Hoxe queremos falar dun dos nosos novos produtos: a unidade SSD Seagate FireCuda 520. Pero non se apresure a desprazarse máis polo feed cos pensamentos "ben, outra crítica laudatoria dun gadget da marca" - intentamos facer que o material sexa útil e interesante. Baixo o corte, en primeiro lugar centrarémonos non no dispositivo en si, senón na interface PCIe 4.0 que usa. E dirémosche que esperar del, por que é bo e para quen lle pode ser útil.
Sexamos sinceros: PCI Express 4.0 non é tan novo. Os primeiros dispositivos co seu soporte apareceron no mercado de consumo o pasado verán. Grazas por isto, debemos dicirlle a AMD: foi a empresa que creou as primeiras plataformas que son capaces de aceptar dispositivos con PCI Express 4.0, e tamén fixo estes dispositivos por si mesmo: son tarxetas gráficas baseadas en GPU con arquitectura RDNA.
Aumentar o ancho de banda sempre dá lugar a grandes esperanzas, pero como se ve, as tarxetas de vídeo non obteñen case ningún beneficio ao cambiar a unha interface máis rápida. Polo menos cando se trata de cargas de xogos. Como demostraron numerosas probas independentes, incluso as tarxetas máis rápidas que admiten PCI Express 4.0, principalmente a Radeon RX 5700 XT, realizan o mesmo tanto ao usar a nova e rápida interface como ao conectarse ao clásico bus PCI Express 3.0.
Pero coas unidades de estado sólido é unha cuestión completamente diferente. A velocidade de funcionamento dos SSD NVMe de alto rendemento que funcionan a través de PCI Express 3.0 (por exemplo, Seagate FireCuda 510) baixo cargas lineais está claramente limitada polo ancho de banda da interface. Polo tanto, ampliar os límites de ancho de banda simplemente terá un impacto positivo nas capacidades dos subsistemas de discos de nova xeración.
Unha boa ilustración do feito de que nunca hai suficiente ancho de banda é o feito de que mentres estamos a falar dos primeiros dispositivos que admiten PCI Express 4.0, o PCI Special Interest Group (PCI-SIG) xa aprobou a especificación PCI Express 5.0, que leva é un paso máis cara a aumentar as velocidades das interfaces a través das cales os procesadores modernos se comunican con dispositivos externos. Pero sobre isto noutro momento, hoxe PCI Express 4.0 está na axenda.
Que ten de bo PCI Express 4.0?
A especificación PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) estandariza como as tarxetas de expansión como aceleradores gráficos, controladores de audio, adaptadores de rede e, finalmente, SSD NVMe se comunican cos compoñentes subxacentes que compoñen a plataforma de PC. Canto maior sexa a versión da especificación PCIe, maior será o rendemento que ofrece. Ademais, cando se fala de slots PCIe, ademais da versión de especificación, tamén se fala do número de carrís, que se designa como x1, x2, x4, x8 ou x16. Un maior número de liñas tamén proporciona un rendemento múltiple maior debido á expansión do bus e representa outra forma extensa de mellorar as características de velocidade da interface. Pero se falamos de SSD NVMe, entón este enfoque é difícil de aplicar neles. Dispoñibles no formato compacto M.2, os SSD para PC poden usar dous ou un máximo de catro carrís, mentres que o soporte para ata 16 carrís está limitado a tarxetas PCIe de tamaño completo. É por esta razón que a introdución de novas versións do estándar PCIe considérase un evento clave para o mercado de SSD de rendemento.
Todas as versións da especificación PCIe son compatibles con versións anteriores. As unidades orientadas a PCIe 4.0 tamén poden funcionar en plataformas que só admiten PCIe 3.0 e as placas base con ranuras PCIe 4.0 poden instalar facilmente compoñentes que funcionen de acordo co estándar PCIe 3.0. Non obstante, en ambos os casos, o sistema funcionará a velocidades PCIe 3.0, unha versión junior do estándar que se admite en ambos os dous lados.
