- Keterbatasan kinerja NVMe bergantung pada antarmuka PCIe, USB, atau Thunderbolt, serta SSD itu sendiri dan pengontrolnya.
- Kecepatan acak dan kualitas NAND memiliki dampak yang lebih besar pada kelancaran sebenarnya daripada kecepatan sekuensial MB/s pada perangkat tersebut.
- Penggunaan beberapa drive NVMe yang terdistribusi dengan baik dapat meningkatkan alur kerja meskipun drive tersebut berbagi tautan seperti DMI chipset.
- Sebuah PC yang seimbang membutuhkan penyelarasan CPU, GPU, RAM, catu daya, dan penyimpanan sehingga tidak ada satu komponen pun yang membatasi komponen lainnya.
Saat merakit atau meningkatkan PC modern, mudah untuk terpaku pada CPU dan GPU dan mengabaikan komponen penting lainnya. Namun, hambatan yang terkait dengan SSD NVMe, PCIe, dan koneksi eksternal semakin memengaruhi kinerja di dunia nyata, baik untuk bermain game, pengeditan video, atau tugas profesional. Dan yang menarik adalah banyak dari hambatan ini tidak muncul di tempat yang diharapkan orang.
Dalam artikel ini, kita akan dengan tenang menguraikan bagaimana hambatan terjadi pada NVMe, PCIe, USB, dan Thunderbolt , apa yang terjadi ketika Anda mengisi motherboard dengan beberapa drive M.2, mengapa kecepatan acak lebih penting daripada yang terlihat, dan bagaimana menghindari pemborosan uang dengan membeli perangkat keras yang tidak akan pernah berkinerja maksimal karena antarmuka atau bagian sistem lainnya.
Apa yang sebenarnya menjadi hambatan (dan apa yang bukan)?
Konsep "kemacetan" (bottleneck) pada PC sudah terlalu sering digunakan dan disalahgunakan sehingga kehilangan maknanya. Kemacetan terjadi ketika satu komponen jelas membatasi komponen lain: Anda memiliki daya yang tersedia di satu bagian sistem, tetapi bagian lain tidak dapat mengimbanginya, seperti mobil sport dengan mesin kecil. Selalu ada ketidakseimbangan, tetapi masalah sebenarnya muncul ketika perbedaan tersebut melebihi sekitar 20-25% dalam kinerja dan menjadi terlihat dalam penggunaan sehari-hari.
Dalam dunia game, hampir semua orang menganggap kombinasi CPU dan GPU sebagai hambatan utama , dan memang demikian: jika Anda memasangkan kartu grafis kelas atas dengan prosesor yang sangat sederhana, GPU akan menunggu CPU menyelesaikan pekerjaannya; jika Anda melakukan sebaliknya, Anda akan memiliki prosesor yang terlalu bertenaga untuk kartu grafis yang lemah. Tetapi di luar pasangan tersebut, ada faktor lain seperti kecepatan slot PCIe, RAM, penyimpanan, dan catu daya yang juga dapat menjadi "jalan pintas" yang menyebabkan penurunan kinerja.
Detail penting yang sering diabaikan banyak orang adalah bahwa hambatan (bottleneck) bukanlah angka tetap atau persentase ajaib yang dapat diberikan secara akurat oleh kalkulator online (angka 13,4% yang terkenal itu dan sering membuat banyak orang takut). Angka tersebut berubah tergantung pada gim, resolusi, pengaturan grafis, dan bahkan pemrosesan latar belakang sistem. Oleh karena itu, kalkulator ini paling-paling hanya sebagai panduan, bukan referensi yang dapat diandalkan.
CPU, GPU, dan resolusi: sumber sebagian besar hambatan (bottleneck).
Masalah ketidakseimbangan yang paling serius terjadi ketika Anda menggabungkan prosesor dan kartu grafis yang buruk . Jika GPU sangat kuat dan CPU tidak mampu menanganinya, Anda akan melihat bahwa FPS tidak meningkat meskipun Anda menurunkan pengaturan grafis; jika sebaliknya, Anda akan memiliki prosesor yang kuat tetapi kartu grafis yang tidak memadai jauh lebih cepat.
Selain itu, tingkat keparahan bottleneck bergantung pada resolusi dan jenis gim . Pada resolusi 1080p, beban lebih banyak tertumpu pada CPU, sehingga prosesor yang sederhana pun dapat membebani kartu grafis yang bagus. Pada resolusi 1440p dan terutama 4K, GPU biasanya menjadi faktor pembatas, dan prosesor yang relatif sederhana tidak lagi menimbulkan masalah serius. Memainkan gim kompetitif sederhana seperti Counter-Strike tidak sama dengan memainkan gim dunia terbuka yang menuntut seperti Cyberpunk, di mana beban grafis dan memori sangat besar.
