0 може розвивати швидкість до 985 Мбайт/с. Таким чином, інтерфейсна карта, яка встановлюється в слот PCIe x4 (з чотирма лініями), може обмінюватися даними на швидкості до 2 Гбайт/с у разі PCI Express 2.0 і майже до 4 Гбайт/с – при використанні PCI Express третього покоління. Це відмінні показники, що цілком підходять і для сучасних твердотільних накопичувачів.

Зі сказаного закономірно слід, що на ринку крім SATA SSD повинні поступово знаходити поширення високошвидкісні накопичувачі, що використовують шину PCI Express. І це справді відбувається. У магазинах можна знайти кілька моделей споживчих твердотільних накопичувачів від провідних виробників, виконаних у вигляді карт розширення або M.2-плат, які використовують різні варіанти шини PCI Express. Ми вирішили зібрати їх разом і порівняти між собою за продуктивністю та іншими параметрами.

Учасники тестування

Intel SSD 750400 Гбайт

На ринку твердотільних накопичувачів компанія Intel дотримується нестандартної стратегії і розробці SSD для споживчого сегмента приділяє не дуже серйозну увагу, концентруючись на продуктах для серверів. Однак її пропозиції від цього не стають нецікавими, особливо якщо йдеться про твердотільний накопичувач для шини PCI Express. В даному випадку Intel вирішила адаптувати для використання у високопродуктивному клієнтському SSD свою найпрогресивнішу серверну платформу. Саме таким чином і народився Intel SSD 750 400 Гбайт, який отримав не тільки вражаючі характеристики швидкодії та ряд технологій серверного рівня, які відповідають за надійність, але й підтримку новомодного інтерфейсу NVMe, про який кілька слів варто сказати окремо.

Якщо говорити про конкретні поліпшення NVMe, то в першу чергу згадки заслуговує на зниження накладних витрат. Наприклад, пересилання найбільш типових 4-кілобайтних блоків у новому протоколі вимагає подання лише однієї команди замість двох. А весь набір керуючих інструкцій спрощений настільки, що їх обробка на рівні драйвера знижує завантаження процесора і затримки, що виникають при цьому, як мінімум удвічі. Друге важливе нововведення - підтримка глибокої конвеєризації і багатозадачності, що полягає в можливості паралельно створювати множинні черги запитів замість єдиної черги, що була раніше, на 32 команди. Інтерфейсний протокол NVMe здатний обслуговувати до 65 536 черг, причому кожна з них може містити до 65 536 команд. Фактично якісь обмеження ліквідуються взагалі, і це дуже важливо для серверних середовищ, де на дискову підсистему може покладатися величезна кількість одночасних операцій вводу-виводу.

Але незважаючи на роботу через інтерфейс NVMe, Intel SSD 750 - це все ж таки не серверний, а споживчий накопичувач. Так, майже така ж апаратна платформа, як у цьому накопичувачі, використовується в SSD серверного класу Intel DC P3500, P3600 і P3700, але в Intel SSD 750 застосована дешевша ординарна MLC NAND, а також модифікована прошивка. Виробник вважає, що завдяки таким змінам продукт сподобається ентузіастам, оскільки він поєднує високу потужність, принципово новий інтерфейс NVMe і не надто страшна вартість.

Intel SSD 750 є PCIe x4 картою половинної висоти, яка може задіяти чотири лінії стандарту 3.0 і розвивати послідовні швидкості передачі даних до 2,4 Гбайт/с, а швидкість випадкових операцій - до 440 тисяч IOPS. Щоправда, найбільшою продуктивністю відрізняється найбільш ємна модифікація на 1,2 Тбайт, отримана нами на тести версія об'ємом 400 Гбайт трохи повільніше.

Плата накопичувача повністю закрита бронею. З лицьового боку це алюмінієвий радіатор, а з зворотного - декоративна металева пластина, яка насправді з мікросхемами не стикається. Слід зазначити, що застосування радіатора тут – необхідність. Основний контролер інтелівського SSD виділяє чимало тепла, і при високому навантаженні навіть оснащений таким охолодженням накопичувач може розігріватися до температур близько 50-55 градусів. Але завдяки попередньому охолодженню ніяких натяків на тротлінг не спостерігається – продуктивність залишається постійною навіть у процесі безперервного та інтенсивного використання.

В основі Intel SSD 750 лежить серверний контролер рівня Intel CH29AE41AB0, який працює на частоті 400 МГц і має вісімнадцять (!) каналів для підключення флеш-пам'яті. Якщо врахувати, що більшість контролерів для споживчих SSD мають у своєму розпорядженні або вісім, або чотирма каналами, стає зрозуміло, що Intel SSD 750 дійсно може прокачувати по шині значно більше даних, ніж звичні моделі SSD.

Що стосується флеш-пам'яті, що використовується, то в цій частині Intel SSD 750 не проводить жодних інновацій. Він грунтується на звичайній MLC NAND інтелівського виробництва, випущеної по 20-нм техпроцесу і має ядра об'ємом і 64, і 128 Гбіт упереміж. Слід зазначити, більшість інших виробників SSD досить давно відмовилися від подібної пам'яті, перейшовши на чіпи, зроблені за більш тонкими нормами. Та й сама Intel розпочала переклад на 16-нм пам'ять не лише своїх споживчих, а й серверних накопичувачів. Однак незважаючи на все це, в Intel SSD 750 встановлюється стара пам'ять, яка імовірно має більш високий ресурс.

Серверне походження Intel SSD 750 простежується ще й у тому, що загальний обсяг флеш-пам'яті цього SSD становить 480 ГіБ, від яких користувачеві доступно лише близько 78 відсотків. Решта відводиться на підмінний фонд, складання сміття та технології захисту даних. У Intel SSD 750 реалізовано традиційну для флагманських накопичувачів RAID 5-подібну схему на рівні кристалів MLC NAND, що дозволяє успішно відновлювати дані навіть у тому випадку, коли один з чіпів повністю виходить з ладу. Крім того, інтелівський SSD забезпечує повний захистданих від перебоїв живлення. На Intel SSD 750 є два електролітичні конденсатори, і їх ємності вистачає для штатного завершення роботи накопичувача в автономному режимі.

Kingston HyperX Predator 480 Гбайт

Kingston HyperX Predator - це куди більш традиційне в порівнянні з Intel SSD 750 рішення. По-перше, воно працює через протокол AHCI, а не NVMe, а по-друге, для підключення до системи цього SSD потрібна більш поширена шина PCI Express 2.0. Все це робить варіант Kingston дещо повільнішим – пікові швидкості при послідовних операціях не перевищують 1400 Мбайт/с, а випадкові – 160 тисяч IOPS. Але HyperX Predator не накладає ніяких спеціальних вимог на систему - він сумісний з будь-якими, в тому числі і старими платформами.

