PCIe ve NVMe, Ne Farkları Var?

NVMe SSD sürücülerin üzerinde neden her zaman PCIe yazdığını merak etmiş olabilirsiniz. İki ifade de aynı şey değil mi, neden birlikte yazılıyorlar?
PCIe ifadesinin ne olduğunu açıklayarak başlayalım.

Kısaca PCIe Tip ve Nesilleri

Peripheral component interconnect express ifadesinin kısaltması olan PCIe; ekran kartı, ağ kartı ve depolama cihazları gibi yüksek hızlı donanım bileşenlerini anakarta bağlamak için kullanılan arayüz standardıdır. Sunduğu önemli performans iyileştirmeleri ile PCIe veri yolu standadının yerini alan yeni bir standart olduğunu belirtmek için adına “express” ifadesi eklenmiştir.

PCIe Adlandırması

PCIe farklı fiziksel yapılandırma seçeneklerine sahiptir : PCIe x1, x4, x8 ve x16.  “x” yanında yer alan sayı, yuvada kaç şerit (lane) olduğunu gösterir. PCIe şeritleri, yuvaya takılan cihaz ile işlemci ya da yongaseti (chipset) arasında fiziksel bağlantı görevi yapar. Veriler; tıpkı araçların otoyolda hareket etmesi gibi PCIe şeritlerinde “gönderilme/alınma” şeklinde hareket eder. PCIe x2’nin 2 şeridi vardır, x4’ün 4 şeridi vardır şeklinde örneklendirebilir.

Bir defada sadece tek yönlü (unidirectional) veri gönderebilen ve alabilen eski PCI standardından farklı olarak, PCIe verileri çift yönlü (bidirectional) olarak aktarır, yani aynı anda veri hem gönderilir hem alınır.

PCIe yuvalarına takılacak olan kartlar ve diğer donanımlar fiziksel olarak uyumlu olduğu yuvanın yanısıra daha fazla şerit sayısına sahip yuvalarda da kullanılabilirler. Örneğin PCIe x4 olan bir kartı PCIe x8 ya da PCIe x16 yuvada kullanmak mümkündür. Ancak kartın fiziksel bağlantı arayüzü PCIe x4 olduğundan yine PCIe x4 hızında çalışacağı unutulmamalıdır.

PCIe Nesilleri

Her yeni PCIe nesli bir önceki nesile göre daha gelişmiş özellikler sunar. Bunlardan en önemlileri her bir PCIe şeridi başına 2 katına çıkan bant genişliği ve aktarım hızı değerleridir.

Yeni PCIe nesilleri önceki nesiller ile uyumludur. Ancak tıpkı yuva tiplerinde olduğu gibi çalışma hızı takılan cihazın hızı olacaktır. Örneğin PCIe 4.0 ya da PCIe 5.0 yuvaya takılan bir PCIe 3.0 arayüzlü bir kart, PCIe 3.0 hızında çalışacaktır.

Aşağıdaki tabloda PCIe nesillerinde ulaşılabilecek en yüksek bant genişliği değerleri gösterilmektedir.

• Bant Genişliği : Saniyede aktarılan gigabayt  (GB/s) cinsinden ölçülür. Her bir şeridin gönderim/alım yapabileceği veri biti aktarım kapasitesinin ölçümüdür.
• Veri Aktarım Hızı : Saniyede aktarılan gigatransfer (GT/s) cinsinden ölçülür. Verinin bir noktadan diğerine ne kadar hızlı aktarıldığını ölçer. Ayrıca aktarılan gerçek veri miktarını da ifade eder.

PCIe Nesilleri ve En Yüksek Bant Genişliği ve Veri Hızı Değerleri

PCIe Gen 3 –  PCIe Gen 4 – PCIe Gen 5 Karşılaştırması

PCIe 3.0 en yaygın kullanıma sahip ve en uzun süre kullanımda olan PCIe nesilidir. 2010 yılında duyurulmuştur ve  2021 yılında PCIe 4.0 kullanılmaya başlayana kadar donanımlerın ana bağlantı noktaları olmayı sürdürmüştür. Günümüzde de pek çok yeni sistemde PCIe 3.0 yuvalar kullanılmaya devam etmektedir.

2017 yılında kurumsal sunucu sistemleri için yayınlanan PCIe 4.0, 2019 yılında SSD-katı hal sürücü birimlerinde kullanılmaya başlandı. PCIe 3.0’dan iki kat daha yüksek bant genişliği ve veri hızı sunan PCIe 4.0 kullanıcılara daha hızlı veri aktarım imkanı sağladı.

