Jeśli zapytasz, jaki interfejs powinien być używany dla dysku SSD z obsługą NVMe, każdy (kto w ogóle wie, czym jest NVMe) odpowie: oczywiście PCIe 3.0 x4! To prawda, że ​​z uzasadnieniem prawdopodobnie będzie miał trudności. W najlepszym razie otrzymujemy odpowiedź, że takie dyski obsługują PCIe 3.0 x4, a przepustowość interfejsu ma znaczenie. Ma coś, ale cała rozmowa na ten temat zaczęła się dopiero wtedy, gdy zrobiło się zatłoczona dla niektórych dysków w niektórych operacjach w ramach „zwykłego” SATA. Ale między 600 MB/s a (równie teoretycznie) 4 GB/s interfejsu PCIe 3.0 x4 to tylko przepaść wypełniona wieloma opcjami! A jeśli wystarczy jedna linia PCIe 3.0, skoro to już półtora raza więcej niż SATA600? Paliwa dorzucają producenci kontrolerów, którzy grożą przejściem na PCIe 3.0 x2 w budżetowych produktach, a także fakt, że wielu użytkowników nawet takich a takich nie ma. Dokładniej, teoretycznie są, ale możesz je zwolnić tylko poprzez rekonfigurację systemu lub nawet zmianę czegoś w nim, czego nie chcesz robić. Ale chcę kupić najwyższej klasy dysk SSD, ale istnieją obawy, że w ogóle nie będzie z tego korzyści (nawet moralna satysfakcja z wyników narzędzi testowych).

Ale czy tak jest, czy nie? Innymi słowy, czy naprawdę konieczne jest skupienie się wyłącznie na obsługiwanym trybie pracy - czy jest to nadal możliwe w praktyce? zrezygnować z zasad? To właśnie postanowiliśmy dzisiaj sprawdzić. Niech sprawdzenie będzie szybkie i nie będzie wyczerpujące, ale otrzymane informacje powinny wystarczyć (jak nam się wydaje) przynajmniej do myślenia… W międzyczasie zapoznajmy się pokrótce z teorią.

PCI Express: istniejące standardy i ich przepustowość

Zacznijmy od tego, czym jest PCIe i jak szybko działa ten interfejs. Często nazywa się to „autobusem”, co jest nieco niepoprawne ideologicznie: w związku z tym nie ma magistrali, do której podłączone są wszystkie urządzenia. W rzeczywistości istnieje zestaw połączeń punkt-punkt (podobny do wielu innych interfejsów szeregowych) z kontrolerem pośrodku i podłączonymi do niego urządzeniami (z których każde może być koncentratorem następnego poziomu).

