Полтора года назад AMD выпустила процессоры Ryzen на базе микроархитектуры Zen 2. Наряду с повышенной производительностью и принципиально новым для рынка процессоров дизайном наборов микросхем они получили поддержку нового поколения интерфейса PCI Express — PCIe 4.0. Как обычно бывает с новыми стандартами, не так много устройств, способных сразу перейти на PCIe 4.0. Не имея большого выбора, AMD решила полагаться на устройства хранения данных PCIe 4.0 NVMe, которые на тот момент были единственной доступной опцией, на базе контроллера Phison PS5016-E16, для продвижения новой платформы. Однако этот выбор вряд ли можно считать хорошим. Как только эти накопители попали на полки, мы тщательно протестировали их с процессорами Ryzen и пришли к выводу, что все претензии к преимуществам PCIe 4.0 больше похожи на слабый маркетинг, основанный на манипулировании цифрами в спецификациях, которые не имели ничего общего с реальным пользовательским опытом. Фактически, PCIe 4.0 позволил дискам работать… Медленнее, чем у обычных моделей PCIe 3.0! Более года спустя мы хотели вернуться к вопросу о том, как PCIe 4.0 может принести пользу современным системам, в контексте добавления к ним твердотельных накопителей. За это время произошли некоторые заметные изменения. Во-первых, у AMD появились новые процессоры семейства Ryzen 5000, основанные на микроархитектуре Zen 3. Контроллер PCIe 4.0, как и весь набор микросхем ввода/вывода в них, остался без изменений, но они получили более совершенную топологию, что потенциально может повысить производительность дисковой подсистемы за счет снижения внутрипроцессорных задержек. Во-вторых, был выпущен новый чипсет B550 для платформы Socket AM4 с поддержкой шины PCIe 4.0. И наконец, серьезный сдвиг произошел в линейке потребительских твердотельных накопителей NVMe, в которых наконец-то появились вертикально-интегрированные решения, созданные серьезными разработчиками, а не решения на базе контроллеров Phison, которые никогда не блистали своими возможностями.
В этом новом тесте мы перепроверим, действительно ли современные потребительские SSD с поддержкой PCIe 4.0 можно считать необходимым атрибутом для производительных систем на базе процессоров Ryzen последнего поколения. Мы оценим, какой реальный прирост производительности можно получить, используя лучшие на сегодняшний день SSD NVMe по сравнению с теми дисками PCIe 3.0, которые год назад считались оптимальным выбором. Кроме того, мы постараемся ответить на вопрос, насколько сильно должны чувствовать себя владельцы систем на базе процессоров Intel, так как у них до сих пор нет поддержки текущей версии интерфейса PCI Express.
⇡#Что хорошего в PCI Express 4.0
Прежде чем перейти к практическим результатам, стоит вспомнить, что хорошего может дать PCI Express 4.0, о чем рассказывается в этой статье. Тем более, что никакой хитроумной технологии тут не при чем — переход с версии 3 на версию 4 интерфейса идет по самому очевидному пути.
Стандарт PCIe 4.0 был утвержден в 2017 году, его основное отличие от предыдущего стандарта PCIe 3.0 — удвоенная пропускная способность. Причем этот переход осуществляется с полной прямой и обратной совместимостью: увеличение скорости достигается простым увеличением частоты передачи данных при сохранении старой схемы кодирования сигнала.
Передача данных в стандарте PCIe 3.0 происходит со скоростью 8 млрд. бит в секунду, в то время как в стандарте PCIe 4.0 она увеличилась до 16 млрд. бит в секунду. Таким образом, в то время как PCIe 3.0 имел полосу пропускания 985 Мбайт/с (включая кодирование 128 бит/130 бит), с PCIe 4.0 она удвоилась до 1969 Мбайт/с. За этим последовало естественное расширение полосы пропускания на всех основных шинах PC. Скорость шины PCIe 4.0 x4 увеличилась до 7,9 ГБ/с, а шина PCIe 4.0 x16 могла передавать данные с максимальной скоростью 31,5 ГБ/с (с каждой стороны).
