PCIe 4.0固态硬盘速度上限

很多朋友对PCIe 4.0固态硬盘的速度上限比较好奇,一般来说SSD能跑多块主要取决于外部接口或者内部闪存通道、闪存接口速率限制。在不考虑写入速度的情况下,单个闪存通道就能撑满SATA3.0接口,而使用PCIe接口的NVMe固态硬盘的带宽成长空间更大。

PCIe 4.0固态硬盘速度上限

在闪存性能不存在瓶颈的情况下,PCIe 4.0 SSD究竟能有多快?群联主控支持全零数据的压缩,我们利用CrystalDiskMark的全零模式测试速柏CP5000 1TB可以得到以下结果:

PCIe 4.0固态硬盘速度上限

7446.8MB/s这个数值大致上就是PS5018-E18主控的顺序读取带宽上限。

为什么PCIe 4.0 SSD跑不满8GB/s?
这个问题在PCIe 3.0时代就是存在的。PCIe 3.0 x4固态硬盘的峰值读取带宽大约是3.5GB/s,而不是通常认为的4GB/s。PCIe 4.0 x4的理论带宽是8GB/s,考虑到128b/130b编码的损耗十周,可用带宽的7.88GB/s。

PCIe 4.0固态硬盘速度上限

此外还有更多的额外开销。数据以TLP信息包传输,其中包括了事物层添加的Header和ECRC纠错码、数据链路层添加的Sequence Number和LCRC纠错码等等。而一个TLP包所能承载的有效数据量是有限的。

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这部分有效数据(Payload)理论上最长可以达到4096字节,不过通常它会受到设备以及主板支持的共同限制。测试平台使用的技嘉X570 AORUS ELITE WIFI主板和速柏CP5000都可以支持512字节的Payload,比三星980PRO的256字节要高一些,产生的带宽损耗也会更低。

PCIe 4.0固态硬盘速度上限


按照512字节的情况,我们可以计算一下数据包的效率是:512/(512+4+2+12+4+4)=95.2%。用7.88GB/s乘以95.2%,结果是7.50GB/s,高于256字节时的7.15GB/s。

PCIe 4.0固态硬盘速度上限


对于PS5018-E18主控来说,它的理论读取带宽上限是7446.8MB/s左右。目前在搭配美光B27B闪存的情况下尚无法完整发挥这一能力。而美光下一代B47R(176层堆叠3D TLC)将会提供1600MT/s闪存接口,辅以8通道主控,届时就可以充分跑满PCIe 4.0 x4接口带宽了。

来源:PCEVA

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