Зачем нужен ssd с интерфейсом pci express 4.0? объясняем на примере seagate firecuda 520

Резюме

Приведённых примеров достаточно, чтобы сомнений в том, что PCIe 4.0-накопители действительно позволяют получить более высокую производительность и лучшую отзывчивость при решении ресурсоёмких задач, не оставалось. Поэтому, строя высокопроизводительную систему на многоядерных процессорах AMD Ryzen 3000 или Threadripper 3000, пренебрегать использованием наиболее современных NVMe SSD явно не следует. Seagate FireCuda 520 может здесь стать подходящим выбором: ничего быстрее в магазинах совершенно точно на данный момент нет.

Естественно, PCIe 4.0-накопитель обойдётся немного подороже, чем тот же FireCuda 510, но причины этого хорошо понятны. А самое главное, что цена на FireCuda 520 вполне рыночная, ведь этот SSD стоит почти одинаково с альтернативными PCIe 4.0-накопителями авторства производителей третьего эшелона.

Пара слов о тестовой платформе: Тестирование производительности выполнялось в системе на базе процессора Ryzen 9 3900X, основанной на материнской плате ASRock X570 Creator и оснащённой 16 Гбайт DDR4-3200 SDRAM (16-16-16-32). Операционная система Windows 10 Professional 1909 со стандартным NVMe-драйвером Standard NVM Express Controller 10.0.18362.1.

3D NAND память, чтобы расширить границы возможностей

В отличие от существующих плоских чипов NAND, флэш-память 3D NAND представляет собой тип флэш-памяти, в которой ячейки памяти расположены вертикально в несколько слоев. 3D NAND разработан для преодоления ограничений плотности “плоского” 2D NAND и, таким образом, может обеспечить более высокий уровень производительности и долговечности.

Лучшая долговечность, высокая надежность

PCIe SSD Transcend SSD 110S разработан с кодированием LDPC (Low-Density Parity Check), мощным алгоритмом ECC, для обеспечения безопасности данных. Изготовленный с использованием высококачественных флэш-чипов NAND и специально разработанного механизма динамического термического дросселирования, PCIe SSD 110S гарантирует превосходную долговечность и стабильность для высокопроизводительных приложений.

Программное обеспечение Transcend SSD Scope

Для обеспечения быстрой и безошибочной работы вашего Transcend SSD программное обеспечение Transcend SSD Scope доступно для бесплатной загрузки. Следите за состоянием здоровья вашего SSD с помощью S.M.A.R.T. технологии, включите команду TRIM для оптимальной скорости записи, обновляйте прошивку вашего SSD и перенесите данные с исходного диска на новый SSD всего несколькими щелчками мыши.

Гарантированное качество

Чтобы обеспечить максимальный уровень качества, твердотельные накопители Transcend проходят строгие испытания на всех этапах производства, включая испытания на вибрацию, температуру и влажность, скорость и функциональность.

Зачем нужен SSD с интерфейсом PCI Express 4.0? Объясняем на примере Seagate FireCuda 520 +30

• 06.05.20 07:28

•
SeagateRu
•
#499608
•
Хабрахабр

•

•

25800

Хранение данных, Хранилища данных, Накопители, Блог компании Seagate
Рекомендация: подборка платных и бесплатных курсов 3D-моделирования — https://katalog-kursov.ru/