| Пропускная способность, Гбайт/с | |||||
| ×1 | ×2 | ×4 | ×8 | ×16 | |
| PCI Express 1.0 | 0,25 | 0,5 | 1,0 | 2,0 | 4,0 |
| PCI Express 2.0 | 0,5 | 1,0 | 2,0 | 4,0 | 8,0 |
| PCI Express 3.0 | 0,98 | 1,97 | 3,94 | 7,88 | 15,75 |
| PCI Express 4.0 | 1,97 | 3,94 | 7,88 | 15,75 | 31,51 |
В результате, диски, работающие через интерфейс PCIe 4.0 x4, получают вдвое большую пропускную способность, чем их предшественники. Это, конечно, не может автоматически привести к удвоению производительности при всех нагрузках, но линейные скорости транзакций, которые уже были достигнуты предыдущим поколением твердотельных накопителей NVMe с интерфейсом PCIe 3.0 x4, теперь, несомненно, заметно увеличатся.
Существует очень четкий аргумент в пользу перехода на использование SSD с интерфейсом PCIe 4.0 в игровых системах: Microsoft и Sony, не сговариваясь, отдали предпочтение таким SSD в своих новых приставках. Игровые приставки являются предпочтительным выбором для производителей, которые ищут наилучшее соотношение цена/производительность, поэтому появление SSD с интерфейсом PCIe 4.0 однозначно свидетельствует о том, что их использование должно быть оправдано, по крайней мере, в игровых системах.
⇡#Твердотельные накопители для PCI Express 4.0
В последние месяцы ассортимент твердотельных накопителей, способных использовать новую скоростную шину PCIe 4.0 для связи с системой, значительно расширился. В дополнение к многочисленным твердотельным накопителям на базе Phison PS5016-E16, которые были формально поддержаны PCIe 4.0 x4 без каких-либо реальных преимуществ с точки зрения производительности, наконец-то представлено новое поколение настоящих твердотельных накопителей, в которых скорость шины действительно способна преодолеть барьер производительности, ранее недостижимый для потребительских твердотельных накопителей.
Первым накопителем такого рода является Samsung 980 PRO, новый накопитель от лидера рынка, построенный на контроллере Elpis, специально разработанном для систем с интерфейсом PCIe 4.0. Восьмиканальный 128-уровневый флэш-массив TLC 3D V-NAND обеспечивает скорость до 7 ГБ/с при линейном чтении и 5 ГБ/с при линейной записи, а также до миллиона операций ввода-вывода в секунду при работе с небольшими блоками.
Вслед за Samsung 980 PRO на рынок вышел второй тяжеловес PCIe 4.0 — Western Digital SN850, который также обеспечивает скорость в полтора-два раза выше, чем наши обычные твердотельные накопители NVMe. В качестве Samsung для своего нового накопителя Western Digital разработал специальный контроллер "второго поколения", который взаимодействует с восьмиканальным массивом флеш-памяти SN850, состоящим из 96-слойных микросхем BiCS4 (TLC 3D NAND). По своим характеристикам Western Digital очень похож на Samsung 980 PRO и обеспечивает линейные скорости 7 ГБ/с и 5,1 ГБ/с при чтении и записи соответственно, а также 1/0,7 млн IOPS при чтении и записи с малым блоком.
Отдельную статью мы посвятим сравнению производительности этих решений, которое выйдет чуть позже, но здесь мы поговорим о том, какие системы необходимы для того, чтобы такие ультрасовременные накопители могли раскрыть заложенный в них потенциал.
⇡# Поддержка дисков PCI Express 4.0 на платформе AMD
Современные системы не могут похвастаться повсеместной поддержкой PCI Express 4.0. В настоящее время устройства PCIe 4.0 могут использоваться на полной скорости только в конфигурациях с процессорами AMD, на материнских платах на базе чипсетов X570 или B550. Но даже в этих случаях есть некоторые ограничения, связанные с тем, что контроллер PCIe 4.0 интегрирован только в один полупроводниковый чип для потребительских товаров — чип ввода-вывода, используемый в последних поколениях процессоров Ryzen. Поэтому поддержка современного интерфейса появляется только там, где этот чип используется в той или иной роли.
