Ultra m 2 pcie gen3 x4 что это
Обновлено: 03.07.2024
Выбирая SSD-накопитель формата М.2 для персонального компьютера порой задаешься вопросом: «А нужно ли переплачивать за более дорогую модель или взять дешевую такого же объема?». В поиске ответа на этот вопрос мы рассмотрим потребительские SSD с интерфейсом подключения по PCI-E.
Данный интерфейс имеет несколько поколений (версий), которые отличаются между собой пропускной способностью.
Принцип работы интерфейса
Накопители SATA M.2 и PCI-E NVME хоть и похожи внешне, но имеют важное различие в типе используемой шины. SATA M.2 использует для подключения шину SATA, которую также задействуют HDD-накопители.
PCI-E-накопители более разнообразны. Они могут различаться по количеству линий передачи данных и версии интерфейса. Под нужды накопителя используются напрямую линии PCI-E, что позволяет обойти ограничение пропускной способности шины SATA, которое составляет 600 МБ/с. Основная масса современных PCI-E-накопителей имеет ключ M разъема подключения, SATA в свою очередь универсальный B+M. Версий с единственным B ключом уже не встретить, беспокоиться о несовместимости не придется.
NVME (энергонезависимая память) в аббревиатуре устройства, обозначает наличие спецификации на протоколы доступа к SSD-накопителям, которые подключаются по шине PCI Express. Такие устройства оптимизированы для работы с современными многоядерными процессорами и обеспечивают более низкие задержки обработки запросов. Можно найти единичные экземпляры без этого стандарта, но они очень редко встречаются в продаже.
SATA M.2 накопители против PCI-E NVME — стоит ли переплачивать при покупке в домашний ПК
Без SSD-накопителей сложно представить современный компьютер. Они быстры и бесшумны, да и цена на них «не кусается» как несколько лет назад. На выбор представлена масса моделей, различающихся объемом, ресурсом и скоростью. Если с объемом и ресурсом ситуация однозначная — чем больше, тем лучше, то со скоростью устройства все далеко не так просто.
Интерфейс
Интерфейс PCI-E 3.0 x2
Его пропускная способность менее 2 Гб/с — это связано с тем, что одна линия третьего поколения PCI-E способна пропустить данные со скоростью до 1 Гб/с (985 Мб/с). Данный интерфейс уже не часто встретишь на рынке SSD-накопителей, в основном он используется в недорогих моделях.
Интерфейс PCI-E 3.0 x4
Он имеет 4 линии передачи данных. Максимальная скорость передачи составляет чуть меньше 4 Гб/с. В настоящее время это один из самых популярных интерфейсов у PCI-E SSD-накопителей.
Интерфейс PCI-E 4.0 x4
На сегодняшний день это один из самых быстрых интерфейсов для передачи данных. Одна линия четвертого поколения PCI-E способна передать данные с максимальной скоростью до 2 Гб/с, а 4 линии — до 8 Гб/с (7,88 Гб/с). Данный интерфейс используется на одних из самых дорогих SSD-накопителей.
Скорость передачи данных у SSD-накопителей может ограничиваться интерфейсом подключения на материнских платах. На материнских платах есть специальное гнездо для накопителей формата M.2, который использует PCI-E линии с процессора и управляются чипсетом материнской платы.
Например, SSD-накопитель с логическим интерфейсом PCI-E 4.0 x4 и объемом на 500Гб на PCI-E 4.0 x4 показывает максимальную скорость чтения — 6900 Мбайт/сек, а записи — 5000 Мбайт/сек. На PCI-E 3.0 x4 его максимальная скорость чтения и записи будет приблизительно 3940 Мбайт/сек. Поэтому если вы не планируете в ближайшее время менять материнскую плату с большим числом линий, а также с более новыми поколениями совместимых интерфейсов, то брать SSD с более быстрым PCI-E нет смысла.
С помощью программы CrystalDiskInfo можно узнать текущей режим подключения в строке «Режим передачи».
Нагрев и энергопотребление
Критический нагрев несвойственен накопителям типа SATA M.2. Для того чтобы перегреть такой SSD должны сложиться множество факторов: полное отсутствие обдува, продолжительные нагрузки, неудачное расположение и высокие температуры в помещении. Поэтому они не требуют дополнительных радиаторов для охлаждения.
