Mi az a pci express vezérlő. Mi az a PCI Express

Ha azt kérdezi, hogy melyik interfészt érdemes használni az NVMe protokollt támogató szilárdtestalapú meghajtóhoz, akkor bárki (általában tudja, mi az NVMe) azt válaszolja: természetesen PCIe 3.0 x4! Igaz, nagy valószínűséggel nehézségei lesznek az indoklással. A legjobb esetben azt a választ kapjuk, hogy az ilyen meghajtók támogatják a PCIe 3.0 x4-et, ill áteresztőképesség a felület számít. Van benne valami, de minden szóbeszéd csak akkor kezdődött, amikor egyes meghajtók beszűkültek bizonyos műveletekhez a "rendes" SATA keretein belül. De a 600 MB / s és (csakúgy, mint elméleti) 4 GB / s PCIe 3.0 x4 interfész között - csak egy szakadék van, és tele van lehetőségekkel! Mi van, ha elég egy PCIe 3.0 sáv, hiszen az már másfélszer több, mint a SATA600? Olajt öntenek a tűzre azok a vezérlőgyártók, akik a költségvetési termékekben PCIe 3.0 x2-re való átállással fenyegetőznek, valamint az, hogy sok felhasználónak nincs ilyen-olyan. Pontosabban elméletileg van, de csak a rendszer átkonfigurálásával vagy akár változtatással tudod kiadni őket, amit nem akarsz. De vegyél egy felső kategóriát szilárdtest meghajtó- Akarom, de félő, hogy semmi haszna nem lesz (még erkölcsi elégedettség is a teszt segédprogramok eredményeiből).

De igaz-e vagy sem? Vagyis valóban szükséges-e kizárólag a támogatott működési módra koncentrálni - vagy a gyakorlatban még lehetséges feláldozni az elveket? Ezt úgy döntöttük, hogy ma ellenőrizzük. Legyen az ellenőrzés gyors, és ne állítsa a teljesség igényét, de a kapott információnak elegendőnek kell lennie (ahogy nekünk tűnik) legalább ahhoz, hogy elgondolkodjunk... De most röviden ismerkedjünk meg az elmélettel.

PCI Express: Meglévő szabványok és sávszélességük

Kezdjük azzal, hogy mi az a PCIe, és milyen gyorsan működik. Gyakran "busznak" nevezik, ami ideológiailag kissé helytelen: mint ilyen, nincs olyan busz, amelyre minden eszköz csatlakozik. Valójában van egy sor pont-pont kapcsolat (hasonlóan sok más soros interfészhez), középen egy vezérlővel és a csatlakoztatott eszközökkel (melyek mindegyike maga is egy következő szintű hub lehet).

A PCI Express első verziója csaknem 15 évvel ezelőtt jelent meg. A számítógépen belüli (gyakran ugyanazon a kártyán belüli) orientáció lehetővé tette a szabványos nagysebességű: 2,5 gigatranzakciót másodpercenként. Mivel az interfész soros és duplex, egyetlen PCIe sáv (x1; valójában egy atomi egység) akár 5 Gbps sebességgel is képes adatátvitelre. Azonban minden irányban - ennek csak a fele, azaz 2,5 Gbit/s, és ez a teljes interfész sebesség, és nem "hasznos": a megbízhatóság növelése érdekében minden bájt 10 bittel van kódolva, így az elméleti sávszélesség egy PCIe 1.x vonal körülbelül 250 MB/s mindkét irányban. A gyakorlatban továbbra is át kell adnia a szolgáltatási információkat, és ennek eredményeként helyesebb ≈200 MB / s felhasználói adatátvitelről beszélni. Ami azonban akkoriban nem csak a legtöbb eszköz igényeit fedezte, hanem biztos kínálatot is nyújtott: ne feledjük, hogy a PCIe elődje a tömegpiaci szegmensben rendszer interfészek, nevezetesen a PCI busz 133 MB/s sávszélességet biztosított. És még ha nem csak a tömeges megvalósítást, hanem az összes PCI-változatot is figyelembe vesszük, a maximum 533 MB / s volt, és a teljes buszra, vagyis egy ilyen PS-t felosztottak az összes hozzá csatlakoztatott eszközre. Itt sávonként 250 MB / s (mivel PCI esetén általában a teljes, és nem hasznos sávszélességet adják meg) - kizárólagos használatban. És azoknál az eszközöknél, amelyeknek többre van szükségük, kezdetben több vonalat lehetett egyetlen interfészbe összevonni, kettő teljesítményben - 2-től 32-ig, vagyis a szabvány által biztosított x32 opció akár 8 GB / s-ot tudott átvinni mindegyikben. irány. A személyi számítógépekben az x32-t nem használták a megfelelő vezérlők és eszközök létrehozásának és tenyésztésének bonyolultsága miatt, így a 16 soros lehetőség lett a maximum. Főleg videokártyák használták (és használják ma is), mivel a legtöbb eszköznek nincs szüksége ennyire. Általában elég sok belőlük és egy sor is, de néhányan sikeresen használják az x4-et és az x8-at is: csak a tárolási témában - RAID-vezérlők vagy SSD-k.