A principal innovación incluída no PCIe 4.0 é o ancho de banda duplicado dunha soa liña. Existen diferentes opcións para estimacións numéricas dos cambios que se produciron, pero se falamos de valores teóricos e pico, a especificación PCIe 4.0 asume unha velocidade de transferencia máxima de 1,97 GB/s nunha liña en cada dirección, mentres que en PCIe 3.0 o a velocidade máxima limitouse a 0,98 GB/s. Nalgunhas fontes pode atopar cifras dúas veces máis altas, pero isto débese a que indican a velocidade total de transferencia de datos en ambas direccións.
Como dixemos anteriormente, tal aumento da velocidade da interface na práctica non é moi útil (ou mellor dito, case completamente inútil) para as tarxetas gráficas. Ao mesmo tempo, as unidades NVMe que funcionan a través de catro carrís PCIe poden bombear ata 7,88 GB/s (idealmente) nun autobús de catro carrís, o que abre un amplo campo para mellorar o rendemento.
Ademais de aumentar o ancho de banda, o estándar PCIe 4.0 tamén introduce outras innovacións. Por exemplo, contén novas funcións para reducir o consumo de enerxía, así como funcións máis amplas para a virtualización de dispositivos. Pero a dirección principal na que se movían os desenvolvedores aínda era un aumento da velocidade, e case todo se fixo principalmente por iso. Por exemplo, unha serie de melloras na nova versión da interface están dirixidas a mellorar a integridade dos sinais e a fiabilidade da súa transmisión. Noutras palabras, para a maioría dos consumidores, PCIe 4.0 significa maior ancho de banda e nada máis.
Que pasa coas plataformas compatibles con PCI Express 4.0?
Desafortunadamente, a pesar de que a propia especificación PCI Express 4.0 foi aprobada en 2017, aínda non hai moitas plataformas reais no mercado que a admitan. Isto significa que se quere utilizar unha unidade de estado sólido de alto rendemento da nova xeración, terá que preocuparse non só de atopar esa unidade, senón tamén de seleccionar unha plataforma que poida liberar o seu potencial ao máximo.
O caso é que a nova interface PCIe 4.0 ata agora só foi compatible con AMD, e aínda así só en fragmentos. Está implementado nalgúns dos seus procesadores construídos sobre a arquitectura Zen 2, e máis concretamente, na serie Ryzen 3000 de escritorio e na serie Threadripper 3000 de alto rendemento, pero, por exemplo, non na serie Ryzen 4000 móbil. Ademais, se o soporte PCIe 4.0 está dispoñible en calquera placa base Socket sTR4 para a terceira xeración de Threadripper, os procesadores Ryzen 3000 poderán interactuar con periféricos PCIe 4.0 en modo de velocidade total só nas placas base construídas no chipset X570, onde están deseñadas as liñas de sinal. tendo en conta o aumento dos requisitos de apantallamento e minimizando o ruído eléctrico.
A boa noticia aquí é que os potenciais propietarios de Ryzen 3000 pronto poderán poñerse nas súas mans noutra clase de placas base máis asequibles con soporte para tarxetas e unidades gráficas PCIe 4.0. Construiranse sobre o novo chipset B550, que debería lanzarse nos próximos meses.
En canto ás plataformas Intel, aínda non son compatibles con PCIe 4.0. Ademais, os procesadores de escritorio Comet Lake-S que sairán nun futuro próximo, que traerán consigo tanto o novo socket de procesador LGA 1200 como os novos conxuntos lóxicos do sistema da serie 4.0, tampouco recibirán PCIe 4.0. Se falamos de sistemas de escritorio Intel masivos, o soporte para esta interface pode aparecer só co lanzamento dos procesadores Rocket Lake, pero isto ocorrerá a principios do próximo ano. Pero esta interface pode chegar antes aos sistemas móbiles: nos plans, declárase soporte para PCIe 4.0 para os procesadores Tiger Lake, cuxo anuncio formal pode ter lugar este verán. Ademais, non se pode descartar que os escritorios HEDT de alto rendemento cambien tamén este ano a PCIe XNUMX: isto será posible se Intel decide ofrecer Ice Lake-X neste segmento, análogos do servidor Ice Lake-SP.
