- NVMe kliūtys priklauso nuo PCIe, USB arba „Thunderbolt“ sąsajos, taip pat nuo paties SSD disko ir jo valdiklio.
- Atsitiktinis greitis ir NAND kokybė daro didesnę įtaką faktiniam sklandumui nei dėžutės nuoseklusis MB/s.
- Keli gerai paskirstyti NVMe diskai pagerina darbo eigą, net jei jie dalijasi tokiomis jungtimis kaip mikroschemų rinkinio DMI.
- Subalansuotam kompiuteriui reikia suderinti procesorių, grafikos procesorių, operatyviąją atmintinę, maitinimo šaltinį ir atmintinę taip, kad nė vienas komponentas neribotų kitų.
Konstruojant ar atnaujinant modernų kompiuterį, lengva susitelkti ties procesoriumi ir grafikos procesoriumi ir pamiršti kitus svarbius komponentus. Tačiau su NVMe SSD diskais, PCIe ir išorinėmis jungtimis susijusios kliūtys vis labiau veikia realų našumą, nesvarbu, ar tai būtų žaidimai, vaizdo įrašų redagavimas, ar profesionalios užduotys. Įdomu tai, kad daugelis šių kliūčių neatsiranda ten, kur žmonės tikisi.
Šiame straipsnyje ramiai aptarsime, kaip kyla kliūčių NVMe, PCIe, USB ir „Thunderbolt“ įrenginiuose , kas nutinka, kai pagrindinėje plokštėje yra keli M.2 diskai, kodėl atsitiktiniai greičiai yra svarbesni nei atrodo ir kaip nešvaistyti pinigų perkant įrangą, kuri dėl sąsajos ar likusios sistemos dalies niekada neveiks geriausiai.
Kas yra tikrasis kliūtis (o kas ne)
Kompiuterio „kliūties“ sąvoka yra taip per daug ir netinkamai naudojama, kad prarado savo prasmę. Kliūtis atsiranda, kai vienas komponentas aiškiai riboja kitą: vienoje sistemos dalyje yra galios, bet kita negali jos suspėti, pavyzdžiui, sportiniame automobilyje su mažu varikliu. Visada yra tam tikras disbalansas, tačiau tikroji problema kyla, kai šis skirtumas viršija maždaug 20–25 % našumo ir tampa pastebimas kasdien naudojant.
Žaidimuose beveik visi mano, kad pagrindinis procesoriaus ir vaizdo plokštės derinys yra kliūtis , ir tai yra teisinga: jei sujungsite aukščiausios klasės vaizdo plokštę su labai kukliu procesoriumi, vaizdo plokštė lauks, kol procesorius baigs savo darbą; jei darysite priešingai, turėsite per galingą procesorių su silpna vaizdo plokšte. Tačiau be šio poravimo yra ir kitų veiksnių, tokių kaip PCIe lizdo greitis, RAM, atmintis ir maitinimo šaltinis, kurie taip pat gali tapti „trumpuoju keliu“, dėl kurio prarandamas našumas.
Svarbi detalė, kurios daugelis žmonių nepastebi, yra ta, kad kliūtis nėra fiksuotas skaičius ar stebuklingas procentas , kurį galėtų tiksliai pateikti internetinė skaičiuoklė (tas liūdnai pagarsėjęs 13,4 %, kuris daugelį gąsdina). Ji kinta priklausomai nuo žaidimo, skiriamosios gebos, grafikos nustatymų ir net sistemos foninio apdorojimo. Todėl šios skaičiuoklės geriausiu atveju yra gairės, bet ne patikimas šaltinis.
CPU, GPU ir skiriamoji geba: daugumos kliūčių šaltinis
Rimčiausios disbalanso problemos kyla, kai procesorius ir vaizdo plokštė veikia netinkamai . Jei vaizdo plokštė yra labai galinga, o procesorius jos neapdoroja, FPS nepadidėja net sumažinus grafikos nustatymus; jei atvirkščiai, procesorius bus galingas, bet vaizdo plokštė suges daug greičiau.