Сегодня мы хотим рассказать об одном из наших новых продуктов – SSD-накопителе Seagate FireCuda 520. Но не спешите листать ленту дальше с мыслями «ну вот, очередной хвалебный обзор гаджета от бренда» – материал мы постарались сделать полезным и интересным. Под катом мы прежде всего сфокусируемся не на самом устройстве, а на интерфейсе PCIe 4.0, который в нём используется. И расскажем, что от него ожидать, чем он хорош и кому может быть потенциально полезен.
Будем честны: стандарт PCI Express 4.0 – это не такая уж новинка. На потребительском рынке первые устройства с его поддержкой появились ещё летом прошлого года. Спасибо за это следует сказать компании AMD: именно она создала первые платформы, которые способны принимать устройства с PCI Express 4.0, а также сделала такие устройства сама – это графические карты на базе GPU с архитектурой RDNA.
Увеличение пропускной способности всегда рождает большие надежды, но, как оказалось, видеокарты почти не получают выигрыша от перехода на более скоростной интерфейс. По крайней мере, если говорить про игровые нагрузки. Как показали многочисленные независимые тесты, даже самые быстрые карты с поддержкой PCI Express 4.0, в первую очередь, Radeon RX 5700 XT, работают одинаково как при использовании нового и быстрого интерфейса, так и будучи подключенными к классической шине PCI Express 3.0.
Но вот с твердотельными накопителями – совсем другое дело. Скорость работы производительных NVMe SSD, работающих через PCI Express 3.0 (например, Seagate FireCuda 510), при линейных нагрузках явно упирается в пропускную способность интерфейса. Поэтому расширение рамок полосы пропускания просто обязано положительно сказываться на возможностях дисковых подсистем нового поколения.
Хорошей иллюстрацией того, что пропускной способности мало не бывает, выступает тот факт, что пока мы говорим о первых устройствах с поддержкой PCI Express 4.0, комитет PCI Special Interest Group (PCI-SIG) уже утвердил спецификацию PCI Express 5.0, которая делает ещё один шаг в сторону увеличения скоростей интерфейсов, по которым современные процессоры связываются со внешними устройствами. Но про это как-нибудь в другой раз, сегодня на повестке дня стоит именно PCI Express 4.0.

Performance

If you don’t like big numbers, then move on to the next section, as this part is full of them. The theoretical bandwidth of a PCIe 4.0 four-lane M.2 slot is 8GB/s, but there are always overheads to any transfer that eat into that number.

Seagate quotes a maximum of 7,300MB/s reads and 6,900MB/s writes for the 2TB review sample, and over most of the synthetic benchmarks, I hit those numbers or even slightly bettered them.

CrystalDiskMark 8.0.4 in the default profile achieved 7,380MB/s reads and 7,040MB/s writes, which are incredible scores. This bench’s real-world profile saw lower read performance but still write speeds that are faster than any PCIe 4.0 NVMe I’ve tested so far.

The Phison E18-PS5018 controller is rated to 7,400MB/s reads and 7,000MB/s writes, so there isn’t much extra performance to tweak from this system.

Each drive has DDR4 memory for caching, scaled on capacity, and uses an SLC dynamic cache alongside a technology called SmartFlush to recover the SLC cache space quickly. This combination minimises the likelihood that a write operation runs into the underlying NAND performance limits.

It is possible to overrun this space given a large enough file. I’m talking 100GB or more files, so this isn’t a problem that most will encounter. If you exhaust the cache, performance drops to around 1,500MB/s, which isn’t the very low levels I’ve seen on some NVMe drives where it can be as slow as 500MB/s.

The quoted IOPS for the 2TB drive is a million for both reading and writing, though my testing only managed to hit about 800K. This might be the only place where this drive isn’t the best, as both the
WD Black SN850 and Samsung 980 Pro achieved over 900K IOPS in tests.

Peak IOPs aside, the performance of the Seagate FireCuda 530 is exceptional and moves the bar up on what internal NVMe storage can realistically deliver.

My only caveat is that this drive will throttle if it gets too hot, so I don’t recommend running it without thermal protection. Either get the heatsink version or mount a third-party heatsink on it, as this will reduce the impact of it getting hot, and it will also extend the working life of the drive.

While we might see some tiny improvements from future products, for any significantly larger scores, PCIe 5.0 technology will be required and drives designed to work with that interface.

Price

Having some of the very best drive performance available was never going to be cheap, but those wanting to purchase the 4TB model will need deep pockets.

Typical UK pricing for the FireCuda 530 is £109.99, £189.95, £409.99, and £779.99 for the 500GB, 1TB, 2TB and 4TB drives, respectively, and these are without the heatsink.

US pricing is $154.99, $239.99, $489.99, and $949.99 for the bare drive and $159.99, $259.99, $539.99, and $999.99 if you like passive cooling included.