Как известно, набор микросхем ввода/вывода текущего и предыдущих поколений процессоров Ryzen, принадлежащих к пятитысячной и трехтысячной серии, по сути, является одним и тем же кремнием, изготовленным по 12-нм технологической технологии на предприятиях GlobalFoundries. В дополнение к контроллеру DDR4 SDRAM компания AMD внедрила контроллер PCI Express 4.0 с 24 линиями. Именно благодаря этому полупроводниковому чипу процессоры Ryzen семейства Matisse и Vermeer могут работать с графической картой PCIe 4.0 и одним устройством хранения данных PCIe 4.0. Остальные четыре линии недоступны пользователю и используются для связи с набором микросхем. Однако наличие в системе процессора Ryzen 3000 или 5000 не гарантирует, что ваша система сможет работать с устройствами PCIe 4.0 на полной скорости. Дело в том, что AMD позволяет включить интерфейс процессора PCIe 4.0 только на платах со специально оптимизированной проводкой. Среди этих плат есть только новейшие материнские платы на базе чипсетов X570 и B550. На старых платах с другими чипсетами поддержка PCIe 4.0 блокируется в BIOS, а контроллер процессора работает в режиме PCIe 3.0.
Существует большая разница между платами X570 и B550 в связи с тем, что эти чипсеты являются принципиально разными чипсетами, разработанными и производимыми разными компаниями.
Флагманский чипсет X570 представляет собой такой же чипсет ввода/вывода процессора, но отдельно от процессора. Он имеет собственный набор высокоскоростных интерфейсов, что позволяет ему взаимодействовать с процессором по шине PCIe 4.0 x4 и предлагает дополнительные 16 собственных полос PCIe 4.0. В результате, системы, построенные на базе чипсета X570, имеют повсеместную поддержку PCIe 4.0. Современный высокоскоростной интерфейс встроен в каждый слот материнской платы, что позволяет использовать несколько высокоскоростных устройств хранения NVMe в дополнение к PCIe 4.0 видеокартам.
Чип системной логики B550, в отличие от X570, разработан внешним подрядчиком — компанией ASMedia, которая ранее занималась созданием и производством логических комплектов для платформы Socket AM4. Чипсет B550 ориентирован на системы среднего диапазона и представляет собойпоэтому намного проще. Он вообще не поддерживает PCIe 4.0, вместо этого предлагается только 14-строчный контроллер PCIe 3.0. Четыре линии этого набора используются для связи с процессором, а остальные 10 линий PCIe 3.0 можно разобрать на слоты расширения. Таким образом, материнские платы на базе чипсета B550 могут поддерживать устройства с интерфейсом PCIe 4.0 только в тех слотах, за которые отвечает процессор. Поэтому, кроме видеокарт, только одно устройство хранения NVMe способно работать на высоких скоростях, присущих интерфейсу PCIe 4.0, на таких платах.
Кроме чипсетов X570 и B550, в 500-ю серию чипсетов AMD входит также чипсет начального уровня A520, но он вообще не поддерживает PCIe 4.0. Даже те слоты материнских плат, которые отвечают за работу процессора, в платах на базе A520 обеспечивают только полосу пропускания PCIe 3.0. Это связано с использованием упрощенной проводки сигнальных линий в недорогих материнских платах.
Следующая таблица должна помочь более детально разобраться в различиях современных наборов системной логики для платформы Socket AM4.
| X570 | B550 | A520 | |
| Линк с процессором | PCIe 4.0 x4 | PCIe 3.0 x4 | PCIe 3.0 x4 |
| Доступные линии PCIe 4.0 | 16 | 0 | 0 |
| Доступные линии PCIe 3.0 | 0 | 10 | 6 |
| Порты SATA 6 Гбит/с | 4 | 4 | 2 |
| Порты USB 10 Гбит/с | 8 | 2 | 1 |
| Порты USB 5 Гбит/с | 0 | 2 | 2 |
| Порты USB 480 Мбит/с | 4 | 6 | 6 |
| Разгон процессора | Есть | Есть | Нет |
⇡# Четыре варианта работы SSD в современной платформе AMD
Исходя из вышеизложенного, становится понятно, что даже если говорить о системах на процессорах Ryzen последних поколений, современные высокоскоростные SSD в них могут работать в четырех различных режимах, в зависимости от того, на какой системной плате и в каком слоте она установлена. Возможны следующие варианты:
- В режиме PCIe 4.0 через интерфейс, за работу которого отвечает контроллер процессора. Этот режим доступен на материнских платах на базе чипсета X570 и B550 при установке SSD в слот M.2, расположенный ближе всего к процессору. Этот слот обычно располагается чуть ниже разъема AM4.