Pierwszy Wersja PCI Express pojawił się prawie 15 lat temu. Orientacja do użycia wewnątrz komputera (często w ramach tej samej płyty) umożliwiła wykonanie standardowej szybkości: 2,5 gigatransakcji na sekundę. Ponieważ interfejs jest szeregowy i pełnodupleksowy, pojedyncza linia PCIe (x1; w rzeczywistości jednostka atomowa) zapewnia transfer danych z prędkością do 5 Gb/s. Jednak w każdym kierunku – tylko połowa tego, czyli 2,5 Gb/s, i to jest pełna prędkość interfejsu, a nie „użyteczna”: dla poprawy niezawodności każdy bajt kodowany jest 10 bitami, więc teoretyczna przepustowość jedna linia PCIe 1.x to około 250 MB/s w każdą stronę. W praktyce nadal konieczne jest przesyłanie informacji o usługach, w związku z czym bardziej poprawne jest mówienie o 200 MB / s transferu danych użytkownika. Co jednak w tamtym czasie nie tylko pokrywało potrzeby większości urządzeń, ale także zapewniało solidne zaopatrzenie: wystarczy przypomnieć, że poprzednik PCIe w segmencie masowych interfejsów systemowych, czyli magistrala PCI, zapewniał przepustowość 133 MB/s. I nawet jeśli weźmiemy pod uwagę nie tylko masową implementację, ale także wszystkie opcje PCI, to maksimum wynosiło 533 MB/s, a dla całej magistrali, czyli taki PS został podzielony na wszystkie podłączone do niego urządzenia. Tutaj 250 MB/s (ponieważ PCI zwykle daje pełną, nieprzydatną przepustowość) na linię - do wyłącznego użytku. A dla urządzeń, które potrzebują więcej, możliwość agregacji kilku linii w jeden interfejs była początkowo przewidziana przez potęgi dwójki - od 2 do 32, czyli. standaryzowany wariant x32 mógł już przesyłać do 8 GB/s w każdą stronę. W komputerach osobistych x32 nie był używany ze względu na złożoność tworzenia i hodowli odpowiednich kontrolerów i urządzeń, więc wariant z 16 liniami stał się maksymalny. Był używany (i nadal jest używany) głównie przez karty graficzne, ponieważ większość urządzeń nie potrzebuje tak wiele. Ogólnie wystarczy ich spora liczba i jedna linia, ale niektórzy z powodzeniem wykorzystują zarówno x4 jak i x8: właśnie w temacie pamięci masowej - kontrolery RAID lub SSD.

Czas nie stanął w miejscu, a około 10 lat temu pojawiła się druga wersja PCIe. Ulepszenia dotyczyły nie tylko prędkości, ale i w tym zakresie zrobiono krok naprzód – interfejs zaczął zapewniać 5 gigatransakcji na sekundę przy zachowaniu tego samego schematu kodowania, czyli podwojeniu przepustowości. W 2010 r. liczba ta się podwoiła: PCIe 3.0 zapewnia 8 (zamiast 10) gigatransakcji na sekundę, ale redundancja spadła - teraz do kodowania 128 bitów używa się 130, a nie 160, jak wcześniej. W zasadzie wersja PCIe 4.0 z kolejnym podwojeniem prędkości jest już gotowa do pojawienia się na papierze, ale w najbliższej przyszłości jest mało prawdopodobne, aby pojawiła się masowo w sprzęcie. W rzeczywistości PCIe 3.0 jest nadal używany na wielu platformach w połączeniu z PCIe 2.0, ponieważ wydajność tego ostatniego jest po prostu… nie potrzebna dla wielu aplikacji. A tam, gdzie jest to potrzebne, działa stara dobra metoda agregacji linii. Tylko każdy z nich stał się czterokrotnie szybszy w ciągu ostatnich lat, tj. PCIe 3.0 x4 to PCIe 1.0 x16, najszybsze gniazdo w komputerach ze średniej półki. Ta opcja jest obsługiwana przez topowe kontrolery SSD i zaleca się jej używanie. Oczywiste jest, że jeśli taka możliwość istnieje - wiele nie wystarczy. A jeśli nie jest? Czy będą jakieś problemy, a jeśli tak, to jakie? To jest pytanie, z którym musimy sobie poradzić.

Metodologia testów

Uruchom testy z różne wersje Standard PCIe nie jest trudny: prawie wszystkie kontrolery pozwalają korzystać nie tylko z tego, który obsługują, ale także ze wszystkich wcześniejszych. Trudniej jest z liczbą linii: chcieliśmy bezpośrednio przetestować warianty z jedną lub dwiema liniami PCIe. Płyta Asus H97-Pro Gamer, na której zwykle używamy Chipset Intela H97 kompletny zestaw nie obsługuje, ale oprócz „procesorowego” gniazda x16 (które jest zwykle używane), ma jeszcze jeden, który działa w trybach PCIe 2.0 x2 lub x4. Skorzystaliśmy z tego trio, dodając do niego tryb PCIe 2.0 gniazda „procesora”, aby ocenić, czy istnieje różnica. Mimo to w tym przypadku nie ma żadnych obcych „pośredników” między procesorem a dyskiem SSD, ale podczas pracy z gniazdem „chipset” istnieje: sam chipset, który jest faktycznie podłączony do procesora za pomocą tego samego PCIe 2.0 x4 . Moglibyśmy dodać jeszcze kilka trybów działania, ale nadal zamierzaliśmy przeprowadzić główną część badania na innym systemie.