And, no, I’ve no idea why the identical heatsink on a 500GB drive costs just $5, but magically costs $50 on the 4TB option. If you have a motherboard with an integrated NVMe heatsink and you want the larger capacities, you might save some money.

How does this compare with other high-performance PCIe 4.0 NVMe?

As a range, the Seagate FireCuda 530 is more expensive than most other brands at each capacity, but there are relatively few that offer a 4TB capacity.

The WD SN850 is probably the drive that many might consider, but the maximum capacity available for that is 2TB. The 2TB SN850 with heatsink undercuts its FireCuda 530 equivalent by US$110, but write speed is only 5,100MB/s or 1,800Mb/s less.

For those wondering about the
Samsung 980 Pro, it is cheaper, but like the SN850, it doesn’t have a 4TB option and its maximum write speed is 5,100 MB/s.

Overall, if you want the performance and the 4TB option, then it’s the FireCuda 530 or the highway until more competitive products hit the shelves.

Not sure which SSD to buy? Check our 
best SSDs chart with 10 great options and buying advice.

Могу ли я потерять данные.

На первый взгляд можно подумать, что в связи с использованием NAND флэш-памяти, имеющей ограниченный цикл перезаписи, у SSD больше проблем, чем у обычных жестких дисков и увеличивается возможность потери данных.

Однако это не так, SSD накопитель гораздо безопаснее обычных жестких дисков. Как уже было сказано, в SSD подключено множество блоков флэш-памяти. По этой причине некоторые ошибки, фатальные для обычных дисков, для жесткого диска SSD не так страшны.

Во всяком случае, как и в работе с любым другим накопителем, единственный способ не потерять данные – своевременно делать резервные копии.

Что хорошего в PCI Express 4.0?

Спецификация PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) стандартизирует то, как карты расширения, такие как графические ускорители, звуковые контроллеры, сетевые адаптеры и, наконец, NVMe SSD, связываются с базовыми компонентами, составляющими платформу ПК. Чем выше версия спецификации PCIe, тем более высокую пропускную способность она обеспечивает. Кроме того, когда речь заходит о слотах PCIe, помимо версии спецификации говорят также о числе линий, что обозначается как x1, x2, x4, x8 или x16. Большее число линий тоже даёт кратно более высокую пропускную способность за счёт расширения шины и представляет собой ещё один, экстенсивный путь улучшения скоростных характеристик интерфейса. Но если говорить о NVMe SSD, то в них такой подход применять сложно. Выпускаемые в компактном форм-факторе M.2 твердотельные накопители для ПК могут использовать две или максимум четыре линии, в то время как поддержкой до 16 линий можно наделить лишь полноразмерные карты для слотов PCIe. Именно по этой причине внедрение новых версий стандарта PCIe считается ключевым событием для рынка производительных SSD.

Все версии спецификации PCIe обладают обратной совместимостью. Накопители, ориентированные на PCIe 4.0, могут работать и в тех платформах, где поддерживается лишь PCIe 3.0, а в материнские платы со слотами PCIe 4.0 можно беспрепятственно установить компоненты, которые работают в соответствии со стандартом PCIe 3.0. Однако как в том, так и в другом случае система будет работать со скоростями PCIe 3.0 – младшего варианта стандарта, который поддерживается на обеих сторонах.

Главным нововведением, заложенным в PCIe 4.0, выступает увеличенная вдвое пропускная способность одной линии. Существуют разные варианты численных оценок произошедших изменений, но если говорить про теоретические и пиковые значения, то спецификация PCIe 4.0 предполагает максимальную скорость передачи 1,97 Гбайт/с по одной линии в каждом направлении, в то время как в PCIe 3.0 предельная скорость была ограничена величиной 0,98 Гбайт/с. В некоторых источниках вы можете встретить вдвое более высокие показатели, но это связано с тем, что в них указывается суммарная скорость передачи данных в обоих направлениях.

