Обзор и тестирование SSD 960 Гбайт и 1 Тбайт: Crucial M500, Crucial BX100 и Samsung 850 Pro

SSD объемом 1 Тбайт – вещь специфичная. Ведь цена подобных моделей по-прежнему ощутима для бюджета среднестатистического пользователя. Поэтому обычно отдают предпочтение более дешевому варианту, сочетающему SSD и HDD. Но бывают ситуации, когда альтернатив нет. И в таких случаях стоит знать, что происходит с производительными решениями, основанными на Marvell, Silicon Motion или Samsung.
16 мая 2015, суббота 01:00
I.N. для раздела Лаборатория

Оглавление

Вступление

Твердотельный накопитель объемом 1 Тбайт – вещь довольно специфичная. Несмотря на постоянное снижение, цена таких устройств по-прежнему остается ощутимой для бюджета среднестатистического пользователя (причем не только российского), пусть и не безумной. Поэтому обычно, если есть необходимость в пространстве, отдают предпочтение более дешевому варианту, сочетающему SSD на 120-256 Гбайт и HDD. Однако бывают ситуации, когда альтернатив нет. Например, при использовании ноутбука, где не поставишь несколько жестких дисков, или при необходимости сборки максимально тихого (либо бесшумного) компьютера.

Кроме того, при рассмотрении емких SSD возникает интерес и чисто академического плана. Достаточно вспомнить, как ведут себя популярные контроллеры SandForce SF-2281 и Phison PS3108-S8 при росте объемов сверх какого-то определенного значения.

И если творение инженеров SF больше 512 Гбайт попросту не поддерживает (при этом «давая слабину» в зависимости от используемой флеш-памяти, зачастую уже на объемах в 240-256 Гбайт), то S8 может работать с массивами до 1 Тбайт включительно. Правда, с тем же ограничением. В итоге, как мы уже видели на примере Kingston SSDNow V310 960 Гбайт, по сравнению с менее емкими вариантами накопитель представляет собой не лучшее зрелище. Но и контроллер-то бюджетный, и изначально он под такой объем не проектировался.

А что происходит с априори более производительными решениями, к примеру, Marvell, Silicon Motion или Samsung? Благодаря нашему партнеру – компании Регард, мы постараемся выяснить это в ходе нынешнего материала.

Участники тестирования

Представим наших новых участников:

Цены указаны на момент написания данного материала.

Crucial M500 960 Гбайт (CT960M500SSD1) и Crucial BX100 1 Тбайт (CT1000BX100SSD1)

Именно в таком порядке, а не наоборот. Почему? Да потому что M500 появился намного раньше – по современным меркам это уже самый настоящий ветеран рынка: официальный анонс состоялся в самом начале января 2013 года. В продаже они появились в апреле того же года и тех пор неизменно присутствуют в прайс-листах многих магазинов.

Коробки – в традиционном оформлении Micron.

Семейство M500 довольно примечательно: это первые серийные накопители, в основе которых лежит флеш-память на кристаллах MLC NAND, изготовленных по техпроцессу 20 нм, а до кучи – с увеличенной до 128 Гбит плотностью. Таким образом, сразу два важных шага для рынка в одном.

Нужно отметить, что M500 не только стали первыми, но и оставались единственными на протяжении приличного отрезка времени: конкурирующие SSD на такой флеш-памяти под другими торговыми марками появились значительно позднее.

Если раньше в комплекте с накопителями Micron можно было найти шлейфы и адаптеры, то теперь – лишь утолщающая рамка.

BX100 также стал знаковым, но уже для самой Micron, которая до этого практически всегда отдавала приоритет платформе Marvell. Лишь однажды к последней была добавлена Phison (Crucial V4 – контроллер PS3105-S5).

В случае Crucial BX100 использован контроллер Silicon Motion SM2246EN. Компанию разработке SM составила MLC NAND производства Micron, выполненная по нормам нового 16 нм техпроцесса, с плотностью 128 Гбит на кристалл.

Ну а в M500, напомню, применен контроллер Marvell 88SS9187.

