SSD SATA против SSD PCI-E | Часть первая: теоретическая

    В любом устройстве всегда найдется слабое звено – bottle neck (бутылочное горлышко), самый слабый компонент, который будет лимитировать производительность остальных частей. Долгое время в настольных компьютерах главными “тормозами перестройки” были жёсткие диски, и ни 7200, ни 10000, ни даже 15000 оборотов в минуту, не меняли ситуацию кардинально. С появлением твердотельных накопителей дело сдвинулось с мёртвой точки. Но прогресс не щадит и это быстрое решение. Интерфейс SATA не способен удовлетворить запросы пользователей, поэтому стали появляться новые стандарты и интерфейсы.



    Есть два новых пути развития SSD с интерфейсом PCI-E: SATA Express и NVMe – о них следует разговаривать отдельно, да и в продаже их не часто встретишь. Поэтому пока попробуем разобраться с обычными, доступными в рознице накопителями с интерфейсами PCI Express и SATA 6 ГБит/с.





    Начнём с плюсов и минусов обоих интерфейсов:

    SATA-диски




    Краткая справочка из Wikipedia про этот интерфейс. Самый распространенный на сегодняшний день способ подключения твердотельного накопителя.

    Достоинства:


    • Доступность на рынке
    • Большое количество производителей
    • Возможность подключения к любым современным материнским платам
    • Демократичная цена
    • Доступны объемы от 64 Гб до 1 Тб

    Недостатки:


    • Ограничение по скорости передачи данных — предел интерфейса — 600 МБ/с на один канал.
    • Необходимость работы с контроллерами AHCI, которые разрабатывались для классических жёстких дисков


    PCI Express




    Снова дам ссылочку на Wikipedia — там много и подробно расписано про разные поколения этого интерфейса. Быстрый, классный, универсальный, дорогой.

    Достоинства:


    • Высокая скорость передачи данных — пропускная способность одной линии шины ревизии 3.0 — 1 ГБ/с

    Недостатки:


    • Высокая цена на рынке
    • Небольшой ассортимент брендов и моделей
    • Для некоторых моделей характерно падение производительности со временем (неработающий или не настроенный TRIM)

    Немного поработав капитаном Очевидность, я хотел бы рассмотреть непосредственно те сценарии, которые пользователи проигрывают в голове, выбирая себе твердотельный накопитель SSD.

    Потребительские сценарии


    • Обычные пользователи
      Откровенно говоря, большей части юзеров будет безразлично какой интерфейс имеет SSD-диск, более того, мало кто по настоящему почувствует разницу между SATA 3 ГБит/с и SATA 6 ГБит/с. При использовании только веб-браузеров, электронной почты, базовых офисных программ пользователь не увидит разницы и будет счастлив просто наличию SSD-диска в системе, так как программы будут загружаться очевидно быстрее, чем на HDD.

    • Продвинутые юзеры
      работающие с мультимедиа материалами, часто ищут способы увеличения производительности дисковой системы. Простой пример: буйно начал расти сегмент 4К-видео. Несжатый поток 4К (3840х2160, 12 бит, 24 кадра в секунду) потребует пропускной способности около 900 МБ/с. И даже если вы работаете со сжатыми потоками, то при одновременной обработке нескольких, обязательно упрётесь в потолок SATA 6 ГБит/с. RAID 0 спасёт ситуацию, но скорее всего в пике при построении RAID 0 на 4-х накопителях будет около 1,6 ГБ/с. PCI Express предлагает решение вопроса: каждая линия PCI-Express имеет пропускную способность до 1,0 ГБ/с (то есть в 1,6 раза больше, чем SATA) при почти таком же энергопотреблении – разумеется, грешно не пользоваться такими возможностями. И пусть цена на SSD PCI Express выше, любители работать с видео высокого разрешения просто обязаны смотреть именно на такой стандарт.

    • Геймеры
      Для настоящих хардкорщиков (а по мне так просто нетерпеливых людей), конечно же, нужен PCI Express. Огромные по размеру TitanFall или CoD:Ghosts будут грузится достаточно долго, я уж молчу про авиасимуляторы, “вес” которых доходит до сотен гигабайт. Для обычных же людей, которые любят Diablo III и прочие Bioshock Infinite, будет вполне достаточно топового SSD 6 ГБит/с.

