Vše, co jste kdy chtěli vědět o NVMe SSD (a nebáli se zeptat) | Kapitola 2
Seznam kapitol
Už dlouho se v diskusi pod testy SSD disků množí dotazy, jak a co funguje. Rozhodl jsem se tedy nejčastější dotazy zodpovědět v samostatném článku. Porovnáme rychlosti dle počtu PCIe linek, objasníme TRIM a podíváme se na jednotlivé způsoby implementace SLC cache a jejich výhody a nevýhody.
PCI Express 4.0 a 3.0 z CPU a PCH
Hlavní prvek disu NVMe je jeho připojení k systému. Nepotřebuje totiž žádný řadič SATA/AHCI nebo diskový kontrolér jako prostředníka. NVMe disky jsou připojeny k procesoru přímo pomocí linek PCI Express, mají tedy přímý přístup k procesoru i RAM. Omezení plyne jen ze stavby desky a platformy. Všechny současné moderní systémy počítají s propojením NVMe disku napřímo. Intel i AMD jsou s NVMe plně kompatibilní, některé platformy mají dokonce vyhrazené NVMe linky z procesoru (Intel HEDT, Ryzen, Threadripper).
Pokud procesor nemá speciální linky PCIe, je samozřejmě možné k němu NVMe disk připojit také, ovšem za cenu snížení počtu linek pro další periferie. Pokud například připojíte disk s PCIe x4 k Intelu Coffee Lake, pro grafiku zbude jen osm linek PCIe. Jinak to nejde. Druhá možnost je připojit NVMe disk k čipsetu (PCH hubu), s tím, že pak disk sdílí DMI pásmo (x4 PCIe) s dalšími komponenty, jako jsou síťové karty, diskové řadiče, USB řadiče a další zařízení. Z logiky věci, je tedy vždy lepší připojovat přímo k CPU. Má ale v roce 2020 způsob připojení opravdu vliv na výkon? To si ukážeme v této kapitole.
Dále mne zajímal vliv rozhraní PCI Express na výkon. Otestuji PCIe 4.0 a 3.0. Zde je jasné, že výkon na starším standardu půjde dolů. To samé se stane pokud omezíme počet linek PCIe. Podívejme se nejprve na teoretické rychlosti PCI Express. PCIe 4.0 x4 má propustnost cca 8 GB/s jedním směrem. V reálu je to trochu méně kvůli režii protokolu a přenosovým latencím. PCIe 3.0 disponuje pouze poloviční propustností. Dnešní SSD pro PCIe 4.0 dosahují rychlostí čtení a zápisu kolem 5 GB/s, je zde tedy ještě rezerva do budoucna.
K testu jsem použil disk pro PCIe 4.0 od Adata. Následující graf ukazuje několik věcí. V prvé řadě si všimněte (nulového) rozdílu mezi výkonem ve čtení s diskem připojeným přímo k CPU a skrze čip PCH. Na obou testovacích platformách jsem nenaměřil žádný rozdíl. Vliv počtu linek PCIe je zásadní. Nejvyšší výkon patří PCIe 4.0, u standardu 3.0 už naráží disk na omezení. AMD je ve výhodě, i dvě linky PCIe 4.0 nabídnou dostatečný výkon, na úrovni čtyř linek PCIe 3.0. To může mít v noteboocích zásadní význam.
Dva předchozí grafy sice jasně ilustrují rozdíly ve výkonu, ovšem jen reprezentované benchmarkem. Zkusil jsem tedy ještě reálné měření výkonu. Výsledek ve čtení koresponduje s měřením v benchmarku. Rozdíl ve výkonu je téměř nulový, v rámci chyby měření. Průměrná rychlost je 3100 MB/s proti 3090 MB/s.
V testu zápisu je také situace podobná. Disk připojený k CPU dosáhl průměrného zápisu 1778 MB/s a disk připojený k PCH kolem 1730 MB/s. Rozdíl je zanedbatelný. Snažil jsem se systém PCH během testu zatěžovat, různě jsem používal USB disk a síťovou kartu. Na průběhu je to vidět, přímé připojení k CPU je kultivovanější. V praxi jde ale o nulový vliv.
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