- В режиме PCIe 4.0 через интерфейс, реализованный контроллером в системной логике. Слоты для чипсетов M.2 с поддержкой PCIe 4.0 в настоящее время доступны только на материнских платах, построенных на базе системной логики X570.
- В режиме PCIe 3.0, реализованном контроллером обратной совместимости процессора. Этот режим включается либо когда материнская плата не поддерживает PCIe 4.0 даже в слотах, подключенных к процессору (сюда входят материнские платы на базе чипсетов не X570 и B550), либо при установке дисков без поддержки PCIe 4.0.
- В режиме PCIe 3.0 через контроллер чипсета. Эти слоты M.2 без поддержки PCIe 4.0 могут присутствовать на платах на базе системной логики B550 и A520 в качестве вторичных слотов. Все эти варианты отличаются производительностью, и разница заключается не только в версии протокола PCI Express, но и в контроллере, используемом для поддержки шины. Мы использовали бенчмарк CrystalDiskMark, чтобы наглядно проиллюстрировать это, измерив производительность накопителя Samsung 980 PRO, который сам по себе предназначен для работы с шиной PCIe 4.0 x4. Прежде всего, поражает разница в производительности между высокоскоростным накопителем, подключенным через PCIe 4.0 и PCIe 3.0. Это вполне объяснимо, так как разница между версиями интерфейсов в первую очередь представляет собой двойную разницу в пиковой пропускной способности. И именно по этой причине привод с интерфейсом PCIe 4.0 x4 обеспечивает примерно двукратное увеличение линейной скорости транзакции по сравнению с интерфейсом PCIe 3.0 x4. Однако версия интерфейса также влияет на скорость работы с небольшими блоками. Конечно, влияние в данном случае не так заметно, так как основным фактором, ограничивающим производительность в этом случае, является латентность массива флэш-памяти. Например, если говорить о производительности глубоких очередей, то результат работы Samsung 980 PRO с использованием шины PCIe 4.0 x4 — это The производительность примерно на 20% выше.
Однако обойти стороной тот факт, что процессорный контроллер PCIe 4.0 обеспечивает более высокую производительность, чем аналогичный контроллер, встроенный в системную логику. Однако разница в контроллерах заключается не в их различиях, тем более, что они имеют одинаковую архитектуру и реализацию. Что влияет на производительность, так это удлинение пути памяти CPU-SSD, когда процессор связывается с устройством хранения данных через чипсет. В этом случае увеличение латентности происходит за счет промежуточной шины PCIe, которая соединяет ЦП и чипсет, а также за счет появления дополнительных узлов на пути передачи данных на концах шины.
В результате установки высокоскоростного жёсткого диска в слот М.2 вдали от центрального процессора, даже на платах с чипсетом X570, происходит падение производительности на 5-10%, что особенно заметно при выполнении малоблочных операций с глубокой очередью запросов. ЗаключениеИон очень прост: даже если у вас есть процессор серии Ryzen 5000 или Ryzen 3000 со встроенным контроллером PCIe 4.0, недостаточно использовать всю мощь современных высокоскоростных накопителей. Также требуется современная материнская плата с "правильным" слотом M.2, который находится ближе всего к разъему процессора.
⇡#Как работает поддержка PCI Express 4.0 на платформе Intel
Говоря о поддержке PCIe 4.0 на платформе AMD, следует пояснить, как она работает на платформе Intel. Как было сказано выше, AMD по-прежнему является единственным массовым поставщиком, поддерживающим высокоскоростную версию PCI Express, но это краткое описание текущей ситуации.
Если говорить точнее, то следует отметить, что текущая платформа LGA1200, которую в настоящее время продвигает Intel, получит поддержку PCI Express 4.0 в самом ближайшем будущем. Она будет представлена одновременно с выпуском семейства процессоров Rocket Lake, намеченным на март следующего года.