Разом з цим накопичувач має не зовсім просту двокомпонентну конструкцію. Сам SSD є платою у форм-факторі M.2, яка доповнена PCI Express перехідником, що дозволяє підключати M.2-накопичувачі через звичайні повнорозмірні PCIe слоти. Перехідник виконаний у вигляді PCIe x4 карти половинної висоти, що діє всі чотири лінії PCI Express. Завдяки такій конструкції Kingston продає свій HyperX Predator у двох варіантах: як PCIe SSD для десктопів та як M.2-накопичувач для мобільних систем (у цьому випадку перехідник у постачання не включається).

Kingston HyperX Predator базується на контролері Marvell Altaplus (88SS9293), який з одного боку підтримує чотири лінії PCI Express 2.0, з другого – має вісім каналів для підключення флеш-пам'яті. на Наразіце - найшвидший серійно випускається SSD-контролер фірми Marvell з підтримкою PCI Express. Однак незабаром у Marvell з'являться і швидші послідовники з підтримкою NVMe і PCI Express 3.0, якої чіп Altaplus не має.

Оскільки сама компанія Kingstonне виробляє ні контролерів, ні пам'яті, збираючи свої SSD з елементної бази, що закуповується в інших виробників, немає нічого дивного в тому, що в основі HyperX Predator PCIe SSD лежить не тільки сторонній контролер, а й 128-гігабітні 19-нм чіпи MLC NAND компанії Toshiba. Така пам'ять має невисоку закупівельну ціну і ставиться зараз у багато продуктів Kingston (та інших фірм), і в першу чергу ширпотребні моделі.

Однак використання подібної пам'яті породило парадокс: незважаючи на те, що за своїм формальним позиціонуванням Kingston HyperX Predator PCIe SSD – це продукт преміального класу, на нього дається лише трирічна гарантія, а заявлений середній час напрацювання на відмову значно менше, ніж у флагманських SATA SSD інших виробників.

Жодних особливих технологій захисту даних у Kingston HyperX Predator також не передбачається. Але накопичувач має порівняно велику приховану від очей користувача область, розмір якої становить 13 відсотків повної ємності накопичувача. Резервна флеш-пам'ять, що входить до неї, використовується для складання сміття і вирівнювання зносу, але в першу чергу витрачається на заміну комірок пам'яті, що вийшли з ладу.

Залишається лише додати, що у конструкції HyperX Predator не передбачено жодних спеціальних засобівдля відведення тепла від контролера. На відміну від більшості інших високопродуктивних рішень, радіатора цього накопичувача немає. Тим не менш, до перегріву цей SSD зовсім не схильний - його максимальне тепловиділення трохи перевищує 8 Вт.

OCZ Revodrive 350 480 Гбайт

OCZ Revodrive 350 з повним правом можна назвати одним із найстаріших споживчих твердотільних накопичувачів з інтерфейсом PCI Express. Ще в ті часи, коли ніхто з інших виробників про випуск клієнтських PCIe SSD навіть не замислювався, модельному рядукомпанії OCZ був RevoDrive 3 (X2) - прообраз сучасного Revodrive 350. Однак коріння PCIe-накопичувача OCZ, що сягає минулого, роблять його дещо дивною пропозицією на тлі актуальних конкурентів. У той час як більшість виробників високопродуктивних накопичувачів для ПК користуються сучасними контролерами з вродженою підтримкою шини PCI Express, в Revodrive 350 реалізована дуже хитромудра і явно неоптимальна архітектура. Він базується на двох або чотирьох (залежно від об'єму) контролерах SandForce SF-2200, які зібрані в RAID-масив нульового рівня.

Якщо говорити про модель OCZ Revodrive 350, що взяла участь у цьому тестуванні, об'ємом 480 Гбайт, то в її основі, фактично, лежать чотири SATA SSD ємністю по 120 Гбайт, кожен з яких базується на власному чіпі SF-2282 (аналозі широко поширеного SF-2281) . Потім ці елементи об'єднані в єдиний чотирикомпонентний RAID 0-масив. Однак для цього використовується не зовсім звичний RAID-контролер, а фірмовий процесор віртуалізації (VCA 2.0) OCZ ICT-0262. Втім, дуже схоже на те, що під цим ім'ям ховається перелицьована мікросхема Marvell 88SE9548, що представляє собою чотирипортовий RAID-контролер SAS/SATA 6 Гбіт/с з інтерфейсом PCI Express 2.0 x8. Але навіть якщо й так, то інженери OCZ написали для цього контролера власну прошивку та драйвер.

Унікальність програмної складової RevoDrive 350 полягає в тому, що в ньому реалізований не зовсім класичний RAID 0, а його подібність з інтерактивним балансуванням навантаження. Замість розбиття потоку даних на блоки фіксованого розміру і їх послідовної передачі на різні контролери SF-2282, технологія VCA 2.0 передбачає аналіз і гнучке перерозподіл операцій введення-виведення в залежності від поточної зайнятості контролерів флеш-пам'яті. Тому RevoDrive 350 виглядає для користувача як монолітний твердотільний накопичувач. У його BIOS не можна зайти, а виявити, що в надрах цього SSD ховається RAID-масив, без знайомства з апаратною начинкою неможливо. Більш того, на відміну від звичайних RAID-масивів, RevoDrive 350 підтримуються всі типові функції SSD: SMART-моніторинг, TRIM і операція Secure Erase.

RevoDrive 350 випускається у вигляді плат із інтерфейсом PCI Express 2.0 x8. Незважаючи на те, що всі вісім ліній інтерфейсу реально використовуються, заявлені показники продуктивності помітно нижчі за їхню сумарну теоретичну пропускну здатність. Максимальна швидкість послідовних операцій обмежується величиною 1800 Мбайт/с, а продуктивність довільних операцій вбирається у 140 тисяч IOPS.

Варто відзначити, що виконаний OCZ RevoDrive 350 у вигляді PCI Express x8 плати повної висоти, тобто цей накопичувач фізично більший, ніж решта всіх учасників тестування SSD, і тому він не може бути встановлений в низькопрофільні системи. Лицьова поверхня плати RevoDrive 350 закрита декоративним металевим кожухом, що за сумісництвом виступає радіатором для базової мікросхеми RAID-контролера. Контролери SF-2282 розташовані на зворотному боці плати та будь-якого охолодження позбавлені.

Для формування масиву флеш-пам'яті OCZ скористалася мікросхемами своєї материнської компанії – Toshiba. Використовуються чіпи, які виробляються по 19-нм техпроцесу і мають ємність 64 Гбіт. Загальний обсяг флеш-пам'яті в RevoDrive 350 480 Гбайт складає 512 Гбайт, але 13% зарезервовано під внутрішні потреби - вирівнювання зношування та складання сміття.