В случае с NVME ситуация не такая позитивная. Компоненты обладают заметным тепловыделением. Особенно ярко это заметно при большой нагрузке на накопитель. Сочетание неудачного расположения разъема на плате в упор к горячей видеокарте, также может добавить поводов для беспокойства. Косвенно на этот нюанс намекают и сами производители. В продаже не встретить SATA-накопители с комплектным радиатором, в то время как NVME часто идут с этим девайсом.
Если же радиатора в комплекте нет, а температура высоковата, определенным выходом станет покупка отдельного радиатора на SSD-накопитель. Также в продаже можно встретить материнские платы с наличием радиатора в комплекте. Энергопотребление наряду с миниатюрным размером является одним из факторов, влияющих на нагрев накопителя. Потребление NVME-устройства может превышать SATA в несколько раз.
Одним из главных аргументов, при подборе комплектующих для домашнего компьютера, выступает цена. Тут нам не требуется каких-то заоблачных мощностей, а приоритет покупки сводится к соотношению цена/надежность. И в этом плане SATA-накопители являются идеальным вариантом. Они уже не так дороги, как несколько лет назад.
Да, говорить о полной замене HDD в качестве хранилища всего, пока рано. Но тенденция к этому есть, медленно и верно идет движение в эту сторону. За счет снижения стоимости памяти, используемой в производстве, мы можем приобрести по доступной цене емкий накопитель, что представить в недалеком прошлом было сложно. NVME-накопители превосходят SATA по производительности в несколько раз, и за эти скорости приходится платить, используем мы их или нет. Причем порой за цену NVME можно купить SATA-устройство с емкостью в два раза больше. Но и тут можно найти свои исключения из правил. Иногда попадаются устройства NVME дешевле SATA, при аналогичной емкости.
Это обусловлено используемым типом памяти и износоустойчивостью конкретных моделей.
Бренд
Если мы сравниваем именитые бренды, которые зарекомендовали себя на рынке, с неизвестными брендами с «поднебесной», то можно сказать многое. У именитого производителя SSD работают по передаче данных на заявленной скорости, имеют гарантию, их техническое описание соответствует реальности. Неизвестные бренды не всегда могут похвастаться этим: их скорость передачи данных может не соответствовать заявленной, а компонентная база SSD-накопителя собирается на неизвестных моделях.
Одним из самых популярных брендов SSD-накопителей является Samsung. Связано это с тем, что компания сама производит компонентную базу для своих накопителей, а так же обеспечивает максимальную скорость передачи данных и надежность на своих SSD-накопителях, но не стоит забывать и о других брендах. Например, Western Digital, его SSD- накопителем WD Black SN850 может с легкостью потягаться с Samsung 980 PRO по скорости передачи данных на чтении и записи, а другие производители SSD-накопителей могут не показывать столь выдающихся результатов, но при этом быть столь же надежными и стоить намного дешевле.
Тип памяти
Немаловажным аспектом при выборе SSD-накопителя является тип памяти. На сегодняшний день существует четыре типа памяти:
SLC «Single Level Cell» — на один блок помещается 1 бит информации. Данный тип памяти используется на дорогих SSD-накопителях и выдерживает около 100 тыс. перезаписей.
MLC «Multi Level Cell — на один блок помещается 2 бита информации. Данная память используется на высокоскоростных SSD-накопителях, которые выдерживают около 10 тыс. перезаписей, такие SSD существенно дешевле, чем память на SLC.
TLC «Triple Level Cell» — в нем на один блок записывается 3 бита информации. TLC память используется в подавляющем количестве накопителей. Его ресурс приблизительно 3–5 тыс. перезаписей.
QLC «Quad Level Cell» — новый тип памяти из четырех представленных. На один блок записывается 4 бита информации. Память QLC является самой дешевой на сегодняшний день и ее ресурс около 1 тыс. перезаписей.