Ожидается, что процессоры Rocket Lake получат встроенный контроллер PCIe 4.0 с 20 полосами пропускания, 16 из которых будут посвящены работе с видеокартами, а четыре — взаимодействию с SSD. Таким образом, по сравнению с нынешним поколением процессоров Comet Lake, новое поколение Rocket Lake будет поддерживать большее количество полос PCIe, работающих на более высоких скоростях. Но для использования этих возможностей на практике потребуется модернизация материнской платы: для будущих LGA1200-платформ можно будет полностью использовать PCIe 4.0-устройства, необходимо будет осуществить переход на платы на базе чипсета 500-ой серии. В этом случае сама системная логика нового поколения будет по-прежнему довольствоваться только встроенным контроллером PCIe 3.0. То есть в грядущей платформе Intel поддержка PCIe 4.0 обеспечит только те слоты, которые будут отвечать за работу процессора. Это означает, что в этих системах может быть только одно быстрое устройство хранения NVMe, аналогично тому, как это реализовано в существующих платах с чипсетом AMD B550.
⇡#Описание тестовой системы и методики тестирования
Во-первых, чтобы получить представление о превосходстве современного диска PCIe 4.0 над его предшественником PCIe 3.0, мы сравнили производительность двух твердотельных накопителей, которые являются признанными лидерами в своих классах: Samsung 980 PRO и Samsung 970 EVO Plus. Производительность этих накопителей сравнивалась на платформе Socket AM4 с процессором Ryzen 7 5800X окта-ядерным и чипсетом B550, который имеет встроенную поддержку PCIe 4.0, реализованную внутрипроцессорным контроллером, как в полноскоростном режиме PCIe 4.0, так и при принудительном переходе этой шины в режим PCIe 3.0.
Во-вторых, мы также сравнили производительность этих двух дисков в текущей платформе Intel — системе с процессором Core i7-10700K и чипсетом Z490. Такая конфигурация не обеспечивает поддержку PCIe 4.0, но её участие в тестах позволит нам сделать вывод о том, насколько внедрение высокоскоростного интерфейса в конкурирующую платформу вывело процессоры AMD на первое место по возможностям организации высокоскоростных систем хранения данных.
И третий вопрос, на который будет дан ответ при тестировании одних и тех же накопителей в системах с современными процессорами AMD и Intel, касается того, где одни и те же SSD работают быстрее. За последние несколько лет ответ на этот вопрос постоянно менялся, и узнать, как обстоят дела сейчас, после появления представителей Intel Comet Lake и AMD Zen 3-го поколения, не будет точно тоснея.
Таким образом, список аппаратных компонентов, использованных в данном тесте, оказался следующим:
-
Процессоры:
-
AMD Ryzen 7 5800X (Vermeer, 8 ядер + SMT, 3.8-4.7 ГГц, 32 Мб L3);
-
Intel Core i7-10700K (Comet Lake, 10 ядер + HT, 3.8-5.1 ГГц, 16 Мб L3).
-
Кулер процессора: пользовательский кулер EKWB.
-
Материнские платы:
-
ASUS ROG Crosshair VIII Hero (сокет AM4, AMD X570);
-
ASUS ROG Strix B550-E Gaming (сокет AM4, AMD B550);
-
ASUS ROG Maximus XII Hero (Wi-Fi) (LGA1200, Intel Z490).
-
Память: 2 × 16 Гб DDR4-3600 SDRAM, 16-18-18-38 (Crucial Ballistix RGB BL2K16G36C16U4BL).
-
Видеокарта: NVIDIA GeForce RTX 3080 Founders Edition (GA102, 1440-1710/19000 MHz, 10GB GDDR6X 320-bit).
-
Диски:
-
Блок питания: Thermaltake Toughpower DPS G RGB 1000W Titanium (80 Plus Titanium, 1000W).
Тестирование проводилось на Microsoft Windows 10 Pro (v2004) Build 18363.476 с использованием следующего набора драйверов:
На платформе AMD тест-драйверы устанавливаются в слот M.2 с линиями PCI Express, подключенными непосредственно к процессору. В платформе Intel используется первый слот M.2.
Для измерения производительности SSD используются следующие тесты:
-
Этот эталон включен в методологию, поскольку он смог стать отраслевым стандартом производительности SSD. Однако в нашем случае он используется для определения пиковой производительности накопителей в различных режимах.