Faktem jest, że postanowiliśmy skorzystać z tej okazji i jednocześnie sprawdzić jedną „miejską legendę”, a mianowicie przekonanie o przydatności wykorzystania topowych procesorów do testowania dysków. Wzięliśmy więc ośmiordzeniowy Core i7-5960X - krewny używanego zwykle w testach Core i3-4170 (są to Haswell i Haswell-E), ale który ma cztery razy więcej rdzeni. Ponadto płyta Asus Sabertooth X99 znaleziona w binach przydaje się nam dzisiaj dzięki obecności Gniazdo PCI e x4, faktycznie zdolny do pracy jako x1 lub x2. W tym układzie przetestowaliśmy trzy warianty x4 (PCIe 1.0/2.0/3.0) procesora i chipsetu PCIe 1.0 x1, PCIe 1.0 x2, PCIe 2.0 x1 i PCIe 2.0 x2 (we wszystkich przypadkach konfiguracje chipsetów są oznaczone na schematach Ikona (c)). Czy ma sens teraz przejście do pierwszej wersji PCIe, biorąc pod uwagę, że prawie żadna płyta nie obsługuje tylko tej wersji standardu i może uruchamiać się z urządzenia NVMe? Z praktycznego punktu widzenia nie, ale aby sprawdzić a priori oczekiwany stosunek PCIe 1,1 x4 = PCIe 2,0 x2 i tym podobne, przyda się nam. Jeśli test wykaże, że skalowalność magistrali odpowiada teorii, to nie ma znaczenia, że ​​nie udało nam się jeszcze uzyskać praktycznie znaczących sposobów podłączenia PCIe 3.0 x1/x2: ten pierwszy będzie identyczny jak tylko PCIe 1.1 x4 lub PCIe 2.0 x2, a drugi - PCIe 2.0 x4 . I mamy je.

Jeśli chodzi o oprogramowanie, ograniczyliśmy się tylko do Anvil’s Storage Utilities 1.1.0: dość dobrze mierzy różne niskopoziomowe charakterystyki dysków, ale nie potrzebujemy niczego więcej. Wręcz przeciwnie: jakikolwiek wpływ innych elementów systemu jest skrajnie niepożądany, więc syntetyki niskiego poziomu nie mają alternatywy dla naszych celów.

Jako „ciało robocze” użyliśmy Patriota Hellfire o pojemności 240 GB. Jak stwierdzono podczas testów, nie jest to rekordzista wydajności, ale jego charakterystyka prędkości jest dość zgodna z wynikami. najlepszy dysk SSD ta sama klasa i ta sama pojemność. Tak, a na rynku są już wolniejsze urządzenia, a będzie ich więcej. W zasadzie będzie można powtórzyć testy czymś szybciej, jednak jak nam się wydaje, nie ma takiej potrzeby – wyniki są przewidywalne. Ale nie wyprzedzajmy siebie, ale zobaczmy, co mamy.