Характеристики записи/чтения в повседневных задачах
Максимальная пропускная способность шины SATA III составляет 600 МБ/с, что обеспечивает накопителям SATA M.2 показатели в среднем
560 МБ/с для чтения и
530 МБ/с для записи.
У NVME накопителей в свою очередь эти показатели могут достигать
3300 МБ/с при версии PCI-E 3.0x4.
В случае последней версии PCI-E 4.0х4 параметры чтения/записи могут достигать вовсе 5000 МБ/с и 4400 МБ/с. Ниже представлены результаты тестирования обоих типов накопителей.
Разница видна невооруженным глазом. Казалось бы, в соответствии с результатами тестов, приложения должны загружаться намного быстрее, но это не так. Основная масса выполняемых операций проходит с небольшими файлами, в том числе и загрузка ОС. И тут на первое место выходит не последовательная скорость чтения файлов, а скорость работы со случайными блоками, так как на них приходится большая часть дисковой активности накопителя. А с ней уже не наблюдается тотальное преимущество NVME перед SATA.
Вследствие этого скорость загрузки ОС и стандартных программ с NVME лишь немного выше, чем у SATA. В играх аналогичная ситуация — бывают отдельные проекты, где разница составляет более
5 секунд. Но общая масса проектов загружается с минимальной разницей в скорости. Так, где же можно увидеть эти заоблачные скорости от NVME-накопителя? Ответ — лишь в определенных сценариях. Например, при копировании крупного файла или при работе с видеоредакторами и прочими специализированными программами, использующими крупные массивы данных.
ASRock раскрыла особенности матплаты с Ultra M.2
Начало этой недели ознаменовалось анонсами целого ряда материнских плат на базе набора микросхем Intel Z97 Express. Одна только компания MSI представила почти 30 таких плат на любой вкус, цвет и кошелёк. А вот другая тайваньская компания, ASRock решила взять не количеством, а качеством.
О модели Z97 Extreme6 мы писали ещё в конце апреля, но от внимания ускользнуло ключевое отличие новинки — интерфейс Ultra M.2 PCIe Gen3 x4, который по пропускной способности вдвое опережает предыдущее поколение. Как утверждает компания, ей впервые в отрасли удалось расширить полосу интерфейса M.2 до четырёх линий, тем самым ощутимо увеличив его производительность. В традиционных платах сигнал с интерфейса M.2 проходит через чипсет, после чего достигает процессора. ASRock в своём решении предлагает направлять сигнал непосредственно в CPU, что снижает задержку, а также выводит скорость ввода-вывода на новый уровень.
Теоретическая пропускная способность Ultra M.2 составляет 32 Гбит/с, что в 6 раз быстрее PCIe x1 M.2 и в 3 раза быстрее PCIe x2 M.2. Накопитель Samsung XP941 с интерфейсом PCIe x4 M.2 при установке в гнездо Ultra M.2 показал скорость передачи данных 1,16 Гбайт/с, что на 46% выше при установке в гнездо PCIe x2 M.2. Кроме того, на новом гнезде был протестирован также SSD с интерфейсом PCIe x2 M.2. Благодаря прямому соединению устройства с процессором, скорость чтения в данном случае увеличилась на 8,8%.
Также новинка имеет множество других достоинств, в частности, поддержку технологии ASRock Super Alloy, систему качественного звучания Purity Sound 2, 12-фазную подсистему питания процессора, два сетевых Ethernet-контроллера, интерфейс SATA Express и целый ряд фирменных технологий.
Контроллеры
Помимо PCI-E интерфейса SSD-накопители отличаются между собой контроллером — он обеспечивает обмен данными с шиной PCI-E, а так же управляет операциями по чтению и записи в ячейках памяти. От того насколько эффективно контроллер осуществляет эти команды и зависит быстродействие всего SSD-накопителя.
В контроллере важно количество ядер и каналов. Чем больше ядер и каналов, тем лучше производительность и скорость SSD-накопителя при чтении и записи информации, следовательно, цена на данный накопитель будет выше, чем у более слабого контролера.
