PCIe Adapter für M.2 NVMe SSD?

[mensa]

Hallo,

ich bin auf der Suche nach einem PCIe Adapter für eine Samsung SSD 970 EVO Plus.
Diese Disk kann ja mit bis zu 3.500 MB/s lesen, also 27,34 Gbit/s.

Ich hätte jetzt diesen Adapter bei Amazon gefunden: Icy Box IB-PCI208 Interne PCI-Karte 1x M.2 PCIe SSD: Amazon.de: Computer Zubehör

Dort steht dabei, dass der Adapter bis zu 39 Gbit/s kann mit PCIe x4. Aber stimmt das wirklich??
Ich habe jetzt etwas nach PCIe x4 Geschwindigkeiten gesucht, aber nicht so hohe Werte bei x4 gefunden.
Welche Geschwindigkeit stimmt denn nun wirklich für PCIe x4?

Wären die rund 27 Gbit/s der genannten SSD auch über PCIe x1 möglich? Oder was wäre dort das Maximum? Ich frage wegen PCIe x1, weil ich den Adapter und die Karte gerne mit einer Verlängerung etwas von den Ports wegbringen möchte (weg von der Hitze der Grafikkarten) und die Verlängerungen alle nur PCIe x1 sind.

Danke für eure Hilfe!

 

[VJoe2max]

Wie hoch die maximale Übertragungsrate liegt, hängt neben der Anzahl der Lanes vor allem von der PCIe-Version ab. Bei PCIe x4 in der Version 3.0 wären es ohne Protokoll-Overhead 3,938*10^9 Byte/s, also 31,504 Gbit/s. Die gleiche Übertragungsrate mit nur einer PCIe-Lane (also PCIe x1) wird erst mit der PCIe Version 5.0 möglich sein. Die gibt es aber noch nicht.
Die ersten Boards mit PCIe 4.0 kommen wohl dieses Jahr in den Massenmarkt. Damit könnte man theoretisch die gleiche Übertragungsrate wie heute mit vier PCIe 3.0 Lanes bereits mit zwei PCIe-Lanes erreichen. Ob die aktuellen NVMe SSDs das allerdings nutzen können, wäre ich mir nicht so sicher.

 

[mensa]

Danke, also stimmt die Bezeichnung mit 39 Gbit bei Amazon dann nicht, oder?

 

[VJoe2max]

Da wurde halt ein bisschen falsch umgerechnet (sprich mit Faktoren im Dezimalsystem statt Binär) - so was ist aber üblich bei Händlern und für die Praxis ohnehin meist vollkommen egal.

Die aktuellen HighEnd M.2 (PCIe) SSDs, zu denen man getrost auch die Samsung SSD 970 EVO Plus zählen kann, nutzen die Möglichkeiten die eine aktuelle PCIe 3.0 Schnittstelle mit vier Lanes ermöglicht, zumindest lesend, ziemlich weitgehend aus. Wenn man nicht gerade den ganzen Tag lange Datenströme hin und her kopiert, ist die maximale Übertragungsrate aber wie gesagt nicht sonderlich praxisrelevant und wenn man so was vor hat, kommt es immer noch auf andere Qualitäten der jeweiligen SSD an (Cache, Temperatur-Throttling bzw. Leistungsaufnahme unter Last, etc.).

 

[Holt]

Diese Slot Adapter leiten nur die PCIe Lane von PCIe Slot an den M.2 Slot weiter und außer da hat einer bei der Führung der Lanes auf dem Adapter geschlampt (zu lange Lanes oder zu viel Übersprechen etc.) oder ein aktives Bauteil zur Verstärkung eingebaut, hat der Adapter keine Einfluss auf die Geschwindigkeit der Lanes. Ob und welcher der Adapter auch mit PCIe 4.0 noch funktioniert, wird die Zukunft zeigen, aber die Angabe "bis zu 39 Gbit/s" bedeutet, dass dieser eben PCIe 3.0 tauglich ist, wobei das wohl für alle aktuellen derartigen Adapter gelten dürfte, ist PCIe 3.0 doch schon lange Standard für M.2 PCIe SSDs.

Es kann natürlich auch mal Ausnahmen geben, etwa wenn die Lanes auf dem Board schon lang sind und dann zusammen mit dem Adapter zu lang werden und damit das Signal zu schlecht für die Übertragung mit 8Gb/s wird, denn kein Hersteller wird jeden Adapter mit jeder SSD in jedem passenden Slot jedes gebauten Mainboards testen können. Schon gar nicht bei einem Artikel der für 11€ verkauft wird.

