I dag vil vi tale om et af vores nye produkter - Seagate FireCuda 520 SSD-drevet. Men skynd dig ikke at scrolle videre gennem feedet med tankerne "jamen, endnu en rosende anmeldelse af en gadget fra mærket" - vi forsøgte at gøre materialet nyttigt og interessant. Under snittet vil vi først og fremmest ikke fokusere på selve enheden, men på PCIe 4.0-grænsefladen, som den bruger. Og vi fortæller dig, hvad du kan forvente af det, hvorfor det er godt, og hvem det potentielt kan være nyttigt for.
Lad os være ærlige: PCI Express 4.0 er ikke så nyt. De første enheder med dens support dukkede op på forbrugermarkedet sidste sommer. Tak for dette bør vi sige til AMD: det var firmaet, der skabte de første platforme, der er i stand til at acceptere enheder med PCI Express 4.0, og også lavede sådanne enheder selv - det er GPU-baserede grafikkort med RDNA-arkitektur.
Forøgelse af båndbredden giver altid anledning til stort håb, men som det viser sig, opnår videokort næsten ingen fordele ved at skifte til en hurtigere grænseflade. I hvert fald når det kommer til spilbelastninger. Som adskillige uafhængige test har vist, yder selv de hurtigste kort, der understøtter PCI Express 4.0, primært Radeon RX 5700 XT, det samme, når de bruger det nye og hurtige interface, eller når de er tilsluttet den klassiske PCI Express 3.0-bus.
Men med solid-state-drev er det en helt anden sag. Driftshastigheden for højtydende NVMe SSD'er, der opererer via PCI Express 3.0 (for eksempel Seagate FireCuda 510) under lineære belastninger er klart begrænset af grænsefladebåndbredden. Derfor vil en udvidelse af båndbreddegrænserne simpelthen have en positiv indvirkning på mulighederne i den nye generation af diskundersystemer.
En god illustration af, at der aldrig er nok båndbredde, er det faktum, at mens vi taler om de første enheder, der understøtter PCI Express 4.0, har PCI Special Interest Group (PCI-SIG) allerede godkendt PCI Express 5.0-specifikationen, som tager det et skridt videre mod at øge hastighederne på grænseflader, hvorigennem moderne processorer kommunikerer med eksterne enheder. Men om dette en anden gang, i dag er PCI Express 4.0 på dagsordenen.
Hvad er godt ved PCI Express 4.0?
PCIe-specifikationen (Peripheral Component Interconnect Express) standardiserer, hvordan udvidelseskort såsom grafikacceleratorer, lydcontrollere, netværksadaptere og endelig NVMe SSD'er kommunikerer med de underliggende komponenter, der udgør pc-platformen. Jo højere version af PCIe-specifikationen er, jo højere gennemløb giver den. Når man taler om PCIe-slots, taler man udover specifikationsversionen også om antallet af baner, som er udpeget som x1, x2, x4, x8 eller x16. Et større antal linjer giver også en flere gange højere gennemstrømning på grund af busudvidelse og repræsenterer en anden omfattende måde at forbedre grænsefladens hastighedskarakteristika på. Men hvis vi taler om NVMe SSD'er, så er denne tilgang svær at anvende i dem. Tilgængelig i den kompakte M.2-formfaktor kan PC SSD'er bruge to eller maksimalt fire baner, mens understøttelse af op til 16 baner er begrænset til PCIe-kort i fuld størrelse. Det er af denne grund, at introduktionen af nye versioner af PCIe-standarden betragtes som en nøglebegivenhed for SSD-markedet for ydeevne.
Alle versioner af PCIe-specifikationen er bagudkompatible. PCIe 4.0-orienterede drev kan også fungere på platforme, der kun understøtter PCIe 3.0, og bundkort med PCIe 4.0-slots kan nemt installere komponenter, der fungerer i overensstemmelse med PCIe 3.0-standarden. Men i begge tilfælde vil systemet fungere ved PCIe 3.0-hastigheder, en juniorversion af standarden, der understøttes på begge sider.
