Af Torben Okholm, Alt om Data
Denne artikel er oprindeligt bragt på Alt om Data. Computerworld overtog i november 2022 Alt om Data. Du kan læse mere om overtagelsen her.
I fremtiden vil bundkort først og fremmest dreje sig om båndbredde. Det gør de faktisk allerede. Det store nummer på pc-platformen er en masse nye forbindelser, og de bliver alle markedsført på båndbredde. De er også en anelse forvirrende. For det første er der den fjantede nomenklatur. Den, der syntes, at “SFF-8639” lød tiltrækkende, fortjener at blive hængt op i SATA-kabler. Vi vender tilbage til de forvirrende navne senere.
Så er der sammensmeltningen af flere forskellige standarder til én plus udskiftning af andre standarder med forskellige funktioner. Det rene mareridt.
Det kan godt være, at det altid har været sådan. Men indtil for nylig havde vi blot pci-e til grafik, SATA til harddiske og USB til alt det andet. Havde vi ikke?
Bevares, vi skulle følge med i små opgraderinger, men hvad sker der nu? Nu er der M.2, som er en slags pci-e til ssd’er, og vi må endelig ikke glemme, at den skal være af NVMe-typen for virkelig at levere høj ydelse.
AHCI rækker ikke. Medmindre det er SATA Express, som er en art fusion af pci-e og SATA. Bortset fra, at der ikke er nogen, der bruger den. I stedet så det ud til, at SFF-8639 bliver sagen, indtil de omdøbte den til U.2.
I mellemtiden er USB 3.1 blevet vredet ind i USB 3.1 og USB Type C samtidig med en tilpasning til Thunderbolt, der måske ikke fortsætter som en selvstændig standard. Det hele er et syndigt rod.
I dette nummer bringer vi en omfattende guide til disse nye standarder – hvad betyder de, hvordan virker de, vil vi overhovedet eje dem og så videre. Derefter samler vi de nyeste bundkort og ser på den praktiske implementering af disse nye standarder, selvom de ikke alle endnu er fuldt tilgængelige, og selvom der i nogle tilfælde stort set ikke findes nogen kompatible enheder. Er det lykkedes os at bringe forvirringen op på et passende niveau? Så lad os se at komme i gang.
Lad os begynde med USB. Denne standard er alle moderne forbindelsers moder. At kalde USB for en enorm succes er noget af en underdrivelse. USB er blevet selve definitionen på total allestedsnærværelse.
Det, der i 1997 begyndte som noget, der gjorde det nemmere at slutte ting til en pc, har udviklet sig til standarden for kabelbaseret interface til stort set alt, der er digitalt. Opladning, forbindelse, kommunikation. Hvis noget sker via et kabel, sker det sandsynligvis via USB.
Ovenfor: M.2 var oprindelig optimal til bærbare pc’er, men nu er det et almindeligt interface til desktoplagring. Øverst: Type C USB-stik bliver kompatible med Thunderbolt. Nedenfor: Siden 1997 har USB udviklet sig til et allestedsnærværende interface.
USB har også historisk excelleret i maksimal bagudkompatibilitet, både når det gælder det fysiske format og det digitale signal. Standarden er blevet revideret adskillige gange af hensyn til større båndbredde: fra den oprindelige 1.0 til nutidens 3.0. Det har betydet en rejse fra 12 Mbps ved lanceringen over 480 Mbps for USB 2.0, 5 Gbps for 3.0 og siden 10 Gbps for USB 3.1.
Det, der ikke har ændret sig, er det velkendte firkantede stik. På trods af udviklingen i båndbredde ligner det sig selv. Man har kunnet slutte ældre enheder til nyere stik, og det har fungeret fint. Men naturligvis gælder reglen om den laveste fællesnævner også her – det er den langsomste del, der bestemmer farten.
USB er selvfølgelig blevet pyntet lidt i årenes løb. Mini- og mikrostik til små, bærbare enheder er kommet frem, og det kendte rektangulære “A”-stik har fået følgeskab af det mere kvadratiske ‘B’-interface, der hyppigt bliver brugt til at forbinde USB-hubs med mange porte.