Untuk membantu Anda memilih komponen yang tepat, pendekatan yang masuk akal adalah memasangkan CPU dan GPU dengan rentang yang serupa :
- Kelas bawah (bagi mereka yang hanya ingin mengeluarkan uang untuk hal-hal yang diperlukan): Prosesor i3 atau Ryzen 3 beserta kartu grafis yang sederhana, tidak melebihi RTX 3050 atau versi yang lebih lama.
- Rentang menengah (titik ideal): i5 / Ultra 5 atau Ryzen 5 dengan kartu grafis seperti RTX 4060 Ti, RTX 5070 atau yang serupa dari AMD.
- Kelas atas (penggemar): Prosesor andal seperti Ryzen X3D atau Intel Ultra 7/9 dengan GPU seperti RTX 5080, 5090 dan yang setara.
Kesalahan terbesar adalah mencampur prosesor kelas pemula dengan GPU kelas antusias atau CPU yang sangat mahal dengan kartu grafis yang sangat lemah. Dalam kedua kasus tersebut, Anda membayar untuk daya yang tidak akan pernah Anda lihat di layar karena satu komponen jelas membatasi komponen lainnya.
Hambatan terkait PCIe dan slot M.2 internal
Ketika kita berbicara tentang SSD NVMe, konsep bottleneck sangat bergantung pada versi bus PCIe dan bagaimana motherboard mengalokasikan jalur . Setiap slot M.2 PCIe x4 membutuhkan empat jalur untuk beroperasi dengan performa penuh, dan jalur-jalur ini berasal dari prosesor dan chipset, yang pada gilirannya terhubung satu sama lain melalui tautan DMI (pada platform Intel) atau tautan serupa pada platform AMD.
Contoh tipikalnya adalah motherboard yang menawarkan dua slot M.2, seperti MSI X470 Gaming Plus Max atau model serupa: slot M2_1 terhubung ke prosesor dan mendukung PCIe 3.0 x4, sedangkan slot M2_2 bergantung pada chipset dan terbatas pada PCIe 2.0 x4 atau bahkan dapat berbagi bandwidth dengan port SATA atau slot lainnya. Jika Anda memasang dua drive NVMe PCIe 3.0 x4, drive di slot M2_2 akan memiliki ruang kinerja sekuensial maksimum yang lebih kecil karena antarmuka yang lebih lambat.
Dalam skenario ini, banyak pengguna bertanya-tanya apakah SSD NVMe PCIe 3.0 x4 "terhambat" ketika dihubungkan ke slot PCIe 2.0 x4 atau chipset dengan bandwidth yang lebih rendah . Jawabannya adalah, dalam operasi baca dan tulis sekuensial murni, secara teoritis terdapat perbedaan kecepatan maksimum, tetapi dalam praktiknya, untuk tugas-tugas seperti bermain game atau penggunaan umum, sebagian besar waktu Anda tidak akan melihat perubahan yang dramatis, kecuali untuk penyalinan terus menerus file yang sangat besar.
Saat mempertimbangkan untuk memasang beberapa drive NVMe secara bersamaan, misalnya, tiga drive M.2 Gen3 x4 pada motherboard Z490, beberapa faktor perlu dipertimbangkan: jalur setiap slot PCIe, jalur chipset, dan kapasitas antarmuka DMI 3.0 yang menghubungkan CPU dan chipset. Meskipun setiap drive NVMe dapat menggunakan hingga empat jalur, DMI biasanya juga menawarkan total empat jalur, sehingga semua drive yang terhubung ke chipset berbagi koneksi yang sama ke CPU.
Ini berarti bahwa jika Anda memasang dua drive M.2 di slot chipset dan drive NVMe lain di adaptor PCIe x4 yang terhubung ke slot yang bergantung pada chipset, secara teoritis Anda dapat memenuhi kapasitas tautan DMI jika ketiga SSD tersebut bekerja pada kecepatan sekuensial maksimum secara bersamaan . Namun, poin kuncinya adalah: dalam penggunaan di dunia nyata, sangat jarang tiga drive NVMe secara bersamaan mendorong bandwidth hingga batasnya dengan transfer berkelanjutan; biasanya, hambatan tersebut jauh kurang terasa daripada yang disarankan oleh angka teoritis.