Be to, kliūties mastas priklauso nuo skiriamosios gebos ir žaidimo tipo . Esant 1080p raiškai, didesnė apkrova tenka procesoriui, todėl kuklus procesorius gali apkrauti net ir gerą vaizdo plokštę. Esant 1440p ir ypač 4K raiškai, grafikos procesorius dažniausiai yra ribojantis veiksnys, o santykinai kuklūs procesoriai nebekelia tokios rimtos problemos. Žaisti paprastą konkurencinį žaidimą, pvz., „Counter-Strike“, nėra tas pats, kas žaisti sudėtingą atvirojo pasaulio žaidimą, pvz., „Cyberpunk“, kur grafikos ir atminties apkrova yra milžiniška.
Kad būtų lengviau pasirinkti tinkamus komponentus, protinga parinkti panašaus diapazono procesorius ir vaizdo plokštes :
- Žemos klasės (tiems, kurie nori išleisti tik tai, kas būtina): „i3“ arba „Ryzen 3“ kartu su nedidelėmis vaizdo plokštėmis, neviršijančiomis RTX 3050 ar ankstesnių atitikmenų.
- Vidutinė klasė („aukso taškas“): „i5 / Ultra 5“ arba „Ryzen 5“ su vaizdo plokštėmis, tokiomis kaip RTX 4060 Ti, RTX 5070 ar panašiomis AMD.
- Prabangus (entuziastas): galingi procesoriai, tokie kaip „Ryzen X3D“ arba „Intel Ultra 7/9“, su GPU, tokiais kaip RTX 5080, 5090 ir lygiaverčiai.
Didžiausia klaida – sumaišyti pradinio lygio procesorių su entuziastų lygio vaizdo plokšte arba itin brangų procesorių su labai silpna vaizdo plokšte. Abiem atvejais mokate už galią, kurios niekada nepamatysite ekrane, nes vienas komponentas akivaizdžiai riboja kitą.
Su PCIe susiję kliūtys ir vidiniai M.2 lizdai
Kalbant apie NVMe SSD diskus, kliūties sąvoka labai priklauso nuo PCIe magistralės versijos ir to, kaip pagrindinė plokštė paskirsto linijas . Kiekvienam M.2 PCIe x4 lizdui reikia keturių juostų, kad jis veiktų visu našumu, o šios juostos kyla iš procesoriaus ir lustų rinkinio, kurie savo ruožtu jungiasi vienas su kitu per DMI jungtį („Intel“ platformose) arba panašią jungtį AMD platformose.
Tipiškas pavyzdys yra pagrindinės plokštės su dviem M.2 lizdais, pavyzdžiui, „MSI X470 Gaming Plus Max“ ar panašiais modeliais: M2_1 lizdas yra prijungtas prie procesoriaus ir palaiko PCIe 3.0 x4, o M2_2 lizdas priklauso nuo lustų rinkinio ir yra apribotas iki PCIe 2.0 x4 arba netgi gali dalytis pralaidumu su SATA prievadais ar kitais lizdais. Jei įdiegsite du NVMe PCIe 3.0 x4 diskus, tas, kuris yra M2_2 lizde, turės mažesnę maksimalų nuoseklaus našumo rezervą vien dėl lėtesnės sąsajos.
Tokiais atvejais daugelis vartotojų svarsto, ar NVMe PCIe 3.0 x4 SSD diskas „užstringa“, kai prijungiamas prie PCIe 2.0 x4 lizdo, ar prie mažesnio pralaidumo mikroschemų rinkinio . Atsakymas yra tas, kad atliekant grynai nuoseklias skaitymo ir rašymo operacijas, maksimalus greitis teoriškai skiriasi, tačiau praktiškai, atliekant tokias užduotis kaip žaidimai ar bendras naudojimas, dažniausiai didelių pokyčių nepastebėsite, išskyrus nuolatinį labai didelių failų kopijavimą.