Den vigtigste innovation inkluderet i PCIe 4.0 er den fordoblede båndbredde på en enkelt linje. Der er forskellige muligheder for numeriske estimater af de ændringer, der er sket, men hvis vi taler om teoretiske værdier og spidsværdier, antager PCIe 4.0-specifikationen en maksimal overførselshastighed på 1,97 GB/s på en linje i hver retning, mens i PCIe 3.0 maksimal hastighed var begrænset til 0,98 GB/s. I nogle kilder kan du finde dobbelt så høje tal, men det skyldes, at de angiver den samlede dataoverførselshastighed i begge retninger.
Som vi sagde ovenfor, er en sådan stigning i grænsefladehastigheden i praksis ikke særlig nyttig (eller rettere sagt, næsten fuldstændig ubrugelig) for grafikkort. Samtidig er NVMe-drev, der opererer via fire PCIe-baner, i stand til at pumpe op til 7,88 GB/s (ideelt set) på tværs af en fire-sporet bus, hvilket åbner op for store muligheder for ydeevneforbedringer.
Ud over at øge båndbredden introducerer PCIe 4.0-standarden også andre innovationer. For eksempel indeholder den nye funktioner til at reducere strømforbruget, samt mere omfattende funktioner til enhedsvirtualisering. Men hovedretningen, som udviklerne bevægede sig i, var stadig en stigning i hastigheder, og næsten alt blev gjort primært for dets skyld. For eksempel er en række forbedringer i den nye version af grænsefladen rettet mod at forbedre integriteten af signaler og pålideligheden af deres transmission. Med andre ord, for de fleste forbrugere betyder PCIe 4.0 højere båndbredde og intet mere.
Hvad med platforme, der understøtter PCI Express 4.0?
På trods af at selve PCI Express 4.0-specifikationen blev godkendt tilbage i 2017, er der desværre stadig ikke mange rigtige platforme på markedet, der understøtter det. Det betyder, at hvis du vil bruge et højtydende solid-state-drev af den nye generation, skal du bekymre dig ikke kun om at finde et sådant drev selv, men også om at vælge en platform, der fuldt ud kan frigøre sit potentiale.
Faktum er, at det nye PCIe 4.0-interface indtil videre kun er blevet understøttet af AMD, og selv da kun i fragmenter. Det er implementeret i nogle af dets processorer bygget på Zen 2-arkitekturen, og mere specifikt i Ryzen 3000-serien til desktop og i den højtydende Threadripper 3000-serien, men for eksempel ikke i den mobile Ryzen 4000-serie. hvis PCIe 4.0-understøttelse er tilgængelig i ethvert Socket sTR4-bundkort til tredje generation Threadripper, vil Ryzen 3000-processorer kun kunne interagere med PCIe 4.0-ydre enheder i fuldhastighedstilstand på bundkort bygget på X570-chipsættet, hvor signallinjerne er designet. under hensyntagen til øgede krav til afskærmning og minimering af elektrisk støj.
Den gode nyhed her er, at potentielle Ryzen 3000-ejere snart vil være i stand til at få fingrene i en anden klasse af mere overkommelige bundkort med understøttelse af PCIe 4.0-grafikkort og -drev. De vil blive bygget på det nye B550-chipsæt, som skulle frigives inden for de næste par måneder.
Hvad angår Intel-platforme, så understøtter de slet ikke PCIe 4.0 endnu. Desuden vil Comet Lake-S desktop-processorerne, der udkommer i den nærmeste fremtid, og som vil bringe både det nye LGA 1200-processorstik og de nye 4.0-serie systemlogiksæt med sig, heller ikke PCIe 4.0. Hvis vi taler om masse Intel-desktopsystemer, kan understøttelse af denne grænseflade kun vises med udgivelsen af Rocket Lake-processorer, men dette vil ske omkring begyndelsen af næste år. Men denne grænseflade kan komme til mobile systemer tidligere: i planerne er understøttelse af PCIe 4.0 erklæret for Tiger Lake-processorer, hvis formelle meddelelse kan finde sted denne sommer. Derudover kan det ikke udelukkes, at højtydende HEDT-desktops vil skifte til PCIe XNUMX også i år: dette bliver muligt, hvis Intel beslutter sig for at tilbyde Ice Lake-X i dette segment - analoger til serveren Ice Lake-SP.