Como resultado, a pesar de que o PCIe 4.0 estenderase a medio prazo, agora mesmo os defensores dos SSD NVMe rápidos teñen poucas opcións á hora de elixir unha plataforma. O máis obvio deles é un sistema Socket AM4 baseado nun procesador Ryzen 3000 e unha placa base baseada no chipset X570.
Como van as cousas coas unidades con PCI Express 4.0?
Se observas a gama de SSD NVMe con compatibilidade con PCIe 4.0 que se presentan nos estantes das tendas, podes ter a sensación de que o mercado está saturado de varias opcións para solucións de alta velocidade de nova xeración. Non obstante, en realidade esta impresión é enganosa. A pesar de que a especificación PCIe 4.0 existe desde hai varios anos, os desenvolvedores de plataformas de hardware aínda non conseguiron traer un número suficiente de alternativas á etapa de produción en masa.
O único controlador que os fabricantes de SSD agora poden usar para os seus produtos é o Phison PS5016-E16. Ademais, en realidade, este controlador non pode ser chamado un desenvolvemento completo dunha nova xeración. Trátase máis ben dunha solución de transición baseada noutro chip PS5012-E12 anterior, no que simplemente se substituíu o bloque funcional responsable do bus externo.
Para o usuario final isto significa dúas cousas. En primeiro lugar, todas as unidades NVMe do mercado con compatibilidade con PCIe 4.0 non difiren demasiado entre si, polo menos no que se refire ao rendemento. E se ves que de súpeto se declaran velocidades máis altas para un determinado produto, probablemente isto débese á astucia dos comerciantes, e non a ningunha vantaxe real, porque, en definitiva, ambos produtos usan o mesmo controlador. En segundo lugar, as unidades PCIe 4.0 actuais aínda non poden presumir de usar todo o ancho de banda do novo bus: as velocidades máximas prometidas polo chip Phison PS5016-E16 están no nivel de 5 GB/s con lectura lineal e 4,4 GB/s con rexistros.
Do anterior segue un corolario importante: no futuro, os SSD NVMe poden dar outro salto no rendemento mesmo sen pasar á seguinte versión da especificación PCI Express. Só tes que esperar á aparición de controladores máis novos cun núcleo rediseñado adaptado ás capacidades de PCIe 4.0. E tales solucións xa se están a desenvolver. A aparición dun produto semellante espérase polo menos por parte de Samsung, ademais, os equipos de enxeñería independentes tamén están a traballar en controladores máis avanzados: Phison (PS5018-E18), Silicon Motion (SM2267), Marvell (88SS1321) e ata o non moi ben. -coñecida empresa Innogrit (IG5236).
O único problema é que todo este esplendor pode non aparecer moi pronto. O desenvolvemento do controlador é un proceso longo e adoitan producirse atrasos graves nas fases finais: durante a preparación do firmware ou durante a validación. Ademais, toda a industria viuse agora moi afectada pola pandemia de coronavirus, polo que os lanzamentos de novos produtos retrocedéronse a unha data posterior.
Noutras palabras, pode esperar moito tempo por algo mellor, pero se agora se precisa un maior rendemento do subsistema de disco, ten sentido seguir co que xa está dispoñible: unidades do controlador Phison PS5016-E16. Aínda que non elixen o ancho de banda total de catro carrís PCIe 4.0, poden presumir dun rendemento bastante bo para operacións de bloques pequenos, que, segundo os desenvolvedores, alcanza os 750 mil IOPS. Isto está garantido tanto polo deseño do controlador, que se basea nun procesador ARM Cortex R32 de 5 bits de dobre núcleo, como por un conxunto de trucos propietarios: caché dinámico SLC e tecnoloxía CoXProcessor 2.0: aceleración de hardware das cadeas de operación típicas.
Por que o Seagate FireCuda 520?
Dicíase anteriormente que todas as unidades NVMe de consumo existentes con soporte PCIe 4.0 están construídas sobre a mesma base: o controlador Phison PS5016-E16. Non obstante, isto non significa que coller o primeiro SSD PCIe 4.0 que atopes nunha tenda sexa unha boa idea. Aquí recomendamos que prestes atención ao Seagate FireCuda 520, pero non porque estás lendo este artigo no blog corporativo de Seagate.