Wyniki testu

Podczas testowania Hellfire zauważyliśmy, że maksymalna prędkość w operacjach sekwencyjnych może być „wyciśnięta” z niej tylko przez obciążenie wielowątkowe, więc należy to również wziąć pod uwagę na przyszłość: teoretyczna przepustowość jest teoretyczna, ponieważ „rzeczywista” dane, otrzymane w różne programy według różnych scenariuszy będą zależeć bardziej nie od tego, ale od tych właśnie programów i scenariuszy - w przypadku oczywiście, gdy okoliczności siły wyższej nie przeszkadzają :) Obserwujemy teraz właśnie takie okoliczności: to było już powiedziane powyżej że PCIe 1 .x x1 to ~200 MB/s, i to jest dokładnie to, co widzimy. Dwie linie PCIe 1.x lub jedna linia PCIe 2.0 są dwa razy szybsze i właśnie to widzimy. Cztery linie PCIe 1.x, dwie linie PCIe 2.0 lub jedna linia PCIe 3.0 są dwa razy szybsze, co zostało potwierdzone dla dwóch pierwszych opcji, więc jest mało prawdopodobne, aby trzecia była inna. Czyli w zasadzie skalowalność zgodnie z oczekiwaniami jest idealna: operacje są liniowe, Flash radzi sobie z nimi dobrze, więc interfejs ma znaczenie. Błysk zatrzymuje się radzić sobie dobrze do PCIe 2.0 x4 do zapisu (więc wystarczy PCIe 3.0 x2). Czytanie „może” więcej, ale ostatni krok daje już półtora, a nie dwa (jak potencjalnie powinno być) wzrost. Zauważamy również, że nie ma zauważalnej różnicy między kontrolerami chipsetu i procesora, a także między platformami. Jednak LGA2011-3 jest trochę do przodu, ale tylko trochę.

Wszystko jest gładkie i piękne. Ale szablony się nie rozrywają: maksimum w tych testach to tylko nieco ponad 500 MB/s, a nawet SATA600 czy (w dodatku do dzisiejszych testów) PCIe 1.0 x4/PCIe 2.0 x2/ PCIe 3.0x1. Zgadza się: nie bój się wypuszczenia kontrolerów budżetowych dla PCIe x2 lub obecności tylko tylu linii (i wersji standardu 2.0) w gniazdach M.2 na niektórych płytach, gdy więcej nie jest potrzebne. Czasami tak wiele nie jest potrzebne: maksymalne wyniki osiąga się dzięki kolejce 16 poleceń, co nie jest typowe dla oprogramowania masowego. Częściej jest kolejka z 1-4 komendami, a do tego można sobie poradzić z jedną linią pierwszego PCIe, a nawet pierwszego SATA. Są jednak koszty ogólne i takie, więc przydatny jest szybki interfejs. Jednak zbyt szybko - być może nie zaszkodzi.

W tym teście platformy zachowują się inaczej, a przy pojedynczej kolejce poleceń zachowują się zupełnie inaczej. „Kłopot” wcale nie polega na tym, że wiele rdzeni jest złych. Nadal nie są one tutaj używane, może z wyjątkiem jednego i nie na tyle, aby tryb doładowania rozwijał się z mocą i głównym. Mamy więc różnicę około 20% w częstotliwości rdzeni i półtora raza w pamięci podręcznej - w Haswell-E działa z niższą częstotliwością, a nie synchronicznie z rdzeniami. Ogólnie rzecz biorąc, najwyższa platforma może się przydać tylko do wyrzucenia maksymalnego „jopu” w najbardziej wielowątkowym trybie z dużą głębokością kolejki poleceń. Szkoda tylko, że z punktu widzenia praktyczna praca to bardzo kulisty syntetyk w próżni :)

W zapisie stan rzeczy nie zmienił się zasadniczo – pod każdym względem. Ale, co zabawne, w obu systemach tryb PCIe 2.0 x4 w slocie „procesora” okazał się najszybszy. Zarówno! Oraz z wielokrotnymi kontrolami/ponownymi kontrolami. W tym momencie możesz się zastanawiać, czy potrzebujesz to są twoje nowe standardy A może lepiej nigdzie się nie spieszyć ...