 

[mensa]

Aber die 39 Gbit/s stimmen ja trotzdem nicht, weil das mit PCIe 3.0 x4 einfach nicht erreichbar ist. Oder?

 

[VJoe2max]

Diese Angabe ist zwar falsch, aber da sie ohnehin relativ nutzlos ist, ist das auch nicht weiter tragisch. Was für den von dir geplanten Einsatz wichtig ist, ist die Tatsache, dass der Adapter in einem PCIe 3.0 Slot mit 4 Lanes (die auch alle vier aktiv sein müssen) stecken sollte. Je nach UEFI/BIOS-Konfiguration kann es durchaus sein, dass ein Slot der mechanisch und elektrisch vier oder mehr Landes bereitstellt, z. B. mit nur zwei aktiven Lanes beschaltet ist. Wenn du mit dem Adapter also deutliche Abweichungen (z. B. nur wenig mehr als die halbe Übertragungsrate) haben solltest, wäre es sinnvoll das zu kontrollieren. Im Übrigen scheinst du ja jemand zu sein, der solche Angaben für exakte Werte hält. Wundere dich bitte auch grundsätzlich nicht, dass du in Benchmarks o. Ä. nicht exakt den angegebenen Wert erreichen wirst. Das liegt nicht am Adapter, sondern daran, dass solche Angaben eben einfach nicht ganz exakt sind. Bei realer Datenübertragung kommt es z. B. auch auf die Art der Daten an, die übertragen werden, und auch die Messung der Übertragungsrate ist mit Unsicherheiten behaftet, da allein schon die Zeitmessung nicht so wahnsinnig genau ist, wenn man sie softwaremäßig initiiert. Reale Effekte im Sinne von irgendwelchen Faktoren, die man merken könnte, hat das ohnehin nicht.

Von Bandbreiteneinschränkungen durch Verluste auf dem Signalweg, wie sie Holt angesprochen hat, mal abgesehen, reicht jedenfalls ein simpler passiver PCIe 4x Adapter, der in einem mit min. vier aktiven Lanes beschalteten PCIe 3.0 Slot steckt, in jedem Fall aus, um die maximale Übertragungsraten deiner SSD zuzulassen - zumindest soweit der Cache für die jeweilige Datenübertragung ausreicht, und so lange die SSD nicht zu heiß wird und selbsttätig die Übertragungsrate drosselt. Letztere Punkte haben aber nichts mit dem Adapter zu tun.
Wenn du insb. letzterem Punkt (Drosselung wg. Übertemperatur) ein bisschen was entgegensetzen willst, kannst du z. B die Adapter-Serie mit Kühlkörper aus deinem Link verwenden und diesen ggfls. sogar noch aktiv belüften. Aus praktischer Sicht ist das zwar ziemlicher Humbug, aber wenn du unbedingt meinst auch in unwahrscheinlichen Lastfällen das Maximum herausholen zu wollen, wäre das eine Idee. Und das bete: Bei diesem Adapter müsstest du dich dann auch nicht über die falsche Angabe ärgern, denn bei der Kühlkörper-Version sind die korrekten 32 GBit/s angegeben (natürlich gerundet -> 31,504 GBit/s ≈ 32 GBit/s) .

 

[mensa]

Danke für die ganzen Tipps!
Ich bräuchte eigentlich zusätzlich noch ein ca. 50 cm Verlängerungskabel, damit ich die SSD woanders im Gehäuse platzieren kann. Kennt ihr solche PCIe Verlängerungen / Riser, die auch x4 unterstützen? Die ganzen was für die Miner angeboten werden sind ja alles nur x1 und wären hier ein Flaschenhals.

 

[VJoe2max]

Warum du dir das Thema Riserkabel - insb. bei so einer großen Länge - lieber aus dem Kopf schlagen solltest, hat Holt doch schon erklärt .
Das wäre ggfls. im Sinne der Übertragungsrate kontraproduktiv. Zwar gibt es bei Riserkabeln große Qualitätsunterschiede, aber grundsätzlich gilt es die Signalwege so kurz wie möglich zu halten. Wir bewegen uns hier bereits in Frequenzbereichen in denen die Signallaufzeit und vor allem Störeinflüsse von außen durchaus bereits eine schädliche Rolle spielen können.