Az idő nem állt meg, és körülbelül 10 évvel ezelőtt jelent meg a PCIe második verziója. A fejlesztések nem csak a sebességet érintették, hanem e tekintetben is előrelépés történt - az interfész 5 gigatranzakciót kezdett biztosítani másodpercenként, miközben ugyanazt a kódolási sémát tartotta, vagyis az átviteli sebesség megduplázódott. És 2010-ben ismét megduplázódott: a PCIe 3.0 8 (nem 10) gigatranzakciót biztosít másodpercenként, de a redundancia csökkent – ​​most 130 bitet használnak 128 bit kódolására, nem 160-at, mint korábban. Elvileg papíron már készen áll a PCIe 4.0-s verzió a következő sebességduplázással, de a közeljövőben hardveresen nagy mennyiségben aligha láthatjuk. Valójában a PCIe 3.0-t még mindig sok platformon használják a PCIe 2.0-val együtt, mivel az utóbbi teljesítménye egyszerűen ... sok alkalmazáshoz nem szükséges. És ahol szükséges - a jó öreg vonal-összevonási módszer működik. Csak mindegyik négyszer gyorsabb lett az elmúlt években, vagyis a PCIe 3.0 x4 PCIe 1.0 x16, a számítógépek leggyorsabb slotja a 2000-es évek közepén. Ezt az opciót a csúcskategóriás SSD-vezérlők támogatják, és ajánlott használni. Egyértelmű, hogy ha van ilyen lehetőség, az nem elég. És ha nincs ott? Lesznek-e problémák, és ha igen, mik azok? Ezzel a kérdéssel kell rájönnünk.

Vizsgálati módszertan

Futtasson teszteket a különböző verziók A PCIe szabvány nem nehéz: szinte minden vezérlő nem csak az általa támogatott, hanem az összes korábbi vezérlő használatát is lehetővé teszi. A sávok számával nehezebb a helyzet: az egy-két PCIe sávos változatokat közvetlenül szerettük volna tesztelni. Az általunk általában használt alaplap az Asus H97-Pro Gamer Intel lapkakészlet A H97 nem támogatja a teljes készletet, de az általában használt "processzoros" x16-os slot mellett van még egy, ami PCIe 2.0 x2 vagy x4 módban működik. Kihasználtuk ezt a hármast, és hozzáadtuk a PCIe 2.0 processzor slot módot, hogy felmérjük, van-e különbség. Ennek ellenére ebben az esetben nincs harmadik féltől származó "közvetítő" a processzor és az SSD között, de ha "chipset" foglalattal dolgozunk, akkor van: a tényleges lapkakészlet, amely valójában ugyanahhoz a PCIe 2.0 x4 processzorhoz kapcsolódik. Lehetett még néhány működési módot hozzáadni, de a kutatás nagy részét továbbra is egy másik rendszeren fogtuk elvégezni.

A helyzet az, hogy úgy döntöttünk, hogy kihasználjuk ezt a lehetőséget, és egyúttal ellenőrizzük az egyik „városi legendát”, nevezetesen a csúcskategóriás processzorok használatának hasznosságát a meghajtók tesztelésére. Így hát a nyolcmagos Core i7-5960X-et vettük – a tesztekben általában használt Core i3-4170 rokonát (ezek a Haswell és a Haswell-E), de négyszer több magot tartalmaz. Ráadásul a rekeszekben talált Asus Sabertooth X99 kártya ma már a PCIe x4 bővítőhely jelenléte révén is hasznos számunkra, ami tulajdonképpen x1-ként vagy x2-ként is működhet. Ebben a rendszerben három x4 opciót (PCIe 1.0 / 2.0 / 3.0) teszteltünk a processzorból és lapkakészletből PCIe 1.0 x1, PCIe 1.0 x2, PCIe 2.0 x1 és PCIe 2.0 x2 (a lapkakészlet konfigurációkat minden esetben a diagramokon jelöljük c)). Van-e értelme most a PCIe első verziójához fordulni, tekintve, hogy alig van egyetlen olyan kártya, amely csak a szabványnak ezt a verzióját támogatja, és amely NVMe eszközről indítható? Gyakorlati szempontból nem, de a PCIe 1.1 x4 = PCIe 2.0 x2 és hasonlók várható arányának előzetes ellenőrzése hasznos lesz számunkra. Ha az ellenőrzés azt mutatja, hogy a busz méretezhetősége megfelel az elméletnek, akkor nem számít, hogy még nem sikerült gyakorlatilag értelmes módokat találnunk a PCIe 3.0 x1 / x2 csatlakoztatására: az első megegyezik a PCIe 1.1 x4-gyel. vagy PCIe 2.0 x2, a második pedig PCIe 2.0 x4 ... És nekünk megvannak.

