Avui volem parlar d'un dels nostres productes nous: la unitat SSD de Seagate FireCuda 520. Però no us precipiteu a desplaçar-vos més pel canal amb els pensaments "bé, una altra revisió elogiosa d'un gadget de la marca". fer que el material sigui útil i interessant. Sota el tall, primer ens centrarem no en el dispositiu en si, sinó en la interfície PCIe 4.0 que utilitza. I us direm què esperar d'ell, per què és bo i a qui podria ser útil.
Siguem sincers: PCI Express 4.0 no és tan nou. Els primers dispositius amb el seu suport van aparèixer al mercat de consum l'estiu passat. Gràcies per això hem de dir a AMD: va ser l'empresa que va crear les primeres plataformes capaços d'acceptar dispositius amb PCI Express 4.0, i també va fabricar aquests dispositius: es tracta de targetes gràfiques basades en GPU amb arquitectura RDNA.
L'augment de l'ample de banda sempre dóna lloc a una gran esperança, però resulta que les targetes de vídeo gairebé no obtenen cap benefici de canviar a una interfície més ràpida. Almenys quan es tracta de càrregues de jocs. Com han demostrat nombroses proves independents, fins i tot les targetes més ràpides que admeten PCI Express 4.0, principalment la Radeon RX 5700 XT, fan el mateix tant quan utilitzen la nova i ràpida interfície com quan es connecten al bus PCI Express 3.0 clàssic.
Però amb les unitats d'estat sòlid és una qüestió completament diferent. La velocitat de funcionament dels SSD NVMe d'alt rendiment que funcionen mitjançant PCI Express 3.0 (per exemple, Seagate FireCuda 510) sota càrregues lineals està clarament limitada per l'amplada de banda de la interfície. Per tant, l'ampliació dels límits de l'ample de banda simplement té un impacte positiu en les capacitats dels subsistemes de disc de nova generació.
Una bona il·lustració del fet que no existeix una amplada de banda massa petita és el fet que, mentre parlem dels primers dispositius compatibles amb PCI Express 4.0, el comitè del Grup d'Interès Especial PCI (PCI-SIG) ja ha aprovat l'especificació PCI Express 5.0, que fa un pas més cap a l'augment de la velocitat de les interfícies a través de les quals processadors moderns comunicar-se amb dispositius externs. Però d'això ja en parlarem una altra vegada; avui, PCI Express 4.0 és a l'ordre del dia.
Què té de bo PCI Express 4.0?
L'especificació PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) estandarditza com les targetes d'expansió com els acceleradors de gràfics, els controladors d'àudio, els adaptadors de xarxa i, finalment, els SSD NVMe es comuniquen amb els components subjacents que formen la plataforma de PC. Com més alta sigui la versió de l'especificació PCIe, més gran serà el rendiment que proporciona. A més, quan es parla de ranures PCIe, a més de la versió d'especificació, també parlen del nombre de carrils, que es designa com a x1, x2, x4, x8 o x16. Un nombre més gran de línies també proporciona un rendiment múltiple més elevat a causa de l'expansió del bus i representa una altra manera àmplia de millorar les característiques de velocitat de la interfície. Però si parlem de SSD NVMe, aquest enfocament és difícil d'aplicar-hi. Disponibles en el format compacte M.2, els SSD de PC poden utilitzar dos o un màxim de quatre carrils, mentre que el suport per a fins a 16 carrils es limita a les targetes PCIe de mida completa. És per aquest motiu que la introducció de noves versions de l'estàndard PCIe es considera un esdeveniment clau per al mercat dels SSD de rendiment.
Totes les versions de l'especificació PCIe són compatibles amb versions anteriors. Les unitats orientades a PCIe 4.0 també poden funcionar en plataformes que només admeten PCIe 3.0, i les plaques base amb ranures PCIe 4.0 poden instal·lar fàcilment components que funcionin d'acord amb l'estàndard PCIe 3.0. No obstant això, en ambdós casos, el sistema funcionarà a velocitats PCIe 3.0, una versió júnior de l'estàndard que s'admet en ambdós costats.
