Les SSD PCIe — des disques SSD qui se connectent aux cartes mères des ordinateurs à l’aide de la norme Peripheral Component Interconnect Express, ou PCIe — offrent de meilleures vitesses que les disques connectés via les interfaces traditionnelles Serial AT Attachment (SATA). Ces normes de connexion permettent aux ordinateurs de tirer pleinement parti des performances supérieures offertes par les SSD par rapport aux disques durs mécaniques. Examinons de plus près leur fonctionnement.
Qu’est-ce que le PCIe ?
Le PCIe est une norme largement utilisée qui permet aux périphériques et aux composants — notamment les disques SSD — de communiquer avec l’unité centrale de traitement (CPU) d’un ordinateur. La dernière version, PCIe 6.0, offre les meilleures performances à ce jour. Bien qu’elle ne soit pas encore largement disponible, elle promet de répondre à la demande croissante en matière de stockage et de transfert de données plus rapides et plus efficaces en réduisant la latence, en doublant la vitesse et la bande passante, et en réduisant les temps de démarrage et de traitement.
Les cartes mères hautes performances sont équipées de connecteurs PCIe qui peuvent accueillir des périphériques, notamment des SSD. Les connecteurs PCIe existent dans différentes configurations physiques, définies par le nombre de « voies » qu’ils mettent à disposition pour le transfert des données :
- Le PCIe x1 est le plus petit connecteur PCIe. Il utilise une seule voie pour le transfert des données et sert généralement aux cartes d’extension USB, aux adaptateurs réseau de base et à d’autres cartes.
- Le PCIe x4 utilise quatre voies et sert souvent aux adaptateurs réseau haut débit et aux cartes d’extension SSD. Ces cartes peuvent être insérées dans des connecteurs PCIe x16.
- Le PCIe x8 utilise huit voies et sert généralement aux cartes graphiques ou aux cartes d’extension SSD. Ces cartes peuvent également être insérées dans des connecteurs PCIe x16.
- Les connecteurs PCIe x16 sont les plus grands, avec 16 voies, et sont utilisés pour les périphériques à forte bande passante.
Les connecteurs PCIe comportent deux aspects : les caractéristiques mécaniques et les caractéristiques électriques (les voies). En pratique, cela signifie qu’un connecteur peut être mécaniquement x16, mais électriquement limité à x8. Même s’il peut accueillir physiquement 16 cartes PCIe, il ne prend en charge que huit voies, ce qui entraîne une réduction des performances.
PCI et PCIe
Le PCI est une norme bien plus ancienne, antérieure au PCIe. Les connecteurs PCI sont généralement plus longs que les connecteurs PCIe, mais fonctionnent à une vitesse bien moindre. Dans la norme PCI, tous les périphériques partagent le même bus parallèle, tandis que l’architecture interne du PCIe ressemble davantage à un réseau local, chaque liaison étant connectée à un commutateur central dans l’ordinateur.
Même la version PCIe la plus lente est nettement plus rapide que la bande passante PCI maximale de 532 Mo/s. Outre sa vitesse, le PCIe offre également une détection et une génération de rapports d’erreurs avancées, ainsi que la possibilité de remplacer les périphériques à chaud, afin de pouvoir les insérer et les détecter sans redémarrer le système.
Disques SSD PCIe et SATA
Lorsqu’on achète un SSD, le choix se résume souvent à PCIe ou SATA. Le principal avantage du PCIe est le gain considérable de performances qu’il offre par rapport aux disques SATA — en particulier avec l’arrivée des disques SSD PCIe NVMe (non-volatile memory express), encore plus rapides. NVMe est une spécification d’interface de contrôleur hôte qui utilise le bus PCIe pour connecter les SSD aux ordinateurs, ce qui accroît la vitesse et réduit la latence.
Les disques SATA coûtent moins cher que les SSD PCIe et offrent d’autres avantages dans certains cas d’utilisation :
- Compatibilité : Comme le SATA est plus ancien, il est beaucoup plus répandu. Les SSD SATA sont probablement compatibles avec les systèmes plus anciens que les SSD PCIe.
- Efficacité : Le SATA est également moins sophistiqué, ce qui signifie que sa consommation d’énergie est probablement plus faible. Cela peut avoir des conséquences sur l’autonomie des batteries des ordinateurs portables et dans les grands centres de données, où les coûts d’alimentation et de refroidissement peuvent être considérables.
- AHCI : Les SSD SATA peuvent être remplacés à chaud dans un système, à condition que celui-ci utilise l’interface avancée de contrôleur hôte (AHCI), qui peut souvent être activée dans le BIOS du système. Les SSD PCIe peuvent être remplacés à chaud par défaut.
En savoir plus sur PCIe NVMe et les autres SSD.
Formats des SSD PCIe
Les SSD PCIe existent dans une variété de formes et de tailles, notamment les suivantes :
- Cartes d’extension. Les SSD PCIe adoptent le plus souvent cette forme. Ils peuvent être insérés dans les connecteurs d’extension PCIe de la carte mère et offrent de grandes capacités de stockage ainsi que la possibilité de prendre en charge plusieurs modules de mémoire flash.