Модель контролера
PS5007-E7
PS50012-E12
Шина
PCIe Gen3x4
PCIe Gen3x2
PCIe Gen3x4
Поддерживаемая память
MLC/TLC
MLC/TLC
QLC/TLC
Кол-во ядер CPU
4
1
8
Потоков
8
4
8
Макс. скорость чтения, ГБ/с
2.6
1.6
3.4
Макс. скорость записи, ГБ/с
1.3
1.1
3.2
Чтобы узнать какой контролер именно в вашем SSD-накопителе достаточно заглянуть в описание характеристик, так же можно посмотреть на самом SSD-накопителе маркировку контролера.
Фирм, выпускающих контролеры, довольно много. Но самые известные можно перечислить по пальцам: Silicon Motion, Phison, Realtek, Samsung.
Чем отличаются SSD M.2 NVMe x2 и x4?
В последнее время SSD настолько подешевели, что позволить себе SATA-модель хотя бы на 250 – 500 ГБ может практически каждый. Но если вы покупаете, скажем, терабайтный твердотельный накопитель, чтобы объема хватило с запасом на годы вперед, то имеет смысл немного доплатить за модель с быстрым интерфейсом PCI-Express, более известным под названием M.2 NVMe. Некую путаницу могут вызвать лишь загадочные символы x2 и x4 в названии модели. Что они значат и насколько важны, мы попытаемся объяснить понятным языком.
Линии PCI-Express
Современные твердотельные накопители форм-фактора M.2 по интерфейсу подключения делятся на три вида: SATA, PCI-E x2 и PCI-E x4. Отличаются они не только скоростью передачи данных, но совместимостью (либо наоборот не совместимостью) с различными моделями ноутбуков и материнских плат для настольных ПК. Также SSD M.2 могут отличаться размером, а точнее длиной (4, 6 и 8 см). Рассмотрим же каждый из трех интерфейсов подключения поподробнее.
SATA3 — это обычные медленные SSD (до 560 МБ/с), только выполненные в современном компактном форм-факторе M.2 вместо олдскульного 2.5-дюймового. Совместимы с абсолютно всеми материнскими платами и ноутбуками с разъемом М.2.
 |
NVMe 3.0 x2 — бюджетные высокоскоростные SSD, работающие по шине PCI-E 3.0. Одна линия PCI-E 3.0 имеет теоретическую пропускную способность 8 ГТ/с (гигатранзакций в секунду), что равняется 985 МБ/с. Маркировка x2 подразумевает две линии, то есть скорость до 1970 МБ/с. На практике же скорость как правило немного ниже. Материнские платы прошлых поколений, а также многие современные игровые ноутбуки и ультрабуки имеют именно слот M.2 NVMe x2.
 |
NVMe 3.0 x4 — самые быстрые на данный момент M.2 SSD, задействующие четыре линии PCI-E 3.0 (до 32 ГТ/с или 3940 МБ/с). Использование столь быстрых твердотельных накопитель, порой, накладывает ограничения на другие разъемы материнской платы. Например, может деактивироваться часть слотов PCI-E x1/x4 или SATA.
NVMe 2.0 x4 — работающих по старому протоколу PCI-E 2.0 твердотельных накопителей в продаже уже нет. Зато есть материнские платы Intel LGA1151-v2 на чипсете H310, которые оснащены слотом M.2 PCI-E 2.0 x4 (500 МБ/с на линию). Установленный в такой разъем SSD NVMe 3.0 x2 будет ограничен скоростью 1000 МБ/с, а x4 — 2000 МБ/с.
 |
NVMe 4.0 — уже в ближайшее время в продажу должны поступить первые материнские платы на чипсете AMD X570 с поддержкой четвертого поколения шины PCI-E. По сравнению с предшественницей, ее пропускная способность выросла вдвое — до 16 ГТ/с. Производителям SSD, которые уперлись в потолок скорости PCI-E 3.0, это снова развяжет руки. Анонса твердотелов со скоростью свыше 4000 МБ/с, думается, не придется долго ждать.
Пора переходить от теории к практике: проводить тесты будем на примере одного из самых быстрых на данный момент SSD M.2 — WD Black SN750 (NVMe x4).