Szoftveresen csak az Anvil's Storage Utilities 1.1.0-ra szorítkoztunk: jól méri a meghajtók különféle alacsony szintű karakterisztikáját, de nincs is szükségünk másra. Ellenkezőleg: a rendszer egyéb összetevőinek bármilyen hatása rendkívül nem kívánatos, így az alacsony szintű szintetikus anyagoknak a mi céljainkra nincs alternatívája.

240 GB-os Patriot Hellfire-t használtunk "munkaközegként". Ahogy a tesztelés során kiderült, teljesítményben nem rekorder, de sebességi jellemzői teljesen összhangban vannak az eredményekkel legjobb SSD azonos osztályú és azonos kapacitású. És vannak már lassabb készülékek is a piacon, és egyre több lesz belőlük. Elvileg meg lehet majd ismételni a teszteket valamivel gyorsabban, de ahogy nekünk úgy tűnik, erre nincs szükség - az eredmények megjósolhatók. De ne előzzük meg magunkat, hanem lássuk, mit csináltunk.

Vizsgálati eredmények

A Hellfire tesztelése során észrevettük, hogy a szekvenciális műveleteknél a maximális sebességet csak többszálas terheléssel lehet kipréselni belőle, így ezt is figyelembe kell venni a jövőben: az elméleti sávszélesség erre való, az elméleti pedig, hogy a "valódi "-ben érkezett adatok különböző programokat különböző forgatókönyvek szerint inkább nem ezen, hanem ugyanazokon a programokon és forgatókönyveken múlnak majd - persze abban az esetben, ha vis maior körülmények nem szólnak bele :) Most ilyen körülményeket figyelünk meg: fentebb már volt szó róla hogy a PCIe 1 .x x1 ≈200 MB/s és pontosan ezt látjuk. Két PCIe 1.x sáv vagy egy PCIe 2.0 kétszer olyan gyors, és pontosan ezt látjuk. Négy PCIe 1.x sáv, két PCIe 2.0 vagy egy PCIe 3.0 kétszer gyorsabb, ami az első két lehetőségnél is beigazolódott, így a harmadik valószínűleg nem tér el. Azaz elvileg a skálázhatóság az elvárásoknak megfelelően ideális: a műveletek lineárisak, a Flash jól kezeli őket, így a felület számít. A vaku leáll Csináld jól PCIe 2.0 x4-re a felvételhez (ami azt jelenti, hogy a PCIe 3.0 x2 is megteszi). A "lehet" olvasás több, de utolsó lépés már másfél, és nem kétszeres (ahogy potenciálisan kellene) növekedést ad. Azt is megjegyezzük, hogy nincs észrevehető különbség a chipkészlet és a processzorvezérlő között, illetve a platformok között sem. Az LGA2011-3 azonban kissé előrébb tart, de csak egy kicsit.

Minden sima és gyönyörű. De a sablonok nem szakadnak: ezekben a tesztekben a maximum alig haladja meg az 500 MB/s-ot, és ez még a SATA600-ra vagy (a mai tesztelési alkalmazásban) PCIe 1.0 x4 / PCIe 2.0 x2 / PCIe 3.0 x1... Ez így van: ne ijedjen meg a PCIe x2-hez való költségvetési vezérlők megjelenése, vagy attól, hogy néhány alaplapon csak ennyi sáv (és a 2.0 szabvány verziója) található M.2-es foglalatokban, amikor többre nincs szükség. . Néha még ennyi sem kell: a tömegszoftverekre nem jellemző 16 csapatos sorral sikerült a maximumot elérni. Gyakrabban van egy sor 1-4 paranccsal, és ezt megteheti a legelső PCIe és akár a legelső SATA egy sorával is. Vannak azonban rezsiköltségek és így tovább, így a gyors felület hasznos. A túl gyors azonban talán nem árt.

