Денес сакаме да зборуваме за еден од нашите нови производи - SSD-диск Seagate FireCuda 520. Но, не брзајте да се движите понатаму низ доводот со мислите „добро, уште еден пофален преглед на гаџет од брендот“ - се обидовме да направете го материјалот корисен и интересен. Под сечењето, прво ќе се фокусираме не на самиот уред, туку на интерфејсот PCIe 4.0 што го користи. И ние ќе ви кажеме што да очекувате од него, зошто е добро и на кого би можело да му биде корисно.
Да бидеме искрени: PCI Express 4.0 не е толку нов. Првите уреди со негова поддршка се појавија на потрошувачкиот пазар минатото лето. Благодарам за ова, треба да и кажеме на AMD: токму компанијата ги создаде првите платформи кои се способни да прифаќаат уреди со PCI Express 4.0, а исто така и самите направија такви уреди - ова се графички картички базирани на GPU со RDNA архитектура.
Зголемувањето на пропусниот опсег секогаш дава голема надеж, но како што се испоставува, видео картичките немаат речиси никаква корист од префрлањето на побрз интерфејс. Барем кога станува збор за оптоварувања на игри. Како што покажаа бројните независни тестови, дури и најбрзите картички кои поддржуваат PCI Express 4.0, првенствено Radeon RX 5700 XT, го прават истото и кога го користите новиот и брз интерфејс и кога се поврзани со класичната шина PCI Express 3.0.
Но, со погоните со цврста состојба, тоа е сосема поинаква работа. Работната брзина на NVMe SSD-дискови со високи перформанси кои работат преку PCI Express 3.0 (на пример, Seagate FireCuda 510) при линеарни оптоварувања е јасно ограничена од пропусниот опсег на интерфејсот. Затоа, проширувањето на границите на пропусниот опсег едноставно е обврзано да има позитивно влијание врз можностите на потсистемите на дискови од новата генерација.
Добра илустрација за фактот дека никогаш нема доволно пропусен опсег е фактот дека додека зборуваме за првите уреди што поддржуваат PCI Express 4.0, групата за специјални интереси на PCI (PCI-SIG) веќе ја одобри спецификацијата PCI Express 5.0, што ја зема тоа е еден чекор понатаму кон зголемување на брзините на интерфејсите преку кои современите процесори комуницираат со надворешни уреди. Но, за ова некое друго време, денес PCI Express 4.0 е на дневен ред.
Што е добро за PCI Express 4.0?
Спецификацијата PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) го стандардизира начинот на кој картичките за проширување, како што се графичките акцелератори, аудио контролерите, мрежните адаптери и конечно NVMe SSD-овите, комуницираат со основните компоненти што ја сочинуваат платформата на компјутерот. Колку е поголема верзијата на спецификацијата PCIe, толку е поголема пропусната моќ што ја обезбедува. Дополнително, кога се зборува за PCIe слотови, покрај верзијата со спецификација, зборуваат и за бројот на ленти, кој е означен како x1, x2, x4, x8 или x16. Поголемиот број линии, исто така, дава повеќекратна поголема пропусност поради проширувањето на автобусот и претставува уште еден, обемен начин за подобрување на брзинските карактеристики на интерфејсот. Но, ако зборуваме за NVMe SSD-дискови, тогаш овој пристап е тешко да се примени кај нив. Достапни во компактната форма M.2, компјутерските SSD-дискови можат да користат две или максимум четири ленти, додека поддршката до 16 ленти е ограничена на PCIe картички со целосна големина. Токму поради оваа причина, воведувањето на нови верзии на стандардот PCIe се смета за клучен настан за пазарот на SSD со перформанси.
Сите верзии на спецификацијата PCIe се компатибилни наназад. Дисковите ориентирани кон PCIe 4.0 можат да работат и на платформи кои поддржуваат само PCIe 3.0, а матичните плочи со слотови PCIe 4.0 можат лесно да инсталираат компоненти што работат во согласност со стандардот PCIe 3.0. Сепак, и во двата случаи, системот ќе работи со PCIe 3.0 брзини, помлада верзија на стандардот што е поддржана од двете страни.
