Was ist der schnellste externe Speicher, der auf Intel 2020 27" iMac unterstützt wird?

Es gibt drei Dinge, die die Kompatibilität und Leistung beim Anschluss externer Speicher beeinflussen:

1. Der physische Anschluss und das Kabel. Der 2020 iMac verfügt über vier USB Typ A (USB-A) und zwei USB Typ C (USB-C) Anschlüsse.

2. Das Datenübertragungsprotokoll - USB 1, USB 2, USB 3 (und spätere Varianten 3.1 und 3.2) und Thunderbolt. Es gibt auch USB 4, aber das ist für 2020 iMac nicht relevant. Der 202O iMac unterstützt:

• USB-A-Anschlüsse: USB 3.0 (maximale Geschwindigkeit 5 Gbit/s) und langsamer USB 2 und USB 1.
• USB-C-Anschlüsse: Thunderbolt 3 (maximale Geschwindigkeit 40 Gbit/s), USB 3.1 gen2 (10 Gbit/s) und langsamere USB 3.1-Geschwindigkeiten.

3. Das Laufwerk im externen Gerät/Gehäuse. Gängige Typen sind SATA (maximale Geschwindigkeit 6 Gbit/s) oder NVMe (schneller). Festplatten sind normalerweise SATA, während SSDs SATA oder NVMe sein können.

Die 5-Gbit/s-Standards USB 3.1 gen1 und 3.2 gen1x1 ähneln USB 3.0, und Speichergeräte, die diese spezifizieren, sind im Allgemeinen über die USB-A-Ports mit USB 3.0 kompatibel.

Außerdem ist USB 3.2 gen2x1 mit 10 Gbit/s sehr nah an USB 3.1 gen2. Daher sollten Speichergeräte, die USB 3.2 gen2x1 spezifizieren, mit dem 10-Gbit/s-USB-3.1-gen2-Protokoll kompatibel sein, das von den USB-C-Anschlüssen geliefert wird.

Neben den iMac-Anschlüssen, die mehrere Datenprotokolle unterstützen oder mit diesen kompatibel sind, unterstützen die meisten USB-Speichergeräte mehrere Datenprotokolle und (in vielen Fällen) sowohl USB-A- als auch USB-C-Kabel und Computeranschlüsse.

Für einen Überblick über USB-Standards lesen Sie Wikipedia .

Thunderbolt ist ein anderer Verbindungsstandard, der von Intel (in Zusammenarbeit mit Apple) entwickelt wurde, als Apple einen Bedarf für eine schnellere Verbindung als die von USB 3 sah. Die ersten beiden Iterationen des Standards verwendeten den physischen Mini DisplayPort-Anschluss auf iMacs, während Thunderbolt 3 verwendet USB-C.

Thunderbolt- und USB-Standards sind jetzt konvergiert, wobei Thunderbolt 4 und USB 4 sehr ähnlich sind. Für mehr Details lesen Sie Wikipedia . Die aktuellen 2021 iMacs unterstützen Thunderbolt 3 und USB 4 (unter Verwendung von physischen USB-C-Anschlüssen).

Beim iMac 2020 können Thunderbolt 3-Speichergeräte nur an die USB-C-Anschlüsse angeschlossen werden und müssen Thunderbolt 3-Kabel verwenden. Ältere Thunderbolt 1- und 2-Geräte können nur mit Kabeln verbunden werden, die zu Thunderbolt 3 konvertieren – der iMac unterstützt Thunderbolt 1 und 2 nicht direkt.

Beachten Sie, dass neben physischen USB-C-Anschlüssen, die Thunderbolt 3 unterstützen, ein blitzähnliches Symbol angezeigt wird.

Um die Dinge weiter zu verwirren (aber außerhalb des Bereichs dieser Frage), unterstützen USB-C-Ports auch den Anschluss von Monitoren, die beispielsweise Display Port- und HDMI-Standards verwenden.