Kai svarstote apie kelių NVMe diskų, pavyzdžiui, trijų M.2 Gen3 x4 diskų, diegimą Z490 pagrindinėje plokštėje, reikia atsižvelgti į kelis veiksnius: kiekvieno PCIe lizdo juostas, lustų rinkinio juostas ir DMI 3.0 sąsajos, jungiančios procesorių ir lustų rinkinį, talpą. Nors kiekvienas NVMe diskas gali naudoti iki keturių juostų, DMI paprastai taip pat siūlo keturias juostas iš viso, todėl visi prie lustų rinkinio prijungti diskai dalijasi ta pačia jungtimi su procesoriumi.
Tai reiškia, kad jei į mikroschemų rinkinio lizdus įdėsite du M.2 diskus, o kitą NVMe diską – į PCIe x4 adapterį, prijungtą prie nuo mikroschemų rinkinio priklausančio lizdo, teoriškai DMI jungtis gali būti perpildyta, jei visi trys SSD diskai vienu metu veikia maksimaliu nuosekliu greičiu . Tačiau svarbiausias dalykas: realiomis sąlygomis labai retai pasitaiko, kad trys NVMe diskai vienu metu veiktų nuolat, todėl pralaidumas pasiekia ribą; paprastai kliūtis yra daug mažiau pastebima, nei rodo teoriniai skaičiai.
Todėl net ir pagrindinėse plokštėse, kuriose DMI gali atrodyti kaip kliūtis, kelių NVMe diskų naudojimas išlieka naudingas, ypač tokiuose darbo eigose kaip vaizdo įrašų redagavimas, kai atskiri diskai skirti sistemai, medijai, projektams ir talpyklai . Kiekvienas diskas dalijasi skaitymo ir rašymo apkrova ir sumažina konkurenciją dėl IOPS, net jei jie visi turi tą pačią galutinę jungtį su procesoriumi.
Nuoseklus ir atsitiktinis greitis NVMe diskuose: kodėl jūsų SSD diskas neveikia taip, kaip išpakavus
Daugelis žmonių dėmesį skiria tik dideliems skaičiams, nurodytiems ant SSD disko: 3.500 MB/s, 7.000 MB/s ir kt. Tai maksimalūs nuoseklūs greičiai , paprastai matuojami idealiomis sąlygomis, esant ilgoms eilėms ir labai dideliems failams. Jiems palyginti naudojami sintetiniai etalonai, tokie kaip „CrystalDiskMark“, tačiau jie dažniausiai pabrėžia šį našumo aspektą, kartais nerealistiškai, palyginti su kasdieniu naudojimu.
Tačiau suvokiamas sistemos sklandumas ir daugeliu atvejų tikrasis našumas žaidimuose ar įkeliant projektus daug labiau priklauso nuo atsitiktinių skaitymo ir rašymo operacijų (IOPS) nei nuo nuoseklių skaičių. Čia svarbų vaidmenį atlieka SSD valdiklis, NAND „flash“ atminties tipas ir kokybė, sluoksnių skaičius, kanalų architektūra ir specialios DRAM atminties buvimas ar nebuvimas.
NVMe diskas su gera PCIe 3.0 x4 sąsaja gali pasiekti maksimalų magistralės greitį nuosekliam skaitymui , tačiau atsitiktinius skaitymus riboja jo vidinė architektūra. Net jei įdėsite jį į PCIe 4.0 lizdą, atsitiktinio skaitymo ir rašymo greitis stebuklingai nepagerės; SSD elektronika ir NAND „flash“ atminties kokybė lemia našumą, o ne teorinį ryšio pralaidumą.
Pavyzdžiui, žemos arba vidutinės klasės NVMe diskas gali reklamuoti apie 1 000 tūkst. IOPS atsitiktiniams skaitymams , o tai reiškia apie 65–66 MB/s efektyvų MB/s mažiems blokams. Atsitiktiniams įrašams 900 tūkst. IOPS atitinka apie 58 MB/s. Šios vertės gali atrodyti mažos, palyginti su tūkstančiais MB/s nuoseklaus skaitymo, tačiau jos yra visiškai normalios tam tikroms kainų kategorijoms ir iš tikrųjų suteikia daugiau nei pakankamai našumo namų naudojimui ir žaidimams.