Som et resultat, på trods af at PCIe 4.0 vil blive udbredt på mellemlang sigt, har fortalere for hurtige NVMe SSD'er lige nu få muligheder, når de skal vælge en platform. Den mest oplagte af dem er et Socket AM4-system baseret på en Ryzen 3000-processor og et bundkort baseret på X570-chipsættet.
Hvordan går det med drev, der kører PCI Express 4.0?
Hvis du ser på udvalget af NVMe SSD'er med PCIe 4.0-understøttelse, der præsenteres på butikshylderne, kan du få en fornemmelse af, at markedet er overfyldt med forskellige muligheder for nye generations højhastighedsløsninger. Men i virkeligheden er dette indtryk vildledende. På trods af at PCIe 4.0-specifikationen har eksisteret i flere år, har hardwareplatformudviklere endnu ikke formået at bringe et tilstrækkeligt antal alternativer til masseproduktionsstadiet.
Den eneste controller, som SSD-producenter nu kan bruge til deres produkter, er Phison PS5016-E16. Desuden kan denne controller i virkeligheden ikke kaldes en fuldgyldig udvikling af en ny generation. Dette er snarere en overgangsløsning baseret på en anden tidligere PS5012-E12-chip, hvor den funktionelle blok, der er ansvarlig for den eksterne bus, simpelthen blev udskiftet.
For slutbrugeren betyder det to ting. For det første adskiller alle NVMe-drev på markedet med PCIe 4.0-understøttelse sig ikke for meget fra hinanden, i hvert fald når det kommer til ydeevne. Og hvis du ser, at der pludselig deklareres højere nominelle hastigheder for et bestemt produkt, skyldes det højst sandsynligt marketingfolks list og ikke nogen reelle fordele, for i sidste ende bruger begge produkter den samme controller. For det andet kan dagens PCIe 4.0-drev endnu ikke prale af at bruge den fulde båndbredde af den nye bus – de maksimale hastigheder, der loves af Phison PS5016-E16-chippen, er på niveauet 5 GB/s med lineær læsning og 4,4 GB/s med rekorder.
En vigtig konsekvens følger af ovenstående: i fremtiden kan NVMe SSD'er tage endnu et spring i ydeevne, selv uden at flytte til den næste version af PCI Express-specifikationen. Du skal bare vente på udseendet af nyere controllere med en nydesignet kerne tilpasset mulighederne i PCIe 4.0. Og sådanne løsninger er allerede ved at blive udviklet. Udseendet af et lignende produkt forventes i det mindste fra Samsung, derudover arbejder uafhængige ingeniørhold også på mere avancerede controllere: Phison (PS5018-E18), Silicon Motion (SM2267), Marvell (88SS1321) og endda de ikke særlig gode -kendt firma Innogrit (IG5236).
Det eneste problem er, at al denne pragt måske ikke vises meget snart. Controllerudvikling er en lang proces, og der opstår ofte alvorlige forsinkelser i de sidste faser - under firmwareforberedelse eller under validering. Derudover er hele branchen nu blevet stærkt påvirket af coronavirus-pandemien, hvorfor nye produktudgivelser er blevet skubbet tilbage til et senere tidspunkt.
Med andre ord kan du vente længe på noget bedre, men hvis der er behov for højere ydeevne af diskundersystemet nu, så giver det mening at holde fast i det, der allerede er tilgængeligt - drev på Phison PS5016-E16-controlleren. Selvom de ikke vælger den fulde båndbredde af fire PCIe 4.0-baner, kan de prale af ret god ydeevne til small-block-operationer, som ifølge udviklerne når op på 750 tusind IOPS. Dette sikres både af designet af controlleren, som er baseret på en dual-core 32-bit ARM Cortex R5 processor, og af et sæt proprietære tricks: dynamisk SLC caching og CoXProcessor 2.0 teknologi – hardwareacceleration af typiske operationskæder.
Hvorfor Seagate FireCuda 520?
Det blev sagt ovenfor, at alle eksisterende forbruger-NVMe-drev med PCIe 4.0-understøttelse er bygget på det samme grundlag - Phison PS5016-E16-controlleren. Det betyder dog ikke, at det vil være en god idé at hente den første PCIe 4.0 SSD, du støder på i en butik. Her vil vi anbefale at være opmærksom på Seagate FireCuda 520, men slet ikke fordi du læser denne artikel på Seagates virksomhedsblogg.
Djævelen er i detaljerne, og hvis du begynder at forstå, kan Seagate FireCuda 520 vise sig at være mere attraktiv end mange alternativer baseret på den samme Phison PS5016-E16-chip. Der er flere grunde til dette, men de koger alle ned til én ting - flashhukommelsen installeret i FireCuda 520.
Formelt bruger alle drev med Phison PS5016-E16-controlleren den samme flashhukommelse: 96-lags BiCS4 (TLC 3D NAND) fremstillet af Kioxia (tidligere Toshiba Memory). Den faktiske hukommelse kan dog variere. Afhængigt af hvilke prioriteter en bestemt producent har valgt for sig selv, kan hukommelsen falde i helt forskellige kvalitetsgrader. For eksempel findes der ofte flash-hukommelse til "medie"-formål i produkter fra tredje-tier virksomheder, som generelt er beregnet til flashdrev og hukommelseskort, men ikke til SSD'er.
Med Seagate-drev er dette fuldstændig umuligt. Virksomheden køber ikke flashhukommelse på det åbne marked, men har en langsigtet direkte aftale med Kioxia, som blev indgået på et tidspunkt, hvor Toshiba var ved at skille sig af med hukommelsesproduktionen. Takket være dette får vi NAND-chips, som man siger, førstehånds og har adgang til den bedste kvalitet silicium.
Dette afspejles uundgåeligt i pålidelighedsparametrene. Repræsentanter for Seagate FireCuda 520-serien er udstyret med en fem-års garanti, og den installerede ressource giver dig mulighed for at overskrive den fulde kapacitet af drevet 1800 gange, det vil sige i gennemsnit en gang om dagen. Det er meget høje udholdenhedsindikatorer, ifølge hvilke Seagate-tilbuddet for eksempel er tre gange bedre end den mest populære Samsung 970 EVO Plus.
Og så er det tid til at vise, hvordan Seagate FireCuda 520 ser ud udefra. Dette er et M.2 board af den traditionelle 2280 formfaktor med chips placeret på begge sider.
Her er der ingen særlige køleforanstaltninger, som andre producenter kan lide at stable på deres drev, på grund af det faktum, at næsten hundrede procent af bundkort med PCIe 4.0-understøttelse har deres egne kølesystemer til M.2-slots.
Ellers ligner drevet andre produkter baseret på Phison PS5016-E16-controlleren, men med en mærkbar forskel - controller-chippen bærer Seagate-mærket. Det skyldes, at controllerne til FireCuda 520 heller ikke er købt på det åbne marked, men lavet på specialbestilling. Dette betyder dog ikke så meget for slutbrugeren, men det, der er rigtig vigtigt, er brugen af modificeret firmware, som indeholder visse optimeringer, der adskiller Seagate-drevet fra andre SSD'er med lignende hardware.
Det er klart, at mikroprogrammet næppe ændrer hastighedskarakteristika for controlleren væsentligt, men det tillader noget. For eksempel kan FireCuda 520 prale af implementeringen af dynamisk SLC-cache, mens drev baseret på Phison-controllere udgivet tidligere brugte en statisk SLC-cache af en ret begrænset størrelse. Den nye tilgang giver dig mulighed for at optage meget større mængder information på FireCuda 520 ved høj hastighed.
Det fungerer meget enkelt: alle data, der kommer ind i drevet, skrives til TLC-flashhukommelsen i en meget hurtig en-bit SLC-tilstand. De celler, der bruges på denne måde, overføres til TLC-tilstanden enten senere, når brugeren ikke længere får adgang til drevet, eller efter behov, hvis puljen af rene celler er opbrugt under skriveprocessen. Med andre ord kan en tredjedel af den ledige plads på FireCuda 520 løbende udfyldes med maksimal hastighed, men så vil ydeevnen falde. Men hvis du venter lidt, kan en tredjedel af den resterende ledige plads igen bruges i højhastighedstilstand.
Her er for eksempel, hvordan grafen for lineær optagelse til blank ser ud på en FireCuda 520 med en kapacitet på 2 TB.
For de første 667 GB udføres optagelse med en hastighed på 4,1 GB/s, derefter falder hastigheden radikalt til 0,53 GB/s, men du skal forstå, at med normal brug af drevet vil du ikke støde på en sådan adfærd - dette kræver en lang og kontinuerlig registrering af enorme mængder information.
Ud over firmwaren er FireCuda 520 også interessant i sin medfølgende software. Det proprietære SeaTools SSD-værktøj er meget mere praktisk til at overvåge status for en SSD end tredjepartsprogrammer. Derudover giver det dig mulighed for at opdatere firmwaren, teste ydeevnen og udføre nogle ekstra handlinger såsom avanceret diagnostik eller sikker sletning.
Det er også værd at nævne, at FireCuda 520-ejere kan downloade DiscWizard-programmet fra Seagate-webstedet for en jævn migrering fra tidligere diskdrev, overførsel af alle data og operativsystemet.
Og er det virkelig hurtigt?
Det er tilbage at sikkerhedskopiere alt, hvad der er blevet sagt om fordelene ved PCI Express 4.0-grænsefladen og drevet med dets support med nogle praktiske resultater. Og det er ikke specielt svært, for FireCuda 520 har virkelig en mærkbart højere ydeevne, som ikke er tilgængelig for tidligere generationers drev. På trods af, at der er velbegrundede klager over Phison PS5016-E16-controlleren på grund af det faktum, at den stadig ikke udnytter den fulde båndbredde af PCIe 4.0, er hastighedsydelsen af Seagate FireCuda 520 naturligvis højere end for drev til PCIe 3.0.
Følgende tabel sammenligner egenskaberne for Seagate FireCuda 520 med egenskaberne for FireCuda 510, Seagates tidligere flagskib NVMe SSD-model, som er designet til PCIe 3.0 x4-grænsefladen. Eksempelvis er sammenligningen begrænset til de mest rummelige og hurtigste SSD-muligheder med en kapacitet på 2 TB, men sammenligner vi modifikationer af andre kapaciteter, vil billedet være nogenlunde det samme.
Dog er paskarakteristika én ting, men det virkelige liv er en anden. Derfor tog vi blot disse to drev – FireCuda 520 2 TB og FireCuda 510 2 TB – og sammenlignede dem i test.
FireCuda 520 2 TB
FireCuda 510 2 TB
CrystalDiskMarks resultater kræver nogle kommentarer. Den nye PCIe 4.0 SSD viste sig at være mærkbart hurtigere end sin forgænger med hensyn til lineære hastigheder: Fordelen når næsten halvanden gange størrelsen og kan ses både med dybe og med minimale anmodningskøer. FireCuda 520 er overlegen i forhold til den tidligere version af Seagate NVMe SSD i small-block operationer, selvom det samme imponerende gennembrud ikke observeres her: det hele kommer ned til, at controllerlogikken forbliver den samme. Som sådan vil FireCuda 520 primært skinne under sekventielle arbejdsbelastninger. Hvad angår operationer med vilkårlige små blokke, kan PCI Express 4.0-grænsefladen naturligvis ikke gøre noget, der ligner Optane fra et flashhukommelsesdrev.
Men det faktum, at lineære højhastighedsoperationer er et meget kraftfuldt aktiv ved FireCuda 520, kan ikke nægtes. Dette kan ses mere detaljeret i ATTO Disk Benchmark-resultaterne: så snart de blokke, der bruges til at udveksle data, får en volumen på 128 KB eller mere, bliver det umuligt at følge med FireCuda 520, selv i teorien (selv Optane er det ikke i stand til dette), da dataudvekslingshastighederne går ud over grænsen , der er fastsat af PCIe 3.0 x4 interfacebåndbredde.
FireCuda 520 2 TB
FireCuda 510 2 TB
I syntetiske test viser alt sig mere end overbevisende, men hvad med i det virkelige liv? PCMark 10 kan besvare dette spørgsmål - den indeholder scenarier, der gengiver den typiske belastning på drev under brugerens daglige arbejde.
