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Solid-State Disks mit PCI-Express-3.0-Schnittstelle

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In der SSD Form Factor Working Group kooperieren SSD-, Server-, Storage- und Chip-Hersteller bei der Spezifikation von Hotplug-tauglichen 2,5-Zoll-Speichermedien, die über die schnellen Schnittstellen PCI Express 3.0 (8 GBit/s) sowie SATA 6G oder SAS 6G (6 GBit/s) kommunizieren sollen. Eine Presseinformation erwähnt auch SAS 3.0 – Serial Attached SCSI mit einem 12-GBit/s-Übertragungsmodus ist allerdings erst ab Ende 2012 geplant.

Die "Promoter" der SSD Form Factor Working Group sind bisher die Firmen Dell, EMC, Fujitsu, IBM und Intel. Als "Contributors" beteiligen sich zunächst die SSD-Hersteller Fusion-io, Micron, Smart Modular und STEC, die SSD-Controller-Hersteller Marvell und SandForce, die Storage-Adapter-Spezialisten Emulex und QLogic, die PCIe-Chiphersteller IDT und PLX sowie die Steckverbinder-Experten Amphenol und Molex.

Die SSD Form Factor Working Group soll vor allem drei Pflöcke einschlagen: Erstens eine einheitliche Steck- und Kabelverbindung samt den darüber abgewickelten Protokollen für PCIe 3.0, SATA und SAS, zweitens einen 2,5-Zoll-Formfaktor vermutlich ähnlich den heute im Enterprise-Bereich genutzten SAS-Disks mit 14,8 Millimetern Bauhöhe sowie drittens eine Hot-Plug-Funktion, um defekte Speichermedien im laufenden (RAID-)Betrieb austauschen zu können. Letzteres ist bei SAS und SATA längst geklärt und auch bei PCIe im Prinzip vorgesehen, aber möglicherweise nicht für PCIe-Speichermedien.

Schon jetzt dürften die meisten SSDs im 2,5-Zoll-Format ausgeliefert werden, aber zumeist in den Notebook-Bauhöhen mit 7 oder 9 Millimetern und kaum mit den nur in wenige Notebooks passenden 12,5-mm-Gehäusen. Es gibt aber auch 2,5-Zoll-Enterprise-SSDs mit den in SANs gängigen Schnittstellen SAS 6G oder 4-GBit-FibreChannel, etwa die ZeusIops von STEC mit 15 Millimetern Bauhöhe und bis zu 8,4 Watt Leistungsaufnahme. Hersteller wie Fusion-io fertigen aber bereits SSDs mit der Bauform von PCIe-2.0-x4/x8-Steckkarten, die mit Datentransferraten weit über 1 GByte/s die Möglichkeiten von SAS 6G (600 MByte/s) deutlich übertreffen. Micron hatte solche PCIe-SSDs bereits vor zwei Jahren angekündigt, aber bisher nicht auf den Markt gebracht. Auch Seagate plant solche Speichermedien.

SSDs in Form von PCIe-Steckkarten benötigen außer den eigentlichen Speicherbaugruppen noch einen Storage-Hostadapter, damit das Betriebssystem das Speichermedium überhaupt nutzen kann. Soll eine PCIe-SSD bootfähig sein, braucht der eingebaute Hostadapter auch ein Option ROM (oROM), das sich ins BIOS einklinkt.

Auch für Consumer-PCs fertigen Firmen wie OCZ Technology solche PCIe-SSDs, auf denen dann beispielsweise beim RevoDrive außer den NAND-Flash-Speicherchips und zwei SandForce-SSD-Controllern mit SATA-Interface noch der ältere PCI-X-SATA-RAID-Adapter SiI3124 (samt Firmware-Flash) sowie die PCI-X-PCIe-Bridge Pericom PI7C9X130 sitzen. Die Firma OCZ will übrigens die Begrenzungen von SATA 6G beziehungsweise SAS 6G mit dem selbst entwickelten Kabel-Interface HSDL überwinden – das ist allerdings zumindest bisher eine proprietäre Lösung.

Theoretisch wäre es denkbar, die nötige Firmware zur Anbindung standardisierter PCIe-SSDs ins BIOS (oder die UEFI-Firmware) von Serverboards zu integrieren. Intel plant aber auch, den Patsburg-Chipsatz für die Mitte 2011 erwartete Plattform Romley für Server mit zwei Sandy-Bridge-Xeons mit SAS-6G-Ports auszustatten. Diese Xeons in Gehäusen für die Prozessorfassung LGA2011 dürften auch PCIe-3.0-Lanes anbinden. Eine Spezifikation für PCI-Express-Kabel gibt es unterdessen schon seit Jahren, doch dabei standen eher modulare Rechnersysteme oder externe Grafiksubsysteme mit größeren Steckern im Fokus. Obwohl PCIe 3.0 mit 8 GBit/s und PCIe 2.0 mit 5 GBit/s arbeitet, soll sich die Nettodatentransferrate beim neuen Standard effektiv verdoppeln: Bei PCIe 2.0 kommt wie bisher etwa auch bei SAS, SATA oder USB Highspeed/Superspeed eine 8-Bit-10-Bit-Codierung zum Einsatz, auf die PCIe 3.0 verzichtet.

Bisher zumindest erwähnt die SSD Form Factor Working Group keine Speichermedien in Form von PCI Express Mini Cards, wie sie in manchen Note- und Netbooks zum Einsatz kommen. Solche produzieren etwa STEC (Ultra Mobile SSD) und mehrere andere Hersteller. Der Datentransfer erfolgt bei diesen Mini-Card-SSDs allerdings nicht via PCIe, sondern sie nutzen den kompakten Steckverbinder für IDE-, SATA- oder USB-Transfers. Seit Mitte 2009 arbeitet Samsung mit dem Normungsgremium JEDEC an einer Standardisierung dieser Bauform als "mSATA SSD". Das JEDEC hat aber auch noch eine gehäuselose "Slim Lite SSD" mit 39 mm × 54 mm Kantenlänge und herkömmlichem SATA-Anschluss spezifiziert, zusätzlich zum gängigeren 1,8-Zoll-Plattenformat mit Micro-SATA-Anschluss. (ciw)

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