Как мы говорили выше, такой прирост скорости интерфейса на практике не слишком полезен (а точнее, почти полностью бесполезен) для графических карт. В то же время NVMe-накопители, работающие через четыре линии PCIe, получают возможность прокачивать по шине из четырёх линий до 7,88 Гбайт/с (в идеальном случае), что открывает перед ними широкий простор для улучшения характеристик.

Помимо увеличения пропускной способности стандарт PCIe 4.0 предполагает и другие нововведения. Например, в нём заложены новые возможности для снижения энергопотребления, а также более разветвлённые функции для виртуализации устройств. Но основное направление, в котором двигались разработчики – это всё-таки рост скоростей, и почти всё было сделано в первую очередь ради него. Например, целый ряд усовершенствований в новой версии интерфейса направлен на улучшение целостности сигналов и надёжности их передачи. Иными словами, для большинства потребителей PCIe 4.0 подразумевает более высокую пропускную способность и ничего более.

Стоит-ли покупать?

Вы должны купить, если:

• Вы хотите расширить хранилище PS5
• Вам нужна производительность, сопоставимая со встроенным твердотельным накопителем PS5
• У вас есть лишние деньги или вы просто можете себе это позволить

Не стоит покупать, если:

• Вы не против с удалением и повторной загрузкой игр
• Вы не хотите тратить больше 10000 рублей

Любой, кто не играет в много игр для PS5 или кому удобно их удалять и повторно загружать, не найдет особого применения в FireCuda 530. Но у меня такое чувство, что большое количество пользователей PS5 в любом случае выиграют от этого

К сожалению, Sony не упростила расширение хранилища, поэтому очень важно знать, как установить внутренний SSD к вашей PS5

Я не могу сказать, насколько хорошо он будет работать внутри ПК, но для людей, желающих купить твердотельный накопитель PS5, это один из лучших вариантов, которые вы можете найти. У него очень мало минусов и так много плюсов, если конечно у вас есть деньги на такие траты.

Specs

Seagate FireCuda 530: Specs

• Capacities: 500GB, 1TB, 2TB and 4TB
• Colour: Black
• Options: Heatsink or not
  Controller: Phison E18-PS5018
• Flash Memory: 3D TLC Micron B47R 176L NAND
• Dimensions: (L x W x H): 80.15 x 22.15 x 3.58 mm
• Weight: 10.6g
• Interface: M.2 NVMe PCI slot (PCIe Gen4, downgradable to Gen3, Gen2 and Gen1)
• Quoted Sequential Read (500GB, 1TB, 2TB,4TB): 7,000MB/s, 7,300MB/s, 7,300MB/s and 7,300MB/s
• Quoted Sequential Write (500GB, 1TB, 2TB,4TB): 3,000MB/s, 6,000MB/s, 6,900MB/s and 6,900MB/s MB/s
• Quoted Random Read IOPS (500GB, 1TB, 2TB,4TB): 400K, 800K, 1000K and 1000K
• Quoted Random Write IOPS (500GB, 1TB, 2TB,4TB): 700K, 1000K, 1000K and 1000K
• Total Bytes Written (500GB, 1TB, 2TB,4TB): 640TB, 1,275TB, 2,550TB and 5,100TB.
  Warranty: 5 years

Как обстоят дела с накопителями под PCI Express 4.0?

Если посмотреть на ассортимент NVMe SSD с поддержкой PCIe 4.0, который представлен на прилавках магазинов, то может сложиться ощущение, что рынок переполнен различными вариантами скоростных решений нового поколения. Однако на самом деле это впечатление обманчиво. Несмотря на то, что спецификация PCIe 4.0 существует несколько лет, разработчики аппаратных платформ пока не успели довести до стадии массового производства достаточное количество альтернатив.

Единственный контроллер, который сейчас производители SSD могут использовать для своей продукции, это – Phison PS5016-E16. Причём, в действительности этот контроллер нельзя назвать полноценной разработкой нового поколения. Это скорее переходное решение, основанное на другом, более раннем чипе PS5012-E12, в котором попросту заменили функциональный блок, отвечающий за внешнюю шину.

