Les contenus liés au tag NVM Express (NVMe)

Samsung vient d'annoncer qu'il avait commencé la production en volume de son SSD SM951 déjà présenté cet été. Ce modèle, malheureusement réservé aux OEMs pour l'instant, succède au XP941.

Comme ce dernier il utilise le bus PCIe, avec un maximum de 4 lignes gérées. Cette fois le PCIe 3.0 est de la partie, soit un débit théorique de 4 Go /s au lieu de 2 Go /s en 2.0. En pratique Samsung indique le SM951 est capable d'atteindre 1600 Mo /s en lecture et 1350 Mo /s en écriture en PCIe 2.0, des chiffres qui montent à 2150 Mo /s et 1550 Mo /s en PCIe 3.0 ! Le PCIe 2.0 limite donc les débits alors qu'on est loin des 2 Go /s, mais il ne s'agit que d'un débit théorique, en pratique nous ne l'avions pas atteint avec des cartes graphiques dans ce test par exemple.

En aléatoire Samsung annonce 130K IOPS en lecture et 85K IOPS en écriture, ces chiffres sont obtenus en PCIe 2.0 mais le constructeur ne donne pas de chiffres en PCIe 3.0, a priori il n'y a donc pas d'amélioration de ce côté. Samsung met en avant l'efficacité énergétique sur SM951 avec en PCIe 3.0 450 Mo /s par watts en lecture et 250 Mo /s par watts en écriture, ce qui fait tout de même 4,8 et 6,2 watts aux débits maximums qui évidemment ne seront que rarement soutenus en continu.

Ces chiffres sont probablement obtenus avec la version 512 Go, mais le SM951 est également décliné en versions 256 et 128 Go. Côté Flash il n'est pas encore question de V-NAND, le SM951 utilise de la mémoire MLC de "classe 10nm" qu'on suppose gravée en 19nm. Si le SM951 devait à la fois supporter les protocoles AHCI et NVMe, dans son communiqué  Samsung indique qu'il travaille sur l'introduction de futurs SSD PCIe supportant le NVMe et qui seront encore plus rapide, ce qui laisse penser que pour l'instant le SM951 se limite à l'AHCI.

Marvell lance deux nouveaux petits contrôleurs pour SSD, les 88NV1120 et 88NV1140. Fabriqués en 28nm, ils ne mesurent que 8x8mm et sont destinés à des SSD au format réduit, par exemple en M.2 2230 (30mm de longueur) voir même à des SSD au format BGA intégrant la NAND au sein d'un même packaging.

Dans l'optique d'un format de SSD des plus réduit ils ne font pas appel à une puce DRAM externe mais se limitent à leur SRAM intégrée pour l'optimisation des performances, sans que la taille de cette dernière ne soit communiquée. Ces contrôleurs intègrent deux processeurs Cortex R5 et sont capable de gérer un contrôle de parité sur la Flash.

Alors que le 88NV1120 supporte une interface SATA 6 Gb/s (600 Mo /s), le 88NV1140 utilise un lien PCIe Gen3 x1 (1 Go /s) et peut fonctionner en AHCI comme en NVMe, il s'agit d'ailleurs du premier contrôleur NVMe sans DRAM externe. Côté Flash ont dispose dans les deux cas de deux canaux NAND pouvant fonctionner en ONFI 3 ou Toggle 2.0, ils disposent probablement d'une largeur de 8 bits on peut donc atteindre, si les die de NAND connectés suivent la cadence, 800 Mo /s.

S'il s'agit ici de contrôleurs d'entrée de gamme, Marvell est également présent sur le haut de gamme puisqu'il a lancé en août le 88SS1093 qui dispose cette fois de 8 canaux et qui gère le PCIe Gen3 en x4. A l'instar des SandForce SF-3700 on ne trouve toutefois pas de SSD dans le commerce l'utilisant.

Intel a profité du Computex pour lancer une nouvelle gamme de SSD Pro. Tous utilisent un nouveau contrôleur Intel gérant la Flash MLC 20nm sur 18 canaux relié au système en PCIe 3.0 x4 (soit 4 Go /s dans chaque sens) et abandonnant le protocole AHCI au profit du NVMe. Trois versions sont proposées : SSD DC P3700, P3600 et P3500, les différences se situant avant tout au niveau des performances bien sûr mais surtout au niveau de l'endurance et par conséquence du prix.


Ces SSD sont disponibles sous la forme de cartes additionnelles PCIe mais aussi au format 2.5" via une interface SFF-8639 (également appelé ePCIE). La consommation étant au niveau des performances, avec jusqu'à 25 watts en charge et 4 watts au repos, ils sont équipés de coques spéciales faisant office de radiateur.

Par rapport à l'AHCI, le NVMe permet de réduire significativement la latence liée au protocole qui passe de 6µs à 2.8µs. De plus alors que l'AHCI était limité à 1 file de 32 commandes, le NVMe permet d'utiliser pleinement les SSD haute performances puisque chaque file peut attendre 65536 commandes, le nombre de files passant à 65536. L'utilisation processeur du protocole est d'ailleurs en baisse notable et Intel annonce que sous Linux le NVMe consomme 2.7x de moins de temps CPU que l'AHCI.


Seule contrainte, alors que l'AHCI est supporté par tous les OS modernes pour le NVMe ce n'est pas encore le cas. Si Windows 8.1 et Windows Server 2012R2 l'intègrent, tout comme Linux comme c'est le cas par exemple de la distribution Red Hat Enterprise Linux 6.5, pour les autres OS il faut un pilote fournit par le constructeur, Intel en fournit d'ailleurs un pour Windows Serveur 2012 et 2008 R2 x64.

Si ces SSD sont destinés au monde professionnel, il s'agit probablement d'un avant goût de ce qui débarquera dans quelques années sur des SSD plus grand public.

Après avoir lancé en 2010 ses contrôleurs de deuxième génération, SandForce qui appartient désormais à LSI vient d'annoncer l'arrivée de sa troisième génération de puces, les LSI SandForce SF3700.

Ces puces intègrent à la fois une interface SATA 6 Gb/s et PCie, avec jusqu'à 4 lignes Gen2. L'interface PCIe supporte les protocoles AHCI et NVMe. Quatre déclinaisons devraient voir le jour :

- SF3719
- SF3729
- SF3739
- SF3759


Les deux premiers sont limités au SATA 6 Gb/s ou à 2 lignes PCIe Gen2 (1 Go /s en théorie, probablement plutôt 900 Mo /s), la différence se faisant au niveau de la capacité maximale, 128 Go ou 2 Go et du support du RAISE de niveau 2 (cf. plus bas) et du support de la TLC. Le SF3739 gérera pour sa part 4 canaux PCIe Gen2, avec un débit maximal annoncé à 1,8 Go /s et il intègre des mécanismes de protection des données plus poussés en cas de coupure de courant. Enfin la version SF3759 est destinée aux entreprises, elle ajoute le support de l'eMLC et de la SLC.

La correction ECC a été améliorée, désormais la taille de l'ECC n'est plus fixe mais variable en fonction de l'usure des cellules. Ainsi en début de vie la taille de l'ECC sera réduite par rapport à la normale, ce qui augmentera la réserve de Flash du contrôleur, et elle sera augmentée si nécessaire.


La technologie RAISE, déjà intégrée sur la génération actuelle, évolue également avec un second niveau destiné à se protéger contre les pannes au niveau de pages, de bloc, ou même d'un die complet de Flash. Pour ce faire c'est l'équivalent de 2 die Flash qui est nécessaire pour stocker la parité, un SSD 256 Go n'offrira plus que 224 Go de capacité disponible. Pour avoir des capacités plus vendeuses tout en profitant du RAISE de niveau 2, les SF3700 les plus haut de gamme intègrent par contre un 9è canal Flash ce qui permettra en intégrant plus de Flash d'offrir un SSD de 256 Go (il intégrera 288 Gio de Flash, contre 256 Gio pour un SSD 240/256 Go classique).


La compression des données (DuraWrite) est bien entendu toujours de la partie, pour rappel elle permet de réduire le volume de données qui est écrit en Flash ce qui offre des avantages sur l'usure directe comme indirecte puisque le stock de Flash libre peut être plus important qu'avec un autre SSD.

Il faut d'ailleurs noter que cet été LSI a communiqué sur une fonctionnalité intéressante, DuraWrite Virtual Capacity (DVC) , dont le but est de profiter de cette compression pour stocker plus de données sur un SSD avec DuraWrite. Par exemple, si vous avez 100 Go de données qui n'occupent que 50 Go de Flash, alors vous n'auriez plus 20 Go de libre sur un SSD 120 Go mais 50 Go ! La variation de la capacité de stockage n'étant pas quelque chose de géré par les OS actuels, il faut toutefois une adaptation des logiciels afin de prendre en compte la capacité virtuelle du SSD (remontée par IDENTIFIY DEVICE) et l'espace disponible (remonté par un attribut SMART). Une fonctionnalité plutôt réservée au monde professionnel donc, les bases de données étant par exemple fortement compressibles par le contrôleur SandForce.

LSI devrait effectuer une démonstration d'un SF3700 à 1,8 Go /s avec de la Flash Toshiba A19 lors des évènements SuperComputing 2013 et LSI AIS 2013 qui auront lieu cette semaine à Denver et San José aux USA. Des designs de référence utilisant des mémoires Micron, SanDisk et Toshiba seront également exposés ainsi que des produits à base de SF3700 chez ADATA, Avant et Kingston. Pour rappel ADATA avait déjà exposé un tel SSD à l'occasion du Computex 2013.

Les allées de l'IDF sont souvent l'occasion de voir du matériel à venir ou fraichement annoncé. Côté stockage, on parle beaucoup des évolutions du Serial ATA et plus particulièrement des connexions directes au PCI Express.

Pour les portables, c'est le standard M.2 qui a été entériné dans la norme SATA 3.2 (on le connaissait précédemment sous le nom de NGFF) et l'on avait vu Samsung, Intel, et Plextor lancer leurs modèles respectif cet été.


On aura pu voir sur le stand officiel du Serial ATA quelques modèles de différentes tailles de chez Sandisk.


Nous l'avions également évoqué un peu plus tôt, pour l'utilisation des SSD PCI Express, un nouveau protocole baptisé NVM Express a été mis au point pour remplacer l'AHCI. On pouvait voir quelques initiatives de ce genre sur les stands de l'IDF, par exemple chez PMC-Sierra qui montrait ses contrôleurs NAND/PCIe gérant nativement le NVM Express.

En ce qui concerne le SATA Express par contre (nouveau format de connecteur permettant de relier directement à un bus PCIe), au delà de quelques pancartes, nous n'avons pas croisé de prototype.