La principal innovació inclosa a PCIe 4.0 és l'ample de banda duplicat d'una sola línia. Hi ha diferents opcions d'estimacions numèriques dels canvis que s'han produït, però si parlem de valors teòrics i pics, l'especificació PCIe 4.0 suposa una velocitat de transferència màxima d'1,97 GB/s en una línia en cada sentit, mentre que en PCIe 3.0 la la velocitat màxima estava limitada a 0,98 GB/s. En algunes fonts podeu trobar xifres dues vegades més altes, però això es deu al fet que indiquen la velocitat total de transferència de dades en ambdues direccions.
Com hem dit anteriorment, aquest augment de la velocitat de la interfície a la pràctica no és gaire útil (o més aviat, gairebé completament inútil) per a les targetes gràfiques. Al mateix temps, les unitats NVMe que operen a través de quatre carrils PCIe són capaços de bombar fins a 7,88 GB/s (idealment) a través d'un bus de quatre carrils, la qual cosa obre un ampli marge per millorar el rendiment.
A més d'augmentar l'ample de banda, l'estàndard PCIe 4.0 també introdueix altres innovacions. Per exemple, conté noves funcions per reduir el consum d'energia, així com funcions més àmplies per a la virtualització de dispositius. Però la direcció principal en què s'estaven movent els desenvolupadors encara era un augment de la velocitat, i gairebé tot es va fer principalment per això. Per exemple, una sèrie de millores a la nova versió de la interfície tenen com a objectiu millorar la integritat dels senyals i la fiabilitat de la seva transmissió. En altres paraules, per a la majoria dels consumidors, PCIe 4.0 significa una amplada de banda més gran i res més.
Què passa amb les plataformes compatibles amb PCI Express 4.0?
Malauradament, malgrat que l'especificació PCI Express 4.0 es va aprovar el 2017, encara no hi ha moltes plataformes reals al mercat que la donen suport. Això vol dir que si voleu utilitzar una unitat d'estat sòlid d'alt rendiment de la nova generació, haureu de preocupar-vos no només de trobar aquesta unitat, sinó també de seleccionar una plataforma que pugui alliberar plenament el seu potencial.
El fet és que la nova interfície PCIe 4.0 fins ara només ha estat compatible amb AMD, i fins i tot només en fragments. S'implementa en alguns dels seus processadors basats en l'arquitectura Zen 2, i més concretament, a la sèrie Ryzen 3000 d'escriptori i a la sèrie Threadripper 3000 d'alt rendiment, però, per exemple, no a la sèrie mòbil Ryzen 4000. A més, si el suport PCIe 4.0 està disponible a qualsevol placa base Socket sTR4 per a la tercera generació de Threadripper, els processadors Ryzen 3000 podran interactuar amb perifèrics PCIe 4.0 en mode de velocitat completa només a les plaques base construïdes al chipset X570, on es dissenyen les línies de senyal. tenint en compte l'augment dels requisits de blindatge i minimització del soroll elèctric.
La bona notícia aquí és que els propietaris potencials de Ryzen 3000 aviat podran posar les mans en una altra classe de plaques base més assequibles amb suport per a targetes gràfiques i unitats PCIe 4.0. Es construiran amb el nou chipset B550, que s'hauria de llançar en els propers dos mesos.
Pel que fa a les plataformes Intel, encara no són compatibles amb PCIe 4.0. A més, els processadors d'escriptori Comet Lake-S que sortiran en un futur proper, que portaran amb ells tant el nou sòcol de processador LGA 1200 com els nous conjunts lògics del sistema de la sèrie 4.0, tampoc rebran PCIe 4.0. Si parlem de sistemes d'escriptori Intel massius, el suport per a aquesta interfície pot aparèixer només amb el llançament dels processadors Rocket Lake, però això passarà a principis de l'any vinent. Però aquesta interfície pot arribar als sistemes mòbils abans: segons els plans, es declara el suport per a PCIe 4.0 per als processadors Tiger Lake, l'anunci formal dels quals es pot produir aquest estiu. A més, no es pot descartar que els ordinadors de sobretaula HEDT d'alt rendiment també passin a PCIe XNUMX aquest any: això serà possible si Intel decideix oferir Ice Lake-X en aquest segment, anàlegs del servidor Ice Lake-SP.
