隨著三星980PRO PCIe4.0 SSD的正式推出，關于PCIe4.0技術和產品成為了存儲行業時下最為熱門的話題。

那么，PCIe4.0究竟代表著什么？從PCIe3.0到PCIe4.0，三星品牌存儲又在產品端進行了哪些技術和體驗的創新和迭代？

想要解答以上問題，我們需要追根溯源，簡單回顧關于PCIe的歷史和變革，了解PCIe4.0帶來的時代意義和價值。

關于PCIe總線的演變

所謂的PCIe，全稱為PCI-Express。

它實質上是一種高速串行計算機擴展總線標準，類似的總線標準還有諸如早期的MCA、PCI都屬于這類協議。

只是隨著技術發展和需求的變化，擁有著高速串行、點對點雙通道、高帶寬傳輸等突出特點的PCIe協議，最終脫穎而出，成為了時下最為主流的計算機總線標準。

至于在接口形式上，PCIe主要有兩種，一種是尺寸較為小巧的M.2接口，另一種則是標準的PCIe插槽，二者全都集成在主板之上。

根據帶寬容量的不同，以及技術的迭代，以及應用層級方面，PCIe總線又出現了分支和進化。

先說帶寬，基于PCIe串聯計算機的容量大小，同一級別的PCIe插槽之間存在著性能差異。

以主流的PCIe3.0為例，簡單可以分為PCIe x1/PCIe x2/PCIe x4/PCIe x8/PCIe x16等不同帶寬，這些“x1/x2”等數字的背后，對應著接口性能差異。

以PCIe3.0 x1和PCle3.0 x16為例，PCIe3.0 x1的標準性能約為1GB/s，而同樣是PCIe 3.0協議，X16的標準性能則高達16GB/s。

再說說技術迭代，PCIe作為總線協議和標準，歷經多年的發展和變革，從起初的PCIe 1.0，逐步在性能上大跨步發展，直到今天的PCIe4.0的誕生。

技術的迭代帶來了恐怖的性能，根據官方提供數據，對比于初代的PCIe1.0帶寬（X1為250MB/s），最新的PCIe4.0的帶寬（以X1為例）達到了2GB/s，提升了近8倍。

最后在應用層面，由于PCIe高速串聯計算機，提供更高性能優勢，許多硬件產品都能，更都想通過PCIe總線的方式，進行串聯，以發揮硬件的最高性能。其中，顯卡和固態硬盤是其中的代表產品。

PCIe4.0 SSD存在的必然性

剛才說到固態硬盤和PCIe之間的聯系，是源于PCIe總線串聯計算機的巨大性能優勢。

其實在固態硬盤發展的早期，SATA接口才是行業的主流，一方面源于制程工藝，沒辦法開發出性能和功耗能夠完美契合的主控和顆粒產品；

另一方面，則是SATA接口的絕對性能能夠滿足人們日常的存儲需求。

隨著存儲需求的變化和制程工藝的突破，固態硬盤性能一日千里般的躍進和發展，傳統的SATA接口在協議上弊端逐漸顯現出來，最大理論性能600MB/S，已然無法適配不斷狂奔的存儲需求和技術演進。

于是以三星品牌存儲為代表的存儲行業，開始引入PCIe 3.0接口，并推出了全新的NVMe傳輸協議，打破了接口協議的束縛，讓固態硬盤產品的性能達到了3.5GB/s的標準。

然而技術的進步和存儲需求的徹底爆炸，PCIe3.0協議下、3.5GB/s的絕對性能也漸顯頹勢，業界期待著帶寬更大，性能更強的PCIe協議的到來。

所以在需求和技術的雙重裹挾下，PCIe4.0以及隨之而來的高性能PCIe4.0固態硬盤開始嶄露頭角。

三星品牌存儲在PCIe4.0時代的創新

作為行業領先的存儲廠商，三星品牌存儲也在積極參與和擁抱PCIe4.0時代，并在產品和體驗上進行了多維度的創新，其中代表性產品便是不久前發布的三星980PRO PCIe4.0固態硬盤。

這是三星品牌存儲推出的首款全面支持PCIe4.0協議的高性能固態硬盤，熟悉三星存儲產品的朋友們都清楚，三星旗下存儲產品大致可以分為PRO/EVO/QVO三個序列，并根據定位和價格差異，依次遞減；

換句話說，能夠被冠以PRO序列的產品，可以說是三星品牌存儲旗艦中的旗艦了，這也從側面反映了三星品牌存儲對于PCIe4.0技術的重視程度。

除了產品定位的高標準高規格之外，就三星980PRO產品本身而言，三星也為之進行了諸多技術的創新和突破，筆者簡單將它分拆為三個維度的創新，即主控創新、閃存創新以及性能創新。