És ebben a tesztben a platformok eltérően viselkednek, és egyetlen parancssorral - alapvetően eltérő módon. A "probléma" egyáltalán nem az, hogy sok mag rossz. Itt még mindig nem használják őket, egy dolgot kivéve, és nem annyira, hogy a boost mód erővel és fővel bontakozott ki. Tehát körülbelül 20%-os különbségünk van a magfrekvenciában és másfélszeres a gyorsítótárban - a Haswell-E-ben alacsonyabb frekvencián működik, és nem szinkronban a magokkal. Általánosságban elmondható, hogy a felső kategóriás platform csak a maximális "yops" kiütésére lehet hasznos a maximális többszálas módban, nagy parancssormélységgel. Csak az a kár, hogy abból a szempontból praktikus munka ez tényleg gömb alakú műszál vákuumban :)

A nyilvántartás szerint a dolgok állása alapvetően nem változott - minden értelemben. De ami vicces, mindkét rendszeren a PCIe 2.0 x4 mód volt a leggyorsabb a "processzor" foglalatban. Mindkét! És többszöri ellenőrzéssel / újraellenőrzéssel. Ezen a ponton elkerülhetetlenül elgondolkozol azon, hogy szükséged van-e rá ezek az Ön új szabványai vagy jobb egyáltalán nem rohanni sehova...

Különböző méretű blokkokkal való munka során az elméleti idill megtörik, hogy az interfész sebességének növelése mégis van értelme. A kapott adatok olyanok, hogy egy pár PCIe 2.0 sáv elég lenne, de a valóságban ebben az esetben a teljesítmény alacsonyabb, mint a PCIe 3.0 x4, igaz, nem többszörösével. És általában a csúcskategóriás platform itt sokkal nagyobb mértékben "pontoz". De az ilyen műveletek főleg az alkalmazásszoftverekben találhatók meg, vagyis ez a diagram áll a legközelebb a valósághoz. Emiatt nincs semmi meglepő, hogy a vastag felületek és a divatos protokollok nem adnak „wow-effektust”. Pontosabban a mechanikából átlépők kapnak, de pontosan ugyanannyit, mint bármely interfésszel rendelkező szilárdtestalapú meghajtó.

Teljes

A kórház egészének képének áttekinthetősége érdekében a program által adott pontszámot (összesen - olvasásra és írásra) használtuk fel, miután elvégeztük a szabványosítást a "chipset" PCIe 2.0 x4 mód szerint: jelenleg ő a legszélesebb körben elérhető, hiszen még LGA1155 vagy AMD platformokon is megtalálható anélkül, hogy "megsérteni" kellene a videokártyát. Ráadásul egyenértékű a PCIe 3.0 x2-vel, amelynek elsajátítására készülnek a költségvetési vezérlők. Igen, és az újon AMD platform Az AM4 ismét pontosan ez a mód érhető el anélkül, hogy a diszkrét videokártyát érintené.

Szóval mit látunk? A PCIe 3.0 x4 használata, ha lehetséges, mindenképpen előnyös, de nem szükséges: szó szerint 10%-kal több teljesítményt hoz az NVMe középkategóriás meghajtóiba (a kezdetben csúcskategóriás szegmensében). És még akkor is - a műveletek miatt általában nem olyan gyakori a gyakorlatban. Miért ebben az esetben valósítják meg ezt a lehetőséget? Először is volt ilyen lehetőség, de a zseb nem tartja a készletet. Másodszor, vannak olyan meghajtók, amelyek gyorsabbak, mint a teszt Patriot Hellfire. Harmadszor, vannak olyan tevékenységi területek, ahol „atipikusak”. asztali rendszer a terhelések elég jellemzőek. És itt a legkritikusabb az adattároló rendszer teljesítménye, vagy legalábbis az a képesség, hogy nagyon gyors legyen a része. De a megszokotthoz személyi számítógépek ezek közül egyik sem érvényes.

Amint látjuk, a PCIe 2.0 x2 (vagy ennek megfelelően a PCIe 3.0 x1) használata nem vezet drámai teljesítménycsökkenéshez - csak 15-20%-kal. És mindez annak ellenére, hogy ebben az esetben négyszeresére korlátoztuk a vezérlő potenciális képességeit! Sok művelethez ez a sávszélesség elegendő. Egy PCIe 2.0-s vonal már nem elég, így a vezérlőknek érdemes támogatniuk a PCIe 3.0-t – és a vonalak súlyos hiánya miatt modern rendszer ez elég jól fog működni. Ezenkívül az x4 szélesség hasznos - még akkor is, ha nincs támogatás modern változatai A rendszerben lévő PCIe továbbra is lehetővé teszi a normál sebességű munkát (bár lassabban, mint amennyire lehetséges), ha van többé-kevésbé széles slot.