Was spricht denn gegen den Einsatz direkt im Slot? Wenn´s die Optik sein sollte - es gibt viele PCIe 4x Adapter (auch mit Kühlung). Da wird sich schon was Ansehnliches finden .

 

[mensa]

Direkt im Slot ist es zwischen 2 Grafikkarten extrem heiß und dadurch ist mir schon eine SSD eingegangen, Kühlkörper hätte glaub ich gar nicht Platz.
Deshalb würde ich gerne eine x4 Verlängerung trotzdem probieren.
Oder gibt es sowas gar nicht?

 

[VJoe2max]

Gibt es schon, sind aber im inländischen Handel schlecht verfügbar und extrem lange Riserkabel (50cm sind schon sehr viel) sind noch viel seltener, weil sie eben weder für SSDs noch für Grafikkarten empfehlenswert sind.
Hier mal ein Link zu Aliexpress: Klick

Ein Mainboardwechsel zu einem Board mit M.2 Slot wäre wahrscheinlich die sinnvollere Wahl.

 

[mensa]

Ok, danke für den Link.
Für Mining Grafikkarten habe ich mal x1 Riser mit 60 cm ca. verwendet und hatte absolut keine Probleme damit.

 

[VJoe2max]

Beim Mining wird ja in der Regel auch nicht besonders viel Traffic über die Schnittstelle produziert . Ansonsten wären die schmalen Anbindungen auch nicht zweckdienlich.

 

[Holt]

Bei realer Datenübertragung kommt es z. B. auch auf die Art der Daten an, die übertragen werden, und auch die Messung der Übertragungsrate ist mit Unsicherheiten behaftet, da allein schon die Zeitmessung nicht so wahnsinnig genau ist, wenn man sie softwaremäßig initiiert. Reale Effekte im Sinne von irgendwelchen Faktoren, die man merken könnte, hat das ohnehin nicht.

Vor allem sind die angegebenen Übertragungsraten Bruttowerte bei denen nur der Overhead der Bitkodierung abgezogen wurde. Nur gibt es in jedem Layer des Protokollstacks einen Overhead und damit kommt real bei PCIe 3.0 x4 nur auf so 3,5GB/s. Pro Richtung, da PCIe vollduplex ist, also Daten in beide Richtungen gleichzeitig übertragen kann.

PCIe 3.0 hat 8Gb/s bei einer 128b/130b Bitcodierung, damit kommt man also auf 32Gb/s und wo die 39Gb/s herkommen solle, kann ich nicht wirklich nachvollziehen. Vielleicht weil dies 8Gb/s bei der 128b/130b Codierung eben 0,985GB/s sind und wenn man dies nun mal 10 nimmt, weil PCIe 1.x und 2.0 ja eine 8b10b Bitkodierung haben, käme man für 4 Lanes auf 39Gb/s. Aber wieso man so eine verrückte Rechnung aufstellen und da eine nicht vorhandene 8b10b Bitkodierung unterstellen sollte, können wohl nur die Marketingleute erklären, die diesen Unsinn verzapft haben.

zumindest soweit der Cache für die jeweilige Datenübertragung ausreicht

Der DRAM Cache dient bei SSDs dem Controller vor allem um seine Verwaltungsdaten zu speichern, aber da werden kaum Userdaten abgelegt.

so lange die SSD nicht zu heiß wird und selbsttätig die Übertragungsrate drosselt. Letztere Punkte haben aber nichts mit dem Adapter zu tun.

Doch, da es ja auch Adapter mit Kühlkörper gibt, kann man gerade über die Auswahl des Adapters schon Einfluss auf die Temperaturen nehmen.

sind die korrekten 32 GBit/s angegeben (natürlich gerundet -> 31,504 GBit/s ≈ 32 GBit/s) .

Nein, da ist nichts gerundet, pro Lanes sind es bei PCIe 3.0 8Gb/s, eben mit 128b130b Bitkodierung. Es werden also pro 128 Bit Nutzdaten insgesamt 130 Bit übertragen. Die zusätzlichen Bits braucht mal zur Synchronisierung der Übertragungsfrequnez, daher haben alle seriellen Übertragungen immer eine solche Bitkodierung bei der mehr als 8 Bits pro Byte übertragen werden, weshalb es eben auch nicht korrekt ist wenn man einfach die Gb/s durch 8 teilt um darauf GB/s zu machen.

Ich bräuchte eigentlich zusätzlich noch ein ca. 50 cm Verlängerungskabel, damit ich die SSD woanders im Gehäuse platzieren kann.