主控創新

PCIe4.0協議的到來，對于固態硬盤產品而言，尤其是主管固態硬盤內部數據處理，編譯以及運轉的主控芯片而言，是前所未有的挑戰。

協議帶寬的巨大提升，相對應的需要硬盤主控能夠同時并行和處理更多的數據指令，以滿足高吞吐，實現高效的數據傳輸。

為了應對PCIe4.0巨幅的性能提升，三星品牌存儲在三星980PRO上首次搭載了基于ARM架構的、重新設計和編譯的新一代主控芯片Elpis，Elpis源于希臘語，中文讀音“厄爾庇斯”，中文直譯則是“（希望）女神”。

Elpis主控采用三星自研的全新8nm制程工藝，全面支持PCIE4.0協議，同時能夠滿足下一代開發、計算等需求，更為關鍵的是，它能夠支持128隊列并行工作，支持128個I/O隊列同步進行數據處理。

相較于PCIe3.0時代，三星主流Phoenix主控支持的32隊列，提升了接近400%；

用一組更為直觀的數字來驗證三星新主控的強啊之處，根據設計制程，在單個隊列下，能夠處理超過64000命令集，這也就意味著三星Elpis主控內部的128個隊列，可以同步處理最高超過800萬個命令。

這樣的性能倍增，能夠滿足PCIe4.0協議下對于主控性能的苛刻需求，進而保證了三星980PRO的性能表現。

同時，Elpis主控芯片，還能夠完美兼容PCIE3.0，并且在性能上有著上佳的表現，甚至超過稱霸PCIE3.0世代的970EVO Plus和970PRO。

根據官方提供的數據，在PCIE3.0帶寬下，三星980PRO的最大連續讀取性能達到3500MB/S，基本和970EVO Plus持平；

在最大連續寫入性能方面，達到了3450MB/S，甚至超過了三星970EVO Plus的官方測試水平。

閃存創新

高帶寬帶來高性能的同時，對于存儲數據的顆粒體質，同樣有了更高的需求。大規模和高速率的讀寫，意味著用于存儲數據的閃存顆粒需要在體質和性能上有著可靠和穩定表現。

三星品牌存儲同樣為了進一步釋放PCIe4.0固態硬盤的全部性能，也首次在三星980PRO上應用了第六代三星V-NAND閃存顆粒。

這一代閃存顆粒突出特點在于，充分利用三星獨創的“通道孔蝕刻”技術。

通過建立一個由100多個層組成的導電晶片堆棧，然后從上到下垂直穿孔，形成均勻的三維電荷阱閃存（CTF）單元，從而實現了在9x層單堆棧結構基礎上增加了大約40%的存儲單元。

同時，在性能表現方面，三星在內部結構上進行了電路優化，進一步提升了閃存顆粒的速度表現。

根據官方數據，對比第五代V-NAND技術，其寫入操作的時間少于450微秒（μs），讀取操作的時間少于45μs。

性能創新

全新主控和全新顆粒的應用，讓三星980PRO能夠完美發揮PCIe4.0協議帶來的巨大性能優勢。

根據筆者實際測試，三星980PRO PCIe4.0 SSD最大順序讀取速度超過了驚人的7000MB/S，最大順序寫入速度同樣超過了驚人的5000MB/S。

要知道PCIe4.0 X4的理論性能為8GB/s，而三星980PRO超過7000MB/S，幾乎接近理論性能最大值。

當然了，除了絕對性能，三星980PRO還在智能緩存方面進行了拓展，讓普通用戶在日常使用中體驗到三星980PRO的極致表現。

所謂智能緩存技術，三星為之冠名為智能TurboWrite技術，這一技術能夠可自動識別用戶的工作負載，并指定合適的SLC緩沖區；

也就是說，在這項技術加持下，三星980PRO內部生成了由固定默認空間+智能區域形成動態緩存區。

根據容量和型號不同，動態緩存區容量大小也存在差異。就1TB型號980PRO PCIE4.0 SSD的而言，三星為此配備了6GB的默認緩存區，以及高達108GB的動態智能緩存區。

也就是說，用戶在0-114GB這個寫入區間內，可以完美體驗到三星980PRO的絕對性能表現；

而實際上，對于大部分的普通用戶而言，單次的寫入量遠遠達不到100GB的量級，所以這樣的技術對于用戶而言，十分有意義的。

寫在最后

行業領頭羊的態度往往主導和決定了產業發展態勢，作為存儲行業的先行者，三星980PRO PCIe4.0 SSD的入局，可以說是一個標志。

它意味著PCIe4.0時代的崛起、新生，至于后續的發展，還需要所有存儲廠商形成合力，共同推進。