Com a resultat, malgrat que el PCIe 4.0 s'estendrà a mitjà termini, ara mateix els defensors dels SSD NVMe ràpids tenen poques opcions a l'hora de triar una plataforma. El més evident d'ells és un sistema Socket AM4 basat en un processador Ryzen 3000 i una placa base basada en el chipset X570.
Com van les coses amb les unitats amb PCI Express 4.0?
Si mireu la gamma de SSD NVMe amb suport PCIe 4.0 que es presenten a les prestatgeries de les botigues, podeu tenir la sensació que el mercat està ple de diverses opcions per a solucions d'alta velocitat de nova generació. Tanmateix, en realitat aquesta impressió és enganyosa. Malgrat que l'especificació PCIe 4.0 existeix des de fa diversos anys, els desenvolupadors de plataformes de maquinari encara no han aconseguit aportar un nombre suficient d'alternatives a l'etapa de producció en massa.
L'únic controlador que els fabricants de SSD ara poden utilitzar per als seus productes és el Phison PS5016-E16. A més, en realitat, aquest controlador no es pot anomenar un desenvolupament complet d'una nova generació. Es tracta més aviat d'una solució de transició basada en un altre xip PS5012-E12 anterior, en el qual simplement es va substituir el bloc funcional responsable del bus extern.
Per a l'usuari final això significa dues coses. En primer lloc, totes les unitats NVMe del mercat amb suport PCIe 4.0 no difereixen massa entre si, almenys pel que fa al rendiment. I si veieu que de sobte es declaren velocitats nominals més altes per a un determinat producte, és probable que això sigui degut a l'astúcia dels venedors, i no a cap avantatge real, perquè en última instància, tots dos productes utilitzen el mateix controlador. En segon lloc, les unitats PCIe 4.0 actuals encara no poden presumir d'utilitzar l'ample de banda complet del nou bus: les velocitats màximes promeses pel xip Phison PS5016-E16 són de 5 GB/s amb lectura lineal i 4,4 GB/s amb registres.
Un corol·lari important es desprèn de l'anterior: en el futur, els SSD NVMe poden fer un altre salt de rendiment fins i tot sense passar a la següent versió de l'especificació PCI Express. Només cal esperar l'aparició de controladors més nous amb un nucli redissenyat i adaptat a les capacitats de PCIe 4.0. I aquestes solucions ja s'estan desenvolupant. Com a mínim s'espera l'aparició d'un producte similar per part de Samsung, a més, equips d'enginyeria independents també estan treballant en controladors més avançats: Phison (PS5018-E18), Silicon Motion (SM2267), Marvell (88SS1321) i fins i tot els no gaire bé. -empresa coneguda Innogrit (IG5236).
L'únic problema és que tot aquest esplendor pot no aparèixer molt aviat. El desenvolupament del controlador és un procés llarg i sovint es produeixen retards greus en les etapes finals: durant la preparació del microprogramari o durant la validació. A més, ara tota la indústria s'ha vist molt afectada per la pandèmia de coronavirus, motiu pel qual els llançaments de nous productes s'han retrocedit a una data posterior.
En altres paraules, podeu esperar molt de temps per obtenir alguna cosa millor, però si ara es necessita un rendiment més elevat del subsistema de disc, té sentit seguir amb el que ja està disponible: unitats del controlador Phison PS5016-E16. Tot i que no trien l'ample de banda complet de quatre carrils PCIe 4.0, poden presumir d'un rendiment força bo per a operacions de blocs petits, que, segons els desenvolupadors, arriba als 750 mil IOPS. Això està garantit tant pel disseny del controlador, que es basa en un processador ARM Cortex R32 de 5 bits de doble nucli, com per un conjunt de trucs propietaris: memòria cau SLC dinàmica i tecnologia CoXProcessor 2.0: acceleració de maquinari de les cadenes d'operacions típiques.
Per què Seagate FireCuda 520?
Es va dir anteriorment que totes les unitats NVMe de consum existents amb suport PCIe 4.0 es construeixen sobre la mateixa base: el controlador Phison PS5016-E16. Tanmateix, això no vol dir que recollir el primer SSD PCIe 4.0 que trobeu en una botiga sigui una bona idea. Aquí us recomanem que presteu atenció al Seagate FireCuda 520, però no perquè esteu llegint aquest article al bloc corporatiu de Seagate.