WD Black SN750 — флагманский твердотельный накопитель формата M.2 NVMe американского бренда. Напомним, что Western Digital, широко известная прежде всего своими HDD, несколько лет назад поглотила компанию SanDisk и начала активно разрабатывать собственные твердотелы. Модель SN750 — это уже вторая итерация Black SSD, которая стала не только быстрее, но еще и дешевле. На выбор предлагается четыре объема: 250 ГБ, 500 ГБ, 1 ТБ и 2 ТБ.
Построен Black SN750 на фирменном трехъядерном контроллере WD/SanDisk и 64-слойной флеш-памяти SanDisk 3D TLC BICS3 (количество и плотность чипов зависит от объема SSD). Дополнительно предусмотрен чип буферной памяти DDR4, объем которого равняется 256 МБ на каждые 250 ГБ объема SSD (например, 1 ГБ у 1-ТБ модели SSD). Кроме того, доступны две комплектации — безрадиаторная и с пассивным охладителем, спроектированным EKWB, именитым производителем СЖО.
Для терабайтной версии заявлена наивысшая скорость последовательного чтения и записи: 3450 и 3000 МБ/с соответственно. Это автоматически делает WD Black SN750 одним из самых быстрых SSD на рынке. Версии объемом 500 ГБ и 2 ТБ лишь немного уступают по линейным скоростям терабайтной, а вот 250-гиговая уже ощутимо отстает (3100/1600 МБ/с). Впрочем, она все равно опережает большинство конкурентов аналогичного объема.
Как и другие SSD на основе TLC-памяти, Black SN750 при последовательной записи очень крупных файлов (больше 12 ГБ) сбрасывает скорость, но лишь вдвое (до 1500 МБ/с), тогда как многие конкуренты проседают в три – пять раз. Затем диску нужно небольшое время на отдых, чтобы восстановить изначальную скорость. В целом же, WD Black SN750 — один из самых интересных на данный момент твердотельных накопителей M.2 NVMe x4. Приятными бонусами являются 5 лет гарантии, высокий заявленный ресурс перезаписи (600 ТБ для модели на 1 ТБ) и функциональная фирменная утилита WD SSD Dashboard.
 |
Конфигурация тестового стенда
- процессор — AMD Ryzen 5 Pinnacle Ridge 2600X BOX ;
- водяное охлаждение — SilverStone Tundra TD02-RGB ;
- материнская плата — ASRock B450 Steel Legend Цена от 7 537 до 9 070 р. ;
- оперативная память — Apacer DDR4 1x16Gb EL.16G2V.GNH ;
- видеокарта — INNO3D GeForce RTX 2060 TWIN X2 ;
- твердотельный накопитель — WD Black SN750 NVME SSD WDS100T3XHC 1 ТБ с радиатором Цена от 17 000 до 20 876 р. ;
- жесткий диск — WD NasWare Red WD40EFRX 4 ТБ кэш 64 МБ Цена от 8 700 до 14 511 р. ;
- блок питания — Cougar CMX CMX850 ;
- корпус — Cougar Turret RGB черный .
Результаты тестирования
У нашей подопытной материнской платы ASRock B450 Steel Legend имеется сразу два разъема M.2 с поддержкой NVMe 3.0. Правда, только один из них (верхний, его мы и будем использовать) полноскоростной х4 и с металлическим радиатором, тогда как второй — половинной пропускной способности х2 и без охлаждения.
 |
Для тестирования твердотельного накопителя WD Black SN750 использовались следующие бенчмарки: Crystal Disk Mark для замера скорости последовательного чтения и записи, AS SSD Benchmark для измерения времени доступа, Anvil's Storage Utilities для отображения результатов IOPS и AIDA64 Disk Benchmark для проверки виртуального SLC-кеширования.
 |
Так, в Crystal Disk Mark скорость линейного чтения оказалась даже выше заявленной (без малого 3500 МБ/с), а скорость линейного чтения почти точно соотвествует заявленной 3000 МБ/c (недостающие до круглого числа несколько мегабайт в секунду можно смело списать на статистическую погрешность). Дополнительный перетест скорости последовательной записи был проведен в AIDA64 Disk Benchmark и показал снижение скорости записи с 3000 до 1500 МБ/с после превышения объема виртуального SLC-массива.