Главната иновација вклучена во PCIe 4.0 е двојно зголемениот пропусен опсег на една линија. Постојат различни опции за нумерички проценки на промените што се случиле, но ако зборуваме за теоретски и врвни вредности, спецификацијата PCIe 4.0 претпоставува максимална брзина на пренос од 1,97 GB/s на една линија во секоја насока, додека во PCIe 3.0 максималната брзина беше ограничена на 0,98 GB/s. Во некои извори може да најдете двојно повисоки бројки, но тоа се должи на фактот што тие ја означуваат вкупната брзина на пренос на податоци во двете насоки.
Како што рековме погоре, таквото зголемување на брзината на интерфејсот во пракса не е многу корисно (или подобро, речиси целосно бескорисно) за графичките картички. Во исто време, NVMe дисковите што работат преку четири ленти PCIe можат да испумпуваат до 7,88 GB/s (идеално) низ автобус со четири ленти, што отвора широк простор за подобрувања на перформансите.
Покрај зголемувањето на пропусниот опсег, стандардот PCIe 4.0 воведува и други иновации. На пример, содржи нови функции за намалување на потрошувачката на енергија, како и пообемни функции за виртуелизација на уредот. Но, главната насока во која се движеа програмерите беше сè уште зголемувањето на брзините, и речиси сè беше направено првенствено заради тоа. На пример, голем број подобрувања во новата верзија на интерфејсот се насочени кон подобрување на интегритетот на сигналите и сигурноста на нивниот пренос. Со други зборови, за повеќето потрошувачи, PCIe 4.0 значи поголем пропусен опсег и ништо повеќе.
Што е со платформите кои поддржуваат PCI Express 4.0?
За жал, и покрај фактот што самата спецификација PCI Express 4.0 беше одобрена уште во 2017 година, сè уште нема многу вистински платформи на пазарот што ја поддржуваат. Ова значи дека ако сакате да користите погон со цврста состојба со високи перформанси од новата генерација, ќе мора да се грижите не само за наоѓање таков погон, туку и за избор на платформа која може целосно да го ослободи нејзиниот потенцијал.
Факт е дека новиот интерфејс PCIe 4.0 досега беше поддржан само од AMD, па дури и тогаш само во фрагменти. Тој е имплементиран во некои од неговите процесори изградени на архитектурата Zen 2, и поконкретно, во десктоп серијата Ryzen 3000 и во серијата Threadripper 3000 со високи перформанси, но, на пример, не во мобилната серија Ryzen 4000. ако поддршката за PCIe 4.0 е достапна во која било матична плоча Socket sTR4 за третата генерација Threadripper, процесорите Ryzen 3000 ќе можат да комуницираат со периферните уреди PCIe 4.0 во режим со целосна брзина само во матичните плочи изградени на чипсетот X570, каде што се дизајнирани линиите за сигнал земајќи ги предвид зголемените барања за заштита и минимизирање на електричниот шум.
Добрата вест овде е дека потенцијалните сопственици на Ryzen 3000 наскоро ќе можат да добијат друга класа на поприфатливи матични плочи со поддршка за графички картички и дискови PCIe 4.0. Тие ќе бидат изградени на новиот чипсет B550, кој треба да биде пуштен во продажба во следните неколку месеци.
Што се однесува до платформите на Интел, тие сè уште не поддржуваат PCIe 4.0 воопшто. Згора на тоа, десктоп процесорите Comet Lake-S кои ќе излезат во блиска иднина, кои ќе ги носат со себе и новиот приклучок за процесор LGA 1200 и новите системски логички комплети од серијата 4.0, исто така нема да добијат PCIe 4.0. Ако зборуваме за масовни десктоп системи на Интел, поддршката за овој интерфејс може да се појави само со објавувањето на процесорите Rocket Lake, но тоа ќе се случи околу почетокот на следната година. Но, овој интерфејс може да дојде до мобилните системи порано: во плановите, поддршката за PCIe 4.0 е прогласена за процесорите на Tiger Lake, чиешто официјално објавување може да се случи летово. Дополнително, не може да се исклучи дека HEDT десктоп компјутерите со високи перформанси ќе се префрлат на PCIe XNUMX и оваа година: ова ќе стане возможно доколку Intel одлучи да понуди Ice Lake-X во овој сегмент - аналози на серверот Ice Lake-SP.