Was sollten Sie suchen:

Für maximale Geschwindigkeit (und Kosten) sollten Sie nach einem Thunderbolt 3 SSD-Speichergerät suchen. Diese können ähnlich performant sein wie die interne SSD (~2000 MByte/s). Beispiel: Samsung X5.

Für bescheidenere Kosten gibt es SSDs, die USB 3.1 Gen 2 (oder 3.2 Gen 2x1) verwenden und über die USB-C-Anschlüsse des iMac ~1000 Mbyte/s liefern. Beispiel: Sumsung T7.

Und für einen etwas geringeren Preis gibt es SSDs, die USB 3.1 Gen 2 verwenden, aber intern SATA-SSDs verwenden und nur ~500 Mbyte/s liefern. Beispiel: Samsung T5. Diese Geräte können mit USB 3.0, 3.1 Gen1/2 oder 3.2 Gen1/2 entweder an USB-C- oder USB-A-Ports angeschlossen werden – die Geschwindigkeitsunterschiede sind gering, da die SATA-SSD zum Engpass wird.

Geräte wie das Samsung T7 (oder T5) bieten schnellen Sekundärspeicher, es sei denn, Sie haben ein professionelles Bedürfnis nach höchster Geschwindigkeit.

Ich habe nur Samsung als Beispiel verwendet. Es gibt andere ebenso gute (und einige nicht ganz so gute) Marken.

Ich habe einen 2018 Mac mini, der die gleichen USB- und Thunderbolt 3-Funktionen wie Ihr Mac hat. Ich habe auch eine Thunderbolt 3 Samsung X5 SSD und eine 10 Gb/s USB Samsung T7 SSD. Ich werde meine Antworten auf das stützen, was ich über diese Hardware weiß.

Wenn das Thunderbolt 3 Samsung X5 über eine USB-Typ-C-Buchse (Buchse) mit dem Mac verbunden ist, wird in den Systeminformationen unter NVMExpress Folgendes angezeigt.

Wie das interne Laufwerk erscheint das Thunderbolt 3 Samsung X5 als NVMExpress-Laufwerk, außer dass das Laufwerk extern ist. Beachten Sie, dass TRIM unterstützt wird.

Die Systeminformationen zeigen auch Folgendes unter Thunderbolt an.

Das Thunderbolt 3 Samsung X5 hat eine Lesegeschwindigkeit von 2800 MB/s. In Bit pro Sekunde wären das 22,4 Gb/s, da 8 Bit = 8 Byte. Da die im obigen Bild gezeigte Geschwindigkeit bis zu 40 Gb/s beträgt, kann man schließen, dass die Lesegeschwindigkeit von 22,4 Gb/s nicht durch Thunderbolt 3 begrenzt wird, sondern eher durch das NVMe-Laufwerk im Samsung X5.

Wenn das USB-Samsung T7 über eine USB-Typ-C-Buchse mit dem Mac verbunden ist, wird in den Systeminformationen unter USB Folgendes angezeigt.

Die Datenübertragungsgeschwindigkeit beträgt bis zu 10 Gb/s. Dies ist die maximale Geschwindigkeit für USB-Geräte, die an einen USB-Typ-C-Anschluss an unseren beiden Macs angeschlossen sind. Es gibt keinen Hinweis auf TRIM- Unterstützung, die möglicherweise nicht erforderlich ist, wenn die eingebettete PCIe-NVMe-Technologie ausreichend schnell ist.

Wenn das USB-Samsung T7 an eine USB-Typ-A-Buchse am Mac angeschlossen ist, wird in den Systeminformationen unter USB Folgendes angezeigt.

Hinweis: Das USB Samsung T7 wird mit einem Kabel zum Einstecken in eine USB-Typ-C-Buchse und einem anderen Kabel zum Einstecken in eine USB-Typ-A-Buchse geliefert.

Die Datenübertragungsgeschwindigkeit beträgt bis zu 5 Gb/s. Dies ist die maximale Geschwindigkeit für USB-Geräte, die an einen USB-Typ-A-Anschluss an unseren beiden Macs angeschlossen sind. Auch hier gibt es keinen Hinweis auf TRIM- Unterstützung.

