NVMe PCIe 5.0標準:機能と4.0との違い

NVMe PCIe5.0標準

PCIe5.0をサポートするNVMeSSD用の最初のフラッシュコントローラーが現実のものとなり、初めて5.0桁のギガバイトドライブ/秒を実現できるようになりました。 しかし、家庭でNVMe PCIe XNUMXテクノロジーを採用することの利点と課題は何ですか?

パフォーマンスの最大値のXNUMXつは、システムの速度が最も遅い部分が許す限り遅いということです。 そのため、パフォーマンスを実現するために、プロセッサや RAM、だけでなく、ストレージユニットの。 これは、NVMeドライブにさまざまなPCIe標準を採用することで実現されています。

フラッシュコントローラーとは何ですか?

ControladoraフラッシュNVMePCIe

フラッシュコントローラーは、NVMeメモリまたはその他のタイプのNANDフラッシュメモリと CPU or GPU それはそれにアクセスしたいです。 その仕事は、仮想アドレスを物理アドレスに変換して、それを構成するNVMeメモリブロックに直接アクセスできるようにすることです。 SSD 記憶装置。

現在、CPUまたはGPUが任意のメモリ空間にアクセスする場合、階層内でアクセスできるすべてのメモリが統合された共通のアドレス指定を使用してアクセスします。 CPUとGPUの両方に統合されたさまざまなMMUは、システム内のさまざまなタイプのメモリ、RAM、VRAMだけでなく、SSDのNVMeメモリである不揮発性RAMまたはNVRAMとも通信します。

ただし、仮想アドレス指定は物理アドレス指定とは異なるため、フラッシュコントローラーによって実行される変換プロセスが必要です。 このために、アドレス変換テーブル、仮想アドレス形式のソースデータ、および物理アドレス形式の宛先データを格納するメモリを利用します。 このようなメモリはNVMeSSDにあり、DRAMレス設計の場合はシステムRAMにすることも、フラッシュコントローラー自体に組み込みメモリとして組み込むこともできます。

NVMe PCIe 5.0用フラッシュドライバー、レビュー

マーベルブラベラSC5NVMe PCIe 5.0

PCI Express 5.0をサポートする最初のフラッシュコントローラーのXNUMXつは、 マーベルブラベラSC5 。 これにより、14ラインPCI Express4バスで5.0GB / sの帯域幅でデータを送信できます。これは、PCI Express 4.0で同じライン数に対して帯域幅を16倍にすることを意味しますが、バスが飽和することを意味するわけではありません。どちらの場合も、それぞれ7 GB / sとXNUMXGB / sに達する可能性があるためです。

フラッシュコントローラーは、RAMまたはVRAMメモリをCPUおよびGPUと通信するインターフェイスと同じように機能することを考慮に入れる必要があります。 それらは、プロセッサによって行われた読み取りおよび書き込み要求の処理を担当します。 そして今日、CPUにはすでにいくつかのコアがあるので、フラッシュコントローラーに多数のアクセスチャネルがあることが非常に重要です。 NS マーベルブラベラSC5 合計16チャネルがあるため、最大16個のシングルチャネルまたは8個のデュアルチャネルNANDフラッシュチップを接続できます。

チャネルは、フラッシュコントローラが同時に通信できるNVMeメモリチップの数です。 ローエンドのNVMeSSDには通常2つまたは4つのチャネルがあり、ハイエンドの8つのチャネルがあります。 プレイステーション 5チャネルの12SSD。 Marvell Bravera SC5が16チャンネルを備えているという事実は、大容量のストレージを備えているだけでなく、家庭用PCではなくサーバー市場向けに設計されたコントローラーであることを示しています。

高帯域幅には高いコンピューティング能力が必要

プエンテビナリオ

あるメモリから別のメモリにデータを移動することは、ハードウェアアーキテクトがコンピューティングの歴史全体で直面した最大の悪夢のXNUMXつです。 一括移動では、CPUまたはGPUが関連する実行の実行に十分な時間を費やす必要があります。 そのため、時間の黎明期から、メインCPUの関与なしに、あるメモリから別のメモリにデータを転送し、はるかに短い時間でデータを転送するハードウェアシステムが作成されました。

たとえば、PCIExpressポートを介してGPUへのNVMeSSDのメモリへのアクセスを許可するという事実は、パフォーマンスに影響を与えることなくアクセスを直接実行できることを意味するものではありません。 PlayStation5などの新世代コンソールとその両方 携帯 シリーズX、NVMe SSDユニットの搭載により、SSDからメモリへのデータの転送、圧縮、解凍の実行を担当する専用ユニットが統合され、CPUとGPUの両方をそのようなシステムから解放しようとしています。そのような負荷。

一方、PCでは NVIDIA 影響により AMD DirectX 12Ultimateをサポートするグラフィックカードにはそのようなユニットがあります。 これは、データの移動を管理するために計算能力を引き出す必要性につながります。 CPUまたはGPUがこの管理を実行するのに十分な速度でない場合、チェーン効果が生成され、後続のすべての要求が遅延し、時間の一部ごとに送信されるデータの合計が遅延します。

NVMe PCIe 5.0 SSDは、速度の向上以外に何をもたらしますか?

CXL

これらはPCIe4.0インターフェイスを使用するものと比較して直線的な進化であるため、ほとんどないと言えますが、PCIe5.0を備えた国内のNVMeSSDの発売は、シリーズを提供するNVMe2.0標準の展開と一致します。バス速度の増加を超えた利点の。 したがって、近い将来、このタイプのストレージを改善するために、両方の要素が組み合わされます。

ただし、PCIe 5.0の改善点を強調する必要がある場合は、特に Compute ExpressLinkのサポートです またはCXL。 これは機能です。 これは最初はサーバー上にのみ存在し、ハードウェアアクセスを簡素化します。 理由? サウスブリッジのIOMMUを経由せずにNVMeSSDに直接アクセスできるため、アクセスの待ち時間が短縮され、CPU、GPU、またはAPU自体にフラッシュコントローラーを実装したり、PCIeCXLインターフェイスを使用して直接アクセスしたりすることができます。 NVMeチップとDDR5チップを統合するDIMM。