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M.2接口SSD是咋回事?M.2接口SSD全面解析(3)

M.2接口SSD是咋回事?M.2接口SSD全面解析(3)
更新时间:2017-06-27 15:19:56   

延伸阅读(1):100系列主板原生支持走PCI-E 3.0x4通道的M.2接口

M.2接口SSD是咋回事?M.2接口SSD全面解析

Intel宣布100系芯片组原生支持PCIe 3.0版本,让DMI总线版本顺理成章地提升到3.0。相比PCIe 2.0,PCIe 3.0的带宽翻了一番,单位带宽达到了8Gbps。更高的带宽,让存储数据传输速度直接收益。

M.2接口SSD是咋回事?M.2接口SSD全面解析

100系主板的一个影响力巨大而又鲜被注意的改变就是PCIe通道数的提升了。CPU支持的通道数,从Z97时代的16条PCIe 2.0通道提升到PCIe 3.0的20条。更多通道让主板厂商原生实现更多的PCI-E插槽,也为新存储接口提供便利。

M.2接口SSD是咋回事?M.2接口SSD全面解析

我们知道PCIe通道的重要性体现在PCI-E插槽数以及插槽带宽上。而多出来的PCIe通道,用于原生支持M.2和SATA-Express,让磁盘在主板数据传输直接从高速带宽的PCIe 3.0中受益。同时让厂商不需要借助第三方芯片,无疑也会推进消费级PCIe SSD更快在民用市场普及,以及老旧的SATA III接口的淘汰。同样受益于PCI-E总线通道数量和带宽的双重提升,M.2已经成为了100系主板的标配。M.2具备具备32Gbps传输速率,走PCI-E 3.0x4通道的M.2接口。接口带宽同样远远高出SATA III的6Gbps与SATA-Express的16Gbps。让M.2接口的SSD实现数据传输无瓶颈。

延伸阅读(2):支持NVMe 规范的M.2 SSD

NVMe是什么?

M.2接口SSD是咋回事?M.2接口SSD全面解析

当年,为了优化机械硬盘超高的读取延迟,AHCI 串行ATA高级主控接口应运而生。在Intel 指导下,由多家公司联合研发的接口标准,允许存储驱动程序启用高级串行ATA功能,如AHCI独有的NCQ技术,可专门缩减寻道时间的优化方式。比老旧的IDE模式,AHCI能够提升机械硬盘综合性能约10-30%。然而SSD工作原理与机械硬盘完全不同,原本专为机械硬盘设计AHCI并不适合SSD设备。

2007年,Intel 就召集相关厂商包括三星、美光、戴尔、Marvell 等,成立了NVMe小组,准备着手在即将到来SSD时代建立新的存储规范标准。而目标就是要将未来存储产品的性能,从SATA和AHCI之中解放出来。2011年时,NVMe规范正式出炉,基于闪存的特点而研发,其目的是尽可能缩小存储系统和内存、CPU带宽之间的差距。

NVMe其实与AHCI一样都是逻辑设备接口标准。NVMe全称Non-Volatile Memory Express,非易失性存储器标准,是使用PCI-E通道的SSD一种规范,NVMe的设计之初就有充分利用到PCI-E SSD的低延时以及并行性,还有当代处理器、平台与应用的并行性。SSD可被主机的硬件与软件充分利用。

NVMe的魔力在哪里?

(1)更低的延时:

NVMe面向的是PCIe SSD,原生PCIe主控与CPU直接相连,而不是传统方式,通过南桥控制器中转,再连接CPU(当然,如果设备是接入到南桥提供的PCIe接口上,那么这部分的延迟也不会降低多少)。NVMe精简了调用方式,执行命令时不需要读取寄存器;而AHCI每条命令则需要读取4次寄存器,一共会消耗8000次CPU循环,从而造成2.5μs的延迟。

(2)更高的传输性能

NVMe另一个重点是提高SSD的IOPS(每秒读写次数)性能。理论上,IOPS=队列深度/ IO延迟,故IOPS的性能,与队列深度有较大的关系(但IOPS并不与队列深度成正比,因为实际应用中,随着队列深度的增大,IO延迟也会提高)。市面上性能不错的SATA接口SSD,在队列深度上都可以达到32,这已是AHCI所能做到的极限。但目前高端的企业级PCIe SSD,其队列深度可能要达到128,甚至是256才能够发挥出最高的IOPS性能。在NVMe标准下,最大的队列深度可达64000。此外,NVMe的队列数量也从AHCI的1,提高了64000。

(3)更低的功耗控制

NVMe加入了自动功耗状态切换和动态能耗管理功能,在能耗管理上,相比起主流的SATA接口SSD拥有较大优势,这一点对增加笔记本电脑等移动设备的续航尤其有帮助。另外,因为原生PCIe可以与CPU直连,数据传输时没有了中间转接过程所产生的功耗,也会在一定程度上降低能耗。

三星950PRO M.2 SSD就是一款走PCI-E 3.0 x4通道支持NVMe规范的M.2 SSD,正是有了这些先进技术的支持,三星950PRO M.2的性能强悍无比,最高的读写速度可达到2500MB/s、1500MB/s,近五倍于SATA SSD。

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