Kullanıcılar PCIe 4.0 ile yeni yeni tanışmışken, üreticiler PCIe 5.0 çözümlerini de sunmaya başladı. PCIe 5.0 destekli Intel 12.nesil işlemcilerin Ekim 2021’de duyurulması ve Aralık 2021’de satışa sunulması ile PCIe 5.0 arabirimi anakart ve sistemlerde kullanılmaya başlamıştır. AMD tarafından Ağustos 2022’de duyurulan Ryzen 7000 serisi ile AMD’de tarafında da PCIe 5.0 desteği sunulmaya başlamıştır.

PCIe 3.0 – PCIe 4.0 – PCIe 5.0: Şerit Başına En Yüksek Bant Genişliği Değerleri

PCIe ve NVMe: Aynı Değiller mi?

Yazımızın başında belirttiğimiz gibi PCIe, yüksek hızlı bileşenlerin anakarta bağlanması için kullanılan standart bir arabirimdir. Bunun anlamı, ekran kartı, ağ kartı, ve SSD gibi depolama cihazlarının anakarta takılması ya da eklenmesi için kullanılan fiziksel bir giriş/çıkış (I/O) arabirimi olmasıdır. PCIe’nin noktadan noktaya mimarisi, bağlı cihazların doğrudan ana sisteme bağlanmasını sağlar. Bu sayede veriyolu paylaşımı ihtiyacını ortadan kaldırırarak gecikmeyi azaltıp veri aktarımlarını hızlandırır.

NVMe, Non-Volatile Memory Express ifadesinin kısaltmasıdır. NAND flash ve katı hal (solid state) teknolojileri için en iyi hale getirilmiş iletişim protokolü ya da arabirim özelliğidir. PCIe mimarisini kullanarak AHCI (Advanced Host Controller Interface-Gelişmiş Ana Sistem Denetleyici Arabirimi) üzerinde performans geliştirmeleri elde edilmesini sağlamıştır.

PCIe NVMe SSD Biçim Faktörleri

Üreticiler tarafından farklı biçim faktörlerine sahip PCIe NVMe NAND flash depolama çözümleri sunulmaktadır. Bunlardan en bilinenleri aşağıdakilerdir :

• M.2 2242/2260/2280 sürücüler
• 2.5 inç U.2 SSD sürücüler
• M.2 2230 modül üzerine yerleştirilen ya da anakarta lehimlenen Ball grid array (BGA) sürücüler

Günümüzde en yaygın kullanıma sahip PCIe NVMe SSD sürücüler PCIe Gen 3 arayüzünü kullanmaktadırlar. Yeni nesil sistemlerde PCIe 4.0 desteği ile birlikte PCIe 4.0 x4 arayüzüne sahip NVMe M.2 SSD sürücüler de kullanıma sunulmuştur. AMD ve Intel tarafında DDR5 ve PCIe 5.0 destekli sistemler de duyurulmaya başladıkça SSD üreticileri PCIe 5.0 SSD çözümlerini de tanıtmaya başlamışlardır.

PCIe arayüzünün kullanıldığı bir diğer alan da profesyonel kullanıcılara yönelik Transcend CFexpress 820 gibi hafıza kartı çözümleridir. CFexpress gibi yeni nesil kart çözümleri ile PCIe 3.0 x2 ya da PCIe 4.0 x2 arayüzlerinin sunduğu 1700MB/s okuma ve 1000MB/s yazma hızlarına sahip yüksek kapasiteli çözümler profeyonel fotoğrafçılar, içerik üreticiler gibi uzman kullanıcılar için depolama çözümleri sağlamaktadır.

Samsung ve Kingston tarafından sunulan PCIe 4.0 arayüzüne sahip depolama çözümleri yoğun veri işleme gerektiren iş yükleri için en uygun çözümlerdir. Daha hızlı açılış ve daha kısa yükleme süreleri, yüksek aktarım hızları, düşük güç tüketimleri ve iyileştirilmiş ısı yönetimi işlevleri sayesinde yeni nesil sistemlerin ihtiyaçlarına çözümler sunarlar.

PCIe arayüzünün tüm gücünden faydalanan NVMe SSD’ler; SATA (Serial ATA) arayüzünün tüm sınırlamalarından da kurtulmuş oldu. PCIe 3.0’dan iki kat yüksek bant genişliği sunan PCIe 4.0 ve PCIe 4.0’ın iki katı bant genişliği ve aktarım hızı sunacak olan PCIe 5.0 arayüzünün yaygınlaşması ile birlikte depolama çözümlerinde büyük bir performans artışı beklenmektedir. Üreticiler PCIe 4.0 ve PCIe 5.0 arayüzlü SSD çözümleri ile kullanıcılara yüksek performanslı çözümler sunmak için hazırlar.

Sisteminiz ile uyumlu PCIe 3.0 ve  PCIe 4.0 NVMe SSD’ler için bilendenal.com web sitemizi ziyaret edebilirsiniz.