Vienas iš svarbiausių veiksnių yra tai, ar SSD diskas neturi DRAM (be dedikuotos DRAM) , ar ne. Daugelyje diskų be DRAM atsitiktinis ir ilgalaikis našumas esant apkrovimui sumažėja greičiau, ypač kai išeikvojama vidinė SLC talpykla. Šis sumažėjimas neturi nieko bendra su tuo, ar jį prijungiate prie PCIe 3.0, ar 4.0; tai tiesiog konstrukcijos apribojimas, skirtas sumažinti išlaidas, ir tai paaiškina daugelį lėtų SSD diskų atvejų sistemoje „Windows 11“.
Todėl matuojant ir lyginant, patikimiau naudoti įrankius, kuriuos patys aukštos klasės SSD gamintojai naudoja kaip etalonus, pvz., „ATTO Disk Benchmark“ , užuot pernelyg dažnai naudojant testus, kurie apima labai sudėtingas įrašymo operacijas ir gali sutrumpinti disko tarnavimo laiką. Kiekvienas tam tikrų etalonų bandymas gali lemti dešimčių gigabaitų įrašymą į ląsteles, o to nereikėtų nuolat kartoti vien dėl patogumo.
Vidinės NVMe sąsajos ir išorinės jungtys: USB, „Thunderbolt“ ir realūs apribojimai
Kita nerimą kelianti sritis yra kliūtys, kurios gali kilti naudojant SSD diskus kaip išorinius diskus , nesvarbu, ar perkame jau esamą išorinį modelį, ar prijungiame vidinį (SATA arba NVMe) per USB arba „Thunderbolt“ adapterį. Šiuo atveju SSD disko ir adapterio sąsajos derinys lemia, ar nešvaistome našumo.
Kalbant apie SSD diskus, iš esmės turime dvi šeimas: SATA III diskus , kurių teorinė riba yra apie 600 MB/s, ir NVMe diskus per PCIe , kur 3x4 kartos diskai pasiekia apie 3.500 MB/s maksimalų skaitymo greitį, o 4x4 kartos diskai idealiomis sąlygomis gali pasiekti apie 7.000–7.800 MB/s. Kitaip tariant, NVMe diskai pasižymi kelis kartus didesniu našumu nei SATA diskai.
Tačiau išėmus juos iš dėžutės, pradeda veikti tokie standartai kaip USB 3.0, 3.1, 3.2, USB 4 arba „Thunderbolt 3“ ir „4“ , kurių greitis svyruoja nuo 5 Gbps (apie 600 MB/s) iki 40 Gbps (apie 5 GB/s efektyvus). Jei SATA III SSD prijungsite prie 5 Gbps USB 3.0 adapterio, sąranka bus gerai subalansuota: pati SATA jus apribos anksčiau nei USB, todėl nebrangaus 5 Gbps adapterio pakanka, kad būtų išgautas beveik visas disko potencialas.
Kita vertus, jei į adapterį, kuris siūlo tik, pavyzdžiui, 10 Gbps (1,25 GB/s) USB 3.1 , įdiegsite labai greitą NVMe PCIe 3.0 arba 4.0 SSD diską, smarkiai apribosite jo maksimalų nuoseklųjį pralaidumą, nes išorinė magistralė gerokai atsilieka nuo NVMe disko pajėgumų. Naudojant 20 Gbps (2,5 GB/s) USB 3.2, padėtis pagerėja, tačiau vis tiek toli gražu nepasieksite aukščiausios klasės „Gen4x4“ disko našumo.
