為了追求效能,通常會認為需換上更快的處理器、頻率更高、容量大的記憶體、以及更高等級的顯示卡,但往往忽略了儲存裝置的重要性,若儲存裝置頻寬沒有一併提升,整體系統效能便會大打折扣,無法得到有效提升。隨著PCIe Gen5問世,以及晶片大廠Intel、AMD相繼投入的局勢下,PCIe Gen5已成為接下來高性能系統關鍵角色之一。

PCIe Gen5備受矚目之原因:

以最直接的角度來看,PCIe Gen5效能速率(Link Speed)為前一世代PCIe Gen4的2倍:前者的規格速度可高達32GT/s ,後者的規格速度則為16GT/s;且PCIe Gen5擁有16倍 (x16) 通道的頻寬,最高可達128GBps的速度。高頻寬所帶來的優點在於:不同的連結裝置可依其需求來平衡頻寬及其成本。舉例來說,對於可使用較少通道的裝置來說,典型的像SSD,一般只需x4通道即可。而對於一些有高頻寬需求的設備,則可充分利用x16通道,例如:人工智慧/高效能運算卡。儲存裝置大廠也陸續發表基於PCIe Gen5的SSD,讓儲存裝置也從PCIe Gen4之後有了進化的契機。

各種不同情況的SSD效能實例分享

PCIe Gen5效能強悍,但若只使用一般市面上的系統來測試其效能程度,會有平台效能不夠的疑慮存在,讓數據大打折扣,無法完整發揮產品效能。百佳泰擁有專業的PCIe Gen5 SSD測試平台”SANBlaze RM5”可以進行效能驗證。

百佳泰以實際數據分析企業級PCIe Gen5 SSD並評鑑其效能,完整不藏私的將其效能數據以及特性揭露,除了PCIe Gen5 SSD的效能資訊,我們也挑選了另一高規格企業級的Gen 4 SSD來進行相同的效能測試,我們考量現實使用者情境下可能的應用,以不同的檔案讀寫應用比較不同PCIe世代SSD效能表現。

1. 大檔循序讀取效能:

應用場景:影片播放瀏覽、大型檔案讀取瀏覽、3A遊戲執行載入等

關於大檔128KB循序讀取的效能表現,首先我們從PCIe Gen5 SSD表現來看,此次用來執行效能測試的PCIe Gen5儲存裝置為Samsung PM1743 Gen5 U.2 SSD,從官網可以得知其效能強大,實際是否真的是如此? 讓我們透過實際測試來一探究竟。

在序列深度1的情況下,可以看到效能將近1.5GB/s,也可觀察到此時的功耗約在8~9W中間排徘徊,以只有設定序列深度1的情況來說,效能著實不凡。

Samsung PM1743 Gen5 U.2 SSD

接著我們將序列深度設置到128,以多執行緒的角度來觀察其效能變化為何,下圖中發現其效能暴增至約13GB/s,同時功耗部份也來到了18~19W之間的高功耗。從這效能結果來看可以發現Gen5 SSD效能強悍。

在此同時我們也來看看相同效能測試下,PCIe Gen4 SSD的效能表現如何。此次我們選用的PCIe Gen4儲存裝置為Intel D7-P5620 U.2 SSD。

在相同測試條件下,序列深度1的部份效能約在2GB/s,對比Gen5 SSD表現較好。

Intel D7-P5620 U.2 SSD

但在序列深度設定為128的情況下,效能約只有3.5GB/s,對比Gen5 SSD效能明顯低落許多,從這邊也能夠看出Gen5 SSD在循序讀取效能是比Gen4 SSD明顯的要來的好。

Gen4 and Gen5

2. 大檔循序寫入效能:

應用場景:定期系統備份、影片備份儲存、下載大型檔案

關於大檔128KB循序寫入的效能表現,一樣先從Gen5 SSD來看。對於循序寫入來說,序列深度設置大小與效能無正相關,因此這部份直接來看序列深度128的效能表現。大檔循序寫入的效能約在3GB/s,算是相當不錯的表現。

那麼在Gen4 SSD的循序寫入表現如何呢? 從下表可以看出效能落在約1.4GB/s,約只有Gen5 SSD的效能一半。從這邊可以了解到在大檔下,Gen5 SSD能比Gen4 SSD得到更佳的效能表現。

4KB Gen5 讀取效能

3. 小檔隨機讀取效能:

應用場景:執行讀取應用程式、病毒防護掃描、閱覽文件檔案

看完了前面大檔循序讀寫得效能比較後,接著我們來比較小檔隨機讀取的部份。關於小檔4KB隨機讀取,一樣先從Gen5 SSD的部份來看,在序列深度1的情況下,Gen5 SSD小檔隨機讀取的效能約在60MB/s左右。

不過到了序列深度128的情況,效能有了爆發性的成長,直接跳到了將近3GB/s,其效能表現已接近部份Gen3/4 SSD循序讀取的表現。

Gen3/4 SSD

接著比對Gen4 SSD的小檔隨機讀取效能表現,在序列深度1的情況下,效能約在60MB/s左右,與Gen5 SSD差異不大。

60MB/s Gen4 SSD

到了序列深度128的情況下,與Gen5 SSD相同,效能有了顯著的提升,約達1.7GB/s。但與Gen5 SSD的表現比較下,還是稍遜一截。

Gen5 SSD

4. 小檔隨機寫入效能:

應用場景:文書編輯處理、 短影音創作、資料庫寫入

最後我們來觀察小檔隨機寫入的部份,關於小檔4KB隨機寫入,先從Gen5 SSD的部份來看,在序列深度1的情況下,Gen5 SSD小檔隨機寫入的效能約在250MB/s左右。

4KB隨機寫入 Gen5 SSD

接著來看序列深度128的情況為何,這邊出現了跟前面截然不同的表現,可以看到在測試前期效能可以在3.3GB/s左右,不過隨著寫入容量增加,效能也掉到了約650MB/s左右,寫入效能衰退明顯。

3.3GB/s 寫入容量增加

比對Gen4 SSD的小檔隨機寫入效能表現,在序列深度1的情況下,效能約在250MB/s左右,與Gen5 SSD差異不大。

250MB/s Gen4 SSD

而在序列深度128的情況下,我們可以看出這顆Gen4 SSD寫入效能約在1.4GB/s,雖然明顯比Gen5 SSD效能低落,只有一半左右,不過其SSD寫入效能可以持續維持到測試結束,效能表現一致。

1.4GB/s Gen4 SSD

從以上效能測試數據可以發現,Gen 5 SSD在大多數情況下效能表現明顯超越Gen4 SSD,Gen 5 SSD效能能夠在我們強大的測試平台上完整發揮其強大的效能。除了大方向的效能優越外,也能找出隨機寫入效能衰退的情形。透過平台數據,更能快速了解其產品效能水平及其特性。在配合百佳泰專家顧問的抽絲剝繭下,能快速提供對應的方向來協助客戶進行產品品質提升,讓其產品能遙遙領先競爭對手。

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