Како резултат на тоа, и покрај фактот што PCIe 4.0 ќе стане широко распространет на среден рок, во моментов поборниците на брзите NVMe SSD имаат малку опции при изборот на платформа. Најочигледен од нив е системот Socket AM4 базиран на процесор Ryzen 3000 и матична плоча базирана на чипсетот X570.
Како одат работите со дисковите што работат со PCI Express 4.0?
Ако го погледнете опсегот на NVMe SSD-дискови со поддршка за PCIe 4.0 што се претставени на полиците на продавниците, може да добиете чувство дека пазарот е пренатрупан со различни опции за решенија со голема брзина од новата генерација. Меѓутоа, во реалноста овој впечаток е измамен. И покрај фактот дека спецификацијата PCIe 4.0 постои веќе неколку години, развивачите на хардверски платформи сè уште не успеале да донесат доволен број алтернативи во фазата на масовно производство.
Единствениот контролер што производителите на SSD сега можат да го користат за своите производи е Phison PS5016-E16. Покрај тоа, во реалноста, овој контролер не може да се нарече полноправен развој на новата генерација. Ова е прилично преодно решение засновано на друг, претходен чип PS5012-E12, во кој функционалниот блок одговорен за надворешниот автобус беше едноставно заменет.
За крајниот корисник ова значи две работи. Прво, сите NVMe дискови на пазарот со поддршка за PCIe 4.0 не се разликуваат премногу едни од други, барем кога станува збор за перформансите. И ако видите дека за одреден производ одеднаш се прогласуваат повисоки оценети брзини, тоа најверојатно се должи на лукавството на маркетерите, а не на некои реални предности, бидејќи во крајна линија и двата производи користат ист контролер. Второ, денешните дискови PCIe 4.0 сè уште не можат да се пофалат дека го користат целосниот пропусен опсег на новиот автобус - максималните брзини што ги ветува чипот Phison PS5016-E16 се на ниво од 5 GB/s со линеарно читање и 4,4 GB/s со записи.
Важна последица следи од горенаведеното: во иднина, NVMe SSD-дисковите можат да направат нов скок во перформансите дури и без да се префрлат на следната верзија на спецификацијата PCI Express. Треба само да почекате да се појават понови контролери со редизајнирано јадро приспособено на можностите на PCIe 4.0. А такви решенија веќе се развиваат. Појавата на сличен производ барем се очекува од Samsung, освен тоа, независни инженерски тимови работат и на понапредни контролери: Phison (PS5018-E18), Silicon Motion (SM2267), Marvell (88SS1321) па дури и на не многу добро -позната компанија Innogrit (IG5236).
Единствената неволја е што сиот овој сјај можеби нема да се појави многу наскоро. Развојот на контролорот е долг процес и често се случуваат сериозни одложувања во последните фази - за време на подготовката на фирмверот или за време на валидацијата. Покрај тоа, целата индустрија сега е под големо влијание од пандемијата на коронавирус, поради што новите изданија на производи се одложени за подоцнежен датум.
Со други зборови, можете да чекате долго време за нешто подобро, но ако сега се потребни повисоки перформанси на потсистемот на дискот, тогаш има смисла да се држите до она што е веќе достапно - дискови на контролерот Phison PS5016-E16. Иако тие не го избираат целосниот опсег од четири ленти PCIe 4.0, тие можат да се пофалат со прилично добри перформанси за операции со мали блокови, кои, според програмерите, достигнуваат 750 илјади IOPS. Ова е обезбедено и со дизајнот на контролорот, кој се заснова на двојадрен 32-битен ARM Cortex R5 процесор, и со збир на сопствени трикови: динамично кеширање SLC и технологија CoXProcessor 2.0 - хардверско забрзување на типични синџири на работа.
Зошто Seagate FireCuda 520?