O demo está nos detalles e, se comezas a entender, o Seagate FireCuda 520 pode resultar máis atractivo que moitas alternativas baseadas no mesmo chip Phison PS5016-E16. Hai varias razóns para iso, pero todas se reducen a unha cousa: a memoria flash instalada no FireCuda 520.
Formalmente, todas as unidades co controlador Phison PS5016-E16 usan a mesma memoria flash: BiCS96 de 4 capas (TLC 3D NAND) fabricada por Kioxia (anteriormente Toshiba Memory). Non obstante, a memoria real pode variar. Dependendo das prioridades que elixiu un fabricante en particular, a memoria pode caer en graos de calidade completamente diferentes. Por exemplo, nos produtos de empresas de terceiro nivel, adoita atoparse memoria flash para fins "medios", que, en xeral, está destinada a unidades flash e tarxetas de memoria, pero non a SSD.
Coas unidades Seagate isto é completamente imposible. A compañía non compra memoria flash no mercado aberto, pero ten un acordo directo a longo prazo con Kioxia, que se concluíu nun momento no que Toshiba estaba a desfacerse da produción de memoria. Grazas a isto, conseguimos chips NAND, como din, de primeira man e temos acceso ao silicio da mellor calidade.
Isto reflíctese inevitablemente nos parámetros de fiabilidade. Os representantes da serie Seagate FireCuda 520 están equipados cunha garantía de cinco anos e o recurso instalado permítelle reescribir a capacidade total da unidade 1800 veces, é dicir, unha media ao día. Estes son indicadores de resistencia moi altos, segundo os cales a oferta de Seagate, por exemplo, é tres veces superior ao máis popular Samsung 970 EVO Plus.
E entón é hora de mostrar como é o Seagate FireCuda 520 desde fóra. Esta é unha placa M.2 do factor de forma tradicional 2280 con chips situados en ambos os dous lados.
Aquí non hai medidas especiais de refrixeración que a outros fabricantes lles guste acumular nas súas unidades, debido ao feito de que case o cen por cento das placas base con compatibilidade con PCIe 4.0 teñen os seus propios sistemas de refrixeración para slots M.2.
Se non, a unidade é semellante a outros produtos baseados no controlador Phison PS5016-E16, pero cunha diferenza notable: o chip do controlador leva a marca Seagate. Isto débese ao feito de que os controladores para o FireCuda 520 tampouco se compraron no mercado aberto, senón que se fixeron por encargo especial. Non obstante, isto non significa tanto para o usuario final, senón que o realmente importante é o uso de firmware modificado, que contén certas optimizacións que distinguen a unidade Seagate doutros SSD con hardware similar.
Está claro que é pouco probable que o microprograma cambie significativamente as características de velocidade do controlador, con todo, permite algo. Por exemplo, o FireCuda 520 conta coa implementación de caché SLC dinámico, mentres que as unidades baseadas en controladores Phison lanzados anteriormente usaban unha caché SLC estática dun tamaño bastante limitado. O novo enfoque permítelle gravar cantidades moito maiores de información no FireCuda 520 a alta velocidade.
Funciona de xeito moi sinxelo: calquera dato que entra na unidade escríbese na memoria flash TLC nun modo SLC dun bit moi rápido. As celas utilizadas deste xeito transfírense ao estado TLC máis tarde, cando o usuario xa non accede á unidade, ou segundo sexa necesario, se o grupo de celas limpas se esgota durante o proceso de escritura. Noutras palabras, un terzo do espazo libre no FireCuda 520 pódese encher continuamente á máxima velocidade, pero entón o rendemento diminuirá. Pero se esperas un pouco, un terzo do espazo libre restante pódese volver usar no modo de alta velocidade.
Aquí, por exemplo, é como se ve a gráfica da gravación lineal en branco nun FireCuda 520 cunha capacidade de 2 TB.