Da USB 3.0 kom frem, fik standarden også sin første elektriske opgradering. Antallet af pins og ledninger gik fra fire plus et skjold til ni plus et skjold. Plastik-indmaden i hunstikkene blev farvet blå af hensyn til identifikationen. Men det nye fysiske interface var fikst konstrueret, således at man bevarede bagudkompatibiliteten.
Med introduktionen af USB Type C bliver næsten 20 års bagudkompatibilitet imidlertid afsluttet. Men det er der ret
gode grunde til. For det første er der båndbredden. Type C blev udviklet omtrent samtidig med USB 3.1, og den understøtter de 10 Gbps hos USB 3.1. Ikke ilde.
Den seneste USB 3.1-standard er helt oppe på 10 Gbps.
Den anden begrundelse er enkelhed. Ligesom Apples Lightning og også Thunderbolt-interfacet er den reversibel. Man kan med andre ord jage stikket i uden at bekymre sig for, om det vender den rigtige side opad. Det kan lyde som en mindre gevinst, men hvis man for eksempel roder rundt bag en pc i mørke, er det en betydelig fordel blot at kunne sætte stikket i.
Kongen af interface
Endnu bedre er det, at Type C passer i både enhed og vært. Det er altså slut med sondringen mellem Type A og Type B. Stikkets fysiske proportioner er også blevet mindre. Meget, meget mindre end det allestedsnærværende Type A-rektangel. Det egner sig lige godt til desktopudstyr og mobiltelefoner. Det er som Tolkiens ring, der skal herske over dem alle.
Imidlertid har USB TypeC lidt af et problem med storhedsvanvid. Standarden vil herske over andet end USB. Den vil også eje andre interfaces. Det er måske ikke ganske fair. Det, der er sket, er, at Intels tredje revision af sit Thunderbolt-interface omfatter en USB 3.1-controller og er kompatibel med Type C-stikket.
Trist. SATA Express-interfacet synes at være dødfødt.
Det er tankevækkende, for det betyder, at man kan få alle fordelene ved USB Thunderbolt i ét interface. Fra USB får man den brede kompatibilitet og en god hastighed. Fra Thunderbolt får man nye og meget sexede sager.
Den første er DisplayPort-support. Det vil sige, at man kan slutte alle mulige moderne skærme og displays til et meget alsidigt interface. Dernæst er der pci-e-support, som er praktisk til eksterne drev, men som også giver mulighed for at køre eksterne grafikkort.
Thunderbolt 3 forbedrer også sin båndbredde til hele 40 Gbps. Forestil dig DisplayPort, USB 3 og pci-e via en enkelt Thunderbolt-port. Fikst. Ud over Apples MacBooks har Thunderbolt endnu ikke spillet den store rolle. Men parløbet med USB Type C vil formentlig ændre på det.
Naturligvis er meget af denne teknologi ikke nået frem til eksisterende bundkort eller pc’er. Men der har været masser af ændringer, når det gælder lagerforbindelser. Meget hurtigt efter introduktionen af det første ssd stod det klart, at SATA-standarden ikke ville være god nok.
Til at begynde med var det et enkelt spørgsmål om båndbredde. I praksis topper den hurtigste SATA-version på 6 Gbps ved omkring 550 MB/s. Sammenlignet med fortidens magnetiske drev er det fint. Men det er fodslæbende i en tid med ssd-komponenter og system- og grafikbåndbredde i GB/s-klassen.
Det har vist sig, at den AHCI-protokol, som pc’er bruger til at styre harddiske, ikke er optimal til ssd’er. Løsningen viser sig at være pci-e. Denne løsning er desværre mere kompliceret end som så. Det så oprindelig ud, som om en ny standard, der kombinerede fysiske SATA-forbindelser med den modulære båndbredde hos pci-e, var fremtiden for desktopmaskiner og 2,5”-drev. Det vil – eller måske ville – sige SATA Express.
Så blev en ny standard født. Den fik navnet M.2 og retter sig mod kompakte drev, der bygger på nøgne kredsløb, som er sluttet dirkte til slots uden kabler. M.2 bygger også på pci-e og virkede ideel til bærbare pc’er og mikrosystemer.
Samtidig fik vi en ny kontrolprotokol, der var optimeret til ssd-lager, nemlig NVMe. Nu var det, som om pc-lagring begyndte at give mening. Og så alligevel ikke. Bundkortproducenterne tog i vidt omfang imod SATA Express, men der kom ingen drev.