Беше кажано погоре дека сите постоечки потрошувачки NVMe дискови со поддршка за PCIe 4.0 се изградени на истата основа - контролерот Phison PS5016-E16. Сепак, тоа не значи дека ќе биде добра идеја да го земете првиот PCIe 4.0 SSD SSD што ќе го сретнете во продавница. Овде би препорачале да обрнете внимание на Seagate FireCuda 520, но воопшто не затоа што ја читате оваа статија на корпоративниот блог на Seagate.
Ѓаволот е во деталите и, ако почнете да разбирате, Seagate FireCuda 520 може да испадне попривлечен од многу алтернативи базирани на истиот чип Phison PS5016-E16. Постојат неколку причини за ова, но сите тие се сведуваат на една работа - флеш меморијата инсталирана во FireCuda 520.
Формално, сите дискови со контролорот Phison PS5016-E16 ја користат истата флеш меморија: 96-слојна BiCS4 (TLC 3D NAND) произведена од Kioxia (порано Toshiba Memory). Сепак, вистинската меморија може да варира. Во зависност од тоа кои приоритети ги избрал одреден производител за себе, меморијата може да падне во сосема различни градации на квалитет. На пример, во производите на компании од трето ниво, често се среќава флеш меморија за „медиумски“ цели, која, општо земено, е наменета за флеш-дискови и мемориски картички, но не и за SSD-дискови.
Со погоните на Seagate тоа е сосема невозможно. Компанијата не купува флеш меморија на отворен пазар, но има долгорочен директен договор со Kioxia, кој е склучен во време кога Toshiba се ослободуваше од производството на меморија. Благодарение на ова, добиваме NAND чипови, како што велат, од прва рака и имаме пристап до најквалитетниот силикон.
Ова неизбежно се рефлектира во параметрите за доверливост. Претставниците на серијата Seagate FireCuda 520 се опремени со петгодишна гаранција, а инсталираниот ресурс ви овозможува да го преработите целиот капацитет на уредот 1800 пати, односно во просек еднаш дневно. Ова се многу високи индикатори за издржливост, според кои понудата на Seagate, на пример, е три пати супериорна во однос на најпопуларниот Samsung 970 EVO Plus.
И тогаш е време да покажеме како изгледа Seagate FireCuda 520 однадвор. Ова е табла M.2 од традиционалниот фактор на форма 2280 со чипови лоцирани на двете страни.
Овде не се предвидени посебни мерки за ладење што другите производители сакаат да ги натрупуваат на своите дискови, поради фактот што речиси сто проценти од матичните плочи со поддршка за PCIe 4.0 имаат свои системи за ладење за слотови M.2.
Инаку, погонот е сличен на другите производи базирани на контролерот Phison PS5016-E16, но со забележлива разлика - чипот на контролерот ја носи ознаката Seagate. Ова се должи на фактот што контролорите за FireCuda 520 исто така не беа купени на отворен пазар, туку беа направени по посебна нарачка. Сепак, ова не значи толку многу за крајниот корисник, туку она што е навистина важно е употребата на модифициран фирмвер, кој содржи одредени оптимизации кои го разликуваат Seagate дискот од другите SSD-дискови со сличен хардвер.
Јасно е дека микропрограмата веројатно нема значително да ги промени брзинските карактеристики на контролорот, сепак, тоа дозволува нешто. На пример, FireCuda 520 може да се пофали со имплементација на динамично кеширање на SLC, додека дисковите базирани на контролорите на Phison објавени порано користеа статична SLC кеш со прилично ограничена големина. Новиот пристап ви овозможува да снимате многу поголеми количини на информации на FireCuda 520 со голема брзина.
Работи многу едноставно: сите податоци што влегуваат во погонот се запишуваат на TLC флеш меморија во многу брз еднобитен SLC режим. Ќелиите што се користат на овој начин се пренесуваат во состојба на TLC или подоцна, кога корисникот повеќе нема пристап до уредот, или по потреба, ако збирот на чисти ќелии е исцрпен за време на процесот на пишување. Со други зборови, една третина од слободниот простор на FireCuda 520 може континуирано да се пополнува со максимална брзина, но тогаш перформансите ќе се намалат. Но, ако почекате малку, третина од преостанатиот слободен простор повторно може да се користи во режим со голема брзина.