Alapvetően nagyszámú forgatókönyv, amelyben palacknyak kiderül, hogy maga a flash memória (igen, ez lehetséges, és nem csak a mechanikában rejlik) ahhoz a tényhez vezet, hogy a harmadik PCIe verzió négy sávja ezen a meghajtón körülbelül 3,5-szer megelőzi az elsőt - az elméleti átviteli sebesség ebből a két esetből 16-szor tér el. Amiből persze nem következik, hogy sietni kell a nagyon lassú interfészek elsajátításával – az idejük örökre elment. Csak hát a gyors interfészek sok képessége csak a jövőben valósulhat meg. Vagy milyen feltételekkel rendszeres felhasználó közönséges számítógép soha életemben nem fog direkt összeütközni (kivéve aki szereti mérni az ismert mit). Valójában ez minden.

). Ennek a vállalkozásnak az egyik kritériuma az USB 3.0 portok ingyenes otthoni és háztartási használata volt. Hát azóta alaplapok Az am2 platformok nem voltak ellátva ilyen portokkal, akkor csak egy kiút van - a vezérlő használata.
Nem volt kérdés a kiszállítással kapcsolatban – a pálya nemzetközi volt, és mindent helyesen nyomon követtek.
De a csomagolás (vagy inkább annak hiánya) - csüggedt. Az eladó vagy a meggondolatlanságig naiv, vagy egy egész rakás acéltojás tulajdonosa. Mert az antisztatikus táska a kontrollerrel csak a postán csomagolódik. Csomagoló/tömítőanyag nyoma sincs. Ennek eredményeként a kontrollert egy leszakadt kondenzátorral szállították hozzám (+ még egy feltételesen). És az egyiken keresztül a megjegyzésekben a vásárlók karcos lemezről írnak meghajtókkal vagy hajlított szerelőkerettel.

Ami a driver lemezt illeti. Konkrétan az én esetemben nem tudom ellenőrizni a használhatóságát/teljesítményét. Mivel nincs felszerelésem az olvasáshoz. De ennek számos árnyalata van:
1) Windows 10 alatt a vezérlőhöz nincs szükség illesztőprogram telepítésére. (Kijelentem!)
2) A véleményekben azt írják, hogy az eladó kérésre elküldi a sofőrt. (Nem tudok hozzászólni, nem jelentkeztem. Nem volt rá szükség)
3) Az illesztőprogram (XP, VISTA, 7 és 8 esetén) mindig letölthető a chip modellről - VL805.


Őszintén szólva, a kondenzátoros karmantyú kivételével a telepítésben nincs helye hibát keresni. Szépen és tisztán forrasztva.
Geometriailag a tábla kicsi, és akár egy vékony rendszeregységbe is könnyedén belefér, de ehhez nincs megfelelő szerelőkeret. (Szerintem az ideális választás lenne a rendelés leadásakor. De ez igaz, álmok...)


A VL805 chip négy USB 3.0 portot "tud készíteni". Ebből kettő (A F) kifelé, kettő (19 tűs) pedig befelé irányul rendszer egysége... Utóbbi mellett egy 4 tűs molex csatlakozó található a külső tápellátáshoz.


A sebességtesztekhez a következő külső meghajtókat használtam:
1) Memóriakártya csatlakoztatva USB-n keresztül 3.0 kártyaolvasó ().
[Továbbá az összes bal oldali képernyőképen a régi 2.0 porton találhatók mérések. És jobb oldalon az új - 3.0]

2) 2,5 hüvelyk HDD Western Digital WD Scorpio Blue 320 GB () USB 3.0 "zsebekkel" párosítva

3) SSD OCZ Vertex 2 () az AgeStar fent említett külső dobozával párosítva.

Mit mondjak erre. A számok értéke várhatónak bizonyult, mert az USB 2.0 egy régi és lassú port. És a sebességkülönbség közte és az USB 3.0 port között annál észrevehetőbb lesz, minél gyorsabb a használni kívánt meghajtó.
Ha kifejezetten erről a megfontolt tábláról beszélünk, akkor az eladó gondatlansága miatt nagyon könnyen előfordulhat, hogy megvásárlásakor forrasztópákával kell dolgoznia és / vagy illesztőprogramot kell letöltenie az internetről. Másrészt ez az egyik legolcsóbb lehetőség a régebbi számítógépek gyorsabb felülettel való felszerelésére.

Most elköszönök. Legyen kedves!