PCI-Express SSD's review: 8 modellen vergeleken

Bottleneck

Eerst een stukje herhaling: waarvoor is PCI-Express bij SSD’s eigenlijk nodig? Heel simpel: de Serial ATA 600 interface die op dit moment voor vrijwel alle consumenten-SSD’s wordt gebruikt, heeft een theoretische maximumsnelheid van 600 MB/s en piekt in de praktijk rond de 550 MB/s. Die doorvoersnelheid is voor conventionele harde schijven, waarvoor de Serial ATA-standaard oorspronkelijk was bedacht, niet te behalen. Moderne SSD’s halen deze limiet echter eenvoudig, door parallelle aansturing van de flashchips waarop ze data opslaan. Een Serial ATA 1200 standaard zit er (vooralsnog) niet in. Bovendien zou die het probleem slechts gedeeltelijk oplossen, aangezien SSD’s ook 1200 MB/s kunnen halen met de huidige stand van de techniek. Om die reden zoeken SSD-fabrikanten hun heil bij een schaalbare interface die zijn sporen de afgelopen jaren al heeft verdiend: PCI-Express.

De maximale theoretische doorvoersnelheid van PCI-Express schaalt met zowel de versie van het protocol als het gebruikte aantal lanes. PCI-Express 2.0 biedt 500 MB/s per lane, dus 1 GB/s wanneer twee lanes worden gecombineerd en 2 GB/s met vier lanes. PCI-Express 3.0 biedt 1 GB/s per lane en dus 2 GB/s bij twee lanes en 4 GB/s bij vier lanes. Let wel, ook dit zijn theoretische maximumsnelheden. Met protocol overhead meegerekend zou ruwweg zo’n 80% daarvan in de praktijk haalbaar moeten zijn. In het beste geval, PCI-Express 3.0 met vier lanes, kunnen SSD’s dus ruim 6x meer data per seconde verwerken dan met Serial ATA 600.

PCI-Express biedt veel hogere theoretische maximumsnelheden dan Serial ATA 600.

NVMe

Naast de overstap van Serial ATA naar PCI-Express is er nog een andere vernieuwing die moderne SSD’s flink sneller moet maken. Het gebruikte protocol, zeg maar de softwarematige aansturing, gaat ook op de schop. Conventionele SSD’s maken gebruik van het AHCI (Advanced Host Controller Interface) protocol, dat ook gebruikt wordt door harde schijven en oorspronkelijk ook daarvoor is ontwikkeld. AHCI heeft een vrij hoge CPU-overhead en is nooit bedacht op het parallel kunnen verwerken van veel IO-opdrachten, iets wat conventionele harde schijven niet goed kunnen. SSD’s zijn daar echter juist heel goed in.

Het nieuwe NVMe (Non Volatile Memory Express) protocol moet die bottlenecks wegenemen. Het protocol heeft een veel lagere CPU-belasting en kan veel meer instructies parallel verwerken, naast vele andere optimalisaties. NVMe zorgt ervoor dat de hoge snelheid van PCI-Express echt benut kan worden.

PCI-Express en NVMe zijn echter niet onlosmakelijk met elkaar verbonden. Sterker nog, de meeste PCI-Express SSD’s maken op dit moment net als Serial ATA 600 SSD’s gewoon gebruik van het AHCI-protocol. De Intel SSD 750 is in deze test de enige SSD die gebruikmaakt van NVMe.