Tas pats pasakytina ir apie „Thunderbolt 3“ bei „4“, kurie veikia 40 Gbps greičiu (realiomis sąlygomis – apie 5 GB/s) . Nors tai priartina prie „NVMe Gen4“ greičio, vis tiek šiek tiek atsilieka nuo teorinio greičiausių modelių maksimumo. Todėl brangaus „NVMe PCIe 4.0“ SSD disko pirkimas, skirtas naudoti tik kaip išorinį diską, šiomis dienomis gali būti abejotinas: negalėsite pilnai išnaudoti jo galimybių, nes išorinės sąsajos yra apribotos iki 40 Gbps.
Padėtis keisis atsiradus tokiems standartams kaip „Thunderbolt 5“, kurio tikslas – 80 Gbps , tačiau šiandien protingiausia būtų „poruoti kiekvieną avį su jos partneriu“: SATA SSD diskus su USB 3.0, jei norite kažko ekonomiško, NVMe Gen3 su USB 3.1/3.2 arba „Thunderbolt“, jei ieškote kažko greitesnio, o galingiausius NVMe Gen4 diskus pasilikite vidiniam naudojimui, kur juos bus galima naudoti be daugybės apribojimų.
Įvairūs NVMe M.2 diskai vaizdo įrašų redagavimui: ar jie naudojami, ar ribojami?
Labai dažnas scenarijus, kai profesionalai ir turinio kūrėjai nori kelių NVMe SSD diskų, skirtų skirtingoms užduotims : vieno operacinei sistemai ir programoms, kito neapdorotiems vaizdo failams, trečio projektams ir bibliotekoms, o ketvirto – talpyklai, garso pikams ar kitiems laikiniesiems failams. Toks organizavimas yra labai prasmingas redagavimo programinėje įrangoje, nes atskiria skaitymo ir rašymo srautus ir sumažina konkurenciją tame pačiame diske.
Tipiškas klausimas yra, ar trijų ar keturių NVMe diskų įdėjimas į pagrindinę plokštę gali apriboti GPU ar pačių diskų apkrovą. Pavyzdžiui, tokioje platformoje kaip Z490 su 10700K galite naudoti du integruotus M.2 lizdus ir PCIe x4 adapterį, kad pridėtumėte dar vieną M.2 SSD . Juostų paskirstymas atrodytų maždaug taip: vienas pilnas PCIe x16 lizdas GPU, kitas fizinis PCIe x16 lizdas, veikiantis x4 aprėptimi, M.2 adapteriui ir du M.2 lizdai, prijungti prie lustų rinkinio.
Teoriškai lustų rinkinys ir DMI jungtis turi daugiausia keturias PCIe 3.0 linijas, o tai riboja bendrą srautą tarp visų prijungtų įrenginių: M.2, SATA prievadų, USB ir kt. Jei visi NVMe diskai ir lustų rinkinių įrenginiai vienu metu atliktų nuoseklius duomenų perdavimus visu greičiu, gali susidaryti situacija, kai trys NVMe diskai kartu nebūtų greitesni nei vienas visu pajėgumu veikiantis NVMe diskas , nes būtų pasiekta DMI pralaidumo riba.
Tačiau praktiškai, montuojant vaizdo įrašus ir kūrybiniame darbe, prieiga prie diskų yra įvairesnė: daug failų skaitymo ir rašymo, šuolių, nedidelių atsitiktinių prieigų, dalinių vaizdų... Svarbiausia ne tiek trys diskai su pastoviu 3.000 MB/s greičiu, kiek įvesties / išvesties eilių paskirstymas keliuose diskuose . Tai reiškia, kad net jei jie turi tą pačią galinę jungtį, sistema veikia sklandžiau, laukimo laikas trumpesnis, o programinė įranga gali efektyviau lygiagrečiai derinti užduotis.
Naujesnėse platformose, tokiose kaip Z690 ir vėlesnėse, patobulintas juostų paskirstymas ir procesoriaus bei lustų rinkinio sąsaja, todėl dar sunkiau perkrauti sistemą keliais NVMe diskais. Tačiau net jei jūsų pagrindinė plokštė nėra naujausio modelio, sudėtingiems darbo eigoms turėti tris atskirus NVMe diskus paprastai yra pranašiau nei vieną didelį . Svarbu susitaikyti su tuo, kad egzistuoja bendra riba ir kad teoriniai rinkodaros skaičiai retai atspindi realų naudojimą.