Варто відзначити, що архітектура RevoDrive 350 не є унікальною. На ринку представлено ще кілька моделей подібних SSD, що працюють за принципом «RAID-масив із SATA SSD на базі контролерів SandForce». Проте всі такі рішення, як і PCIe-накопичувач OCZ, що розглядається, відрізняються неприємним недоліком - їх продуктивність на операціях запису деградує з часом. Це пов'язано з особливостями внутрішніх алгоритмів контролерів SandForce, операція TRIM у яких не повертає швидкість запису до початкового рівня.

Той безперечний факт, що RevoDrive 350 стоїть на сходинку нижче за PCI Express накопичувачів нового покоління підкреслюється і тим, що на цей накопичувач дається всього трирічна гарантія, а його ресурс запису становить лише 54 Тбайт - в рази менше, ніж у конкурентів. Більш того, незважаючи на те, що RevoDrive 350 ґрунтується на тому ж дизайні, що і серверний Z-Drive 4500, ніякого захисту від перепадів напруги живлення він не має. Однак все це не заважає OCZ з властивою їй зухвалістю позиціонувати RevoDrive 350 як преміальне рішення рівня Intel SSD 750.

Plextor M6e Black Edition 256 Гбайт

Відразу необхідно зазначити, що накопичувач Plextor M6e Black Edition є прямим послідовником добре відомої моделі M6e . Схожість новинки на попередницю простежується багато в чому, якщо говорити про технічну, а не естетичну складову. Новий SSD так само має двокомпонентну конструкцію, включаючи власне накопичувач у форматі M.2 2280 і перехідник, який дозволяє встановлювати його в будь-який звичайний слот PCIe x4 (або більш швидкісний). У його ж основі лежить восьмиканальний контролер Marvell 88SS9183, який спілкується із зовнішнім світом по двох лініях PCI Express 2.0. Так само, як і в минулій модифікації, M6e Black Edition використовується MLC-флеш-пам'ять компанії Toshiba.

І це означає, що, незважаючи на те, що M6e Black Edition у зборі виглядає як карта половинної висоти з інтерфейсом PCI Express x4, насправді цей SSD користується лише двома лініями PCI Express 2.0. Звідси і не надто вражаючі швидкості, які лише трохи перевищують швидкодію традиційних SATA SSD. Паспортна продуктивність на послідовних операціях обмежується величиною 770 Мбайт/с, але в довільних – 105 тисяч IOPS. Слід зазначити, що працює Plextor M6e Black Edition за спадковим AHCI-протоколом, і це забезпечує його широку сумісність із різними системами.

Незважаючи на те, що Plextor M6e Black Edition, як і Kingston HyperX Predator, є комбінацією з PCI Express перехідника і «ядра» у форматі M.2-плати, з лицьового боку визначити це неможливо. Весь накопичувач сховався під фігурним чорним алюмінієвим кожухом, у центрі якого врізаний червоний радіатор, який повинен відводити тепло від контролера та чіпів пам'яті. Розрахунок дизайнерів зрозумілий: подібне колірне рішення повсюдно застосовується в різному ігровому залізі, тому Plextor M6e Black Edition гармонійно виглядатиме поряд з багатьма геймерськими материнськими платами та відеокартами більшості провідних виробників.

Масив флеш-пам'яті Plextor M6e Black Edition набраний 19-нм чіпами MLC NAND компанії Toshiba другого покоління з ємністю 64 Гбіт. На резерв, який використовується для підмінного фонду та роботи внутрішніх алгоритмів вирівнювання зносу та складання сміття відведено 7 відсотків від загального обсягу. Все інше – доступне користувачеві.

Через використання досить слабкого контролера Marvell 88SS9183 із зовнішньою шиною PCI Express 2.0 x2 накопичувач Plextor M6e Black Edition варто вважати досить повільним PCIe SSD. Однак це не заважає виробнику відносити цей продукт до верхньої цінової категорії. З одного боку, він все-таки швидше за SATA SSD, а з іншого – має непогані характеристики надійності: має тривалий час напрацювання на відмову і покривається п'ятирічною гарантією. Втім, жодних спеціальних технологій, здатних захистити M6e Black Edition від перепадів напруги чи збільшити його ресурс, у ньому не реалізовано.

Samsung SM951 256 Гбайт

Samsung SM951 - найбільш невловимий накопичувач у сьогоднішньому тестуванні. Справа в тому, що спочатку це продукт для збирачів комп'ютерів, тому в роздрібному продажу він представлений досить блякло. Тим не менш, за бажання купити його все-таки можливо, тому відмовлятися від розгляду SM951 ми не стали. Тим більше, якщо судити з характеристик, це дуже швидкодіюча модель. Вона орієнтована на роботу по шині PCI Express 3.0 x4, використовує протокол AHCI та обіцяє вражаючі швидкості: до 2150 Мбайт/с на послідовних операціях та до 90 тисяч IOPS – на довільних. Але найголовніше, при всьому цьому Samsung SM951 дешевше багатьох інших PCIe SSD, так що його пошуки в продажу можуть мати під собою цілком конкретне економічне обґрунтування.

Ще одна особливість Samsung SM951 полягає в тому, що постачається він у M.2-виді. Спочатку це рішення орієнтоване на мобільні системи, тому жодних перехідників для повнорозмірних слотів PCIe у комплекті з накопичувачем не додається. Проте це навряд чи можна вважати серйозним недоліком – більшість флагманських материнських плат мають на своєму борту й інтерфейсні слоти M.2. Крім того, необхідні плати-перехідники широко представлені у продажу. Сам же Samsung SM951 є платою форм-фактора M.2 2280, роз'єм якої має ключ типу M, що вказує на потребу SSD в чотирьох лініях PCI Express.

В основі Samsung SM951 лежить виключно потужний контролер Samsung UBX, розроблений виробником спеціально для SSD з інтерфейсом PCI Express. Він базується на трьох ядрах з ARM-архітектурою і теоретично здатний працювати як з AHCI-, так і з NVMe-командами. У розглянутому SSD у контролері включений лише AHCI-режим. Але NVMe-версію даного контролеранезабаром можна буде побачити у новому споживчому SSD, який Samsung має запустити цієї осені.

Через OEM-спрямованість для розглянутого накопичувача не повідомляється ні термінів гарантії, ні прогнозованої витривалості. Декларувати ці параметри повинні збирачі систем, які буде встановлено SM951, або продавці. Однак слід зазначити, що тривимірна V-NAND, яка зараз активно просувається Samsung у споживчих SSD як більш швидкодіючий і надійний різновид флеш-пам'яті, в SM951 не використовується. Натомість у ньому застосована звичайна планарна Toggle Mode 2.0 MLC NAND, що виробляється, імовірно, за 16-нм технологією (деякі джерела припускають 19-нм техпроцес). Це означає, що очікувати від SM951 так само високої витривалості, як у флагманського SATA-накопичувача 850 PRO, явно не слід. За цим параметром SM951 ближче до звичайних моделей середнього рівня, до того ж на резервування в цьому SSD приділяється лише 7 відсотків від масиву флеш-пам'яті. Немає Samsung SM951 і якихось особливих технологій серверного рівня для захисту даних від збоїв живлення. Іншими словами, акцент у цій моделі зроблений виключно на швидкості роботи, а решта відсічено для зниження вартості.

Варто відзначити ще один момент. При високому навантаженні Samsung SM951 показує досить серйозний нагрів, який в кінцевому підсумку може навіть призводити до включення тротлінгу. Тому у високопродуктивних системах для SM951 бажано організувати як мінімум обдування, а краще закрити його радіатором.

Порівняльні характеристики протестованих SSD

Питання сумісності

Як і будь-яка нова технологія, твердотільні накопичувачі з інтерфейсом PCI Express поки що не можуть похвалитися 100-відсотковою безпроблемною працездатністю з будь-якими платформами, особливо старими. Тому вибирати відповідний SSD доводиться як виходячи зі споживчих характеристик, а й з огляду на сумісність. І тут важливо мати на увазі два моменти.

В першу чергу різні SSD можуть використовувати різну кількість ліній PCI Express і різні поколінняцієї шини – 2.0 або 3.0. Тому перед покупкою PCIe накопичувача потрібно переконатися, що в системі, куди його планується встановити, є вільний слот з потрібною смугою пропускання. Звичайно, більш швидкісні PCIe SSD мають зворотну сумісність із повільними слотами, проте в цьому випадку придбання високошвидкісного SSD має не надто багато сенсу - він просто не зможе розкрити весь закладений у нього потенціал.

Найбільш широкою сумісністю в цьому сенсі має Plextor M6e Black Edition - він вимагає всього дві лінії PCI Express 2.0, і такий вільний слот, напевно, знайдеться на практично будь-якій материнській платі. Для Kingston HyperX Predator потрібно вже чотири лінії PCI Express 2.0: такі слоти PCIe теж є на багатьох платах, але деякі дешеві платформи зайвими слотами з числом ліній PCI Express чотири або більше можуть і не мати. Особливо це стосується материнок, побудованих на чіпсетах нижнього рівня, загальна кількість ліній яких може бути урізано до шести. Тому перед придбанням Kingston HyperX Predator обов'язково перевірте, чи є в системі вільний слот з чотирма або більшим числом ліній PCI Express.

OCZ Revodrive 350 ставить завдання складніше - йому вже потрібно вісім ліній PCI Express. Такі слоти зазвичай реалізуються вже силами не чіпсету, а процесора. Тому оптимальним місцем застосування такого накопичувача є LGA 2011/2011-3-платформи, де PCI Express контролер процесора має надлишкову кількість ліній, що дозволяє обслуговувати більш ніж одну відеокарту. У системах з LGA 1155/1150/1151-процесорами OCZ Revodrive 350 буде доречний лише в тому випадку, якщо використовується вбудована в CPU графіка. В іншому випадку на користь твердотільного накопичувача доведеться відібрати половину ліній у GPU, перевівши його в режим PCI Express x8.

Intel SSD 750 і Samsung SM951 чимось схожі на OCZ Revodrive 350: їх теж краще використовувати в слотах PCI Express, що живляться від процесора. Однак причина тут не в кількості ліній - їм потрібно всього чотири лінії PCI Express, а в поколінні цього інтерфейсу: обидва ці накопичувачі здатні задіяти збільшену пропускну здатність PCI Express 3.0. Однак є і виняток: новітні інтелівські набори системної логіки сотої серії, призначені для процесорів сімейства Skylake, отримали підтримку PCI Express 3.0, тому в новітніх LGA 1151-платах їх без соромів можна встановлювати і в чіпсетні PCIe-слоти, до яких чотири лінії.

У проблеми сумісності є й друга частина. До всіх обмежень, пов'язаних з пропускною здатністю різних варіацій слотів PCI Express додаються ще й обмеження, пов'язані з протоколами, що використовуються. Найбільш безпроблемними у цьому сенсі є SSD, які працюють через AHCI. Завдяки тому, що в них емулюється поведінка звичайного SATA-контролера, вони можуть працювати з будь-якими, навіть старими, платформами: вони бачаться в BIOS будь-яких материнських плат, можуть бути завантажувальними дисками, а для їх роботи в операційній системі не потрібно жодних додаткових драйверів. Іншими словами, Kingston HyperX Predator і Plextor M6e Black Edition – це два найбезпроблемніші PCIe SSD.

А що ж інша пара AHCI-накопичувачів? З ними ситуація трохи складніша. OCZ Revodrive 350 працює в операційній системі через власний драйвер, але навіть незважаючи на це проблем для того, щоб зробити цей накопичувач завантажувальним, немає ніяких. Найгірша ситуація з Samsung SM951. Хоча цей SSD і спілкується із системою за допомогою спадкового протоколу AHCI, він позбавлений власного BIOS, і тому його ініціалізацію має проводити BIOS материнськоїплати. На жаль, підтримка цього SSD є далеко не у всіх материнках, особливо старих. Тому з повною впевненістю можна говорити лише про його сумісність із платами на базі останніх інтелівських чіпсетів дев'янистої та сотої серії. В інших випадках він може просто не бачитися материнською платою. Звичайно, це не завадить використовувати Samsung SM951 в операційній системі, де його легко ініціалізує AHCI-драйвер, але в такому разі про можливість завантаження зі швидкісного SSD доведеться забути.

Але найбільші незручності здатний завдати Intel SSD 750, який працює через новий інтерфейс NVMe. Драйвери, які необхідні підтримки твердотільних накопичувачів, які працюють у цьому протоколі, присутні лише у нових операційних системах. Так, у Linux підтримка NVMe з'явилася у версії ядра 3.1; «Природжений» драйвер NVMe є в мікрософтівських системах, починаючи з Windows 8.1 і Windows Server 2012 R2; а в OS X сумісність із NVMe-накопичувачами була додана у версії 10.10.3. Крім того, NVMe SSD підтримується не всіма материнськими платами. Для того щоб такі накопичувачі можна було використовувати як завантажувальні, BIOS материнської плати повинен теж мати у своєму розпорядженні відповідний драйвер. Однак виробники вбудували необхідну функціональність лише в самі останні версіїпрошивок, випущені для найсвіжіших моделей материнок. Тому підтримка завантаження операційної системиз NVMe-накопичувачів є лише на найсучасніших платах для ентузіастів, заснованих на наборах логіки Intel Z97, Z170 та X99. У більш старих та дешевих платформах користувачі зможуть скористатися NVMe SSD лише як іншими дисками в обмеженому наборі ОС.

Незважаючи на те, що ми постаралися описати всі можливі комбінації платформ і PCI Express накопичувачів, основний висновок зі сказаного такий: сумісність PCIe SSD з материнськими платами – питання далеко не таке очевидне, як у випадку з SATA SSD. Тому перед придбанням будь-якого високошвидкісного твердотільного накопичувача через PCI Express обов'язково уточніть його сумісність з конкретною материнською платою на сайті виробника.

Тестова конфігурація, інструментарій та методика тестування

Тестування проводиться в операційній системі Microsoft Windows 8.1 Professional x64 with Update, що коректно розпізнає та обслуговує сучасні твердотільні накопичувачі. Це означає, що в процесі проходження тестів, як і за звичайного повсякденного використання SSD, команда TRIM підтримується і активно задіюється. Вимірювання продуктивності виконується з накопичувачами, що знаходяться у «використаному» стані, яке досягається їх попереднім заповненням даними. Перед кожним тестом накопичувачі очищаються та обслуговуються за допомогою команди TRIM. Між окремими тестами витримується 15-хвилинна пауза, відведена для коректного відпрацювання технології складання сміття. У всіх тестах, якщо не зазначено інше, використовуються рандомізовані дані.

Додатки та тести, що використовуються:

Iometer 1.1.0

Вимірювання швидкості послідовного читання та запису даних блоками по 256 Кбайт (найбільш типовий розмір блоку при послідовних операціях у десктопних задачах). Оцінка швидкостей виконується протягом хвилини, після чого обчислюється середній показник.
Вимірювання швидкості випадкового читання та запису блоками розміром 4 Кбайт (такий розмір блоку використовується в переважній більшості реальних операцій). Тест проводиться двічі - без черги запитів та з чергою запитів глибиною 4 команди (типовою для десктопних додатків, що активно працюють із розгалуженою файловою системою). Блоки даних вирівнюються щодо сторінок флеш-пам'яті накопичувачів. Оцінка швидкості виконується протягом трьох хвилин, після чого обчислюється середній показник.
Встановлення залежності швидкостей випадкового читання та запису під час роботи накопичувача з 4-кілобайтними блоками від глибини черги запитів (у межах від однієї до 32 команд). Блоки даних вирівнюються щодо сторінок флеш-пам'яті накопичувачів. Оцінка швидкості виконується протягом трьох хвилин, після чого обчислюється середній показник.
Встановлення залежності швидкостей випадкового читання та запису під час роботи накопичувача з блоками різного розміру. Використовуються блоки об'ємом від 512 байт до 256 Кбайт. Глибина черги запитів протягом тесту складає 4 команди. Блоки даних вирівнюються щодо сторінок флеш-пам'яті накопичувачів. Оцінка швидкості виконується протягом трьох хвилин, після чого обчислюється середній показник.
Вимірювання продуктивності при змішаному багатопоточному навантаженні та встановлення її залежності від співвідношення між операціями читання та запису. Тест проводиться двічі: для послідовних читань та записів блоками об'ємом 128 Кбайт, що виконуються у два незалежні потоки та для випадкових операцій з блоками об'ємом 4 Кбайт, які виконуються у чотири потоки. В обох випадках співвідношення між операціями читання та запису варіюється з кроком 20 відсотків. Оцінка швидкості виконується протягом трьох хвилин, після чого обчислюється середній показник.
Дослідження падіння продуктивності SSD під час обробки безперервного потоку операцій випадкового запису. Використовуються блоки розміром 4 Кбайт та глибина черги 32 команди. Блоки даних вирівнюються щодо сторінок флеш-пам'яті накопичувачів. Тривалість тесту становить дві години, виміри моментальної швидкості проводяться щомиті. Після закінчення тесту додатково перевіряється здатність накопичувача відновлювати свою продуктивність до початкових величин рахунок роботи технології складання сміття і після відпрацювання команди TRIM.

CrystalDiskMark 5.0.2
Синтетичний тест, що видає типові показники продуктивності твердотільних накопичувачів, виміряні на 1-гігабайтній ділянці диска «поверх» файлової системи. З усього набору параметрів, які можна оцінити за допомогою цієї утиліти, ми звертаємо увагу на швидкість послідовного читання та запису, а також на продуктивність довільних читання та запису 4-кілобайтними блоками без черги запитів та з чергою глибиною 32 команди.
PCMark 8 2.0
Тест, заснований на емулювання реального дискового навантаження, яке характерне для різних популярних додатків. На тестованому накопичувачі створюється єдиний розділ у файловій системі NTFSна весь доступний обсяг, і PCMark 8 проводиться тест Secondary Storage. Як результати тесту враховується як підсумкова продуктивність, і швидкість виконання окремих тестових трас, сформованих різними додатками.
Тести копіювання файлів
У цьому тесті вимірюється швидкість копіювання директорій із файлами різного типу, а також швидкість архівації та розархівації файлів усередині накопичувача. Для копіювання використовується стандартне засіб Windows– утиліта Robocopy, при архівації та розархівації – архіватор 7-zip версії 9.22 beta. У тестах бере участь три набори файлів: ISO – набір, що включає кілька образів дисків з дистрибутивами програм; Program - набір, що представляє собою встановлений програмний пакет; Work – набір робочих файлів, що включає офісні документи, фотографії та ілюстрації, pdf-файли та мультимедійний контент. Кожен із наборів має загальний обсяг файлів 8 Гбайт.

Як тестова платформа використовується комп'ютер з материнською платою ASUS Z97-Pro, процесором Core i5-4690K із вбудованим графічним ядром Intel HD Graphics 4600 та 16 Гбайт DDR3-2133 SDRAM. Диски з інтерфейсом SATA підключається до контролера SATA 6 Гбіт/с, вбудованого в чіпсет материнської плати, і працюють в режимі AHCI. Накопичувачі з інтерфейсом PCI Express встановлюються у перший повношвидкісний слот PCI Express 3.0 x16. Використовуються драйвери Intel Rapid Storage Technology (RST) 13.5.2.1000 та Intel Windows NVMe driver 1.2.0.1002.

Обсяг і швидкість передачі в бенчмарках вказуються в бінарних одиницях (1 Кбайт = 1024 байт).

Крім п'яти головних героїв цього тесту – клієнтських твердотільних накопичувачів з інтерфейсом PCI Express, ми додали до них у компанію і найшвидший SATA SSD – Samsung 850 PRO.

В результаті, список протестованих моделей набув такого вигляду:

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

Продуктивність

Послідовні операції читання та запису

Нове покоління твердотільних накопичувачів, переведених на шину PCI Express, повинне насамперед виділятися високими швидкостями послідовного читання та запису. І саме це ми бачимо на графіку. Всі PCIe SSD виявляються продуктивнішими за кращий SATA SSD – Samsung 850 PRO. Однак навіть таке просте навантаження як послідовне читання та запис показує величезні відмінності між SSD різних виробників. До того ж, варіант використовуваної шини PCI Express не має визначального значення. Найкращу продуктивність тут може видати PCI Express 3.0 x4 накопичувач Samsung SM951, а на другому місці Kingston HyperX Predator, що працює через PCI Express 2.0 x4. Прогресивний NVMe-накопичувач Intel SSD 750 виявився лише на третьому місці.

Випадкові операції читання

Якщо ж говорити про випадкове читання, то, як видно з діаграм, PCIe SSD не особливо відрізняються за швидкістю від традиційних SATA SSD. Причому це стосується не тільки AHCI-накопичувачів, але й того продукту, який працює з протокою NVMe. Фактично кращу, ніж Samsung 850 PRO продуктивністьпри випадкових операціях читання на невеликих чергах запитів можуть продемонструвати лише три учасники цього тесту: Samsung SM951, Intel SSD 750 та Kingston HyperX Predator.

Незважаючи на те, що операції з глибокою чергою запитів для персональних комп'ютерівне властиві, ми все ж таки подивимося, як залежить продуктивність розглянутого SSD від глибини черги запитів при читанні 4-кілобайтних блоків.

За графіком добре видно, наскільки рішення, що працюють через PCI Express 3.0 x4 можуть перевершувати всі інші SSD. Криві, відповідні Samsung SM951 і Intel SSD 750 знаходяться значно вище за графіки інших накопичувачів. За наведеною діаграмою можна зробити ще один висновок: OCZ RevoDrive 350 – це ганебно повільний твердотільний накопичувач. На випадкових операціях читання він десь удвічі відстає від SATA SSD, що зумовлено його RAID-архітектурою та використанням застарілих контролерів SandForce другого покоління.

На додаток до цього пропонуємо подивитися, як залежить швидкість випадкового читання від розміру блоку даних:

Тут картина трохи інша. Зі зростанням розміру блоків операції починають бути схожими на послідовні, тому роль починає грати не тільки архітектура і потужність контролера SSD, а й пропускна здатність використовуваної ними шини. На блоках великих розмірів кращу продуктивністьзабезпечують Samsung SM951, Intel SSD 750 та Kingston HyperX Predator.

Випадкові операції запису

Десь переваги інтерфейсу NVMe, що забезпечує низькі латентності, та контролера Intel SSD 750 з високим рівнем паралелізму мали проявитися. До того ж наявний у цьому SSD місткий DRAM-буфер дозволяє організувати дуже ефективне кешування даних. І в результаті Intel SSD 750 видає неперевершену швидкість довільного запису навіть у тому випадку, якщо черга запитів має мінімальну глибину.

Більш явно побачити, що відбувається з продуктивністю випадкового запису при збільшенні глибини черги запитів можна на наступному графіку, Що показує залежність швидкості довільного запису 4-кілобайтними блоками від глибини черги запитів:

Масштабування продуктивності Intel SSD 750 відбувається доти, доки глибина черги не досягне 8 команд. Це – типова поведінка для споживчих SSD. Однак новинка Intel відрізняється тим, що її швидкості при випадковому записі значно вищі, ніж у будь-яких інших твердотільних накопичувачів, у тому числі й у найшвидших PCIe-моделей типу Samsung SM951 або Kingston HyperX Predator. Іншими словами, при випадковому навантаженні у вигляді запису даних Intel SSD 750 пропонує краще продуктивність, ніж будь-які інші SSD. Інакше кажучи, перехід використання інтерфейсу NVMe дозволяє прокачати швидкість випадкової записи. І це – безумовно важлива характеристика, але насамперед для серверних накопичувачів. Власне, Intel SSD 750 якраз і є близьким родичем таких моделей, як Intel DC P3500, P3600 і P3700.

Наступний графік відбиває залежність продуктивності випадкових записів від розміру блоку даних.

У міру збільшення розмірів блоків Intel SSD 750 втрачає свою беззаперечну перевагу. Приблизно таку ж продуктивність починають видавати Samsung SM951 та Kingston HyperX Predator.


У міру здешевлення твердотільні накопичувачі перестають використовуватися виключно системними і стають звичайними робочими дисками. У таких ситуаціях на SSD надходить як рафінована навантаження як записи чи читання, а й змішані запити, коли операції читання і записи ініціюються різними додатками і мають оброблятися одночасно. Однак робота у дуплексному режимі для сучасних контролерів SSD залишається суттєвою проблемою. При змішуванні операцій читання і записи однієї черги швидкість більшості твердотільних накопичувачів споживчого рівня помітно просідає. Це стало приводом для проведення окремого дослідження, в рамках якого ми перевіряємо, як працюють SSD за необхідності обробки послідовних операцій, що надходять упереміж. Наступна пара діаграм демонструє найбільш характерний для десктопів випадок, коли співвідношення кількості операцій читання та запису складає 4 до 1.

При послідовному змішаному навантаженні з переважаючими операціями читання, що для звичайних персональних комп'ютерів, найкращу продуктивність видають Samsung SM951 і Kingston HyperX Predator. Випадкове змішане навантаження виявляється більш важким випробуванням для SSD і залишає в лідерах Samsung SM951, але на друге місце висуває Intel SSD 750. При цьому Plextor M6e Black Edition, Kingston HyperX Predator і OCZ RevoDrive 350 взагалі виявляються помітно гіршими від звичайного SATA SSD.

Наступна пара графіків дає більш розгорнуту картину продуктивності при змішаному навантаженні, показуючи залежність швидкості SSD від того, у якому співвідношенні приходять на нього операції читання та запису.

Все вищесказане добре підтверджується і на наведених графіках. При змішаному навантаженні з послідовними операціями найкращу швидкодію показує Samsung SM951, який почувається як риба у воді за будь-якої роботи з послідовними даними. При довільних змішаних операціях ситуація дещо відрізняється. Обидва накопичувачі компанії Samsung, і працюючий через PCI Express 3.0 x4 SM951, і звичайний SATA 850 PRO, у цьому тесті видають дуже хороші результати, обходячи по продуктивності майже всі інші SSD. Протистояти їм в окремих випадках може лише Intel SSD 750, який завдяки системі команд NVMe добре оптимізований під роботу з випадковими записами. І коли у потоці змішаних операцій частка записів зростає до 80 відсотків або вище, він різко виривається вперед.

Результати у CrystalDiskMark

CrystalDiskMark - це популярний і простий тестовий додаток, що працює «поверх» файлової системи, який дозволяє отримувати результати, що легко повторюються звичайними користувачами. Отримані в ньому показники продуктивності повинні доповнити докладні графіки, побудовані нами на основі тестів IOMeter.

Наведені чотири діаграми становлять лише теоретичну цінність, показуючи пікову продуктивність, не досяжну у типових клієнтських завданнях. Глибини черги запитів у 32 команди у персональних комп'ютерах ніколи не буває, але у спеціальних тестах вона дозволяє отримати максимальні показники продуктивності. І в цьому випадку лідируюча швидкодія з великим відривом видає Intel SSD 750, який має архітектуру, успадковану від серверних накопичувачів, де велика глибина черги запитів – цілком гаразд.

А ось ці чотири діаграми становлять уже практичний інтерес – на них відображена продуктивність при навантаженні, яке характерне для персональних комп'ютерів. І тут найкращу продуктивність видає вже Samsung SM951, який відстає від Intel SSD 750 лише за випадкових 4-кілобайтних записах.

PCMark 8 2.0, реальні сценарії використання

Тестовий пакет Futuremark PCMark 8 2.0 цікавий тим, що він має не синтетичну природу, а навпаки - ґрунтується на тому, як працюють реальні програми. У процесі його проходження відтворюються справжні сценарії-траси задіяння диска в поширених десктопних завданнях, і вимірюється швидкість їх виконання. Поточна версія цього тесту моделює навантаження, яке взято з реальних ігрових додатків Battlefield 3 та World of Warcraft та програмних пакетів компаній Abobe та Microsoft: After Effects, Illustrator, InDesign, Photoshop, Excel, PowerPoint та Word. Підсумковий результат обчислюється як усередненої швидкості, яку показують накопичувачі під час проходження тестових трас.

Тест PCMark 8 2.0, що оцінює продуктивність систем зберігання даних у реальних додатках, недвозначно говорить нам про те, що існує лише два PCIe-накопичувачі, швидкість яких принципово вища, ніж у звичних моделей із SATA-інтерфейсом. Це – Samsung SM951 та Intel SSD 750, які перемагають і в багатьох інших тестах. Інші PCIe SSD, наприклад, Plextor M6e Black Edition і Kingston HyperX Predator відстають від лідерів більш ніж у півтора рази. Ну а OCZ ReveDrive 350 демонструє відверто погану швидкодію. Він повільніший за кращі PCIe SSD більш ніж удвічі і при цьому поступається за швидкістю навіть Samsung 850 PRO, який працює через SATA-інтерфейс.

Інтегральний результат PCMark 8 потрібно доповнити показниками продуктивності, що видаються флеш-дисками при проходженні окремих тестових трас, які моделюють різні варіанти реального навантаження. Справа в тому, що при різному навантаженні флеш-приводи часто поводяться трохи по-різному.

Про який би додаток не йшлося, у будь-якому випадку найвищу продуктивність видає один з SSD з інтерфейсом PCI Express 3.0 x4: або Samsung SM951, або Intel SSD 750. . Фактично, перевагу тих же Kingston HyperX Predator та Plextor M6e Black Edition над Samsung 850 PRO можна побачити лише у Adobe Photoshop, Battlefield 3 та Microsoft Word.

Копіювання файлів

Маючи на увазі, що твердотілі накопичувачі впроваджуються в персональні комп'ютери все ширше і ширше, ми вирішили додати в нашу методику вимірювання продуктивності при звичайних файлових операціях - при копіюванні та роботі з архіваторами - які виконуються "всередині" накопичувача. Це типова дискова активність, що виникає в тому випадку, якщо SSD виконує роль не системного накопичувача, а звичайного диска.

У тестах копіювання в лідерах виявляються ті самі Samsung SM951 і Intel SSD 750. Однак якщо йдеться про великі послідовні файли, то конкуренцію їм може скласти Kingston HyperX Predator. Треба сказати, що при простому копіюванні майже всі PCIe SSD виявляються швидше за Samsung 850 PRO. Виняток лише одне – Plextor M6e Black Edition. А OCZ RevoDrive 350, який в решті тестів стабільно опинявся в положенні безнадійного аутсайдера, несподівано оминає не тільки SATA SSD, а й найповільнішого PCIe SSD.

Друга група тестів проведена під час архівації та розархівації директорії з робочими файлами. Принципова відмінність цього випадку полягає в тому, що половина операцій виконується з розрізненими файлами, а друга половина з одним великим файлом архіву.

Схожа ситуація при роботі з архівами. Відмінність лише в тому, що тут Samsung SM951 вдається впевнено відірватися від усіх конкурентів.

Робота TRIM та фонового складання сміття

Випробовуючи різні твердотільні накопичувачі, ми завжди перевіряємо те, як вони відпрацьовують команду TRIM і чи здатні вони збирати сміття та відновлювати свою продуктивність без підтримки операційної системи, тобто в такій ситуації, коли команда TRIM не передається. Таке тестування було проведено цього разу. Схема цього випробування стандартна: після створення тривалого безперервного навантаження на запис даних, що призводить до деградації швидкості запису, ми відключаємо підтримку TRIM і чекаємо 15 хвилин, протягом яких SSD може спробувати самостійно відновитися за рахунок власного алгоритму складання сміття, але без допомоги з боку операційної системи і заміряємо швидкість. Потім на накопичувач примусово подається команда TRIM – і після невеликої паузи швидкість вимірюється ще раз.

Результати такого тестування наведено в наступній таблиці, де для кожної протестованої моделі вказано, чи вона реагує на TRIM очищенням невикористовуваної частини флеш-пам'яті і чи може вона заготовляти чисті сторінки флеш-пам'яті під майбутні операції, якщо команда TRIM на неї не подається. Для накопичувачів, які спроможні здійснювати складання сміття і без команди TRIM, ми також вказали той обсяг флеш-пам'яті, який був самостійно звільнений контролером SSD під майбутні операції. Для випадку експлуатації накопичувача в середовищі без підтримки TRIM це саме той обсяг даних, який можна буде зберегти на накопичувач з високою початковою швидкістю після простою.

Незважаючи на те, що якісна підтримка команди TRIM стала галузевим стандартом, деякі виробники вважають за допустиме продавати накопичувачі, в яких ця команда не відпрацьовується повною мірою. Такий негативний приклад демонструє OCZ Revodrive 350. Формально TRIM він розуміє і навіть щось намагається зробити при отриманні цієї команди, але про повне повернення швидкості запису до початкових значень говорити не доводиться. І в цьому немає нічого дивного: в основі Revodrive 350 лежать контролери SandForce, які відрізняються своєю незворотною деградацією продуктивності. Відповідно, присутня вона і в Revodrive 350.

Все ж таки інші PCIe SSD працюють з TRIM як і їх SATA-побратими. Тобто ідеально: в операційних системах, які подають цю команду на накопичувачі, продуктивність залишається на незмінно високому рівні.

Однак ми хочемо більшого – якісний накопичувач має вміти проводити складання сміття та без подачі команди TRIM. І тут виділяється Plextor M6e Black Edition - накопичувач, який здатний самостійно звільнити під майбутні операції значно більше флеш-пам'яті, ніж конкуренти. Хоча, звичайно, тією чи іншою мірою автономне складання сміття працює у всіх протестованих нами SSD, за винятком Samsung SM951. Іншими словами, при звичайному використанні в сучасних середовищахпродуктивність Samsung SM951 не буде деградувати, проте в тих випадках, коли TRIM не підтримується, застосовувати цей SSD не рекомендується.

Висновки

Почати підбивати підсумки, напевно, слід з констатації факту, що споживчі SSD з інтерфейсом PCI Express - це вже не екзотика і не якісь експериментальні продукти, а цілий ринковий сегмент, в якому грають твердотільні накопичувачі, що найбільш швидко діють, для ентузіастів. Природно, це ж і означає, що з PCIe SSD вже давно немає жодних проблем: вони підтримують всі функції, що є в SATA SSD, але при цьому більш продуктивні і часом мають деякі нові цікаві технології.

У той же час ринок клієнтських PCIe SSD не настільки переповнений, і увійти в когорту виробників таких твердотільних накопичувачів поки що змогли лише компанії, які мають високий інженерний потенціал. Це пов'язано з тим, що незалежні розробники масових контролерів SSD поки не мають рішень-конструкторів, що дозволяють приступити до випуску PCIe-накопичувачів з мінімальними інженерними зусиллями. Тому кожен із представлених нині на полицях магазинів PCIe SSD по-своєму самобутній та унікальний.

У цьому тестуванні нам вдалося зібрати разом п'ять найпопулярніших і найпоширеніших PCIe SSD, орієнтованих на експлуатацію у складі персональних комп'ютерів. І за результатами знайомства з ними стає зрозуміло, що покупцям, які бажають перейти на користування твердотілими накопичувачами з прогресивним інтерфейсом, жодні серйозні муки вибору поки не загрожують. У більшості випадків вибір буде однозначним, настільки сильно відрізняються за споживчими якостями протестовані моделі.

Загалом найбільш привабливою моделлю PCIe SSD виявився Samsung SM951. Це – блискуче рішення від одного з лідерів ринку, що працює через шину PCI Express 3.0 x4, яке не тільки виявилося здатним забезпечити найвищу продуктивність у типових загальновживаних навантаженнях, але й до того ж помітно дешевше за всі інші PCIe-накопичувачі.

Однак Samsung SM951 все ж таки не ідеальний. По-перше, в ньому немає жодних спеціальних технологій, орієнтованих на підвищення надійності, а в продуктах преміального рівня їх таки хотілося б мати. По-друге, цей SSD досить важко знайти у продажу в Росії – офіційними каналами він в нашу країну не поставляється. На щастя, ми можемо запропонувати звернути увагу на непогану альтернативу – Intel SSD 750. Цей SSD теж працює через PCI Express 3.0 x4, і лише трохи відстає від Samsung SM951. Зате він є прямим родичем серверних моделей, тому має високу надійність і працює за протоколом NVMe, що дозволяє йому демонструвати неперевершену швидкість на операціях випадкового запису.

У принципі, на тлі Samsung SM951 та Intel SSD 750 інші SSD з інтерфейсом PCIe виглядають досить слабко. Однак все-таки існують ситуації, коли віддати перевагу їм доведеться якусь іншу модель PCIe SSD. Справа в тому, що передові накопичувачі Samsung і Intel сумісні лише з сучасними материнськими платами, побудованими на чіпсетах інтелівських дев'янистої або сотої серії. У більш старих системах вони здатні працювати лише в ролі «другого диска», а завантаження з них операційної системи виявиться неможливим. Тому для модернізації платформ минулих поколінь ні Samsung SM951, ні Intel SSD 750 не підійдуть, і вибір доведеться зупинити на накопичувачі. Kingston HyperX Predator, що з одного боку може забезпечити непогану продуктивність, а з іншого – гарантовано немає жодних проблем сумісності зі старими платформами.

Це питання мені ставили не один раз, тому зараз я спробую максимально доступно і коротко відповісти на нього, для цього я наведу картинки слотів розширення PCI Express і PCI на материнській платі для наочного розуміння і, звичайно ж, вкажу основні відмінності в характеристиках .е. Незабаром, Ви дізнаєтеся, що це за інтерфейси і як вони виглядають.

Отже, для початку давайте коротко відповімо на таке запитання, що взагалі таке PCI Express і PCI.

Що таке PCI Express та PCI?

PCI– це комп'ютерна паралельна шина вводу-виводу для підключення периферійних пристроїв до материнської плати комп'ютера. PCI використовується для підключення: відеокарт, звукових карт, мережевих карт, TV-тюнерів та інших пристроїв. Інтерфейс PCI є застарілим, тому знайти, наприклад, сучасну відеокарту, яка підключається через PCI, напевно, не вдасться.

PCI Express(PCIe або PCI-E) – це комп'ютерна послідовна шинавведення-виведення для підключення периферійних пристроїв до материнської плати комп'ютера. Тобто. при цьому вже використовується двонаправлене послідовне з'єднання, яке може мати кілька ліній (x1, x2, x4, x8, x12, x16 і x32) чим більше таких ліній, тим вища пропускна здатність у шини PCI-E. Інтерфейс PCI Express використовується для підключення таких пристроїв як: відеокарти, звукові карти, мережеві карти, SSD накопичувачіта інші.

Існує кілька версій інтерфейсу PCI-E: 1.0, 2.0 та 3.0 (скоро вийде і версія 4.0). Позначається цей інтерфейс зазвичай, наприклад, так PCI-E 3.0 x16, що означає версія PCI Express 3.0 із 16 лініями.

Якщо говорити про те, чи буде працювати, наприклад, відеокарта, яка має інтерфейс PCI-E 3.0 на материнській платі, яка підтримує тільки PCI-E 2.0 або 1.0, то ось розробники заявляють, що все працюватиме, тільки звичайно врахуйте, що пропускна здатність буде обмежена можливостями материнської плати. Тому в цьому випадку переплачувати за відеокарту з більш новою версією PCI Express я думаю, не варто ( якщо на майбутнє, тобто. Ви плануєте придбати нову материнську плату з PCI-E 3.0). Також і навпаки припустимо, у Вас материнська платапідтримує версію PCI Express 3.0, а відеокарта версію скажемо 1.0, така конфігурація також має працювати, але тільки з можливостями PCI-E 1.0, тобто. тут ніякого обмеження немає, оскільки відеокарта у разі працюватиме межі своїх можливостей.

Відмінності PCI Express від PCI

Основна відмінність у характеристиках це, звичайно ж, пропускна здатність, у PCI Express вона значно вища, наприклад, у PCI на частоті 66 МГц пропускна здатність 266 Мб/сек, а у PCI-E 3.0 (x16) 32 Гб/сек.

Зовнішньо інтерфейси також відрізняються, тому підключити, наприклад, відеокарту PCI Express в слот розширення PCI не вийде. Інтерфейси PCI Express з різною кількістю ліній також відрізняються, все це зараз покажу на картинках.

Слоти розширення PCI Express та PCI на материнських платах

Слоти PCI та AGP

Слоти PCI-E x1, PCI-E x16 та PCI