    • Энтерпрайз-клиенты
      Ожидания клиента в этой сфере существенно выше, чем просто быстрая загрузка или обработка видеофайла. Чем крупнее сервер, тем больше к нему осуществляется обращений от пользователей и тут на первый план выходят IOPS. Для вышеперечисленных категорий людей обычная очередь к контроллеру составляет 3-5 запросов, в энтерпрайзе все измеряется сотнями. SSD прекрасно проявляют себя, когда нужно показывать высокую производительность на протяжении долгого времени, и если классических дисков потребуется несколько сотен, то высокопроизводительный SSD может справиться в одиночку.

    При работе по интерфейсу SATA консьюмерские SSD достигают уровня производительности в 100,000 IOPS, в то время как топовые PCI-E накопители способны выдерживать нагрузку в 1,000,000 IOPS. При этом, как правило, они рассчитаны на работу с интерфейсом PCI-E 2.0, а значит переход на PCI-E 3.0 даст существенный прирост производительности в будущем.

    Вместо вывода


    Что можно сказать в итоге. Для розничных покупателей и геймеров можно и нужно выбирать среди SATA-дисков. Большинство офисных пользователей будут счастливы, если в их рабочих станциях поселятся быстрые и бесшумные накопители, но 90 процентов из них никогда даже не задумаются о том, какой интерфейс у диска и бывают ли они вообще разные. Геймерам же придётся сложнее, выбор большой, запутаться сложно, зачастую производитель недобросовестно завышает показатели чтения и записи. Следите за нашим блогом и мы расскажем, какая методика тестирования на самом деле правильная.

    Для корпоративного рынка и людей, работающих с мультимедиа контентом – крайне рекомендованы накопители с интерфейсом PCI-Express. Обработка огромных растровых изображений или работа с 4К-видео с GoPro Hero4 – всё это потребует от системы хранения высокой производительности. Если ваша основная задача – производить контент – смело выбирайте диски PCI-Express. Энтерпрайз сегмент уже практически перешёл на контроллеры NVMe – о таких SSD будет отдельный пост – они заслуживают много внимания.

    Теоретические раскладки обязательно надо проверять на практике. Поэтому следующий пост будет про практическое сравнение PCI-E SSD диска и SATA SSD (в том числе в режиме RAID 0).
    С наступающим Новым Годом!

    Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

    Дорогие Хабраюзеры, а какой диск стоит у вас в системе?

    OCZ Storage Solutions
    38,00
    Компания
    Поделиться публикацией

    Комментарии 32

      +6
      Из минусов PCI Express SSD забыли добавить:
      1. Занимается целый слот PCi-E (в mini-itx) и других материнских платах его может просто не быть.
      2. Увеличенное время загрузки, т.к. прогружается после биоса еще биос и загрузчик контроллера PCI Express SSD.
      3. Не знаю как сейчас, но раньше, на такие диски нельзя было ставить ОС и грузиться с них.
      4. RAID собрать из таких PCI Express SSD еще сложнее (см. сложности выше) чем SATA SSD.
        +3
        По всем пунктам, кроме 3, согласен. Сейчас большинство PCI-E SSD уже bootable.
          0
          А во я, пожалуй, не соглашусь ни с одним пунктом.
          1. Как правило, сейчас подключать к PCI-X слотам кроме видеокарты просто нечего. Сутевухи-звуковухи уже встроены куда только можно, к тому же их можно подключить по USB. В будущих материнках можно будет добавить один PCI-X слот вместо SATA разъема.
          2. В современных UEFI BIOS'ах, что SATA драйвер, что NVMe драйвер — одна фигня и грузится одинаково. Может Expansion ROM даст какую-то задержку, но не такую, чтобы вы ее заметили.
          3. Linux прекрасно грузится с NVMe, Windows 8.1 — то же должен (но я не проверял, если честно, хотя generic NVMe драйвер там есть).
          4. Software RAID — без проблем. Аппаратный RAID — да, для NVMe он не имеет смысла, так как физически дисков нет. A вообще, еще кто-то пользуется аппаратными RAID'ами? Знакомые сисадмины еще лет 6 назад от них плевались.

