D2fe4521eb9e6b60ec541184573db435 將市場銷售固態硬碟性能,依時間軸攤開來看可發現,SATA 6Gb/s從規範頒布到浮現頻寬危機,前後短短不到3年時間。其應用普及速度縱然超越SATA 3Gb/s,卻也在極短時間內被榨乾頻寬極限,成為現行架構固態硬碟(即2.5吋尺寸規格、SATA介面機種)飆速的阻礙。

章節目錄:

第一章:SATA反成為SSD阻礙,頻寬瓶頸引發新革命

第二章:SATA Express身兼重任,向夥伴SAS借鏡學習

第三章:PCI-E提升時脈同樣卡彈,PCI-E與SATA完全分離

第四章:偽SATA Express速度嘗鮮體驗,規範影響在於軟體層

哥倆相互提攜加速普及

過去幾年,個人電腦內接儲存裝置的傳輸介面,都是由SATA-IO組織領導制定規範。現行普遍採用的SATA 6Gb/s,是在2009年5月正式頒布,相對應規格固態硬碟於隔年起陸續推出。如Crucail C300、Ocz Vertex 3等,都是昔日為人津津樂道的代表性產品,SATA 6Gb/s相關周邊亦自此開始開枝散葉。

SATA 6Gb/s與固態硬碟關係密不可分,固態硬碟因為SATA 6Gb/s誕生,得以解開SATA 3Gb/s頻寬限制枷鎖。效能玩家熱衷於搶先升級新規格硬體,換成固態硬碟回饋甜頭給SATA 6Gb/s,兩造一路相扶持建立了深厚關係。相較於SATA 3Gb/s上路當時只有硬碟,SATA 6Gb/s普及之路既為平順,也比預期來得快。

SATA反成為SSD阻礙

可是某程度上來講,SATA 6Gb/s拜固態硬碟所賜,固然迅速吸引許多使用者升級平台。但是固態硬碟發展進程,恐怕也超出SATA-IO預料,上路不過2年左右時間,真實有效頻寬即浮現窘境。最佳典型案例,莫過於採用LSI SandForce SF-2281控制器的機種,循序讀取速度動輒高達500~550MB/s。

起初這並非常態,像是市場另一派要角Marvell,當時產品視容量與韌體調校而定,最佳速度不過400MB/s左右而已(例如Crucial m4)。然而2012年發表的第三代控制器(代表物Plextor M5 Pro),為迎戰勁敵LSI SandForce在架構設計下足功夫,忽然間500分(MB/s)俱樂部不再由特定控制器獨享。

翻出陳年存檔,2011年開始許多固態硬碟採用LSI SandForce控制器,最佳測試速度可達500MB/s以上,此時SATA 6Gb/s不過才上路2年而已。(圖例為Team Xtreem S3 120GB)

頻寬瓶頸引發新革命

這問題對個人電腦用戶而言,或許是無感甚至從沒注視過,畢竟固態硬碟除了比拚循序傳輸速度,4K性能更是時下諸多作業系統應用環境的要求重點。各家控制器與固態硬碟廠商深知這點,紛紛從快閃記憶體搭配到韌體調校著手,強化新產品4K與IOPS等面向性能表現。

然而在商業應用環境,無論高效能工作站或前端伺服器,效能要求都遠高於個人電腦。自然是無法接受歷年來罕見,儲存裝置潛在實力大於傳輸介面頻寬的現象,轉往PCI Express(簡稱PCI-E)匯流排介面發展的趨勢因而成形。這股需求力量,催生了NVM Express(簡稱NVMe)組織與其規範,帶領各家產品走向統一標準化。

輕薄筆電也喊吃不飽

儲存裝置轉往PCI-E介面發展,Intel在其中扮演重要推手角色,NVMe即是由他所主導,亦獲得如PCI-SGI等組織支持。SATA 6Gb/s頻寬陷入窘境,不單單只是無法令企業應用滿足,筆電隨著固態硬碟導入應用加深,也開始陸續傳出雜音,這現象在近來流行的超輕薄機種上為之顯著。

Apple MacBook Air是最佳範例,為創造獨特使用體驗,工程師致力將產品極致輕薄化。同時也思考著,提供前所未有的攜帶便利性之餘,實質操作體驗是否也能一併提升。固態硬碟無疑是首選解決方案,但礙於得配合機構薄型化要求,因而衍生出Half-Size固態硬碟、PCI-E Mini Card、mSATA等類型產品應用。

新對手無不PCI-E化

市場競爭相當激烈,消費者胃口也逐漸被養大,光是這樣並無法滿足各家筆電廠商。Intel過去曾力推CULV與Ultrabook,幫眾多Windows筆電協力廠商創造新話題,這2個方案都是瞄準亦敵亦友的Apple。為有效提升使用者操作體驗,同樣加重固態硬碟應用程度,祭出和PCI-E Mini Card機構與腳位相容的mSATA。

mSATA可說是過渡時期方案,Intel終極武器實為M.2(亦稱NGFF,Next Generation Form Facto),特殊之處是相容PCI-E、SATA、USB等近9種介面訊號,適合固態硬碟、無線網路、藍牙等眾多應用。Intel和SATA-IO之間也是亦敵亦友,SATA-IO在最新版規範中,也將它儲存應用部分收編納入。

PCI-E是突破SATA 6Gb/s瓶頸的捷徑,其頻寬由通道配置數量決定,先前產品至少採用PCI-E 2.0 x2配置(1GB/s頻寬),輔以RAID 0實際速度輕鬆突破SATA 6Gb/s理論值600MB/s。(圖例為OCZ RevoDrive 3 X2 520GB,PCI-E 2.0 x4設計)

mSATA有Full Size與Half Size長短卡規格之分,最多只能配置4顆快閃記憶體顆粒。除了不利於發揮控制器性能實力,亦不容易組合出大容量機種,顆粒成本會高於2.5吋產品。

明日之星M.2電路板一共有10種規格,其中適合應用在固態硬碟的部分,其尺寸由小至大代號分別是2242、2260、2280、221100。

M.2從2280起的長卡,能容納8顆快閃記憶體顆粒,得以解決mSATA所面臨的性能、容量、成本等問題,

下一頁:SATA Express身兼重任,向夥伴SAS借鏡學習

使用 Facebook 留言

游仁村
1.  游仁村 (發表於 2014年3月12日 16:20)
第四章的這段 [以下數據最為有趣的地方,是M6e採用原生PCI-E控制器,最高存取速度不超過6700MB/s左右]

6700MB ??是不是多按了一個0 ??或是少了標點符號?

KoGaSenRx
3.  KoGaSenRx (發表於 2014年3月12日 19:49)
大概會高階板子會出現L型插槽,

省著這些SATA Express 去跟高階長顯卡勾勾纏..

不過L型插槽遇到不夠寬的機殼又很插裝╯-__-)╯ ╩╩
bisheng
4.  bisheng (發表於 2014年3月12日 22:19)
※ 引述《KoGaSenRx》的留言:

等著看主機板廠商會想出什麼因應之道 <( ̄︶ ̄)>

發表回應

謹慎發言,尊重彼此。按此展開留言規則