Para os primeiros 667 GB, a gravación realízase a unha velocidade de 4,1 GB/s, a continuación, a velocidade diminúe radicalmente ata 0,53 GB/s, pero debes entender que co uso normal da unidade non atoparás tal comportamento; isto require un rexistro longo e continuo de enormes cantidades de información.
Ademais do firmware, o FireCuda 520 tamén é interesante no seu paquete de software. A utilidade propiedade SeaTools SSD é moito máis conveniente para controlar o estado dun SSD que os programas de terceiros. Ademais, permite actualizar o firmware, probar o rendemento e realizar algunhas operacións adicionais como diagnósticos avanzados ou Secure Erase.
Tamén vale a pena mencionar que os propietarios de FireCuda 520 poden descargar o programa DiscWizard desde o sitio web de Seagate para unha migración fluida das unidades de disco anteriores, transferindo todos os datos e o sistema operativo.
E é realmente rápido?
Queda por facer unha copia de seguridade de todo o que se dixo sobre as vantaxes da interface PCI Express 4.0 e da unidade co seu soporte con algúns resultados prácticos. E isto non é particularmente difícil, porque o FireCuda 520 realmente ten un rendemento notablemente maior, que non está dispoñible para unidades de xeración anterior. A pesar de que hai queixas ben fundadas sobre o controlador Phison PS5016-E16 debido ao feito de que aínda non utiliza todo o ancho de banda de PCIe 4.0, o rendemento de velocidade do Seagate FireCuda 520 é obviamente superior ao das unidades para PCIe 3.0.
A seguinte táboa compara as características do Seagate FireCuda 520 coas características do FireCuda 510, o anterior modelo insignia de SSD NVMe de Seagate, que está deseñado para a interface PCIe 3.0 x4. Por exemplo, a comparación limítase ás opcións SSD máis amplas e rápidas cunha capacidade de 2 TB, pero se comparamos modificacións doutras capacidades, a imaxe será aproximadamente a mesma.
Non obstante, as características do pasaporte son unha cousa, pero a vida real é outra. Polo tanto, simplemente tomamos estas dúas unidades - FireCuda 520 2 TB e FireCuda 510 2 TB - e comparámolas en probas.
FireCuda 520 2 TB
FireCuda 510 2 TB
Os resultados de CrystalDiskMark requiren algún comentario. O novo SSD PCIe 4.0 resultou ser notablemente máis rápido que o seu predecesor en canto a velocidades lineais: a vantaxe alcanza case unha vez e media o tamaño e pódese ver tanto con colas de solicitudes profundas como mínimas. O FireCuda 520 é superior á versión anterior do Seagate NVMe SSD en operacións de pequeno bloque, aínda que aquí non se observa o mesmo avance impresionante: todo se reduce ao feito de que a lóxica do controlador segue sendo a mesma. Como tal, o FireCuda 520 brillará principalmente baixo cargas de traballo secuenciais. En canto ás operacións con pequenos bloques arbitrarios, a interface PCI Express 4.0, por suposto, non pode facer algo semellante a Optane desde unha unidade de memoria flash.
Pero o feito de que as operacións lineais de alta velocidade sexan un activo moi poderoso do FireCuda 520 non se pode negar. Isto pódese ver con máis detalle nos resultados do ATTO Disk Benchmark: en canto os bloques utilizados para intercambiar datos adquiren un volume de 128 KB ou máis, faise imposible seguir o ritmo do FireCuda 520 mesmo en teoría (incluso Optane non é capaz de iso), xa que as velocidades de intercambio de datos superan o límite establecido polo ancho de banda da interface PCIe 3.0 x4.
FireCuda 520 2 TB
FireCuda 510 2 TB
Nas probas sintéticas todo resulta máis que convincente, pero que pasa na vida real? PCMark 10 pode responder a esta pregunta: contén escenarios que reproducen a carga típica das unidades durante o traballo diario do usuario.