Еве, на пример, како изгледа графикот на линеарно снимање до празно на FireCuda 520 со капацитет од 2 TB.
За првите 667 GB, снимањето се врши со брзина од 4,1 GB/s, потоа брзината радикално се намалува на 0,53 GB/s, но треба да разберете дека со нормална употреба на уредот нема да наидете на такво однесување - ова бара долг и континуиран рекорд на огромни количини на информации.
Покрај фирмверот, FireCuda 520 е интересен и по пакетот софтвер. Комерцијалната алатка SeaTools SSD е многу попогодна за следење на статусот на SSD од програмите од трети страни. Дополнително, ви овозможува да го ажурирате фирмверот, да ги тестирате перформансите и да извршите некои дополнителни операции како што се напредна дијагностика или безбедно бришење.
Исто така, вреди да се спомене дека сопствениците на FireCuda 520 можат да ја преземат програмата DiscWizard од веб-страницата на Seagate за непречена миграција од претходните дискови, пренесувајќи ги сите податоци и оперативниот систем.
И дали е навистина брзо?
Останува да се направи резервна копија на сето она што е кажано за предностите на интерфејсот PCI Express 4.0 и погонот со неговата поддршка со некои практични резултати. И ова не е особено тешко, бидејќи FireCuda 520 навистина има забележително повисоки перформанси, кои не се достапни за дисковите од претходната генерација. И покрај фактот дека има основани поплаки за контролерот Phison PS5016-E16 поради фактот што тој сè уште не ја користи целосната пропусност на PCIe 4.0, перформансите на брзината на Seagate FireCuda 520 се очигледно повисоки од оние на дисковите за PCIe 3.0.
Следната табела ги споредува карактеристиките на Seagate FireCuda 520 со карактеристиките на FireCuda 510, претходниот водечки модел на Seagate NVMe SSD, кој е дизајниран за интерфејсот PCIe 3.0 x4. На пример, споредбата е ограничена на најпространите и најбрзите SSD опции со капацитет од 2 TB, но ако ги споредиме модификациите на другите капацитети, сликата ќе биде приближно иста.
Сепак, карактеристиките на пасошот се едно, но реалниот живот е друго. Затоа, едноставно ги зедовме овие два дискови - FireCuda 520 2 TB и FireCuda 510 2 TB - и ги споредивме во тестовите.
FireCuda 520 2 TB
FireCuda 510 2 TB
Резултатите на CrystalDiskMark бараат одреден коментар. Новиот PCIe 4.0 SSD се покажа значително побрз од неговиот претходник во однос на линеарните брзини: предноста достигнува скоро еден и пол пати поголема од големината и може да се види и со длабоки и со минимални редици за барања. FireCuda 520 е супериорен во однос на претходната верзија на Seagate NVMe SSD во операциите со мали блокови, иако истиот импресивен пробив овде не е забележан: сè се сведува на фактот дека логиката на контролорот останува иста. Како таков, FireCuda 520 ќе блесне првенствено при последователни оптоварувања. Што се однесува до операциите со произволни мали блокови, интерфејсот PCI Express 4.0, природно, не може да направи нешто слично на Optane од флеш-мемориски уред.
Но, фактот дека линеарните операции со голема брзина се многу моќна предност на FireCuda 520 не може да се негира. Ова може подетално да се види во резултатите од ATTO Disk Benchmark: штом блоковите што се користат за размена на податоци добијат волумен од 128 KB или повеќе, станува невозможно да се остане во чекор со FireCuda 520 дури и во теорија (дури и Optane не е способни за ова), бидејќи брзините на размена на податоци ја надминуваат границата , поставена од пропусниот опсег на интерфејсот PCIe 3.0 x4.
FireCuda 520 2 TB
FireCuda 510 2 TB
Во синтетичките тестови сè излегува повеќе од убедливо, но што е со во реалниот живот? PCMark 10 може да одговори на ова прашање - содржи сценарија кои го репродуцираат типичното оптоварување на дисковите за време на секојдневната работа на корисникот.