Podczas pracy z blokami o różnej wielkości załamuje się teoretyczna sielanka, że ​​zwiększenie szybkości interfejsu wciąż ma sens. Wynikowe liczby są takie, że wystarczyłoby kilka linii PCIe 2.0, ale w rzeczywistości w tym przypadku wydajność jest niższa niż w przypadku PCIe 3.0 x4, choć czasami nie. I generalnie tutaj platforma budżetowa „punktuje” tę najwyższą w znacznie większym stopniu. Ale właśnie takie operacje znajdują się głównie w oprogramowaniu użytkowym, tj. ten schemat jest najbliższy rzeczywistości. W rezultacie nie ma nic dziwnego w tym, że grube interfejsy i modne protokoły nie dają efektu „wow”. Dokładniej, ci, którzy odchodzą od mechaniki, otrzymają, ale dokładnie tak samo, jak każdy dysk półprzewodnikowy z dowolnym interfejsem, zapewni to.

Całkowity

Aby ułatwić postrzeganie obrazu szpitala jako całości, posłużyliśmy się punktacją podaną przez program (łączną - do czytania i pisania), normalizując ją zgodnie z trybem „chipset” PCIe 2.0 x4: ten moment to on jest najszerzej dostępny, ponieważ można go znaleźć nawet na platformach LGA1155 lub AMD bez konieczności „obrażania” karty graficznej. Ponadto jest to odpowiednik PCIe 3.0 x2, do opanowania przygotowują się kontrolery budżetowe. Tak, i na nowym Platforma AMD AM4, znowu jest to ten tryb, który można uzyskać bez wpływu na dyskretną kartę graficzną.

Więc co widzimy? Korzystanie z PCIe 3.0 x4, jeśli to możliwe, jest z pewnością preferowane, ale nie konieczne: zapewnia dosłownie 10% dodatkowej wydajności dyskom NVMe klasy średniej (w swoim początkowym górnym segmencie). A nawet wtedy - z powodu operacji w ogóle nie tak często spotykanych w praktyce. Dlaczego ta opcja jest w tym przypadku zaimplementowana? Po pierwsze była taka możliwość, ale kieszeń nie ciągnie kolby. Po drugie, są dyski i szybsze niż nasz testowy Patriot Hellfire. Po trzecie, istnieją takie obszary działalności, w których obciążenia „nietypowe” dla systemu stacjonarnego są po prostu dość typowe. I to właśnie tam wydajność systemu pamięci masowej jest najważniejsza, a przynajmniej możliwość bardzo szybkiego jej części. Ale to nie dotyczy zwykłych komputerów osobistych.

W nich, jak widzimy, zastosowanie PCIe 2.0 x2 (lub odpowiednio PCIe 3.0 x1) nie prowadzi do drastycznego spadku wydajności - tylko o 15-20%. I to pomimo tego, że w tym przypadku czterokrotnie ograniczyliśmy potencjalne możliwości kontrolera! W przypadku wielu operacji ta przepustowość jest wystarczająca. Tutaj jedna linia PCIe 2.0 już nie wystarcza, więc ma sens, aby kontrolery obsługiwały dokładnie PCIe 3.0 - i to w warunkach dotkliwego niedoboru linii w nowoczesny system to zadziała dobrze. Ponadto przydaje się szerokość x4 - nawet jeśli w systemie nie ma obsługi nowoczesnych wersji PCIe, nadal będzie pozwalała na pracę z normalną prędkością (choć wolniej niż mogłaby potencjalnie), jeśli jest mniej lub bardziej szerokie gniazdo .

W zasadzie duża liczba scenariuszy, w których sama pamięć flash okazuje się wąskim gardłem (tak, jest to możliwe i nieodłączne nie tylko w mechanice) prowadzi do tego, że cztery pasy trzeciej wersji PCIe na tym dysku wyprzedzają pierwszy około 3,5 raza - teoretyczna przepustowość tych dwóch przypadków różni się 16 razy. Z czego oczywiście nie wynika, że ​​trzeba się spieszyć, aby opanować bardzo wolne interfejsy - ich czas minął bezpowrotnie. Tyle, że wiele funkcji szybkich interfejsów można zaimplementować dopiero w przyszłości. Albo w warunkach, których zwykły użytkownik zwykłego komputera nigdy bezpośrednio w życiu nie spotka (z wyjątkiem tych, którzy lubią mierzyć się tym, co wiedzą). Właściwie to wszystko.