Schlussfolgerungen

Ihr Beitrag enthält die folgenden vier Fragen.

• Was ist der schnellste externe Speicher, der auf Intel 2020 27" iMac unterstützt wird?

  Das Thunderbolt 3 Samsung X5 hat eine Lesegeschwindigkeit von 2800 MB/s, was 22,4 Gb/s entspricht. Das bedeutet, dass die Datenrate zwischen dem externen Laufwerk und dem Mac 22,4 Gb/s überschreiten muss, was schneller ist als die maximale USB-Datenrate von 10 Gb/s, die mein Mac bietet. Daraus lässt sich folgender Schluss ziehen.

  >Nichts, was USB bietet, ist schneller als das, was Thunderbolt 3 bietet, und auch mit Ihrem Mac kompatibel.

• Was unterstützt der 2020 Intel iMac 27"?

  Die USB-Typ-C-Buchsen unterstützen mindestens die folgenden Geräte.

  Thunderbolt 1 mit eigener Stromversorgung
  Thunderbolt 2 mit eigener Stromversorgung
  Thunderbolt 3
  USB 2.0
  USB 3.0 (wie USB 3.1 Gen 1 und USB 3.2 Gen 1×1)
  USB 3.1 Gen 2 (wie USB 3.2 Gen 2×1)

  Hinweis: Apples Thunderbolt 3 (USB-C) auf Thunderbolt 2 Adapter versorgt das Gerät nicht mit Strom vom Mac.

  Die USB-Typ-A-Buchsen unterstützen mindestens die folgenden Geräte.

  USB 1.1
  USB 2.0
  USB 3.0 (wie USB 3.1 Gen 1 und USB 3.2 Gen 1×1)

• Was bedeutet das für die Datenübertragungsgeschwindigkeit?

  Die USB-Typ-C-Buchsen bieten Thunderbolt 3-Geschwindigkeiten von bis zu 40 Gb/s und USB-Geschwindigkeiten von bis zu 10 Gb/s.

  Die USB-Typ-A-Buchsen bieten USB-Geschwindigkeiten von bis zu 5 Gb/s.

• Worauf muss ich beim Kauf eines externen Laufwerks achten, um sicherzustellen, dass es mit der schnellsten Option kompatibel ist?

  Suchen Sie nach einer Thunderbolt 3 SSD mit hohen Lese-/Schreibgeschwindigkeiten (im GB/s-Bereich). Die SSD sollte auch TRIM unterstützen . Sie können auch nach einer Thunderbolt 1- und 2-SSD suchen, aber diese Laufwerke müssten selbst mit Strom versorgt werden und würden einen Thunderbolt 3 (USB-C) auf Thunderbolt 2-Adapter erfordern . Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass Sie eine Thunderbolt 1- oder Thunderbolt 2-SDD mit eigener Stromversorgung zu einem niedrigeren Preis als eine Thunderbolt 3-SSD finden.

Geschwindigkeitsvergleiche

Beworbene Spezifikationen

Wenn Sie Mactracker sehen: https://apps.apple.com/us/app/mactracker/id430255202?mt=12 hat Ihr Mac 2 Thunderbolt 3 Ports:

Thunderbolt 2 - Thunderbolt 3 (up to 40 Gbps)

Es ist also das schnellste auf Ihrem Mac. Die externen Gehäuse SSD Thunderbolt 3 haben im Inneren eine NVME-SSD. Zum Beispiel haben Sie das Samsung X5.

Der schnellste Anschluss an Ihrem iMac ist der Thunderbolt-Anschluss. Es kann Datenraten von bis zu 40 Gbit/s unterstützen, was 5 GB/s entspricht.