-
Профессиональный набор тестов, который мы используем для измерения реалистичной производительности SSD при обычных утонченных нагрузках.
-
PCMark 10 Storage Benchmark. Тестовое приложение, которое измеряет производительность дисковой подсистемы при моделировании типичного пользовательского опыта. Используются три сценария — базовый (работа в приложениях и нормальное взаимодействие с файловой системой), облегченный (имитация системного диска) и файловый дамп (имитация файлового хранилища).
-
собственные тесты 3DNews. Измерение скорости копирования файлов с помощью утилиты Robocopy, скорости архивирования и разархивирования файлов с помощью 7-микросхемного архиватора и выполнения дисковых операций во время запуска игры Far Cry 4 или во время запуска ряда крупных приложений, включая Microsoft Word, Adobe Photoshop и Premiere Pro.
⇡#Производительность в CrystalDiskMark
Большое количество пользователей привыкли руководствоваться производительностью дисковой подсистемы CrystalDiskMark. Хотя она и не способна адекватно охарактеризовать производительность SSD в реальных приложениях, она все же дает первое впечатление о пиковых скоростях, достижимых при различных конфигурациях дисковой подсистемы.
Сначала сравним производительность в современных платформах AMD и Intel SSD последнего поколения, Samsung 970 EVO Pro.
Довольно неожиданно, но с популярным твердотельным накопителем PCIe 3.0 платформа Intel работает немного быстрее. Она проявляется, правда, только в единичном случае — при измерении скорости случайного чтения 4-килобайтных блоков без очереди запросов. Преимущество системы на процессоре Core i7-10700K находится в пределах 5%-го интервала, но данная характеристика весьма важна в реальной работе.
Такое ощущение, что платформа Intel по-прежнему лидирует по производительности SSD. Но если посмотреть, как работает новый Samsung 980 PRO в разных системах, то придется пересмотреть этот вывод.
Даже если система на базе Ryzen 7 5800X работает с твердотельным накопителем Samsung 980 PRO в режиме PCIe 3.0, ее производительность все равно заметно выше, чем у системы с процессором Core i7-10700K. Прежде всего, преимущество проявляется в работе с небольшими блоками без очереди запросов — здесь платформа AMD превосходит конкурирующие конфигурации на заметные 22% по чтению и 38% по записи. При этом линейные скорости примерно одинаковы, так как они ограничены пропускной способностью шины, через которую подключается SSD.
Но огромным преимуществом платформы AMD является то, что она позволяет обойти это ограничение, передавая шину диска в режим PCIe 4.0, который не поддерживается в платформе Intel. Это позволяет Samsung 980 PRO значительно увеличить скорость линии и, в паре с процессором Ryzen, начинает демонстрировать подавляющее превосходство над платформой Intel. Удвоение теоретической пропускной способности интерфейса удваивает производительность последовательного чтения и увеличивает скорость последовательной записи примерно в полтора раза. Другими словами, результаты CrystalDiskMark наглядно показывают, что процессоры с микроархитектурой Zen 3 заметно лучше подходят для работы с быстрыми современными накопителями.
⇡# Линейная производительность
В этом разделе мы сместили акцент с пиковых синтетических нагрузок на нагрузки, максимально приближенные к реальным, которые были смоделированы с помощью профессионального тестового пакета IOMeter. Однако на качественном уровне это не меняет выводов, сделанных выше. При работе с линейными твердотельными накопителями платформа AMD работает несколько быстрее, чем платформа Intel, даже если она работает в режиме PCIe 3.0. А при переключении контроллера процессора Ryzen 7 5800X в режим PCIe 4.0 флагманский накопитель Samsung 980 PRO оставляет за собой, но в платформе Intel, далеко позади.
Отдельно следует отметить, что преимущество платформы AMD с точки зрения скоростей SSD можно увидеть не только на высокоскоростном накопителе последнего поколения, но и на старом Samsung 970 EVO Pro.