Og i dette tilfælde er FireCuda 520 op til 30 % hurtigere end sin forgænger. Desuden udtrykkes denne fordel ikke kun i en stigning i hastigheden af diskoperationer, men også i et mærkbart fald i diskundersystemets responstid. Dette mønster kan ses, når du bruger en SSD som det eneste og universelle drev (se Full System Drive Benchmark). Og i det tilfælde, hvor SSD'en udelukkende spiller rollen som et systemdrev, hvor OS og software er installeret (se Quick System Drive Benchmark). Og selv når SSD'en bruges som et "fildump" (se Data Drive Benchmark), selvom dette ærligt talt sker meget sjældent.
Hastighedsfordelene ved FireCuda 520 er nemme at se, når du kopierer filer normalt. Diagrammet nedenfor viser resultaterne af DiskBench-testen, når du kopierer en arbejdsmappe med forskellige filer med en samlet volumen på omkring 20 GB inde i drevet. En sådan stigning som i syntetiske tests observeres naturligvis ikke her, men overgangen til PCIe 25 giver uden tvivl sine yderligere 30-4.0% i ydeevne.
For variation kan du også se på, hvor meget hurtigere et PCIe 4.0-drev giver dig mulighed for at indlæse spilapplikationer. Nedenfor er som et eksempel niveauets indlæsningstid i Final Fantasy XIV StormBlood (valget af dette særlige spil skyldes de praktiske overvågningsværktøjer, der er indbygget i det). Her er gevinsten, som FireCuda 520 giver i forhold til FireCuda 510, lidt over et sekund, hvilket ikke er så markant, men alligevel mærkbart.
Men under belastninger, der er typiske for arbejdsstationer, er PCI Express 4.0, som man siger, et must have. Faktum er, at computere rettet mod professionel indholdsskabelse er udstyret med meget kraftige multi-core processorer og hurtig hukommelse. Og i dette tilfælde kan der let opstå flaskehalse i systemet i diskundersystemet. For eksempel, mens mange videoprofessionelle tidligere foretrak at bygge RAID-arrays fra SSD-drev, kan de nu opfylde deres behov med FireCuda 520, som håndterer data med hastigheder på over 4 GB/s alene.
Alle disse argumenter kan let understøttes af resultaterne af SPECworkstation 3-testen, som meget tydeligt viser vigtigheden af et drev med en moderne grænseflade: FireCuda 520 klarer store professionelle diskbelastningsscenarier i gennemsnit 22 % hurtigere sammenlignet med FireCuda 510 .
Men der bør lægges særlig vægt på de generelle driftsindikatorer (den sædvanlige hastighed for at arbejde med filer ved arkivering og kopiering, samt ved udvikling af software) og produktudvikling (viser arbejdshastigheden i CAD/CAD-systemer og ved løsning af beregningsvæske dynamik problemer). Her afsløres det potentiale, der ligger i FireCuda 520, særligt overbevisende.
Resumé
De anførte eksempler er nok til at efterlade ingen tvivl om, at PCIe 4.0-drev virkelig giver dig mulighed for at få højere ydeevne og bedre reaktionsevne, når du løser ressourcekrævende opgaver. Derfor, når du bygger et højtydende system på multi-core AMD Ryzen 3000 eller Threadripper 3000 processorer, bør du tydeligvis ikke negligere brugen af de mest moderne NVMe SSD'er. Seagate FireCuda 520 kan være et passende valg her: Der er bestemt ikke noget hurtigere i butikkerne i øjeblikket.
Naturligvis vil et PCIe 4.0-drev koste lidt mere end den samme FireCuda 510, men årsagerne til dette er godt forstået. Og det vigtigste er, at prisen på FireCuda 520 er ret markedspris, fordi denne SSD koster næsten det samme som alternative PCIe 4.0-drev fra tredjepartsproducenter.
Et par ord om testplatformen: Ydelsestest blev udført på et Ryzen 9 3900X-baseret system baseret på et ASRock X570 Creator bundkort og udstyret med 16 GB DDR4-3200 SDRAM (16-16-16-32). Operativsystem Windows 10 Professional 1909 med standard NVMe-driver Standard NVM Express Controller 10.0.18362.1.
Kilde: www.habr.com