Jetzt sind die meisten Verbraucher-SSDs ziemlich schnell, überschreiten aber die theoretische Grenze von 5 GB/s nicht. Die schnellste Geschwindigkeit, die Sie normalerweise erreichen können, liegt bei etwa 3 GB/s, was Sie mit diesem Gehäuse und im Grunde jeder NVME-SSD erreichen könnten, die den auf der Produktseite genannten Kriterien entspricht.

Über die Verwirrung von Thunderbolt:

Thunderbolt und Thunderbolt 2 wurden hauptsächlich auf Macs verwendet und die meisten Windows-Computer hatten "nur" USB. Thunderbolt ist vielseitiger als die älteren USB 2- und USB 1-Standards. Es ist in der Lage, zB Display-Verbindungen über den DisplayPort-Standard zu unterstützen, der in die Thunderbolt-Spezifikationen integriert wurde, was normales USB 1 und 2 nicht beinhaltete. Ältere USB- und Thunderbolt-Anschlüsse teilten sich nicht denselben Anschluss, sodass die Unterscheidung einfach war.

Heutzutage ist der USB-C-Anschluss derselbe wie Thunderbolt 3, sogar USB 4 und Thunderbolt 4 verwenden diesen Anschluss. Allerdings ist USB-C im Allgemeinen nicht so leistungsfähig wie Thunderbolt 3. Die unterstützten Protokolle können jedoch abweichen. Das heißt, Sie könnten einen USB-C-Anschluss haben, der nur das USB 3.1-Protokoll unterstützt, während ein anderer identisch aussehender USB 3.2 unterstützen würde.

Wenn Geld keine Rolle spielt, eine PCIe-SSD der Enterprise-Klasse über Thunderbolt für >3,5 GB/s sequenzielles Lesen oder Schreiben und über 1 Million IOPS ^* (IO ops/sec).

Höchstwahrscheinlich eine neuere Intel Optane SSD mit 3D XPoint-Speicher, nicht Flash, obwohl es schnelle Enterprise-SSDs von anderen Anbietern gibt. Die Zahlen im Titel sind eine grobe Schätzung dessen, was Sie von einem Optane SSD DC P5800X PCIe4.0-Laufwerk mit einem Engpass durch PCIe3.0 erhalten könnten. Oder eine Flash-SSD von einem anderen Anbieter, die bis an die Grenzen von PCIe3.0 x4 gehen kann. Oder sogar ein Haufen DRAM in einer PCIe-Karte, wenn sie die noch herstellen.

Sie sagten "am schnellsten", nicht "am schnellsten, das sich für den Verbraucher / den persönlichen Gebrauch kaufen könnte", also ist das der Punkt dieser Antwort: Möglichkeiten, wie SSDs schnell sein können und wie Sie Tausende von Dollar für ein Terabyte oder mehr ausgeben können von SSD-Speicherplatz, der für viele Workloads mit vielen Kernen auf einem großen Xeon mithalten könnte.

Diese Maschine verfügt über einen Thunderbolt 3-Anschluss, sodass Sie mit einer PCIe3.0 x4-Verbindung arbeiten können, viel mehr Bandbreite und geringere Latenz / weniger Overhead als USB 3.1 oder sogar 3.2, sogar mit UASP (USB-Attached-SCSI, das umgeht einige Overheads und Einschränkungen des USB-Protokolls). Mit dem richtigen Adapter sollten Sie damit eine M.2-SSD anschließen können (wie moderne Laptops und Desktops für Hochleistungs-SSDs verwenden). Oder mit etwas, das als externes GPU-Gehäuse konzipiert ist, sollten Sie einen PCIe x16-Kartensteckplatz (elektrisch nur x4 von Thunderbolt) mit Lüfter erhalten, sodass Sie Enterprise-SSDs mit ernsthaften Kühlkörpern verwenden können, die für PCIe-Steckplätze des Motherboards ausgelegt sind. zB wie dieser , der in einem Suchergebnis auftauchte.

