移除两个 SATA 端口乍看起来令人感到困惑,因为服务器应用总是渴望拥有大存储容量,但当前的技术发展趋势明确告诉我们 SATA 硬件驱动器将逐步被快速固态硬盘 (SSD) 所取代。由于 SSD 的速度要快得多,因此 SATA 接口便会成为性能瓶颈,并将被透过 PCI Express 接口连接大容量设备的 NVMe (NVM Express 或非易失性存储器主机控制器接口规范-参见 www.nvmexpress.org) 所取代,而 PCIe 通道数增多的Type 7 无疑可满足这一需求。
SATA 与 PCI Express 的性能比较
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接口 |
SATA3 |
PCIe 2.0 |
PCIe 3.0 |
PCIe4.0 |
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通道 |
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x2 |
x4 |
x2 |
x4 |
x2 |
x4 |
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每个方向的最大性能 |
6GBit/s |
10GBit/s |
20GBit/s |
16 GBit/s |
32GBit/s |
32GBit/s |
64GBit/s |
NVMe对比SATA所具有的优势
NVMe是进行了优化的PCI Express SSD接口。这一逻辑器件接口是完全重新定义的,以便利用基于闪存的存储设备的低延迟和并行内部结构。NVMe的目标是实现基于SSDs的PCIe的所有性能优势,并标准化用于快速SSD的PCIe接口。NVMe规范定义了基于PCI Express的SSD的优化寄存器接口、命令集以及功能集。NVMe 降低了I/O开销,并实现了各种性能改进,包括多个长命令队列,提升了中断处理过程并缩短延迟。
对于经典的服务器应用,NVMe大容量存储设备可用作标准规格 PCI Express 扩展卡。对于移动应用和嵌入式应用,通常使用最多包含 4 条 PCIe 通道的 M.2 规格。
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接口 |
SATA/AHCI |
NVME |
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最大伫队列深度 |
1个命令伫队列 每个伫队列 32 条命令 |
65535个伫队列 每个伫队列 65536 条命令 |
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中断 |
1 个单中断 |
2048 (MSI-X) 消息信号中断 |
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并行和多线程 |
需要使用同步锁定发出命令 |
不锁定 |
即将发布的非易失性存储器技术
英特尔已于2016年发布基于其全新3DXpoint技术的Optane SSD产品。此项新技术基于相变技术,与NAND闪存技术相比,性能和耐用性将提高1000倍。3D Xpoint基于单元的三维堆叠,与DRAM技术相比,3D Xpoint 的密度将提高10倍。
如果采用SATA,此项新技术承诺实现的性能和耐用性将非常有限,但使用NVMe则有更多的空间利用最大性能等级。
热管理和功耗
数据中心应用需要的高密度计算性能与能耗直接相关。造成的直接影响是预计在未来不会下降的能源成本。计入总使用成本的不仅仅是计算机能耗,还包括提供冷却所需要的能源。计算机能耗越低,其冷却成本就越低。高效冷却还可提高芯片的可靠性和使用寿命。利用当前处理器的涡轮增压功能,良好的冷却机制还可以额外提高计算性能。涡轮增压可在处理器温度保持在足够低的情况下实现超频。
为了提高效率,大多数COM Express产品都采用移动应用和低功耗应用中的嵌入式计算机技术。COM Express规范将散热器定义为可接至系统外壳的散热接口。这一扁平的平面可轻松集成到服务器应用中,并可快速实现技术升级,无需更改机械和/或电气系统结构。今后,芯片供应商不断变化的发展蓝图将不再是一个挑战。
COM Express 规范还定义了用于连接环境传感器的I2C总线,可连接多个温度传感器,从而提高系统监测性能。
开放式计算项目
一些规模最大的数据中心运营商 (即Facebook和Google) 正在大力推广开放式计算项目(http://www.opencompute.org),以提高其服务器平台的效率、灵活性和可扩展性,这正是COM Express 可发挥其"服务器模块"功能来增强电信和/或数据中心应用功能的众多领域之一。
与 Type 6 模块的兼容性对于无显示应用,可以将 Type7 模块与 Type6 载板结合使用。如果某些接口未被载板利用,这种组合将可用。
