Serial ATA International Organization(SATA-IO)에서는 차세대 스토리지 인터페이스 규격으로 SATA Revision 3.2를 승인하고 있다. 이 중 SATA 커넥터를 이용하여 SATA 6Gbps의 신호 또는 PCI Express 2 레인 분의 신호를 전송하는 사타 익스프레스(이하 SATA Express)는 다음 세대 메인 보드에서 채용될 예정이다.

이번에 이러한 SATA Express 커넥터를 탑재한 ASUS의 메인 보드 Z87-DELUXE/SATAEXPRESS 를 특별히 입수한 만큼 성능과 사용법을 검증한다.

미리 전해야 할 부분은 Z87-DELUXE/SATAEXPRESS는 SATA Express 검증용으로 만들어진 프로토 타입 메인보드다. ASUS 홍보에 따르면 일본에 단 1장밖에 없는 특별한 제품이다. 실제로 SATA Express 커넥터를 탑재한 것은 차세대 인텔 칩셋을 탑재한 제품이기 때문에 SATA Express가 실제 사용자의 손에 들어갔을 때는 이 벤치마크나 사용법과는 다를 가능성이 있음을 미리 양해 바란다.

그런데 Z87-DELUXE/SATAEXPRESS 본체를 보면 폼 팩터는 일반적인 ATX로 별 다른 부분은 없다. CPU 소켓은 LGA1150 에서 하스웰 아키텍처의 4세대 Core 프로세서/Pentium/Celeron에 대응하며 전원부는 16페이즈로 보인다.

메모리는 DDR3 4 DIMM, 확장 슬롯은 PCI Express x16×3, PCI Express x1×4, 1번째와 2번째 PCI Express x16 슬롯 사이에는 PLX Technology의 PEX8068가 장착되어 있다. 이것은 단순한 8레인 PCI Express 스위치로 이 부분은 나중에 살펴본다.

외관으로는 발매 중인 Z87-DELUXE를 대체로 답습하고 있으며 SATA Express 주변이 다르다.

이 제품에는 2개의 SATA Express port가 준비되어 있으며 메인 보드 엣지에는 ASMedia의 추가적인 ASM106SE 칩이 구현되어 있다.

SATA Express의 커넥터는 기존 SATA 커넥터가 2기, 그 옆에 8 핀 커넥터를 1기 추가한 모양으로 되어 있다. 이 때문에 과거의 SATA 6Gbps의 디바이스도 2기 접속하도록 되어 있다.

커넥터 부근에는 ASMedia의 ASM1467로 불리는 칩이 1커넥터당 2개 붙어 있다. ASMedia에서 공개되고 있는 ASM1467의 제품 정보를 보면 NGFF(M.2)로 M.2에는 1개의 커넥터에 PCI Express와 SATA중 하나를 이용할 수 있는데 SATA Express도 마찬가지란 얘기다. M.2는 SATA Express와 동시에 SATA Revision 3.2에서 책정된 규격인 셈인데 이것으로 두 기술이 형제 관계임이 잘 나타난다.

SATA Express와 M.2의 커넥터를 간단히 말하면 기기 측이 SATA의 경우 SATA의 신호와 프로토콜이 전송된다. 한편 기기 측이 PCI Express의 경우 PCI Express의 신호와 프로토콜이 전송된다. 이것은 커넥터 핀 배치와 커넥터가 공통은 아니지만 그것을 어느 정도 통일화한 것이 SATA Express.

따라서 ASM106SE는 PCI Express 2.0 x2 접속의 SATA 6Gbps 대응 컨트롤러인데 PCI Express기기 접속 시 PCI Express의 프로토콜을 그대로 패스 스루 하는 컨트롤러라고 파악하는 것이 좋을 것 같다. PCH에서 나온 SATA Express 커넥터는 단순히 PCH에서 나오는 PCI Express나 SATA 6Gbps의 신호와 프로토콜 중 하나를 선택해 출력하고 있을 뿐이다.