⇡# Производительность малого блока
Пропускная способность шины SSD мало влияет на производительность малого блока. Здесь важны задержки, которые генерируются при работе процессора с SSD. Но и в этом отношении платформа AMD явно лучше, хотя бы потому, что SSD взаимодействует с контроллером, который находится непосредственно в процессореПлатформа ntel более сложна: там SSD подключается через шину PCIe 3.0 к чипсету, который, в свою очередь, подключается к процессору через промежуточную шину PCI-подобной DMI 3.0. Такой двухэтапный подход приводит к увеличению задержек и снижению производительности SSD для обслуживания случайных блочных обращений. И, как видно из приведенных ниже графиков, задержка платформы Intel достаточно заметна. Кстати, стоит отметить, что на производительность работы диска отрицательно влияют исправления, применяемые к процессорам Intel. Несмотря на то, что большинство атак по боковому каналу Spectre и Meltdows в Comet Lake нейтрализовано на аппаратном уровне, некоторые программные патчи до сих пор применяются, и их влияние продолжает влиять на скорость работы малых блоков с SSD.
Что касается эффекта наличия высокоскоростной шины PCIe 4.0 в платформе AMD, то здесь он практически незаметен. В случае случайных операций пропускная способность SSD-интерфейса может быть важна только в том случае, если речь идет о глубоких очередях запросов. Но в системах потребительского уровня они встречаются только в тестовых приложениях, а в жизненных ситуациях не встречаются.
| Пропускная способность, Гбайт/с | |||||
| ×1 | ×2 | ×4 | ×8 | ×16 | |
| PCI Express 1.0 | 0,25 | 0,5 | 1,0 | 2,0 | 4,0 |
| PCI Express 2.0 | 0,5 | 1,0 | 2,0 | 4,0 | 8,0 |
| PCI Express 3.0 | 0,98 | 1,97 | 3,94 | 7,88 | 15,75 |
| PCI Express 4.0 | 1,97 | 3,94 | 7,88 | 15,75 | 31,51 |
| X570 | B550 | A520 | |
| Линк с процессором | PCIe 4.0 x4 | PCIe 3.0 x4 | PCIe 3.0 x4 |
| Доступные линии PCIe 4.0 | 16 | 0 | 0 |
| Доступные линии PCIe 3.0 | 0 | 10 | 6 |
| Порты SATA 6 Гбит/с | 4 | 4 | 2 |
| Порты USB 10 Гбит/с | 8 | 2 | 1 |
| Порты USB 5 Гбит/с | 0 | 2 | 2 |
| Порты USB 480 Мбит/с | 4 | 6 | 6 |
| Разгон процессора | Есть | Есть | Нет |
⇡# Производительность в PCMark 10
PCMark 10 позволяет моделировать производительность дисков в реальных условиях. Он воспроизводит три следа: нормальное многоцелевое использование (Full System Drive Test), производительность SSD как системного диска (Quick System Drive Test) и использование флэш-диска для хранения файлов (Data Drive Test).
Первое, что бросается в глаза в результатах PCMark 10, является серьезным преимуществом диска Samsung 980 PRO по сравнению с решением предыдущего поколения, в связи с его архитектурными особенностями, и вовсе не для поддержки более быстрого интерфейса. В то же время производительность Samsung 980 PRO заметно выше в случае использования его с процессором AMD — преимущество вполне заметно на 15-20%, даже если для диска не активирован режим PCIe 4.0. Но платформа AMD привлекательна своей способностью обеспечивать более высокую скорость передачи данных по шине для внешних устройств, поэтому при ее использовании можно выжать на 4-6% большую производительность из Samsung 980 PRO.
Интересно, что преимущество платформы AMD перед аналогичной платформой Intel особенно очевидно при использовании высокопроизводительного накопителя последнего поколения. Если сравнить эти платформы на базе достаточно хороших, но устаревших Samsung 970 EVO Pro, то таких разительных различий в производительности дисковой подсистемы не будет. Получается, что процессоры AMD Ryzen серии 5000 особенно важны для раскрытия потенциала самых современных SSD.
⇡#Производительность в реальных задачах
Любопытно, что разница в производительности одного и того же твердотельного накопителя на разных платформах проявляется даже в тривиальных файловых операциях. Даже когда речь идет о скорости шины PCIe 3.0, платформа AMD способна обеспечить несколько более высокую производительность, что особенно заметно при распаковке файлов. А возможность защелкивания наСкоростной режим PCIe 4.0 в этой платформе позволяет еще больше закрепить преимущество и в простом копировании.