Oleh karena itu, bahkan pada motherboard di mana DMI mungkin tampak seperti hambatan, penggunaan beberapa drive NVMe tetap bermanfaat, terutama dalam alur kerja seperti pengeditan video dengan drive terpisah untuk sistem, media, proyek, dan cache . Setiap drive berbagi beban baca dan tulis serta mengurangi persaingan untuk IOPS, meskipun semuanya berbagi tautan akhir yang sama ke CPU.
Kecepatan sekuensial vs. acak pada NVMe: mengapa SSD Anda tidak berkinerja seperti saat baru dibeli?
Banyak orang hanya fokus pada angka-angka besar yang tertera pada kotak SSD: 3.500 MB/s, 7.000 MB/s, dan sebagainya. Ini adalah kecepatan sekuensial maksimum , biasanya diukur dalam kondisi ideal, dengan antrian panjang dan file yang sangat besar. Benchmark sintetis seperti CrystalDiskMark digunakan untuk membandingkannya, tetapi benchmark ini cenderung menekankan aspek kinerja ini, terkadang secara tidak realistis dibandingkan dengan penggunaan sehari-hari.
Namun, kelancaran sistem yang dirasakan, dan dalam banyak kasus kinerja sebenarnya dalam game atau saat memuat proyek, jauh lebih bergantung pada operasi baca dan tulis acak (IOPS) daripada angka sekuensial. Di sinilah pengontrol SSD, jenis dan kualitas memori flash NAND, jumlah lapisan, arsitektur saluran, dan ada atau tidaknya DRAM khusus berperan.
Drive NVMe dengan antarmuka PCIe 3.0 x4 yang baik dapat mencapai kecepatan bus maksimum untuk pembacaan sekuensial , tetapi pembacaan acak dibatasi oleh arsitektur internalnya. Bahkan jika Anda memasangnya di slot PCIe 4.0, kecepatan baca dan tulis acak tidak akan secara ajaib meningkat; elektronik SSD dan kualitas memori flash NAND menentukan kinerja, bukan bandwidth teoretis dari koneksi tersebut.
Sebagai contoh, drive NVMe kelas rendah hingga menengah mungkin mengiklankan sekitar 1.000 ribu IOPS untuk pembacaan acak , yang setara dengan sekitar 65-66 MB/s efektif untuk blok kecil. Untuk penulisan acak, 900 ribu IOPS setara dengan sekitar 58 MB/s. Nilai-nilai ini mungkin tampak rendah dibandingkan dengan ribuan MB/s pembacaan sekuensial, tetapi nilai tersebut sangat normal untuk rentang harga tertentu dan, pada kenyataannya, memberikan kinerja yang lebih dari cukup untuk penggunaan di rumah dan bermain game.
Salah satu faktor terpenting di sini adalah apakah SSD tersebut tanpa DRAM (tanpa DRAM khusus) atau tidak. Pada banyak drive tanpa DRAM, performa acak dan berkelanjutan di bawah beban menurun lebih cepat, terutama ketika cache SLC internal habis. Penurunan ini tidak ada hubungannya dengan apakah Anda menghubungkannya ke PCIe 3.0 atau 4.0; ini hanyalah keterbatasan desain yang dimaksudkan untuk mengurangi biaya, dan ini menjelaskan banyak kasus SSD yang lambat di Windows 11.
Oleh karena itu, saat mengukur dan membandingkan, lebih andal untuk menggunakan alat yang digunakan oleh produsen SSD kelas atas sebagai referensi, seperti ATTO Disk Benchmark , daripada menggunakan pengujian yang melibatkan operasi penulisan yang sangat berat dan dapat memperpendek umur pakai drive. Setiap kali menjalankan benchmark tertentu dapat menghasilkan puluhan gigabyte data yang ditulis ke sel, sesuatu yang seharusnya tidak diulang terus-menerus hanya demi itu.
Antarmuka NVMe internal vs. koneksi eksternal: USB, Thunderbolt, dan keterbatasan sebenarnya.
Hal lain yang perlu diperhatikan adalah hambatan yang dapat terjadi saat menggunakan SSD sebagai drive eksternal , baik karena kita membeli model eksternal yang sudah ada atau karena kita menghubungkan SSD internal (SATA atau NVMe) melalui adaptor USB atau Thunderbolt. Dalam hal ini, kombinasi antarmuka SSD dan antarmuka adaptor menentukan apakah kita membuang-buang kinerja.
Di sisi SSD, pada dasarnya kita memiliki dua keluarga: drive SATA III , dengan batas teoritis sekitar 600 MB/s, dan drive NVMe melalui PCIe , di mana drive Gen 3x4 mencapai kecepatan baca maksimum sekitar 3.500 MB/s dan drive Gen 4x4 dapat mencapai sekitar 7.000-7.800 MB/s dalam kondisi ideal. Dengan kata lain, drive NVMe menawarkan kinerja beberapa kali lipat dibandingkan drive SATA.