          К тому же NVMe перед SATA имеет еще ряд преимуществ, вроде большего количества очередей команд и большей глубины этих очередей. Фактически, интерфейс IDE был дешевым удлинителем шины ISA, а SATA — шины PCI-X. Сейчас, такие костыли просто больше не нужны: на контроллерах дисков можно стразу делать полноценные PCI-X устройства.
            0
            1. В моей GA-H87N-WIFI (rev. 2.0) есть только один слот под видеокарту, больше PCI-E слотов нет в принципе. Как и на остальных маленьких платах. Сделал raid 0 на двух Samsung 840 pro.
            2. Далеко не у всех новые UEFI биосы.
            3. Я говорил о том, что как только вышли такие накопители, такие проблемы были, ибо я в первых рядах хотел себе такую игрушку, но отказался.
            4. Оказывается, что еще не в каждый PCI-E слот их можно вставлять, ocz.com/consumer/revodrive-3-pcie-ssd/resources почитайте описание к разным материнкам.
            4.1 Use bottom PCI-ex16 slot. Detection issue presented on second PCIe x16 slot.
            4.2 Cannot use S3 Sleep Mode, system will hang on black screen and need to be power-cycled to work.
            4.3 The PCIeX8 slot is not compatible.

            И тд. глюков с такими устройствами еще хватает.
              0
              Соглашусь. Но год-два и от этих проблем ничего не останется. Конечно, всегда будут материнки без достаточного количества PCI-X слотов, но это не проблема NVMe. Если помните, поддержка AHCI появилась не сразу и еще очень долгое время SATA контроллеры работали в Legacy режиме. Все-таки согласитесь, что чисто физически интерфейс SATA очень похож PCI-X 1x: по одному дифференциальному каналу на прием и передачу и только протоколы передачи различаются. Зачем весь это зоопарк? Для совместимости со старьем?
                0
                Ну вот как все косяки поправят, тогда и можно возвращаться к этому вопросу :) Не, ну, по факту, штука то хорошая и мегабыстрая, тут не поспорить, для БД вообще отличная. Как говориться, будем посмотреть (с).
                  0
                  Так появился же SATA-express. Я специально брал новую материнскую плату уже с этим портом. По сути это и есть PCI-E
                    +2
                    Почему вы устаревший разъём PCI-X упорно принимаете за современный PCI-E?
                      0
                      Виноват. Конечно же PCI-Express.
              +1
              >Для настоящих хардкорщиков, конечно же, нужен PCI Express.
              Ойой, а давайте вы проведете замеры, на сколько ускоряется загрузка при переходе от SATA к PCI-E. Сдается мне, прирост будет несущественный.
                +1
                Да, проверим, поэтому вторая часть статьи будет называться «практическая» =)
                  +1
                  Загрузка чего? ОС? А это важно? (ну, в смысле, разве «хардкорщики» перезагружаются каждую минуту?)
                    0
                    Ну вообще мы про загрузку игры говорим. Причем, вероятно, карты.
                  +1
                  >>Для настоящих хардкорщиков (а по мне так просто нетерпеливых людей), конечно же, нужен PCI Express. Огромные по размеру TitanFall или CoD:Ghosts будут грузится достаточно долго, я уж молчу про авиасимуляторы, “вес” которых доходит до сотен гигабайт. Для обычных же людей, которые любят Diablo III и прочие Bioshock Infinite, будет вполне достаточно топового SSD 6 ГБит/с.

                  Без обид, но вы это с потолка взяли? На скорость загрузки смена интерфейса никак не повлияет, все упирается в CPU.
                    +1
                    Разумеется, без обид. Например для World Of Warships — SSD практически системные требования.

                    Вот не моя раскладка.
                    Crysis 2 SSD: 7,4 sec / HDD: 12,7 sec
                    Need For Speed Shift 2: SSD: 8,1 sec / HDD: 12,6 sec
                    Assassin's Creed Brotherhood: SSD 7,9 sec / HDD: 11,4 sec
                    Fallout New Vegas: SSD: 2.4 sec / HDD: 6,3 sec
                    Dead Rising 2: SSD: 16,1 sec / HDD 22,8 sec
                    Crysis: SSD: sec 16,5 / HDD 24,1 sec
                      +4
                      Офигеть выгода, да.
                        +3
                        Автосимулятор iRacing — время прогревочных кругов перед гонкой в онлайне — 5 минут, загрузка симулятора начинается одновременно с отсчетом сессии. Трассы тяжелые, с HDD может грузиться минуту-полторы, с SSD — вдвое быстрее. Если я загружаю трассу с HDD и время прохождения круга у меня ~2 минуты — я не успеваю проехать быстрый круг (загрузка, скажем, полторы минуты + круг выезда из боксов — 2 минуты, быстрый круг — еще 2 минуты, итого — 5.5 минут, не укладываемся). Если я загружаюсь с SSD за 40 секунд — успеваю проехать 1 быстрый круг перед окончанием warmup. Не то, чтобы это было принципиально, warmup это просто разминка перед гонкой, но приятнее иметь возможность, чем не иметь :)
                          0
                          Аналогично и Battlefield. Но там специально ввели тайм-аут для уравнивания старта уровня.
                        +3
                        На самом деле, учитывая, на сколько SSD производительней HDD, прирост мал, а значит, значительное время тратится в CPU.
                          +1
                          При чем здесь HDD? Я про интерфейсы говорю, вы утверждаете, что с SATA1 игры будут долго грузиться:

                          >>Для настоящих хардкорщиков (а по мне так просто нетерпеливых людей), конечно же, нужен PCI Express. Огромные по размеру TitanFall или CoD:Ghosts будут грузится достаточно долго

                          >>Для обычных же людей, которые любят Diablo III и прочие Bioshock Infinite, будет вполне достаточно топового SSD 6 ГБит/с.
                            0
                            Во второй части потестим. Я еще не все железки собрал для проверки.
                            +1
                            Фаллаут нью вегас за 2.4 секунды? Да ладно! У меня SSD PCI E, скорость чтения-записи 800MB/s, грузится весьма долго, полминуты. На предыдущем компе с HDD грузился минуту. Что я делаю не так?
                            –1
                            Сейчас конечно никаких графиков не покажу, но все таки придется поверить на слово. На старом компе i5/8GB Ram/HDD 7200/Radeon5850, каждая карта в Battlefield 3 загружалась около 3-х минут. Добавив в комп SSD скорость загрузки была около 15-20 секунд.
                              0
                                +1
                                А тут все просто. Есть некая каста «геймеров» которая готова вложить тысячу баксов ради 2-3 фпс сверху. У них всегда будет тысяча причин почему это нужно, начиная от синтетических тестов по тем самым IOPS которые им нахрен не сдались и заканчивая тем, что это дороже, а значит лучше.

                                Но автор конечно же не прав)
                                0
                                У меня система стоит на SSD, а сам BF3 стоит на внешнем HDD по USB2 подключен, загрузка карты около минуты, конфигурация ПК в остальном в принципе аналогична, откуда взялось время 3 минуты у Вас?
                              +1
                              А для меня как для админа важным фактором является возможность воткнуть свой накопитель в первую попавшуюся железку. Сата это позволяет (наличие адаптеров сата-иде и сата-юсб делает его поистине универсальным) pci-e разве что в домашний комп… ХМ… почему бы не сделать для гиков устройство с обоими интерфейсами?
                                +2
                                По-моему автор плавает и не знает терминологию сокращений.
                                Исправьте пожалуйста ваши недочеты.
                                ГБ/с (Гига Байт в секунду), Гб/с (Гига бит в секунду) байты пишутся с большой, биты с маленькой буквы при сокращении.
                                А то уже посреди статьи начинаешь теряться про биты или байты и про какие вообще скорости идет речь.
                                  0
                                  Все эти достоинства SSD дисков меркнут в тот момент, когда добавляешь тройку Bluray дисков на закачку и торрент-клиент начинает забивать 100 гиг места на диске. Иногда это почему-то на самсунговском SSD аж 20Мб/сек, иногда это на обычном шпиндельном 120Мб/сек. На macbook air встроенном SSD с их интерфейсом скорость «сброса» торрента на диск — тоже 110-130Мб/сек (бренд OWC).
                                  Для чтения может все и не так плохо, особенно когда идет чтение потоком битик за битиком. Но запись — ничего принципиального нового не изобретено.
                                    0
                                    Не знаю о чем вы относительно игр. Играя я в LoL, ну холодный старт относительно долгий (но быстрее других 9 игроков), второй старт игра полностью уже в памяти, благо у меня 32 гб. Все эти ваши титанфолы можно ускорить разместив блоки на блине последовательно. Другое дело, что у меня ZIL и L2ARC на трех SSD, там да, прирость существенный.
                                      0
                                      Я понимаю, что не хабр, но настолько низко падать… Смешались в кучу люди, latency…
                                        0
                                        >>какой диск стоит у вас в системе

                                        Fusion Drive

                                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                        Самое читаемое