( Anhaltende SSD-Leistung beinhaltet normalerweise eine erhebliche Hitze im Controller, z. B. 21 W für einen High-End-Intel Optane DC wie P5800X , daher ist ein Kühlkörper erforderlich, um einen kontinuierlichen Betrieb ohne Drosselung zu ermöglichen, um eine Überhitzung zu vermeiden. M.2-Verbraucherlaufwerke häufig müssen Sie drosseln, wenn Sie sie stark laufen lassen, aber normalerweise passiert das nur während künstlicher Benchmarks; die echte Nutzung ist normalerweise stoßweise, wie das Kopieren von ein paar Dutzend GB für ein paar Sekunden und dann zurück in den Leerlauf.)

Der NVMe-Treiberschnittstellenstandard für Computer zur Kommunikation mit SSDs bedeutet, dass Sie (AFAIK) keinen speziellen Treiber benötigen, um SSDs der Enterprise-Klasse mit einem Mac zu verwenden. (Der allerschnellste nichtflüchtige Speicher ist wahrscheinlich Optane DC PM, das in DIMMs geliefert wird, die Sie in Speichersteckplätze ( wie diesen ) stecken, zur Verwendung mit Cascade Lake und späteren Server-CPUs, sodass User-Space-Prozesse den Speicher wirklich in ihrem abbilden können eigenen Adressraum, Umgehung des Kernels und Treibern die Kontrolle des Zugriffs über Seitenberechtigungen für den virtuellen Speicher überlassen ( ziemlich ordentlich , aber Sie könnten es nicht mit einem iMac verwenden).

SSDs, die 3D XPoint anstelle von Flash verwenden, können sehr schnell sein, insbesondere bei kleinen Schreibvorgängen und bei gemischten Lese- und Schreiblasten, also sollten Sie sich in diesem hypothetischen Szenario dafür entscheiden. SSDs, die um 3D XPoint anstelle von Flash herum gebaut sind, sind definitiv für Geschwindigkeit über Kapazität und Preis optimiert.

PCIe ist abwärtskompatibel: Ein PCIe4.0-fähiges Laufwerk, das in einen nur PCIe3.0-fähigen Steckplatz / Kabel / Adapter gesteckt wird, verhandelt die höchste Geschwindigkeit, zu der beide Seiten in der Lage sind, also ein Super-High-End-Laufwerk wie eine Intel Optane SSD P5800X (2,5" NVMe PCIE4.0 x4) ( Testbericht ) kann immer noch mit PCIe3.0-Geschwindigkeit ausgeführt werden.

Die PCIe3.0 x4-Schnittstelle von Thunderbolt 3 ( 32,4 Gbit/s, dh ~4 GByte/s rohe Schnittstellenbandbreite ) wird ein Engpass für sequentielle Übertragungen sein, anstelle der nativen Fähigkeit des Laufwerks von bis zu 7,4 GB/s Lesen oder Schreiben. Für kleine gemischte Lese- und Schreibvorgänge können Sie möglicherweise immer noch in die Nähe der 2 Millionen IOPS gemischter Lese- und Schreibvorgänge kommen, zu denen dieses Laufwerk angeblich in der Lage sein soll. (bis zu 1,55 Millionen zufällige 4k-Lese-IOPS, bis zu 1,6 Millionen zufällige 4k-Schreib-IOPS). Außerdem sollten die Garantien für niedrige Latenz vollständig gelten, z. B. <6 us für 99 % der kleinen Anfragen und <66 us für 99,999 % der kleinen Anfragen.

(Ich bin mir nicht sicher, ob Thunderbolt den PCIe-Transaktionen eine nennenswerte Menge an zusätzlicher Latenz hinzufügt, abgesehen von den wenigen Nanosekunden Lichtgeschwindigkeitsverzögerung durch die Kabellänge und einigen Gate-Verzögerungen durch Muxing. Wikichip zeigt einige Details von Thunderbolt 3 in Ice Lake , aber geht nicht ins Detail, ob/wie Thunderbolt PCIe-Pakete kapselt.)

