NVMe PCIe 5.0 -standard: funksjoner og forskjeller fra 4.0

NVMe PCIe 5.0 standard

De første flash -kontrollerne for NVMe SSD -er som støtter PCIe 5.0, er nå en realitet og har muligheten til å oppnå gigabyte -stasjoner per sekund i dobbelttall for første gang. Men hva er fordelene med å ta i bruk NVMe PCIe 5.0 -teknologi hjemme, og hva er utfordringene?

Et av maksimumene i ytelse er at et system bare er så sakte som den tregeste delen av det tillater. Det er derfor, for å oppnå ytelse, søker den ikke bare å øke hastigheten på komponenter som prosessorer og RAM, men også av lagringsenheter. Som oppnås ved å vedta de forskjellige PCIe -standardene for NVMe -stasjoner.

Hva er en blitskontroller?

Kontrolladora Flash NVMe PCIe

En blitskontroller er en maskinvare som sitter mellom NVMe -minne eller annen type NAND Flash -minne og prosessor or GPU som ønsker å få tilgang til den. Jobben er å oversette virtuelle adresser til fysiske adresser som gir direkte tilgang til NVMe -minneblokkene som utgjør SSD lagringsenhet.

I dag, når en CPU eller GPU får tilgang til noe minneplass, gjør den det ved å bruke en felles adressering der alle minnene de har tilgang til i hierarkiet er forent. De forskjellige MMU-ene som er integrert i både CPU og GPU er ansvarlige for å kommunisere med de forskjellige minnetypene i systemet, RAM, VRAM, men også ikke-flyktig RAM eller NVRAM, som er NVMe-minnet i SSD-er.

Men virtuell adressering er forskjellig fra fysisk adressering, og derfor er en oversettelsesprosess nødvendig, som utføres av flash -kontrolleren. For dette bruker den et minne som det lagrer adressekonverteringstabellene fra, kildedataene i form av virtuell adressering og destinasjonsdataene i form av fysisk adressering. Slikt minne kan finnes på NVMe SSD, det kan være system-RAM i tilfelle av en DRAM-mindre design, eller det kan være innebygd som innebygd minne i selve blitskontrollen.

Flash -drivere for NVMe PCIe 5.0, en anmeldelse

Marvel Bravera SC5 NVMe PCIe 5.0

En av de første Flash -kontrollerne som støtter PCI Express 5.0 er Marvell Bravera SC5 . Som gjør at data kan overføres med en båndbredde på 14 GB / s under en 4-linjers PCI Express 5.0-buss, noe som betyr å doble båndbredden i forhold til det samme antallet linjer under PCI Express 4.0, men det betyr ikke at bussen mettes i begge tilfeller, siden de kan nå henholdsvis 16 GB / s og 7 GB / s.

Det må tas i betraktning at en blitskontroller fungerer på samme måte som grensesnittene som kommuniserer RAM- eller VRAM -minnet med CPUer og GPUer. De har ansvaret for behandlingen av lese- og skriveforespørslene fra prosessoren. Og siden vi i dag allerede har flere kjerner i CPU -en, er det veldig viktig at det er et stort antall tilgangskanaler i en flash -kontroller. De Marvell Bravera SC5 har totalt 16 kanaler, så opptil 16 enkeltkanaler eller 8 tokanals NAND Flash -brikker kan kobles til den.

Kanaler er antallet NVMe -minnebrikker som blitskontrolleren kan snakke med samtidig. Low-end NVMe SSD-er har vanligvis 2 eller 4 kanaler, high-end 8 kanaler, og vi har spesielle tilfeller som PlayStation 5 SSD med 12 kanaler. Det faktum at Marvell Bravera SC5 har 16 kanaler tillater ikke bare at den har stor lagringskapasitet, men viser at den er en kontroller designet for servermarkedet og ikke for hjemme -PCer.

Høy båndbredde krever høy datakapasitet

Puente BInario

Å flytte data fra et minne til et annet er en av de største marerittene maskinvarearkitekter har stått overfor i hele databehandlingshistorien. Massebevegelse krever at CPU eller GPU bruker god tid på å kjøre de relevante henrettelsene for det. Det er derfor siden tidenes morgen har blitt opprettet maskinvaresystemer som overfører data fra et minne til et annet uten deltakelse av hoved -CPU og som gjør det på mye kortere tid.

Det å gi tilgang til minnet til en NVMe SSD gjennom PCI Express -porten til en GPU for eksempel, betyr ikke at tilgang kan gjøres direkte uten å påvirke ytelsen. I nye generasjonskonsoller som PlayStation 5 og begge deler Xbox Serie X, inkluderingen av NVMe SSD -enheter har medført integrering av spesialiserte enheter som har ansvar for å utføre overføring, komprimering og dekomprimering av data fra SSD til minne, som de søker å avlaste både CPU og GPU i slike systemer slik belastning.

På PC, derimot, bare NVIDIA og AMD grafikkort med støtte for DirectX 12 Ultimate har slike enheter. Noe som fører til behovet for å trekke datakraft for å håndtere bevegelsen av data. Hvis CPU eller GPU ikke er rask nok til å utføre denne styringen, genereres en kjedeeffekt som får alle etterfølgende forespørsler til å bli forsinket, noe som får de totale dataene som skal sendes per brøkdel av tiden til å bli forsinket.

Hva gir NVMe PCIe 5.0 SSD -er annet enn mer hastighet?

CXL

Fordi de er en lineær evolusjon med hensyn til de som bruker PCIe 4.0 -grensesnittet, kan vi si det ganske lite, men lanseringen av innenlandske NVMe SSD -er med PCIe 5.0 vil falle sammen med distribusjonen av NVMe 2.0 -standarden, som vil gi en serie fordeler som går utover økningen av busshastigheten. Derfor vil begge faktorene bli kombinert for å forbedre denne typen lagring i nær fremtid.

Selv om vi må markere en forbedring i PCIe 5.0 spesielt den er støtten til Compute Express Link eller CXL. Dette er en funksjon. som i utgangspunktet bare vil være på servere og forenkler maskinvaretilgang. Grunnen? Den gir direkte tilgang til en NVMe SSD uten å gå gjennom IOMMU på Southbridge, reduserer tilgangstid og gjør det mulig å implementere blitskontrolleren i selve CPU, GPU eller APU eller til og med bruke PCIe CXL -grensesnittet for direkte tilgang til DIMM -er som integrerer NVMe og DDR5 -brikker sammen.