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系统资源现在正在被分离，允许它 出连接到总线的设备的I/O的相互依赖， 还不止于此
们独立地扩展并转换为服务，而不是以 了解PCIe解决方案集的真正含义可能很 AMD在2019年CES上宣布，它将
前对待它们的方式。那些依赖于“共享存 复杂。计算PCIe带宽可能更具挑战性， 是第一个在企业或桌面（客户端）级
储”模式的人正在发现，存在I/O（输入/ 特别是在出现像千兆传输（GT/s）这样 别支持PCIe 4.0的公司。具有讽刺意味
输出）性能不足且延迟过大（即吞吐量边 与速率和速度（如GHz）互换的新术语 的是，在今年5月，PCIe 5.0规范(提供
界），难以满足新要求的情况，网络接口 时。我们将从更简单的角度提供一些关 的带宽是PCIe 3.0的4倍)甚至在第4代
和服务器以及存储器也有同样的情况。 于PCIe演化的介绍性信息，而不是查看 （PCIe 4.0）发布之前就已经发布了。
基于闪存的设计从问世到现在已经 每代PCIe的详细信息。 这能走多远？为什么当第五代基本
过去了20多年，在串行数据I/O和传输 使用PCIe连接的平台不断增加， 上具有100GbE（千兆以太网）连接的
方面达到了一个峰值。简单地用SSD取 从第1代（24通道）到第2代（36通道， 带宽（相当于每秒大约63GB，16倍速）
代硬盘驱动器，然后在传统的SAS（串 时，还要继续发展？当然，家庭用户不
带宽增加了一倍），到第3代的每通道
需要这些值，甚至企业用户也可能质疑
行连接SCSI）或SATA（串行ATA）接
1GBps的I/O性能。
这一命题，特别是考虑到他们连接的
口上微调性能，已不再有效。
通道是一种数据传输链路，它由两
SSD的限制和交换设备的成本（不管成
当前，最新的技术是非易失性存储
对线组成——一对用于传输，一对用于接
本不断降低）。
器主机控制器接口规范（NVMe），这
收。消费PCIe插槽可以是1、4、8或16通
是一个可扩展的主机控制器接口，与存 这些数据速率指数增长的一个演进
道。数据包以每周期1比特的速度穿过通
储协议耦合，加速客户端和/或企业系 场景是“始终开机”（相对于“始终联
道。1个链路（一个通道）每个方向每周
统之间的数据传输，这些系统使用基于 网”）的计算平台级场景，这种场景正
期传输1比特（因此每个方向两条线乘以
高速PCIe（高速串行计算机扩展总线标 悄然成形，由于电池寿命的预期，“始
2）。双链路（两个通道）使用8条线，每 终开机”模式似乎在竞争中处于领先地
准）的固态硬盘（SSD）。
个方向（每周期）同时传输2比特。随着
位。对于媒体和娱乐业，例如那些惯常
PCIe迭代，这些数量不断增加。 创作UHD/4K内容的机构，存储刷新现
命令和队列
至少有两个主要因素影响S S D性
能——命令和队列。传统的SATA设备通
每秒传输
常在一个队列中最多支持32个命令；SAS 每通道数据率
设备在一个队列中最多支持256个命令。 编码
开销
下面简要介绍这两种结构的工作原理：
1倍速
根据预期的工作量和系统配置，主 16倍速
机软件将根据控制器支持的最大值，建立 **所有速度都是单向，总带宽加倍
“队列”（可用位或插槽）。通常，这是
图2 在没有NVMe的情况下，数据率和速度方面PCIe的相对演进。
由核心处理器控制的，并且在数量上受到
在可以占用更少的空间，耗电和冷却要
作为PCIe一代和二代采用8b/10b
限制，以避免锁定，并确保根据核心处理
求更低，并比以前的存储解决方案集提
器的缓存无障碍地创建数据结构。 编码，导致20%的性能开销。编码将8位
高了数倍的性能。
一个循环缓冲区，即具有固定插槽 数据集转换为10位字符集，因此每个通
大小的提交队列（SQ），被主机用来提 道250MBps带宽只能传输200MBps。
新兴的协议
交控制器执行的“命令”。每个SQ条目 当使用来自千兆字节带宽数中的千兆传
当前的存储系统的发展基于最新的
都是一个命令。完成队列（CQ）是另 输参数时，这些数字有一个不均匀的变
NVMe协议。将NVMe与多核处理器结
一个具有固定插槽大小的循环缓冲区， 化，这在一个图表中被很好地呈现，反
合使用有助于消除单独的传统接口所遇
用于公布完成命令的状态。队列的数量 映编码、传输和速度的关系，用于比较
到的瓶颈。NVMe为高速访问存储媒体
因应用而异——企业应用队列数从16到 （图2）。
带来了高度可扩展的新功能，这反过来
128，而客户端队列数量仅为2到8个。 支持第2代的S S D有八通道，在
又为包括媒体、视频制作和后期制作在
两者的块大小都是4kB（采用NVMe协 3GBps上传输；第三代接口的速度提高
内的数据驱动市场带来了更大的增长。
议4kB以上）。 一倍，单个设备的速度达到6Gbps。编
当你处于更新模式或考虑转到UHD
码现在是128b/130b，导致仅1.5%的开
制作时，可看看包含NVMe的存储解决
换道和千兆传输 销。延迟也降低了，而且还可以直接连 方案，特别是那些再利用现有SSD（你
考虑到各种各样的接口机会以及进 接到芯片组或CPU。 可能已经拥有）的存储解决方案。B&P
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