SATA Express 커넥터. 왼쪽이 PCH 연계, 오른쪽이 ASM106SE 경유

SATA Express 커넥터. SATA 커넥터 2개와 그 옆에 8핀 커넥터가 늘어선 느낌

SATA Express 커넥터에 케이블을 장착한 모습

마찬가지로 PCI Express의 신호를 전송하는 Thunderbolt와 비교하면 동시에 흐르고 있는 디스플레이 신호 등과 데이지 체인 접속을 고려하지 않기 때문에 하드웨어 부분이 꽤 단순하다. SATA 호스트 컨트롤러가 2레인 분의 PCI Express를 패스 스루 할 수 있도록 재설계 하면 낮은 비용으로 장착할 수 있는 고성능 인터페이스다. 실제 성능은 PCI Express 2.0 사용시 8Gbps 정도, 이것은 과거의 SATA 6Gbps와 비교하면 고속이다.

다만 Z87-DELUXE/SATAEXPRESS의 블럭 다이어그램을 입수할 수 없었기 때문에 SATA Express의 포트가 어떻게 PCI Express 버스에 접속되어 있는지는 불명하다. 

Z87 칩셋에는 최대 8레인 PCI Express 2.0을 탑재 할 수 있는데 이 중 2레인은 USB 3.0 2포트 또는 SATA 6Gbps 2포트, Z87-DELUXE/SATAEXPRESS는 1과 2레인을 PCH 통합 SATA Express, 7과 8레인을 ASM106SE에 할당하고 있다. 5와 6레인은 가장 하단의 x16 형상의 슬롯에 할당되어 실제 접속도 x2로 나타났다.

4레인은 PEX8608에서 7레인에 분기하여 모든 PCI Express x1 슬롯과 Realtek RTL8111G에 의한 Gigabit Ethernet 컨트롤러로 할당되어 있다.

따라서 Z87 칩셋의 3레인은 빈 것이지만 Z87-DELUXE/SATAEXPRESS는 프론트 패널용도 포함하여 총 8port USB 3.0이 있고 4포트 USB 3.0 Hub 칩 ASM1074이 보이기 때문에 Flexible I/O에 따라 PCI Express가 아니라 USB 3.0에 할당된 것으로 보인다.

Z87-DELUXE/SATAEXPRESS의 PCH블록 다이어그램(추측)

서론이 꽤 길었지만 마침내 SATA Express의 성능을 테스트하기 위해 평가용 키트로서 PCI Express x2 접속의 고성능 SSD RAIDR EXPRESS가 제공되어 이를 사용하여 성능을 평가했다. 벤치마크로는 CrystalDiskMark 3.0.3(이하 CDM) 및 ATTO Disk Benchmark(이하 ATTO)을 이용했다.

CPU는 Core i7-4770K(3.5GHz, 비디오 기능 내장)을 이용, 메모리는 DDR3-1600에서 4GB×2, OS는 Windows 7 Ultimate(64bit)등.

먼저 RAIDR 본래의 속도를 보기 위해 메인보드의 최상단 PCI Express x16 슬롯에 접속했다. CDM의 0Fill에서 시퀀셜 리드 695.3MB/sec, 쓰기 733.6MB/sec. ATTO는 읽기 759MB/sec, 쓰기 780MB/sec에 가까운 높은 성능을 발휘했다. ATTO에서 8KB~128KB 블록 전송이 안정되지 못했는데 이는 OS등 과의 궁합으로 보인다

PCH 측의 SATA Express에 접속했을 경우 CDM의 순차 읽기에서 691.8MB/sec, 쓰기는 685.9MB/sec였다. ATTO에서 읽기가 765MB/sec, 쓰기 749MB/sec. 전술한 PCI Express x16 슬롯은 CPU 직결을 위해 고속이지만 SATA Express는 PCH를 직결로 둔 형태로 특히 CMD의 시퀀셜 쓰기에서는 약간 불리하다. 또 4K QD32도 버스 폭이 병목이 되어 충분한 명령이 발행되고 있지 않다고 생각된다.

PCI Express 2.0 x2에서 본래 10Gbps(1GB/sec)의 성능을 나타낸다고 하지만 이는 RAIDR EXPRESS가 가진 컨트롤러가 더 이상의 성능을 내지 못하기 때문이라고 생각된다. 또 NAND의 전송 속도 등도 이미 상한에 달해 있다고 생각해도 좋을 것이다.

보도 - http://pc.watch.impress.co.jp/docs/topic/review/20140308_638704.html?ref=pick&utm_content=pc-top&utm_campaign=pick&utm_source=pc.watch.impress.co.jp&utm_medium=content-text