Welches Mainboard hast Du und was steckt da wo drin?

Die ganzen was für die Miner angeboten werden sind ja alles nur x1 und wären hier ein Flaschenhals.

Ja und wegen der Länge der Kabel gehen darüber sogar teil nur 2.5Gb/s und bei 5Gb/s muss man schon froh sein, aber selbst damit wäre die SSD bei einer Lane langsamer als eine SATA 6Gb/s SSD.

 

[mensa]

Ich hab ein Asus Z10PA-D8 da stecken 2 Nvidia GTX 1060 drin und dadurch ist es bei allen noch freien PCIe Slots sehr heiß.

 

[Holt]

Passt denn der Adapter auch nicht in den ganz äußeren Slot? Der hat ja auch 8 PCIe 3.0 Lanes und da wäre er gut aufgehoben.

 

[mensa]

Ich brauch 2 dieser Adapter und sowohl unten als auch oben ist es extrem heiß.

- - - Updated - - -

Welcher Adapter hat 8 PCI Lanes? Ich dachte er wäre x4?

 

[Holt]

Es gibt auch Adapter für 8 Lanes, aber ich meinte den Slot der 8 Lanes hat, also passt da auch einer mit 4 Lanes (also für eine M.2 PCIe SSD) rein. Bei denen mit 8 Lanes für 2 PCIe SSDs, braucht man einen Slot mit PCIe Lane Bifurkation um beide ansprechen zu können, was bei S.2066 normal, aber bei den Vorgängern die Ausnahme ist. Oder einen mit einem Adapter mit einem PLX Chip, die sind aber selten und teuer.

 

[mensa]

Mein Mainboard kann dieses Bifurcation leider nicht, deshalb verwende ich einfach 2 dieser Adapter in 2 PCIe Ports.
Aber das würde ich halt gerne mit einer Verlängerung machen.

 

[Holt]

Das keine Bifurcation unterstützt wird, wundert mich nicht, dies kam erst mit den Nachfolgegeneration in Mode. Verlängerung sind für x4 schwer zu bekommen und beeinträchtigen schnell die Signalqualität so sehr, dass die volle Transferrate nicht mehr erreicht wird. Wenn das Problem nicht die Verdeckung des Slots durch den Kühler der Graka ist, würde ich nach einem Slot Adapter suchen der den Luftstrom des Graka Lüfters möglichst wenig stört, entweder einen ganz flachen in dieser Art oder einen wie den Aqua Computer kryoM.2 PCIe 3.0 x4 Adapter (53222), wo die SSD in der Nähe des Slotsblechs "steht". Den kryoM.2 gibt auch mit Passivkühler , sollte die Temperatur der SSD Deine Sorge sein, vielleicht platziert man dann noch geschickt eine Lüfter im Gehäuse, z.B. in die Seitenwand, so sollte es keine Temperaturprobleme mit der SSD geben. Im Alltag wird das Thema sowieso überschätzt, da die SSDs sehr oft Idle sind und dann wieder abkühlen. Die meisten haben Throtteling nur in Benchmark bei denen die SSDs über längere Zeit dauerhaft belastet werden.

 

[mensa]

Vielen Dank für die ganzen Tipps!
Das mit der Verlängerung kann ich mir wohl eh aus dem Kopf schlagen.
Ich werde dann den Adapter von kryoM.2 probieren, denn darin steht die SSD ja auch in der Nähe des Blechs und zusätzlich ist noch ein Kühlkörper dabei. Hoffentlich hilft das.
Ja, meine Sorge ist wie gesasgt die Temperatur, es ist ein ESXi mit über 10 VMs im Dauerbetrieb, daher ist es da nicht so sehr mit Leerlauf.

 

[Boombastic]

Kann den IB-PCI08 empfehlen.
Hab ihn auf meinem x58A Board im PCIe 4x Slot mit einer Evo 970 Plus. Läuft in Anbetracht das das Board nur PCI Express 2.0 unterstützt prima. Einzig zum Booten (Board hat kein UEFI) mußte ich mir mit DUET behelfen. Klappt jetzt vorzüglich

 

[mensa]

Hab jetzt mal ein paar Tests mit der 970 Evo Plus gemacht, falls es jemanden interessiert:

Direkt im M.2 Slot des Mainboards:

Im IB-PCI208 Adapter:

Mit einem ca. 60 cm PCIe x1 Riser (einfach über ein USB Kabel) im IB-PCI208 Adapter:

Wie ihr schon gesagt hab, gibt mit dem Adapter nicht wirklich einen Unterschied, allerdings mit dem Riser einen deutlichen Einbruch.
Ein hochwertiger x4 PCIe Riser würde mich jedoch schon sehr interessieren, schade, dass sowas nicht leicht zu bekommen ist.

