Особенности SSD 750 (твердотельные накопители NVMe) с интерфейсом PCIe x4.

Особенности SSD 750 (твердотельные накопители NVMe) с интерфейсом PCIe x4. 

Скорость обмена данными в SSD накопителях требуют новых шин и правил обмена данными для реализации потенциала «дисков». Необходимость расширить «узкое горлышко» пропускной способности существующих интерфейсов для накопителей - именно этим и объясняется появление интерфейса NVMe (NVM Express). Основные особенности NVM Express устройств на сегодня:

 - «ближе» к центральному процессору
 - совместимость с разъемами SATA, SAS
 - более, чем 2-х кратное увеличение производительности в сравнении с устройствами SAS 12 Гб/с по основным параметрам (чтения, записи, операций ввода/вывода — IOPS)
 - снижение задержек (latency).

Производительности промежуточные уровни иерархии не добавляют: чем прямее путь, тем выше скорости. Конечно, с точки зрения совместимости «стандартные» интерфейсы предпочтительнее, но ведь PCIe эту самую совместимость ограничивает изначально. Поэтому как только речь зашла об использовании этого интерфейса, производители сразу же задумались и о соответствующей программной прослойке: чтоб в ней не было ничего лишнего для SSD, зато учитывались все их особенности. Так появился интерфейс NVMe (Non-Volatile Memory Express).

Новая линейка Intel SSD 750 (рис. 1) стала первой с интерфейсом NVMe, специально разработанным для настольных компьютеров (стандарт AHCI, который сегодня используется в современных жёстких дисках и SSD, изначально не предназначался для накопителей на флэш-памяти). Стандарт NVMe изначально был оптимизирован под полупроводниковую память, он уже активно применяется в корпоративном сегменте и серверах. NVMe обеспечивает более высокую производительность (по спецификациям Intel SSD 750 – по чтению заявлена скорость около 2 Гбайт/с). Для повышения производительности Intel SSD 750 может переключаться в режим RAID 0. В таком случае вы не сможете загрузиться с накопителя, что вполне возможно в одиночном режиме. Intel разрабатывала семейство SSD 750 в тесном сотрудничестве с производителями материнских плат, чтобы обеспечить максимальную производительность и совместимость. Стандарт очень хорошо сочетается с платформой X99, где от «старших» CPU отходит 40 линий PCI Express, что позволяет использовать, например, две видеокарты x16 и два накопителя Intel SSD 750 с полной конфигурацией линий. Intel SSD 750 имеет интерфейс PCI Express (Gen3) с четырьмя линиями, что соответствует теоретической пропускной способности 4.000 Мбайт/с. Intel настоятельно не рекомендует устанавливать накопитель в слоты PCI Express, которые подключены не к CPU, а к чипсету PCH. Дело в том, что сам чипсет подключается к процессору через шину DMI 1,8 Гбайт/с, так что придётся пожертвовать значительной долей производительности (до 50%).

 Рис. 1.

Intel SSD 750 может работать и на старых платформах, но на старых платформах могут возникать проблемы с совместимостью, которые производители не желают решать из-за возраста продуктов. Кроме того, накопители Intel SSD 750 выйдут не только в виде карты PCIe половинной высоты, но и 2,5" SSD. Здесь тоже будет использоваться новый разъём, так что 2,5" накопитель не совместим с SATA. Intel планирует использовать разъёмы SFF-8639 и 8643-SFF со стороны накопителя и материнской платы. Подобный разъём в будущем будет устанавливаться на как можно большем количестве моделей материнских плат. Накопитель в 2,5" формате подключается к разъёму специальным экранированным кабелем. Что касается охлаждения обоих вариантов, то Intel рекомендует «активное охлаждение» и стоит избегать установки Intel SSD 750, например, между двумя видеокартами или там,  где нет достаточной циркуляции воздуха. Максимальная нагрузка записи - 70 Гбайт в день или 219 Тбайт в общей сложности (TBW). Intel SSD 750 будут стоить несколько дороже классических SSD SATA, но в любом случае, у Intel SSD 750 пока что практически не будет конкурентов, так как другие производители выпускают накопители PCI Express с поддержкой AHCI, а не NVMe. Одной из основных задач, стоящих перед разработчиками NVM Express  — сделать накопители «ближе» к центральному процессору, что позволило уменьшить задержки и «накладные расходы» при передаче данных (рис. 2)

Рис. 2.

Основой всех «корпоративных» линеек и более дешевого Intel 750 (нацеленного на рынок персональных компьютеров и рабочих станций) является собственный контроллер Intel CH29AE41AB0. Он поддерживает восемнадцать каналов для подключения флэша, в то время как «бытовые» контроллеры ограничиваются восемью, а то и четырьмя. Высокий параллелизм (которым, как уже было сказано выше, именно NVMe-устройства способны распорядиться наилучшим образом) является залогом высокой производительности, но максимального быстродействия можно ожидать лишь от старших (и самых дорогих) модификаций. Что меняет NVMe? Да практически всё: ведь основной целью его разработки является упразднение промежуточных уровней — как раз привычных и проверенных временем. В частности, придется забыть о загрузке в Legacy-режиме — только UEFI. Также возможны проблемы с прошивками некоторых системных плат, Intel, например, гарантирует поддержку NVMe для чипсетов «девятого» семейства, а вот с предыдущими возможны варианты. Кроме того, потребуется специальный драйвер. Поддержка NVMe, уже встроена с Windows 8.1, в Windows Server 2012 R2 и Linux начиная с версии ядра 3.10.