 |
В свою очередь приложения AS SSD Benchmark и Anvil's Storage Utilities традиционно занижают показатели линейных скоростей по сравнению с CDM. Зато первое показало сверхбыстрое время доступа к файлам на SSD — всего 0,02 мс, а второе — скорость обработки мельчайших файлов аж 168 тысяч IOPS (Input/Output Operations Per Second или количество операций ввода/вывода). Проще говоря, мелкие файлики этот SSD крутит-вертит так же молниеносно быстро, как опытный игрок в наперстки.
 |
Выводы
Финальные сравнительные диаграммы позволяет наглядно оценить скоростные показатели WD Black SN750 с шиной NVMe x4 на фоне твердотельных накопителей других форматов — M.2 SATA и NVMe x2. Преимущество четырех линий PCI-E над двумя и, тем более, над шиной SATA3 является существенным и неоспоримым. Покупать медленный SSD M.2 в 2019 году хоть сколько-нибудь оправдано только по причине устаревшей материнской платы или ноутбука. Если же ваш ПК оснащен слотом NVMe 3.0 x4, то разумнее сделать выбор именно в пользу такого высокоростного накопителя, благо постепенное снижение цен тому способствует. Точно будете довольны!
Поддержка материнскими платами в 2020 году
В современных реалиях, даже у самых бюджетных плат имеется минимум один комбинированный разъем под оба интерфейса. Беспокоиться о том, что SATA-интерфейс не будет поддерживаться, нет оснований. Да, на рынке уже появляются устройства следующего поколения NVME, с поддержкой PCI-E 4.0. Но, как правило, в типичной компоновке PCI-E 4.0 занимает верхний слот, а нижний отдается под нужды SATA/PCI-E 3.0.
Рассмотрим несколько вариантов реализации слотов на примере новейших чипсетов AMD и Intel — B550 и Z490, соответственно. Asrock B550 Taichi имеет 2 разъема M.2, где верхний поддерживает PCI-E 4.0x4 или PCI-E 3.0x4, а нижний SATA или PCI-E 3.0x4.
В случае с Asus Tuf Z490-Plus Gaming мы видим и вовсе два слота поддерживающих SATA или PCI-E 3.0x4. В зависимости от модели могут возникать некоторые «подводные камни» при установке SSD, в виде отключения портов и т.п. Подробнее эти особенности будут рассмотрены в ближайших темах.
Говоря о дальнейшей перспективе, интерфейс PCI-E выглядит более выигрышным, нежели SATA. Пока будущая модернизация интерфейса SATA туманна, в то время как PCI-E все больше наращивает мощности в плане скорости. Но представить отказ производителей в поддержке SATA M.2, в ближайшие годы невозможно.
| Характеристика | SATA M.2 | PCI-E NVME |
| Скорость загрузки ОС, игр и программ (без специализированных задач) | Немного ниже (разница в пределах погрешности) | Чуть выше (разница в пределах погрешности) |
| Нагрев и энергопотребление | Ниже | Выше |
| Стоимость устройства с равноценным объемом (в общей массе) | Ниже | Выше |
| Поддержка материнскими платами в 2020 году | Хорошая | Отличная (более перспективный интерфейс в будущем) |
Подведем итоги. Несомненно, будущее за NVME накопителями — современный интерфейс и выдающиеся скорости, но эти плюсы нивелируются в текущих реалиях. Операционная система, стандартные программы и игры, банально пока не могут использовать весь потенциал такого типа накопителей.
Огромное преимущество PCI-E-устройства в синтетических тестах скорости над SATA, на практике, превращается в перевес в пару секунд, что можно списать на погрешность. И резонно возникает вопрос, стоит ли платить больше? Очевидно, что нет. Мы можем купить более дешевый и емкий накопитель SATA, который удовлетворит все наши потребности. Рассматривать же покупку NVME-накопителя в домашний ПК стоит в нескольких случаях: у вас уже занят слот с разъемом SATA, разница в цене аналогичных объемов минимальна, вы планируете в будущем использовать ПК для работы. Во всех остальных ситуациях присмотритесь к накопителям с SATA-интерфейсом нужного вам объема.
Читайте также: