Att välja rätt SSD för ett Skylake-U-system

Vår Skylake NUC-granskning hade ett kort avsnitt om prestandan för lagringsundersystemet. Kommentarsektionen väckte några frågor om oförmågan hos SSD-enheter som Samsung SSD 950 PRO att uppnå maximal prestanda i NUC. Efter lite diskussion med Intel upptäckte vi några intressanta aspekter i designen av Skylake-U-system som har betydelse för prestandan hos vissa M.2 PCIe SSD:er. Dessa kan påverka konsumentens val av SSD:er för ett Skylake-U-system – oavsett om det är en NUC eller en bärbar dator som kan uppgraderas av användaren.

Bakgrund

Intel har ett brett utbud av processorer baserade på Skylake-mikroarkitekturen. Dessa riktar sig till en mängd olika marknader, allt från surfplattor/2-i-1 och Compute Sticks till traditionella tower-datorer. Samma mikroarkitektur kan betjäna olika marknader på grund av den skalbara karaktären hos TDP/effektenveloppen (från 4,5W till 91W).

Medan de högpresterande H-, S- och K-processorerna behöver en separat Intel 100-seriens plattformskontrollhub (Sunrise Point PCH), är Skylake-U och Skylake-Y Multi-Chip-paket (MCP) som har Sunrise Point -LP PCH-matris integrerad med CPU:n i ett enda paket.

Kommunikationen mellan CPU och PCH i H-,S- och K-systemen sker via Direkt mediagränssnitt (DMI 3.0), ett proprietärt länkprotokoll utvecklat av Intel. Skylake-U/-Y-seriens processorer, å andra sidan, har ett On Package DMI-interconnect-gränssnitt som kallas OPI. Till skillnad från DMI 3.0 kan OPI i Skylake-U/-Y konfigureras för att möta de önskade kraft- eller prestandabehoven för en mobilsystemdesign. Följande tabell sammanfattar skillnaderna mellan DMI och de två konfigurerbara OPI-alternativen i Skylake-system.

För alla praktiska ändamål är DMI 3.0 och PCIe 3.0 likvärdiga, och detta är viktigt när en PCIe 3.0 x4 SSD är ansluten till ett Skylake-H/-S/-K-system med PCIe-banor från PCH. All annan kringutrustning som kommunicerar med CPU:n samtidigt som PCIe SSD:n skulle sluta med att skapa en flaskhals vid CPU-PCH-länken. Å andra sidan kommer Skylake-U/-Y-system som har en PCIe 3.0 x4 SSD ansluten till Sunrise Point-LP PCIe-banorna att påverkas direkt av konfigurationen av OPI. GT4-konfigurationen bör ha tillräckligt med bandbredd för att få full prestanda från en PCIe 3.0 x4 SSD, men en GT2-konfiguration kan sluta strypa en sådan enhet.

Analyserar Skylake NUC6i5SYK Storage Subsystem

För att avgöra om Sylake NUC6i5SYK påverkas av OPI-funktionerna är det viktigt att förstå kortets design och hur var och en av de perifera portarna ansluter till CPU:n.

Ovanstående blockschema bör övervägas i samband med Skylake PCH-LP höghastighets I/O (HSIO) konfigurationsalternativ som visas nedan. En av x4-länkarna multiplexerad med en SATA-bana används för M.2 22×42,80 SSD-kortplatsen. En av PCIe-banorna som multiplexeras med GbE är ansluten till Intel I-219V Ethernet-adaptern, och ytterligare en PCIe-bana används för WLAN-adaptern. Den viktiga aspekten att notera här är att vilken M.2 SSD som helst kan ha full PCIe 3.0 x4-anslutning till Sunrise Point-LP PCH.

Intels aktuella tekniska dokumentation (PDF) för Skylake NUC-kortet nämner att den maximala möjliga prestandan för någon M.2 SSD är cirka 1600 MBps. Samsung SSD 950 PRO och SM951 PCIe 3.0 x4 NVMe SSD:er hävdar prestandasiffror på över 2000 MBps. Detta betyder uppenbarligen att det finns en flaskhals mellan Skylake CPU och Sunrise Point-LP.

Intels Skylake-U/-Y-referensdesigner är optimerade för lägre effekt och standardvärden för OPI till GT2. I utvecklingen av produktfamiljen NUC6i5SY använde Intel-teamet referensdesignerna och standardinställningarna för OPI- och GT2-hastigheterna. Därför är PCIe 3.0 x4 SSD-enheter anslutna till M.2-porten på NUC6i5SYK (BIOS v0042) är effektivt begränsade till PCIe 2.0 x4-hastigheter. Denna strypning är vettig för batteridrivna enheter som 2-i-1, men inte så mycket för UCFF-datorer som NUC.

Efter att vi uppmärksammat Intel på detta beslutade utvecklingsteamet att slutföra de nödvändiga ändringarna och valideringen för att stödja maximal PCIe 3.0-prestanda. Intel skickade över ett utvecklings-BIOS (v1142) som aktiverade OPI GT4-hastigheten med högre prestanda. Denna BIOS är planerad att offentliggöras före slutet av maj 2016 (efter avslutad intern validering).

Utvärdering av NUC6i5SYK Storage Subsystem

Resten av den här recensionen behandlar två huvudaspekter – en kvantitativ mätning av effektiviteten hos olika typer av SSD:er i Skylake NUC, och en utvärdering av förbättringarna som är resultatet av att höja OPI till GT4-hastigheterna (dvs. en jämförelse av prestandan med BIOS v0042 och BIOS v1142). För att göra detta bearbetade vi olika benchmarks samtidigt som vi höll allt annat än M.2 SSD och BIOS-versionen konstant.

De olika riktmärkena som presenteras i de följande avsnitten behandlades alla med M.2 SSD som primär enhet. Enheten initierades med två partitioner. Den primära OS-partitionen var inställd på 120 GB, medan det återstående utrymmet tilldelades den sekundära partitionen. Båda partitionerna formaterades i NTFS med standardinställningar.

I nästa avsnitt kommer vi först att ta en titt på specifikationerna för de fyra M.2 SSD:erna som utvärderades i NUC6i5SYK, tillsammans med CrystalDiskMark-poäng för var och en i båda BIOS-versionerna. Efter detta går vi vidare till verkliga riktmärken – SYSmark 2014, PCMark 8 Storage Bench och en något tweakad AnandTech DAS Suite. Inför våra avslutande kommentarer tar vi en titt på några olika aspekter – strömförbrukning, termiska egenskaper och prissättning.