Kampen om lanes
Selvom der begyndte at komme M.2-drev, og bundkortene havde slots parate til dem, manglede disse drev NVMe-support, og derfor blev potentialet i pci-e-lager aldrig realiseret. Hertil kommer, at mens vi nærmer os tanken om pci-e-lager, er det blevet åbenlyst, at de eksisterende Intel-platforme faktisk ikke er udviklet med henblik på den tanke.
Det skyldes, at den oprindelige pci-e-forbindelse er indbygget i selve cpu’en. Hos Core i5 og Core i7 sidder cpu’erne på LGA1150-soklen, og den forbindelse er begrænset til en enkelt port med enkelte lanes. I den bedste af alle verdener vil alle disse 16 lanes være forbeholdt grafik. Hvis man tager blot en af dem til et ssd, falder det grafiske subsystem til otte lanes.
De fleste moderne bundkort har et mylder af USB Type A-porte.
Naturligvis giver resten af det eksterne chipsæt, PCH’en, yderligere otte lanes. Men det er de langsommere 2.0-lanes i modsætning til cpu’ens 3.0-lanes. Hertil kommer, at PCH’en er forbundet med cpu’en via en DMI 2.0-bus, der deler sine 20 Gbps på tværs af alle subsystemer. Derfor kan et pci-e-drev skulle kæmpe om båndbredden med USB-enheder.
I den bedste af alle verdener ville selve cpu’en have nogle få lanes tilovers, som den kunne bruge på ssd’er. Det er netop det, der vil ske med Intels næste generation, Skylake-cpu’erne. De bliver født med 20 pci-e-lanes og har dermed fire, der kan tage sig af lager. Den sidste brik i puslespillet om pci-e-lager er U.2. Det kan du læse mere om i boksen “U.2 lander på pc’en” her på siden.
Når man samler alt dette, begynder fremtidens pc’er at tage form. Forestil dig en pc, hvor alt eksternt udstyr, herunder en skærm med ultrahøj opløsning, er forbundet til en enkelt port. I mellemtiden kan du få lager, der leverer den slags GB/s-hastigheder, vi normalt forbinder med ram. Vi er muligvis endnu ikke nået så langt, men nu ved du i hvert fald, hvad der er på vej.
Det er ikke rockbandet af samme navn, som slår på tromme for Intel i stedet for Apple. Der er tale om den lagerforbindelse, som tidligere gik under navnet SFF-8639.
Det er rigtigt: SFF-8639. Vi kunne godt tænke os at vide, hvem der opfinder så tåbelige navne og som endda forventer, at forbrugerne kan have en anelse om, hvad de betyder. Imidlertid var SFF-8639 oprindelig tænkt som en forbindelsestandard til erhvervslivet, og fornuftig branding, som vi kunne få ind i hovedet, havde tydeligvis ikke høj prioritet.
SATA Express har ikke fået luft under vingerne, og eftersom SFF-8639 generelt har haft nogen medvind, har Intel og SSD Form Factor Working Group besluttet at relancere standarden under navnet ‘U.2’. Det er nemmere at huske, og det passer ind i den eksisterende M.2-nomenklatur.
U.2 har det til fælles med SATA Express, at det er et kabelforbundet interface ligesom SATA, bortset fra at det bruger pci-e-protokollen. Det betyder, at det er egnet til brug med de 2,5”-ssd’er, der var standardvalget, indtil M.2-kortene kom frem.
Forskellen er, at U.2 understøtter op til fire pci-e-lanes mod SATA Express’ to lanes. Således topper U.2 ved 4 GB/s, ikke ved 2 GB/s.
Det vides imidlertid ikke, om U.2 får succes. En faktor, der kan forhindre en større udbredelse, er såmænd udgifterne til kabler. Tilsyneladende kræver U.2 kabelføring med flere individuelt isolerede kabler, og det jager omkostningerne i vejret. Det er ikke attraktivt for bundkortproducenterne, der i forvejen arbejder med vanvittig smalle marginer.
Uanset hvad der sker, håber vi blot, at det sker snart. I så fald kan vi slappe af og holde op med at nærstudere båndbreddeforbindelser, som om vi var gymnasieelever på læseferie.
Vi har test fem stærke bundkort, der gør din computer up-to-date med de nyeste forbindelser.
Læs testene her:
