從速度和通道說起 PCIe 4.0 SSD前途光明

  • 2019 年 12 月 21 日
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無論承認與否,2019年對於整個DIY硬體行業來說,都是充滿驚喜和極具意義的一年。

這一年,AMD推出了全新的Ryzen處理器和X570晶片組,讓PCIe 4.0 得以投入實用。

我們可以預見的是,基於PCIe 4.0 的全新高速頻寬,未來DIY硬體的性能將會迎來爆炸式增長。

可喜的是,這種變化正在加速來臨,與X570晶片組同時間誕生的PCIe 4.0 SSD,已經提前讓我們見識到了PCIe 4.0 的威力。

不難想像,PCIe4.0將是DIY硬體廠商、尤其是存儲廠商著重開闢的新藍海。

為什麼這麼說?在回答這個問題之前,我們需要知道PCIe 4.0究竟是什麼?它和PCIe 3.0有什麼區別?

從速度和通道說起 PCIe 4.0 SSD前途光明

從PCIe 1.0到2017年發布、但還沒有應用的PCIe 5.0,一共經歷了五代。

傳輸速率上,PCIe 4.0 的傳輸速率為16GT/s,比3.0 翻了一倍,雙向傳輸速度可達到64GB/s。

從速度和通道說起 PCIe 4.0 SSD前途光明

換一張圖,我們能夠更加直觀地比較PCIe 3.0和PCIe 4.0的速度差距。

註:PCIe通道可以同時進行雙向傳輸,故以上數據為PCIe通道單向傳輸速度,雙向傳輸需*2。

為什麼說PCIe 4.0是SSD發展的新藍海

目前,PCIe 3.0 X 16通道的速度高達32GB/s,這個速度應付當下的顯示卡頻寬完全綽綽有餘。

那麼對於硬體廠商來說,為什麼還要著力發展PCIe 4.0呢?其中的原因,與傳輸通道和通道速度緊密關聯。

1、介面與傳輸通道的限制

SSD尚未誕生時,機械硬碟是市場的絕對主力,即使在當下,它也還是大容量存儲的首選。

不過由於結構的限制,機械硬碟的速度難以取得突破。目前性能較好一點的機械硬碟,連續讀寫速度一般在250/150MB/s左右。

而同樣採用SATA介面的SATA SSD,連續讀寫可達500MB/s,隨機讀寫更遠高於前者。

 

不過受介面和傳輸通道的限制,SATA SSD在速度上逐漸捉襟見肘,力不從心。因此我們可以看到大部分消費級SATA SSD的最高連續讀寫通常只能達到550MB/s。

從速度和通道說起 PCIe 4.0 SSD前途光明

但M.2介面和PCIe通道的出現,開始突破了這一瓶頸。

與SATA通道相比,PCIe通道所能提供的頻寬更大,這也讓SSD的發展再次迎來春天,讀寫速度不斷提升。

目前採用PCIe 3.0 X 4通道的旗艦級PCIe 3.0 SSD,連續讀寫可以達到3G/s,而這也幾乎是PCIe 3.0所能提供的速度極限。

2、SSD與顯示卡的寬頻矛盾

顯示卡的PCIe通道主要由CPU分配,以Intel Core i7-8700K為例,提供24條PCIe 通道,除去分配給顯示卡的16條,其餘的PCIe設備分享剩餘的8根通道。

而一些高端主板可以搭載多個M.2插槽和PCIe插槽,也就是說CPU提供的PCIe 通道越來越難以滿足主板上的設備,那怎麼辦?

從速度和通道說起 PCIe 4.0 SSD前途光明

頻寬不夠,速度來湊!於是更高傳輸速率的PCIe 4.0被推上了檯面。

雙倍於PCIe 3.0的速率,讓PCIe 4.0可以節省出更多的通道,例如速度同樣是32GB/s,PCIe 3.0需要16條通道。

而PCIe 4.0隻需要8條,相當於騰出8條通道供其他PCIe設備使用,大大緩解PCIe設備的傳輸速度與傳輸通道之間矛盾的同時。

也讓其他PCIe設備得益於PCIe 4.0獲得更好的性能,例如PCIe 4.0 SSD。

從速度和通道說起 PCIe 4.0 SSD前途光明

而首批基於PCIe 4.0通道的SSD已經陸續發布,其性能遠遠超過PCIe 3.0 SSD,例如影馳HOF PRO M.2,連續讀寫高達5000/4400 MB/s,隨機讀寫達到了760/700K iops,比目前最快的PCIe 3.0 SSD快出一大截。

PCIe 4.0前途光明

儘管PCIe 4.0處於起步階段,但它的發展將會加速進行,尤其是隨著超高速寬頻以及5G通訊等的發展,未來越來越多的產品將會染指PCIe通道以及佔用相應的頻寬。

而PCIe 3.0通道本就被顯示卡、SSD等PCIe設備瓜分得所剩無幾,所以更高速率的PCIe 4.0無疑是最好的選擇。

除此之外,PCIe 4.0可以向下兼容PCIe 3.0,也極大降低了它的普及難度。