Namun, saat Anda mengeluarkannya dari kotak, standar seperti USB 3.0, 3.1, 3.2, USB 4, atau Thunderbolt 3 dan 4 akan berperan , dengan kecepatan mulai dari 5 Gbps (sekitar 600 MB/s) hingga 40 Gbps (sekitar 5 GB/s efektif). Jika Anda menghubungkan SSD SATA III ke adaptor USB 3.0 5 Gbps, pengaturan tersebut seimbang: SATA sendiri akan membatasi Anda sebelum USB, sehingga adaptor 5 Gbps yang murah sudah cukup untuk memaksimalkan hampir seluruh potensi drive tersebut.
Di sisi lain, jika Anda memasang SSD NVMe PCIe 3.0 atau 4.0 yang sangat cepat pada adaptor yang hanya menawarkan, misalnya, USB 3.1 10 Gbps (1,25 GB/s) , Anda akan sangat membatasi throughput sekuensial maksimumnya, karena bus eksternal jauh di bawah kemampuan yang dapat diberikan oleh drive NVMe. Dengan USB 3.2 20 Gbps (2,5 GB/s), keadaan membaik, tetapi Anda masih jauh dari performa drive Gen4x4 kelas atas.
Hal yang sama berlaku untuk Thunderbolt 3 dan 4, yang beroperasi pada 40 Gbps (sekitar 5 GB/s dalam penggunaan nyata) . Meskipun ini membawa Anda lebih dekat ke kecepatan NVMe Gen4, kecepatan ini masih agak kurang dari kecepatan maksimum teoritis model tercepat. Oleh karena itu, membeli SSD NVMe PCIe 4.0 yang mahal untuk digunakan secara eksklusif sebagai drive eksternal bisa dipertanyakan saat ini: Anda tidak akan dapat memanfaatkan sepenuhnya kemampuannya karena antarmuka eksternalnya terbatas pada 40 Gbps.
Lanskap akan berubah dengan standar seperti Thunderbolt 5, yang menargetkan 80 Gbps , tetapi saat ini hal yang paling masuk akal adalah memasangkan "setiap domba dengan pasangannya": SSD SATA dengan USB 3.0 jika Anda menginginkan sesuatu yang ekonomis, NVMe Gen3 dengan USB 3.1/3.2 atau Thunderbolt jika Anda mencari sesuatu yang lebih cepat, dan cadangkan drive NVMe Gen4 yang paling canggih untuk penggunaan internal, di mana drive tersebut dapat digunakan tanpa banyak batasan.
Berbagai jenis drive NVMe M.2 untuk pengeditan video: apakah drive tersebut digunakan atau justru dibatasi kecepatannya?
Skenario yang sangat umum bagi para profesional dan pembuat konten adalah menginginkan beberapa SSD NVMe yang didedikasikan untuk tugas yang berbeda : satu untuk sistem operasi dan program, satu lagi untuk file video mentah, satu lagi untuk proyek dan pustaka, dan yang keempat untuk cache, puncak audio, atau file sementara lainnya. Pengorganisasian ini sangat masuk akal dalam perangkat lunak pengeditan karena memisahkan alur baca dan tulis serta mengurangi persaingan pada drive yang sama.
Pertanyaan umum yang muncul adalah apakah memasang tiga atau empat drive NVMe pada motherboard dapat menyebabkan bottleneck pada GPU atau drive itu sendiri. Pada platform seperti Z490 dengan 10700K, misalnya, Anda dapat menggunakan dua slot M.2 terintegrasi dan adaptor PCIe x4 untuk menambahkan SSD M.2 lainnya . Alokasi jalur akan terlihat seperti ini: satu slot PCIe x16 penuh untuk GPU, satu slot PCIe x16 fisik lainnya yang berjalan pada x4 untuk adaptor M.2, dan dua slot M.2 yang terhubung ke chipset.
Secara teori, chipset dan tautan DMI memiliki maksimum empat jalur PCIe 3.0, yang membatasi lalu lintas gabungan antara semua perangkat yang terhubung: M.2, port SATA, USB, dll. Jika semua drive NVMe dan perangkat chipset melakukan transfer sekuensial dengan kecepatan penuh secara bersamaan, Anda dapat mencapai titik di mana tiga drive NVMe bersama-sama tidak akan lebih cepat daripada satu drive NVMe yang bekerja dengan kapasitas penuh , karena Anda akan mencapai batas bandwidth DMI.