Для конечного пользователя это значит две вещи. Во-первых, все представленные на рынке NVMe-накопители с поддержкой PCIe 4.0 отличаются друг от друга не слишком сильно, по крайней мере, если говорить о производительности. И если вы видите, что для какого-то продукта вдруг заявлены более высокие паспортные скорости, связано это скорее всего с хитростью маркетологов, а не с какими-то реальными преимуществами, ведь в конечном итоге в обоих изделиях используется один и тот же контроллер. Во-вторых, сегодняшние PCIe 4.0-накопители пока не могут похвастать задействованием полной пропускной способности новой шины – максимальные скорости, которые обещает чип Phison PS5016-E16, находятся на уровне 5 Гбайт/с при линейном чтении и 4,4 Гбайт/с – при записи.

Из сказанного вытекает важное следствие: в будущем NVMe SSD могут совершить ещё один рывок в производительности даже без перехода на следующую версию спецификации PCI Express. Требуется лишь дождаться появления более новых контроллеров с переделанным ядром, адаптированным под возможности PCIe 4.0

И такие решения уже разрабатываются. Появление подобного продукта как минимум ожидается от Samsung, кроме того над более совершенными контроллерами работают и независимые инженерные команды: Phison (PS5018-E18), Silicon Motion (SM2267), Marvell (88SS1321) и даже не слишком известная компания Innogrit (IG5236).

Беда только в том, что всё это великолепие может появиться очень нескоро. Разработка контроллеров – это длительный процесс, и серьёзные задержки зачастую случаются на финальных этапах – при подготовке микропрограммы или во время валидации. К тому же сейчас на всю индустрию огромное влияние оказала пандемия коронавируса, из-за чего релизы новых продуктов отодвинулись на более поздний срок.

Иными словами, ждать чего-то лучшего можно долго, а если более высокая производительность дисковой подсистемы нужна уже сейчас, то имеет смысл остановиться на том, что уже есть – накопителях на контроллере Phison PS5016-E16. Пусть они и не выбирают полную пропускную способность четырёх линий PCIe 4.0, зато могут похвастать довольно неплохим быстродействием при мелкоблочных операциях, которое, согласно информации разработчиков, достигает 750 тысяч IOPS. Обеспечивается это как дизайном контроллера, в основе которого лежит двухъядерный 32-битный процессор ARM Cortex R5, так и набором фирменных хитростей: динамическим SLC-кешированием и технологией CoXProcessor 2.0 – аппаратным ускорением типовых цепочек операций.

Спецификации

• емкость 512 ГБ
• назначение: для ноутбука и настольного компьютера
• Форм-фактор: 2280
• Тип флэш-памяти TLC 3D NAND
• Контроллер Silicon Motion
• Подключение: интерфейс PCI-E 3.0 x4
• разъем M.2
• Скорость чтения: 1800 МБ/с
• Скорость записи: 1500 МБ/с
• Скорость случайной записи (блоки по 4 КБ): 150000 IOPS
• Поддержка секторов размером 4 КБ: есть
• Ширина x Высота x Длина: 22 мм x 3.58 мм x 80 мм
• Вес: 8 г

Технологии

• Поддержка TRIM: есть
• Поддержка NVMe: есть
• Поддержка S.M.A.R.T.: есть
• Поддержка Advanced Garbage Collection: есть
• Поддержка LDPC Coding: есть
• сертификат CE / FCC / BSMI

Надежность

• Суммарное число записываемых байтов (TBW): 300 ТБ
• Время наработки на отказ: 1500000 ч
• Рабочая температура: 0°C (32°F)

70°C (158°F)

• Рабочее напряжение 3.3V±5%
• Пятилетняя ограниченная гарантия

Как выбрать качественный SSD

Установка SSD может значительно улучшить производительность вашего ПК, но это может быть сложно, если вы не уверены, какой именно вам подходит

Это руководство по покупке охватывает всё, что важно знать о выборе твердотельного накопителя

Что нужно знать перед покупкой

Если некоторые из терминов в этой статье сбили вас с толку, возможно, вам нужно кое-что узнать, прежде чем принять решение. Если вы полностью понимаете характеристики, вы можете сделать осознанный выбор лучшего SSD.