El diable està en els detalls i, si ho comenceu a entendre, el Seagate FireCuda 520 pot resultar més atractiu que moltes alternatives basades en el mateix xip Phison PS5016-E16. Hi ha diverses raons per això, però totes es redueixen a una cosa: la memòria flaix instal·lada al FireCuda 520.
Formalment, totes les unitats amb el controlador Phison PS5016-E16 utilitzen la mateixa memòria flaix: BiCS96 de 4 capes (TLC 3D NAND) fabricada per Kioxia (abans Toshiba Memory). Tanmateix, la memòria real pot variar. Depenent de quines prioritats hagi triat un fabricant en particular, la memòria pot caure en grades de qualitat completament diferents. Per exemple, als productes d'empreses de tercer nivell, sovint es troba memòria flaix per a propòsits "mitjans", que, en general, està destinada a unitats flash i targetes de memòria, però no a SSD.
Amb les unitats Seagate això és completament impossible. L'empresa no compra memòria flash al mercat obert, però té un acord directe a llarg termini amb Kioxia, que es va concloure en un moment en què Toshiba s'estava desfer de la producció de memòria. Gràcies a això, obtenim xips NAND, com diuen, de primera mà i tenim accés al silici de la millor qualitat.
Això es reflecteix inevitablement en els paràmetres de fiabilitat. Els representants de la sèrie Seagate FireCuda 520 estan equipats amb una garantia de cinc anys i el recurs instal·lat us permet reescriure la capacitat total de la unitat 1800 vegades, és a dir, de mitjana una vegada al dia. Es tracta d'indicadors de resistència molt alts, segons els quals l'oferta de Seagate, per exemple, és tres vegades superior al Samsung 970 EVO Plus més popular.
I llavors és el moment de mostrar com és el Seagate FireCuda 520 des de l'exterior. Es tracta d'una placa M.2 del factor de forma tradicional 2280 amb xips situats a banda i banda.
Aquí no hi ha mesures de refrigeració especials que a altres fabricants els agradi acumular a les seves unitats, a causa del fet que gairebé el cent per cent de les plaques base amb suport PCIe 4.0 tenen els seus propis sistemes de refrigeració per a les ranures M.2.
En cas contrari, la unitat és similar a altres productes basats en el controlador Phison PS5016-E16, però amb una diferència notable: el xip del controlador porta la marca Seagate. Això es deu al fet que els controladors per al FireCuda 520 tampoc es van comprar al mercat obert, sinó que es van fer per encàrrec especial. Tanmateix, això no significa tant per a l'usuari final, sinó que el que és realment important és l'ús de firmware modificat, que conté certes optimitzacions que distingeixen la unitat Seagate d'altres SSD amb maquinari similar.
Està clar que és poc probable que el microprograma canviï significativament les característiques de velocitat del controlador, però, permet alguna cosa. Per exemple, el FireCuda 520 compta amb la implementació de la memòria cau SLC dinàmica, mentre que les unitats basades en controladors Phison llançats anteriorment utilitzaven una memòria cau SLC estàtica d'una mida força limitada. El nou enfocament us permet gravar quantitats molt més grans d'informació al FireCuda 520 a gran velocitat.
Funciona de manera molt senzilla: qualsevol dada que entri a la unitat s'escriu a la memòria flash TLC en un mode SLC d'un bit molt ràpid. Les cel·les utilitzades d'aquesta manera es transfereixen a l'estat TLC més tard, quan l'usuari ja no accedeix a la unitat, o segons sigui necessari, si el conjunt de cel·les netes s'esgota durant el procés d'escriptura. En altres paraules, un terç de l'espai lliure del FireCuda 520 es pot omplir contínuament a la màxima velocitat, però aleshores el rendiment disminuirà. Però si espereu una mica, un terç de l'espai lliure restant es pot tornar a utilitzar en mode d'alta velocitat.
Aquí, per exemple, és com es veu el gràfic d'enregistrament lineal en blanc en un FireCuda 520 amb una capacitat de 2 TB.