Kitos kliūtys, turinčios įtakos bendram kompiuterio našumui
Nors daugiausia dėmesio skiriame NVMe ir saugyklai, negalime pamiršti ir kitų elementų, kurie taip pat gali tapti reikšmingomis kliūtimis. Pavyzdžiui, svarbus PCI Express lizdas, prie kurio prijungiate GPU : moderni PCIe 4.0 skirta plokštė, montuojama pagrindinėje plokštėje, kuri palaiko tik PCIe 3.0, gali prarasti kai kuriuos našumo taškus, o jei ją prijungsite prie x8 arba x4, o ne x16, poveikis gali būti dar didesnis, priklausomai nuo modelio.
RAM yra dar vienas klasikinis veiksnys: šiais laikais 8 GB akivaizdžiai nebetinka sklandiems žaidimams ir darbui. 16 GB vis dar pakanka daugeliui vartotojų, tačiau jų vis mažiau pakanka daugiaprogramiam darbui ir daug išteklių reikalaujantiems žaidimams. Šiuo metu optimali atminties suma yra 32 GB RAM tiems, kurie nori sistemos be delsos, ypač jei greitis ir delsa taip pat yra geri (tai labai svarbu tokioms platformoms kaip „Ryzen“).
Maitinimo šaltinis taip pat gali būti tikra kliūtis, nors kartais į ją nekreipiama dėmesio. Jei GPU reikia 300 W maksimalios galios, o maitinimo šaltinis negali jos stabiliai tiekti, plokštė gali užstrigti, strigti ar net sugesti ir persikrauti. Tam tikra prasme tai yra „elektrinis kliūtis“: aparatinė įranga galėtų veikti geriau, bet maitinimo šaltinis negali suspėti.
Kalbant apie atmintį, mechaninių standžiųjų diskų naudojimas žaidimams ar sudėtingiems projektams yra nuolatinis nesibaigiančio įkėlimo laiko ir strigimo šaltinis, ypač kai žaidimui ar programinei įrangai reikia akimirksniu įkelti tekstūras ar vaizdo įrašus. Perėjimas prie bent SATA SSD jau yra didžiulis šuolis, o perėjimas prie NVMe panaikina beveik visus įkėlimo laiko apribojimus daugumai namų naudojimo atvejų.
Galiausiai, pati pagrindinė plokštė ir jos surinkimo kokybė taip pat vaidina svarbų vaidmenį: vidutiniški vaizdo plokštės procesoriai, prastai įdiegta BIOS, netinkamas PCIe juostų išdėstymas arba ribotas suderinamumas su tam tikrais RAM dažniais gali neigiamai paveikti bendrą našumą, net jei kiti komponentai yra geri. Vizualiai ji nėra tokia įspūdinga kaip GPU, tačiau tinkamos pagrindinės plokštės pasirinkimas gali padėti išvengti daugelio galvos skausmų ateityje.
Apskritai, supratimas, kaip paskirstomos PCIe linijos, tokių jungčių kaip DMI apribojimai, kaip veikia skirtingos išorinės sąsajos (USB, „Thunderbolt“) ir tikroji IOPS bei atsitiktinių greičių svarba leidžia priimti daug labiau pagrįstus pirkimo sprendimus. Svarbu ne susitelkti ties idealiais skaičiais, o vengti mokėti už našumą, kurio dėl sistemos konstrukcijos niekada negalėsite išnaudoti. Galiausiai, svarbiausia sukurti subalansuotą sistemą: panašaus diapazono procesorių ir vaizdo procesorių, pakankamai RAM, gerą maitinimo šaltinį, NVMe SSD diskus ten, kur jie iš tikrųjų daro skirtumą, ir jungtis, kurios nevaržytų aparatinės įrangos potencialo.