 

[mensa]

Ich hab inzwischen 2 Stück von dem kyro M.2 mit Passivkühler eingebaut.
Unten am Mainboard (zwischen Netzteil und Grafikkarten) mit einer Samsung SSD 950 Pro und oben (über den Grafikkarten) mit einer Samsung SSD 970 Evo Plus.

Leider habe ich keine Temperaturen mit den alten IB-PCI208 Adaptern gemessen und daher keinen Vergleich.
Die aktuellen Laufwerkstemperaturen betragen konstant:
Unten: 42 Grad
Oben: 50 Grad

Ich denke, dass die Positionierung der SSD auf dem Adapter und vor allem der Kühlkörper schon einiges ausmacht und diese Temperaturen jetzt in Ordnung sein sollten für den Dauerbetrieb, oder? Insoweit man bei Consumer-HW halt von Dauerbetrieb reden kann...

 

[Holt]

Ja, die Temperaturen sollte kein Problem sein, die hängen sowieso vor allem von der Temperatur der Umgebung ab, die SSDs werden nicht kühler sein können als ihre Umgebung, die sie ja auch aufheizt, sondern immer etwas wärmer, weil sie selbst ja auch noch Wärme erzeugen.

 

[Boombastic]

@mensa
Vergleichsdaten mit dem IB-PCI208 im untersten Slot meines Case (zwischen Netzteil u. Grafikkarte) mit HWiNFO 604 als Höchstwert 40°
Als Passivkühler ist der ICY BOX M.2 Kühler mit 10 mm Bauhöhe eingebaut

 

[mensa]

Interessant, danke.
Ich glaub aber, dass man das nicht recht vergleichen kann. Oder hast du auch 2 Nvidia 1060 drin, die dauerhaft unter Voll-Last laufen und alles dementsprechend aufheizen?
Deshalb kommt mir dein Wert eigentlich extrem hoch vor. Welche SSD ist es?

 

[Boombastic]

@mensa
siehe #22
Nein ich habe nur eine Grafikkarte drin. Allerdings steckt die SSD direkt über der Netzteiloberseite und bekommt dort nicht viel Frischluft.
Temps liegen im Idle bei 34°. Find ich ehrlich nicht viel, zumal meine 850 Pro SSD bei 22° liegt und wenn man berücksichtigt das die NVMe SSD heißer werden

 

[MadMax411]

Zu dem Thema habe ich eine Frage: Funktioniert das mit dem PCIe-Adapter aus Post #1 mit jedem Mainboard oder welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein? Ein Linux-OS sollte dann von der NVMe-SSD booten können.

Ich besitze ein altes MSI Z77a-GD55 (MS-7751 Ver 1.1) und möchte gerne so einen Adapter verwenden, um eine 970 Evo zu betreiben.

 

[Holt]

Ja, damit man eine SSD damit betreiben kann, reicht es wenn man einen PCIe Slot frei hat, in den die Karte mechanisch passt und der wenigstens eine PCIe Lane hat. Wie gut dann die Performance ist, hängt davon ab wie viele und wie schnelle Lanes an dem Slot anliegen. Das Board hat ja folgende Slots die in Frage kommen:

• 2 x PCIe 3.0 x16 slots
• 1 x PCIe 2.0 x16 slot
- PCI_E7 supports up to PCIe 2.0 x4 speed (when PCI_E3 or PCI_E6 is empty) or PCIe 2.0 x2 speed (when PCI_E3 or PCI_E6 is

Nur in den beiden PCIe 3.0 Slot, kann die SSD die volle Leistung bringen, wobei beide dann je 8 Lanes haben, die Graka also 8 Lanes verliert.

Um als Daten SSD zu arbeiten reicht es wenn das OS einen NVMe Treiber hat, um von ihr auch Booten zu können, muss das UEFI eine NVMe Unterstützung haben und da das letzte BIOS für das Board von 2013 ist, die UEFI Updates mit NVMe Unterstützung aber erst ab Dezember 2014 ausgeliefert wurden, müsstest Du es selbst modden.