Per als primers 667 GB, la gravació es realitza a una velocitat de 4,1 GB/s, després la velocitat disminueix radicalment fins a 0,53 GB/s, però heu d'entendre que amb l'ús normal de la unitat no trobareu aquest comportament; això requereix un registre llarg i continu d'enormes quantitats d'informació.
A més del firmware, el FireCuda 520 també és interessant en el seu programari inclòs. La utilitat propietat de SeaTools SSD és molt més convenient per controlar l'estat d'un SSD que els programes de tercers. A més, permet actualitzar el microprogramari, provar el rendiment i realitzar algunes operacions addicionals com ara diagnòstics avançats o Secure Erase.
També val la pena esmentar que els propietaris de FireCuda 520 poden descarregar el programa DiscWizard des del lloc web de Seagate per a una migració suau des d'unitats de disc anteriors, transferint totes les dades i el sistema operatiu.
I és realment ràpid?
Queda per fer una còpia de seguretat de tot el que s'ha dit sobre els avantatges de la interfície PCI Express 4.0 i la unitat amb el seu suport amb alguns resultats pràctics. I això no és especialment difícil, perquè el FireCuda 520 realment té un rendiment notablement superior, que no està disponible per a les unitats de generació anterior. Malgrat que hi ha queixes fonamentades sobre el controlador Phison PS5016-E16 a causa del fet que encara no utilitza l'ample de banda complet de PCIe 4.0, el rendiment de velocitat del Seagate FireCuda 520 és òbviament superior al de les unitats per a PCIe 3.0.
La taula següent compara les característiques del Seagate FireCuda 520 amb les característiques del FireCuda 510, el model NVMe SSD insígnia anterior de Seagate, que està dissenyat per a la interfície PCIe 3.0 x4. Per exemple, la comparació es limita a les opcions SSD més àmplies i ràpides amb una capacitat de 2 TB, però si comparem modificacions d'altres capacitats, la imatge serà aproximadament la mateixa.
Tanmateix, les característiques del passaport són una cosa, però la vida real és una altra. Per tant, simplement vam agafar aquestes dues unitats - FireCuda 520 2 TB i FireCuda 510 2 TB - i les vam comparar en proves.
FireCuda 520 2 TB
FireCuda 510 2 TB
Els resultats de CrystalDiskMark requereixen algun comentari. El nou SSD PCIe 4.0 va resultar ser notablement més ràpid que el seu predecessor pel que fa a velocitats lineals: l'avantatge arriba a gairebé una vegada i mitja la mida i es pot veure tant amb cues de sol·licituds profundes com amb mínimes. El FireCuda 520 és superior a la versió anterior del Seagate NVMe SSD en operacions de blocs petits, tot i que aquí no s'observa el mateix avenç impressionant: tot es redueix al fet que la lògica del controlador segueix sent la mateixa. Com a tal, el FireCuda 520 brillarà principalment sota càrregues de treball seqüencials. Pel que fa a les operacions amb blocs petits arbitraris, la interfície PCI Express 4.0, naturalment, no pot fer alguna cosa semblant a Optane des d'una unitat de memòria flash.
Però no es pot negar el fet que les operacions lineals d'alta velocitat siguin un actiu molt potent del FireCuda 520. Això es pot veure amb més detall als resultats ATTO Disk Benchmark: tan aviat com els blocs utilitzats per intercanviar dades adquireixen un volum de 128 KB o més, es fa impossible mantenir-se al dia amb el FireCuda 520 fins i tot en teoria (fins i tot Optane no és capaç d'això), ja que les velocitats d'intercanvi de dades superen el límit establert per l'ample de banda de la interfície PCIe 3.0 x4.
FireCuda 520 2 TB
FireCuda 510 2 TB
En les proves sintètiques tot resulta més que convincent, però què passa amb la vida real? PCMark 10 pot respondre aquesta pregunta: conté escenaris que reprodueixen la càrrega típica de les unitats durant el treball diari de l'usuari.