- M.2. Ce format compact et polyvalent a gagné en popularité ces dernières années. Ces cartes ont à peu près la taille d’un bâtonnet de chewing-gum et se connectent directement à la carte mère via un connecteur M.2, ce qui réduit le nombre de câbles et l’encombrement matériel. Les cartes M.2 se trouvent souvent dans les ordinateurs portables et les modèles de bureau compacts. Les cartes SSD M.2 peuvent prendre en charge différentes générations de PCIe.
- U.2. Cette carte de 2,5 pouces, auparavant connue sous le nom de SFF-8639, est compatible avec les interfaces PCIe et SATA. Le format U.2 offre une capacité de stockage supérieure à celle des disques M.2 et est utilisé dans les systèmes de stockage d’entreprise et les ordinateurs de bureau haut de gamme, entre autres applications nécessitant de hautes performances.
- Full Height/Half Length (FHHL). Ce format présente une hauteur et une longueur réduites afin de pouvoir être installé dans des espaces où les cartes plus grandes ne passent pas, comme les serveurs lames, les stations de travail compactes et les systèmes intégrés.
Versions du PCIe
Sorti en janvier 2022, mais pas encore largement disponible, le PCIe 6.0 établit une nouvelle référence en matière de débits de transfert de données : 64 GT/s par voie, soit le double de la capacité du PCIe 5.0. Cette hausse de vitesse signifie que le PCIe 6.0 jouera un rôle essentiel dans le développement de technologies pour les véhicules autonomes, l’edge computing et les algorithmes avancés d’apprentissage automatique indispensables à d’innombrables applications, systèmes et processus.
Le PCIe 6.0 maximise le débit de données grâce au codage par modulation d’amplitude des impulsions (PAM4), qui permet d’accroître la densité et l’efficacité des données. Parmi ses autres avantages :
- Évolutivité améliorée. Le PCIe 6.0 prend en charge jusqu’à 256 voies, ce qui augmente considérablement les possibilités de mise à l’échelle, même dans les environnements traitant des volumes de données massifs.
- Efficacité énergétique accrue. Cette version du PCIe intègre de nouvelles fonctions d’économie d’énergie, notamment les sous-états L1, qui permettent de réduire la consommation pendant les périodes d’inactivité. Les appareils portables bénéficient tout particulièrement de cette amélioration.
- Rétrocompatibilité. Le PCIe 6.0 est rétrocompatible avec les générations précédentes, ce qui facilite son intégration aux systèmes existants.
- Correction d’erreurs en amont. Ces algorithmes peuvent détecter et corriger réellement les erreurs de transmission.
- Interconnexion haut débit. La bande passante supérieure disponible avec le PCIe 6.0 améliore l’interconnexion entre les SSD, les GPU, les NIC et de nombreux autres périphériques.
Bien qu’il ne soit pas aussi rapide que le 6.0, le PCIe 5.0 est nettement plus performant que les générations précédentes en matière de débits de transfert de données. Avec une bande passante de 32 GT/s par voie, il double quasiment le débit par rapport aux PCIe 4.0 et PCIe 3.0, qui sont tous deux encore largement utilisés.
Le PCIe 5.0 offre des avancées technologiques considérables et prend en charge des applications telles que le traitement vidéo 8K en temps réel, les algorithmes complexes d’intelligence artificielle (IA) et la réalité virtuelle (RV) immersive. Il est fréquemment utilisé dans les centres de données, les installations de recherche scientifique et d’autres environnements nécessitant un calcul haute performance. Parmi les autres avantages :
- Rétrocompatibilité. Le PCIe 5.0 est rétrocompatible avec les versions précédentes du PCIe.
- Efficacité énergétique. Le PCIe 5.0 utilise des sous-états L1 qui permettent de réduire la consommation pendant les périodes d’inactivité, ce qui est particulièrement utile pour les appareils portables.
- Adoption généralisée. À ce jour, le PCIe 5.0 a été adopté dans de nombreux secteurs, les grandes entreprises technologiques l’ayant adopté au cours des dernières années.
Le PCIe 7.0 devrait faire ses débuts en 2025.
En savoir plus sur PCIe 5.0.
En résumé : les disques SSD PCIe
Les disques SSD offrent de meilleures performances que les disques durs mécaniques traditionnels, et ceux qui utilisent la norme PCIe sont plus rapides que leurs homologues reposant sur la norme SATA. Les derniers SSD PCIe qui bénéficient de la technologie NVMe sont encore plus rapides. Si ces performances améliorées ont un coût supérieur et peuvent nécessiter certains compromis en matière de compatibilité et d’efficacité énergétique, les acheteurs qui souhaitent concevoir ou mettre à niveau des systèmes offrant les vitesses les plus élevées disponibles ont tout intérêt à tirer parti de la technologie PCIe.
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