Твердотельные накопители предназначены не только для хранения – ПК используют внутреннее хранилище не только для хранения файлов, оно жизненно важно для производительности и работы вашего ПК с оптимальной скоростью. Обычно, когда ПК замедляется, его не нужно заменять, вероятно, замены требует внутренний диск.

NVMe – это новый тип твердотельных накопителей, который предлагает ещё более высокий прирост скорости и производительности

Вероятно, в ближайшие несколько лет они станут более заметными.

Вам нужен определенный размер – если вы хотите установить SSD, он должен быть подходящего физического размера для вашего ПК. Вы можете проверить это, посмотрев точную марку вашего ПК.

Интерфейс – разные SSD используют разные интерфейсы. Большинству потребительских ПК требуется SATA или M.2, поэтому вам нужно выбрать, какой из них подходит для вашего ПК.

Что нужно учитывать перед покупкой SSD

После того, как вы решили, что вам нужен SSD, и изучили все термины и детали, вам нужно найти, какой из них вам подходит. Это сводится к нескольким вещам.

Когда вы просматриваете лучшие твердотельные накопители, вам нужно провести несколько сравнений и сравнить их с вашими потребностями, чтобы найти тот, который вам подходит.

• Вам нужно дополнительное место для хранения? – SSD может отлично повысить производительность вашего ПК и предоставить дополнительное место для хранения. Но, вам следует подумать о добавлении внешнего или внутреннего диска HDD, если вам нужно много места для хранения.
• Какой размер и формат? – Несмотря на то, что вы можете купить дополнительные компоненты, чтобы SSD соответствовал вашему ПК, следует выбрать размер, соответствующий вашему ПК. Сначала проверьте размер.
• Энергопотребление – если вас беспокоит дополнительное энергопотребление, выберите твердотельный накопитель с функциями энергосбережения.

What is PCIe 4?

PCIe 4.0 offers double the peak theoretical bandwidth of the previous 3.0 specification and is featured in AMD’s X570 (Ryzen) and TRX40 (Threadripper) chipsets. At time of writing, Intel’s most advanced chipsets – the Z390 and positively ancient HEDT X299 – remain limited to PCIe 3.0. Does this really matter? Well, yes it does.

Current flagship M.2 SSD drives are so fast that the 3500-3600 MB/s they max out at when reading and writing is because of PCIe bus saturation rather than a limitation of the chipsets themselves. Unfortunately, plugging a PCIe 3.0 drive into a PCIe 4.0 slot doesn’t magic up any extra bandwidth; you need support at both a chipset and an SSD controller level.

Benchmarks

In Crystal Disk Mark, the Seagate Firecuda 520 is the first M.2 drive we’ve seen to bust through the 5GB/s barrier. Sequential write speed was no less impressive, with the drive recording an epic 4.3GB/s. That’s nearly a full GB/s quicker than Samsung’s market leader.  Things are a lot closer when we look at small file random read and write performance, but the Firecuda 520 is still meaningfully faster than the 970 EVO Plus.

Game Load Times

Moving onto real-world gaming tests, we see that the Firecuda 520 doesn’t really load environments any faster than other M.2 drives. That’s due to a mixture of factors. Firstly, game levels normally consist of lots of small reads rather than large sequential data sets, and secondly because game level loading is becoming increasingly CPU bound due to data decompression.

PCMark 8

PCMark 8 has long been our go-to benchmark for analysing the real-world performance of a drive because it closely replicates workloads actual applications produce. In this test Samsung drives have traditionally held a commanding lead over the competition, but despite getting close, they were unable to unseat the PCIe 4.0 Firecuda 520. That makes this the first drive we’ve tested to beat a Samsung 970 series drive in a real-world test. Great job Seagate.

100GB Directory Copy

Our final benchmark is a directory copy from a massive 100GB folder of files stored on the drive to a new folder. As this is using the same drive as the source and the destination, and the directory has a mixture of data of all different kinds, the transfer rates will be a lot less than the headline sequential results. Lower is better in this case.