I en aquest cas, el FireCuda 520 és fins a un 30% més ràpid que el seu predecessor. A més, aquest avantatge s'expressa no només en un augment de la velocitat de les operacions del disc, sinó també en una disminució notable del temps de resposta del subsistema del disc. Aquest patró es pot veure quan s'utilitza un SSD com a unitat única i universal (vegeu el punt de referència de la unitat del sistema complet). I en el cas que l'SSD exerceixi exclusivament el paper d'una unitat del sistema en la qual s'instal·len el sistema operatiu i el programari (vegeu la referència Quick System Drive). I fins i tot quan l'SSD s'utilitza com a "bocament de fitxers" (vegeu Data Drive Benchmark), tot i que això, francament, passa molt poques vegades.
Els avantatges de velocitat del FireCuda 520 són fàcils de veure quan copieu fitxers amb normalitat. El diagrama següent mostra els resultats de la prova DiskBench en copiar un directori de treball amb diferents fitxers amb un volum total d'uns 20 GB dins de la unitat. Per descomptat, aquí no s'observa un augment com en les proves sintètiques, però la transició a PCIe 25 proporciona el seu 30-4.0% addicional de rendiment sense cap dubte.
Per a la varietat, també podeu veure fins a quin punt una unitat PCIe 4.0 us permet carregar aplicacions de jocs. Com a exemple, a continuació es mostra el temps de càrrega del nivell a Final Fantasy XIV StormBlood (l'elecció d'aquest joc en particular es deu a les pràctiques eines de supervisió incorporades). Aquí, el guany que proporciona el FireCuda 520 sobre el FireCuda 510 és de poc més d'un segon, que no és tan significatiu, però encara es nota.
Però sota les càrregues típiques de les estacions de treball, PCI Express 4.0 és, com diuen, imprescindible. El cas és que els ordinadors destinats a la creació de continguts professionals estan equipats amb processadors multinucli molt potents i memòria ràpida. I en aquest cas, els colls d'ampolla al sistema poden sorgir fàcilment al subsistema de disc. Per exemple, mentre que molts professionals del vídeo anteriorment preferien construir matrius RAID a partir de unitats SSD, ara poden satisfer les seves necessitats amb el FireCuda 520, que gestiona dades a velocitats superiors a 4 GB/s per si sol.
Tots aquests arguments es poden recolzar fàcilment amb els resultats de la prova SPECworkstation 3, que mostra molt clarament la importància d'una unitat amb una interfície moderna: el FireCuda 520 fa front a escenaris de càrrega de disc professional pesada de mitjana un 22% més ràpid en comparació amb el FireCuda 510. .
Però s'ha de prestar especial atenció als indicadors d'operació general (la velocitat habitual de treballar amb fitxers en arxivar i copiar, així com en desenvolupar programari) i Desenvolupament de producte (mostra la velocitat de treball en sistemes CAD/CAD i en resoldre el fluid computacional). problemes de dinàmica). Aquí el potencial inherent al FireCuda 520 es revela de manera especialment convincent.
Resum
Els exemples que es donen són suficients per no deixar cap dubte que les unitats PCIe 4.0 realment us permeten obtenir un major rendiment i una millor capacitat de resposta a l'hora de resoldre tasques intensives en recursos. Per tant, quan es construeix un sistema d'alt rendiment en processadors multinucli AMD Ryzen 3000 o Threadripper 3000, és evident que no hauríeu de descuidar l'ús dels SSD NVMe més moderns. El Seagate FireCuda 520 pot ser una opció adequada aquí: definitivament no hi ha res més ràpid a les botigues de moment.
Naturalment, una unitat PCIe 4.0 costarà una mica més que la mateixa FireCuda 510, però les raons d'això s'entenen bé. I el més important és que el preu del FireCuda 520 és força de mercat, perquè aquest SSD costa gairebé el mateix que les unitats alternatives PCIe 4.0 de fabricants de tercer nivell.
Unes paraules sobre la plataforma de prova: Les proves de rendiment es van realitzar en un sistema basat en Ryzen 9 3900X basat en una placa base ASRock X570 Creator i equipat amb 16 GB DDR4-3200 SDRAM (16-16-16-32). Sistema operatiu Windows 10 Professional 1909 amb controlador NVMe estàndard Controlador NVM Express estàndard 10.0.18362.1.
Font: www.habr.com