Dieses Laufwerk ist in den Formfaktoren U.2 und E1.S erhältlich. U.2 ist wie ein 2,5-Zoll-Laptop-/Serverlaufwerk, aber mit PCIe-Anschlüssen anstelle von SATA, das in einen Schacht in einem Speicherserver geschoben werden soll. Sagen wir einfach, dass Sie es theoretisch mit Thunderbolt verbinden könnten. Siehe auch https: / /nvmexpress.org/new-pcie-form-factor-enables-greater-pcie-ssd-adoption/ bezüglich: Formfaktoren.

Etwas, das Sie definitiv mit einem Thunderbolt -> PCIe-Steckplatzgehäuse verwenden könnten, ist ein DapuStor H3100, der im HHHL-Kartensteckplatz-Formfaktor (halbe Höhe, halbe Länge) und PCIe3.0 x4 geliefert wird. Die Zahlen, die Sie in diesem Test sehen , verwenden also dieselbe Schnittstellengeschwindigkeit, die Sie über Thunderbolt erhalten könnten. 3528 MB/s Lesen, 2603 MB/s Schreiben, 803 kIOPS zufälliges Lesen, 250 kIOPS zufälliges Schreiben.
Dies ist ein eTLC-NAND-Flash-Gerät, daher ist es beim zufälligen Schreiben offensichtlich viel langsamer als das Optane mit 3D XPoint. Und die Latenz ist schlimmer. MacOS steht nicht auf der Liste der unterstützten Betriebssysteme, aber es ist eine NVMe-SSD.

Beachten Sie, dass die sequentielle Bandbreite nicht das einzige Kriterium für die Speichergeschwindigkeit ist. NVMe hat einige inhärente Protokoll-/Treibervorteile für geringe Latenz und eine hohe Anzahl kleiner IO-Operationen pro Sekunde (IOPS), was wichtig ist, wenn Sie diesen Speicher beispielsweise für einen Datenbankserver verwenden möchten.

Einige Speicherhardware-Rezensionsseiten führen Benchmarks durch, die Laufwerke sowohl in Situationen mit niedriger als auch mit hoher "Warteschlangentiefe" testen, dh parallel mit einer Anzahl ausstehender Anforderungen. In einer Einzelbenutzer-Desktop-Situation ist es üblich, dass ein Programm keine anderen Lesevorgänge durchführt, bis die Daten vom aktuellen Lesevorgang zurückkommen. (z. B. beim Laden einer ausführbaren Datei kann sie nicht ausgeführt werden und openSystemaufrufe ausführen, bis sie selbst geladen ist). Daher korreliert die Reaktionsfähigkeit des Desktops oft stärker mit IOPS und Latenzzeiten bei niedriger Warteschlangentiefe, wie z. B. QD 1 bis 4.

Ich halte das ziemlich nicht technisch, also bin ich sicher, dass jemand da sein wird, um mit den Details zu streiten. ;-)

Thunderbolt ist "viele verschiedene Dinge". Es enthält PCIe, den Standard für den Anschluss von Geräten an die Hauptplatine von Computern. Anstatt also einen Steckplatz auf der Platine zu haben, haben Sie jetzt ein Kabel. Es enthält auch DisplayPort-Videosignale und Strom.

Aus diesem Grund können Sie Thunderbolt verwenden, um eine Verbindung zu einem „Hub“ herzustellen, der mehr USB-Anschlüsse, Videoanschlüsse, SD-Kartenleser und Ethernet bietet. Es ist eine Autobahn für verschiedene Fahrzeuge.

Thunderbolt 1, 2, 3 (und 4!) sind nur neuere, schnellere Iterationen der Technologie. (Wie bei USB.)

USB wurde als allgemeines Mittel zum Anschließen von Geräten entwickelt: Mäuse, Tastaturen, Laufwerke usw.

Thunderbolt-Geräte sind im Allgemeinen etwas schneller als USB-Geräte. Und mit schneller meine ich teuer.

NVMe ist eher eine Eigenschaft des Geräts selbst als ein „Transport“.