E neste caso, o FireCuda 520 é ata un 30% máis rápido que o seu predecesor. Ademais, esta vantaxe exprésase non só nun aumento da velocidade das operacións do disco, senón tamén nunha diminución notable do tempo de resposta do subsistema do disco. Este padrón pódese ver cando se usa un SSD como única e universal unidade (consulta o Benchmark da unidade do sistema completo). E no caso de que o SSD desempeña o papel exclusivamente dunha unidade do sistema na que están instalados o sistema operativo e o software (consulte a referencia rápida da unidade do sistema). E mesmo cando o SSD se usa como un "vorcado de ficheiros" (consulta o benchmark da unidade de datos), aínda que isto, francamente, ocorre moi raramente.
Os beneficios de velocidade do FireCuda 520 son fáciles de ver cando se copian ficheiros normalmente. O seguinte diagrama mostra os resultados da proba DiskBench ao copiar un directorio de traballo con diferentes ficheiros cun volume total duns 20 GB dentro da unidade. Por suposto, aquí non se observa un aumento como nas probas sintéticas, pero a transición a PCIe 25 dá o seu 30-4.0% adicional de rendemento sen dúbida.
Para obter variedade, tamén podes ver canto máis rápido che permite cargar aplicacións de xogos cunha unidade PCIe 4.0. Como exemplo, a continuación móstrase o tempo de carga do nivel en Final Fantasy XIV StormBlood (a elección deste xogo en particular débese ás convenientes ferramentas de vixilancia integradas nel). Aquí, a ganancia que ofrece o FireCuda 520 sobre o FireCuda 510 é de pouco máis dun segundo, o que non é tan significativo, pero aínda se nota.
Pero baixo as cargas típicas das estacións de traballo, PCI Express 4.0 é, como din, un imprescindible. O caso é que os ordenadores destinados á creación de contidos profesionais están equipados con procesadores multinúcleos moi potentes e memoria rápida. E neste caso, os pescozos de botella no sistema poden xurdir facilmente no subsistema do disco. Por exemplo, aínda que moitos profesionais do vídeo anteriormente preferían construír matrices RAID a partir de unidades SSD, agora poden satisfacer as súas necesidades co FireCuda 520, que manexa datos a velocidades superiores a 4 GB/s por si só.
Todos estes argumentos poden ser facilmente apoiados polos resultados da proba SPECworkstation 3, que amosa moi claramente a importancia dunha unidade cunha interface moderna: o FireCuda 520 fai fronte a escenarios de carga de discos profesionais pesados en media un 22% máis rápido en comparación co FireCuda 510. .
Pero débese prestar especial atención aos indicadores de Operación Xeral (a velocidade habitual de traballar con ficheiros ao arquivar e copiar, así como ao desenvolver software) e ao Desenvolvemento de produtos (mostra a velocidade de traballo en sistemas CAD/CAD e ao resolver o fluído computacional). problemas de dinámica). Aquí o potencial inherente ao FireCuda 520 revélase de forma especialmente convincente.
Resumo
Os exemplos que se dan son suficientes para non deixar dúbidas de que as unidades PCIe 4.0 realmente permítenche obter un maior rendemento e unha mellor capacidade de resposta á hora de resolver tarefas de uso intensivo de recursos. Polo tanto, ao construír un sistema de alto rendemento en procesadores multinúcleos AMD Ryzen 3000 ou Threadripper 3000, claramente non debes descoidar o uso dos SSD NVMe máis modernos. O Seagate FireCuda 520 pode ser unha opción axeitada aquí: definitivamente non hai nada máis rápido nas tendas neste momento.
Por suposto, unha unidade PCIe 4.0 custará un pouco máis que o mesmo FireCuda 510, pero as razóns diso enténdense ben. E o máis importante é que o prezo do FireCuda 520 é bastante de mercado, porque este SSD custa case o mesmo que as unidades alternativas PCIe 4.0 de fabricantes de terceiros.
Algunhas palabras sobre a plataforma de proba: As probas de rendemento realizáronse nun sistema baseado en Ryzen 9 3900X baseado nunha placa base ASRock X570 Creator e equipado con 16 GB DDR4-3200 SDRAM (16-16-16-32). Sistema operativo Windows 10 Professional 1909 con controlador NVMe estándar Controlador NVM Express estándar 10.0.18362.1.
Fonte: www.habr.com