Namun dalam praktiknya, dalam pengeditan video dan pekerjaan kreatif, akses disk lebih bervariasi: terdapat banyak pembacaan dan penulisan file, lompatan, akses acak kecil, rendering parsial… Ini bukan hanya tentang tiga drive dengan kecepatan konstan 3.000 MB/s, tetapi tentang mendistribusikan antrian I/O ke beberapa disk . Ini berarti bahwa, meskipun mereka berbagi tautan akhir yang sama, sistem terasa lebih lancar, waktu tunggu lebih sedikit, dan perangkat lunak dapat memparalelkan tugas dengan lebih efisien.
Pada platform yang lebih baru seperti Z690 dan yang lebih baru, alokasi jalur dan antarmuka CPU-chipset telah ditingkatkan, sehingga semakin sulit untuk membebani sistem dengan beberapa drive NVMe. Tetapi bahkan jika motherboard Anda bukan model terbaru, memiliki tiga drive NVMe terpisah biasanya lebih menguntungkan daripada satu drive besar untuk alur kerja yang kompleks. Yang penting adalah menerima bahwa batasan keseluruhan memang ada dan angka pemasaran teoretis jarang mencerminkan penggunaan di dunia nyata.
Hambatan lain yang memengaruhi kinerja PC secara keseluruhan
Sembari kita fokus pada NVMe dan penyimpanan, kita tidak boleh melupakan elemen lain yang juga dapat menjadi hambatan signifikan. Misalnya, slot PCI Express tempat Anda menghubungkan GPU sangat penting: kartu modern yang dirancang untuk PCIe 4.0 yang dipasang pada motherboard yang hanya menawarkan PCIe 3.0 dapat kehilangan beberapa poin kinerja, dan jika Anda menghubungkannya pada x8 atau x4 alih-alih x16, dampaknya bisa lebih besar lagi tergantung pada modelnya.
RAM adalah faktor klasik lainnya: saat ini, 8 GB jelas sudah ketinggalan zaman untuk bermain game dan bekerja dengan lancar. 16 GB masih cukup untuk banyak pengguna, tetapi semakin tidak memadai untuk multitasking berat dan game yang menuntut performa tinggi. Titik ideal saat ini adalah 32 GB RAM bagi mereka yang menginginkan sistem tanpa lag, terutama jika kecepatan dan latensi juga baik (sangat penting untuk platform seperti Ryzen).
Catu daya juga bisa menjadi hambatan nyata, meskipun terkadang diabaikan. Jika GPU membutuhkan daya puncak 300W dan catu daya tidak dapat menyediakannya secara stabil, kartu grafis mungkin akan mengalami penurunan performa, tersendat, atau bahkan mengalami crash dan restart. Secara singkat, ini adalah "hambatan listrik": perangkat keras dapat berkinerja lebih baik, tetapi catu daya tidak dapat mengimbanginya.
Terkait penyimpanan, terus menggunakan HDD mekanik untuk bermain game atau proyek berat merupakan sumber konstan dari waktu pemuatan yang sangat lama dan lag, terutama ketika game atau perangkat lunak perlu memuat tekstur atau klip video secara langsung. Beralih ke setidaknya SSD SATA sudah merupakan lompatan besar, dan beralih ke NVMe menghilangkan hampir semua batasan waktu pemuatan untuk sebagian besar penggunaan rumahan.
Terakhir, motherboard itu sendiri dan kualitas pembuatannya juga berperan: VRM yang biasa-biasa saja, BIOS yang diimplementasikan dengan buruk, tata letak jalur PCIe yang tidak memadai, atau kompatibilitas terbatas dengan frekuensi RAM tertentu semuanya dapat berdampak negatif pada kinerja keseluruhan, bahkan jika komponen lainnya bagus. Meskipun tidak semenarik GPU secara visual, memilih motherboard yang tepat dapat mencegah banyak masalah di kemudian hari.
Secara keseluruhan, memahami bagaimana jalur PCIe dialokasikan, keterbatasan tautan seperti DMI, bagaimana berbagai antarmuka eksternal (USB, Thunderbolt) berperilaku, dan pentingnya IOPS dan kecepatan acak memungkinkan pengambilan keputusan pembelian yang jauh lebih tepat. Ini bukan tentang terobsesi dengan angka-angka sempurna, tetapi lebih tentang menghindari pembayaran untuk kinerja yang, karena desain sistem, tidak akan pernah dapat Anda manfaatkan. Pada akhirnya, kuncinya adalah membangun sistem yang seimbang: CPU dan GPU dari rentang yang serupa, RAM yang cukup, catu daya yang baik, SSD NVMe di tempat yang benar-benar memberikan perbedaan, dan koneksi yang tidak menghambat potensi perangkat keras.