И во овој случај, FireCuda 520 е до 30% побрз од неговиот претходник. Покрај тоа, оваа предност се изразува не само во зголемување на брзината на операциите на дискот, туку и во забележително намалување на времето на одговор на потсистемот на дискот. Оваа шема може да се види кога користите SSD како единствен и универзален диск (видете Репер за целосен системски диск). И во случај кога SSD ја игра улогата исклучиво на системски погон на кој се инсталирани ОС и софтверот (видете Репер за брз системски погон). И дури и кога SSD-то се користи како „депонии на датотеки“ (види Репер за погон на податоци), иако ова, искрено кажано, се случува многу ретко.
Придобивките од брзината на FireCuda 520 лесно се гледаат кога нормално се копираат датотеките. Дијаграмот подолу ги прикажува резултатите од тестот DiskBench при копирање работен директориум со различни датотеки со вкупен волумен од околу 20 GB во уредот. Се разбира, овде не се забележува такво зголемување како кај синтетичките тестови, но преминот кон PCIe 25 ги дава своите дополнителни 30-4.0% во перформансите без прашање.
За разновидност, можете исто така да погледнете колку побрзо уредот PCIe 4.0 ви овозможува да вчитувате апликации за игри. Како пример, подолу е времето на вчитување на ниво во Final Fantasy XIV StormBlood (изборот на оваа конкретна игра се должи на практични алатки за следење вградени во неа). Овде, добивката што ја обезбедува FireCuda 520 во однос на FireCuda 510 е нешто повеќе од една секунда, што не е толку значајно, но сепак забележливо.
Но, под оптоварувања типични за работните станици, PCI Express 4.0 е, како што велат, мора да се има. Факт е дека компјутерите насочени кон професионално креирање содржина се опремени со многу моќни повеќејадрени процесори и брза меморија. И во овој случај, тесните грла во системот лесно може да се појават во потсистемот на дискот. На пример, додека многу видео професионалци претходно претпочитаа да градат RAID низи од SSD-дискови, тие сега можат да ги задоволат нивните потреби со FireCuda 520, кој сам управува со податоци со брзина поголема од 4 GB/s.
Сите овие аргументи може лесно да се поддржат со резултатите од тестот SPECworkstation 3, што многу јасно ја покажува важноста на уредот со модерен интерфејс: FireCuda 520 се справува со тешки професионални сценарија за оптоварување на дискот во просек 22% побрзо во споредба со FireCuda 510 .
Но, посебно внимание треба да се посвети на индикаторите за општа работа (вообичаената брзина на работа со датотеки при архивирање и копирање, како и при развивање софтвер) и развој на производи (ја покажува брзината на работа во CAD/CAD системи и при решавање на пресметковна течност проблеми со динамиката). Тука особено убедливо се открива потенцијалот својствен на FireCuda 520.
Краток преглед
Наведените примери се доволни да не остават сомнеж дека дисковите PCIe 4.0 навистина ви дозволуваат да добиете повисоки перформанси и подобра реакција при решавање на задачи со интензивни ресурси. Затоа, кога градите систем со високи перформанси на повеќејадрени AMD Ryzen 3000 или Threadripper 3000 процесори, јасно е дека не треба да ја занемарите употребата на најмодерните NVMe SSD-дискови. Seagate FireCuda 520 може да биде соодветен избор овде: дефинитивно нема ништо побрзо во продавниците во моментот.
Секако, дискот PCIe 4.0 ќе чини малку повеќе од истиот FireCuda 510, но причините за ова се добро разбрани. И она што е најважно е дека цената на FireCuda 520 е прилично пазарна, бидејќи овој SSD чини речиси исто како и алтернативните PCIe 4.0 дискови од трети производители.
Неколку зборови за платформата за тестирање: Тестирањето на перформансите беше извршено на систем базиран на Ryzen 9 3900X базиран на матична плоча ASRock X570 Creator и опремен со 16GB DDR4-3200 SDRAM (16-16-16-32). Оперативен систем Windows 10 Professional 1909 со стандарден NVMe драјвер Стандарден NVM Express контролер 10.0.18362.1.
Извор: www.habr.com