Ситуация выглядит немного интереснее при измерении скорости работы дисков на разных платформах при запуске игр и программ от них. Здесь опять же заметную роль начинает играть задержка, которая ниже в системах на базе процессоров Ryzen последнего поколения, где SSD взаимодействуют с контроллером PCIe, расположенным непосредственно в центральном процессоре. В результате, те же самые накопители работают быстрее в платформе AMD. Более того, чем мощнее сам накопитель, тем заметнее разница в производительности между платформами.
| Пропускная способность, Гбайт/с | |||||
| ×1 | ×2 | ×4 | ×8 | ×16 | |
| PCI Express 1.0 | 0,25 | 0,5 | 1,0 | 2,0 | 4,0 |
| PCI Express 2.0 | 0,5 | 1,0 | 2,0 | 4,0 | 8,0 |
| PCI Express 3.0 | 0,98 | 1,97 | 3,94 | 7,88 | 15,75 |
| PCI Express 4.0 | 1,97 | 3,94 | 7,88 | 15,75 | 31,51 |
⇡# Выводы
Последнее поколение процессоров AMD, входящих в серию Ryzen 5000, обладает многими сильными сторонами. К ним относятся как высокая вычислительная производительность, так и высокая энергоэффективность, о которых уже неоднократно упоминалось в различных обзорах, в том числе и на нашем сайте. Однако сегодня нам удалось раскрыть еще одно преимущество Ryzen 5000, о котором часто забывают — высокую скорость взаимодействия с SSD.
| X570 | B550 | A520 | |
| Линк с процессором | PCIe 4.0 x4 | PCIe 3.0 x4 | PCIe 3.0 x4 |
| Доступные линии PCIe 4.0 | 16 | 0 | 0 |
| Доступные линии PCIe 3.0 | 0 | 10 | 6 |
| Порты SATA 6 Гбит/с | 4 | 4 | 2 |
| Порты USB 10 Гбит/с | 8 | 2 | 1 |
| Порты USB 5 Гбит/с | 0 | 2 | 2 |
| Порты USB 480 Мбит/с | 4 | 6 | 6 |
| Разгон процессора | Есть | Есть | Нет |
И здесь нет ничего удивительного: благодаря проведенным преобразованиям процессоры с микроархитектурой Zen 3 уменьшили внутренние задержки, которые заметно влияют на производительность дисковых операций. Это имело реальную синергию с существующими преимуществами платформы AMD: тот факт, что контроллер шины PCI Express, обслуживающий SSD-накопители в системах на базе Ryzen, находится как можно ближе к вычислительным ядрам ЦПУ — в корпусе in-pНабор микросхем ввода/вывода, а также то, что микроархитектура Zen 3 не подвержена уязвимостям Spectre и Meltdown, исправление для которых было бы ударом по производительности диска.
В результате, какими бы ни были сценарии использования SSD, твердотельные накопители в системе на базе AMD Ryzen последнего поколения работают быстрее, чем в аналогичной конфигурации с процессором Intel Core. Более того, чем мощнее сам SSD, тем эффективнее будет разблокировать его производительность представитель Ryzen серии 5000. Это справедливо не только для SSD с поддержкой шины PCIe 4.0. На самом деле, даже при использовании PCIe 3.0, платформа AMD все равно выигрывает с точки зрения производительности SSD. Но если SSD способен использовать PCIe 4.0, то преимущество "красной" платформы становится непреодолимым. Кстати, вряд ли это кого-то удивит, ведь кроме материнских плат на базе AMD X570 и B550 нет других массовых платформ с поддержкой PCIe 4.0.
Так что для тех пользователей, которые по каким-то причинам заинтересованы в максимизации скорости работы SSD, мы рекомендуем сосредоточиться на процессорах Ryzen 5000 и материнских платах на базе более высоких чипсетов серии 500. Тем более, что результаты тестирования наглядно показывают, что PCIe 4.0 уже не пустая фраза. Современные накопители от ведущих производителей, которые работают на скоростном шоссе последнего поколения, действительно выигрывают от этого, ставя современную платформу AMD в выгодное положение