). Jednym z kryteriów tego pomysłu było bezpłatne korzystanie z portów USB 3.0 w domu. Cóż, skoro płyty główne platformy am2 nie były wyposażone w takie porty, wyjście jest tylko jedno – użyć kontrolera.
Nie było pytań o dostawę - tor był międzynarodowy i wszystko było śledzone poprawnie.
Ale opakowanie (a dokładniej jego brak) - odradza. Sprzedawca jest albo naiwny do punktu lekkomyślności, albo jest właścicielem całej masy stalowych jajek. Ponieważ antystatyczna torba z kontrolerem pakuje się po prostu w pocztę. Bez śladu opakowania/materiału uszczelniającego. W efekcie dostarczono mi sterownik z uszkodzonym kondensatorem (+ jeszcze jeden na warunkowym). A w komentarzach przez jeden kupujący piszą o porysowanym dysku ze sterownikami lub wygiętej ramie montażowej.

Co do dysku ze sterownikami. Konkretnie w moim przypadku nie mogę sprawdzić jego przydatności/wydajności. Bo nie mam sprzętu, żeby to przeczytać. Ale jest kilka zastrzeżeń:
1) W systemie Windows 10 kontroler nie wymaga instalacji sterowników. (Potwierdzam!)
2) W recenzjach piszą, że sprzedawca wysyła kierowcę na żądanie. (Nie mogę komentować, nie aplikowałem. Nie było potrzeby)
3) Sterownik (dla XP, VISTA, 7 i 8) zawsze można pobrać na model chipa - VL805.


Prawdę mówiąc poza ościeżnicą z kondensatorami nie ma już miejsca na wady instalacji. Przylutowane schludnie i czysto.
Pod względem geometrycznym płyta ma niewielkie rozmiary i może z łatwością zmieścić się nawet w wąskiej jednostce systemowej, ale nie ma do tego odpowiedniej ramy montażowej. (Idealnie, moim zdaniem, można by było wybrać przy składaniu zamówienia. Ale to prawda, marzenia…)


Układ VL805 „może zrobić” cztery porty USB 3.0. Dwa z nich (A F) są skierowane na zewnątrz, a dwa (19-stykowe) są skierowane do wnętrza jednostki systemowej. Obok tego ostatniego znajduje się 4-pinowe złącze molex do zewnętrznego zasilania.


Do testów prędkości użyłem następujących dysków zewnętrznych:
1) Karta pamięci podłączona za pomocą czytnika kart USB 3.0 ().
[Dalsze zrzuty ekranu po lewej stronie to pomiary na starym porcie 2.0. A po prawej na nowym - 3.0]

2) 2,5 cala Dysk twardy zachodnie cyfrowe WD Scorpio Blue 320 GB () sparowany z „kieszonką” USB 3.0

3) SSD OCZ Vertex 2 () sparowany ze wspomnianym powyżej zewnętrznym pudełkiem firmy AgeStar.

Co mogę o tym powiedzieć. Wartości liczb okazały się oczekiwane, ponieważ USB 2.0 to stary i powolny port. A różnica w szybkości między nim a portem USB 3.0 będzie tym bardziej zauważalna, im szybszy będzie dysk, z którego zamierzasz korzystać.
Jeśli mówimy konkretnie o tej rozważanej płycie, to z powodu nieostrożności sprzedawcy może się zdarzyć, że przy jej zakupie będziesz musiał pracować z lutownicą i / lub pobrać sterownik z Internetu. Z drugiej strony jest to jedna z najtańszych opcji wyposażenia starszego komputera w szybszy interfejs.

Teraz żegnam się. Bądź miły!