Накопители поддерживаются фирменным программным пакетом SSD Toolbox, который выделяется среди аналогичных решений других компаний: у него нет своего полноценного интерфейса – доступ осуществляется через браузер (обычно по такой схеме работают приложения корпоративного класса). Но это – единственная особенность, в остальном все схоже: доступ через ярлык в меню «Пуск» и полноценная функциональность.

Пользователю доступна возможность просмотреть SMART и общее состояние накопителя (при этом есть доступ даже к моделям других производителей), можно произвести обновление микрокода как путем прямой загрузки его с сервера Micron, так и локально, из файла, выполнить полную очистку подачей команды Secure Erase.

Для нашего BX100 обнаружилась новая версия микрокода – MU02.

Процесс обновления выглядит специфично: с сервера Crucial загружается образ, который прописывается в загрузчик операционной системы, затем инициализируется принудительная перезагрузка системы, загружается специальная версия ОС на базе Linux и происходит прошивка устройства. Весь процесс полностью автоматизирован и занимает буквально пару минут.

Samsung 850 Pro 1 Тбайт (MZ-7KE1T0BW)

Samsung 850 Pro – это, наверное, самый ожидаемый твердотельный накопитель последних лет. И он является знаковым для индустрии, причем даже в большей степени, нежели Crucial M500: впервые на розничный рынок выпущены модели на памяти 3D V-NAND.

Причем Samsung не в первый раз оказывается лидером: в свое время 840 и 840 EVO стали первыми розничными накопителями на TLC NAND, лишь совсем недавно SanDisk предложила линейку Ultra II на варианте TLC, разработанном Toshiba и SanDisk. Кстати, эти же компании совместно ведут разработки и своего варианта 3D NAND; пока что они еще не достигли рыночной стадии.

В комплекте с накопителем присутствует широкий ассортимент различной печатной продукции, в том числе наклейки на корпус системного блока, а в дополнение – компакт-диск с программным обеспечением Samsung Magician.

Основой 850 Pro стал уже знакомый нам по Samsung 840 EVO контроллер Samsung MEX (SLNO45X01 – 8030), сердцем которого является трехъядерный ARM-процессор Cortex R4, работающий на частоте 400 МГц.

Неизменной осталась и буферная память – это LPDDR2 собственного производства Samsung, объем которой зависит от объема продукта: Samsung 850 Pro 128 Гбайт оснащен буфером на 256 Мбайт, 256 и 512 Гбайт получили буфер объемом 512 Мбайт, а рассматриваемый образец 850 Pro на 1 Тбайт – буфер 1 Гбайт.

Основное отличие 3D V-NAND от классической NAND заключается в компоновке ячеек флеш-памяти, которые располагаются в единой плоскости, а затем уже накладываются друг на друга слоями, в итоге из них формируется как бы многослойный цилиндр (представьте себе стопку монет). В первом поколении 3D V-NAND (на розничный рынок так и не выпущенном) Samsung применяла 24-слойную компоновку, во втором, которое используется в 850 Pro, слоев уже 32. Нестандартна и плотность кристаллов NAND – 86 Гбит.

Из-за нестандартного значения плотности размещения информации на кристаллах, контроллер накопителя в конечном итоге получает дополнительный технологический резерв для своей работы: 850 Pro 1 Тбайт построен на массиве из 96 кристаллов и его реальный объем, как несложно подсчитать, составляет 1032 Гбайт. Затем вспоминаем, что для расчета объема используется традиционная десятичная система счисления (1 Гбайт равен 1 000 000 000, а не 1 073 741 824 байт), получается, что общий объем резервной области, находящейся в распоряжении контроллера, составляет 78 с небольшим гигабайт. Весь этот резерв используется микропрограммой SSD для алгоритмов выравнивания износа, повышения быстродействия, а также в качестве подменного фонда для вышедших из строя в результате износа ячеек.

Кстати, относительно износа. Изготавливается 3D V-NAND компанией Samsung по нормам 40 нм техпроцесса, что значительно крупнее, чем решения конкурентов, но экономия в сравнении с ними достигается за счет более плотной компоновки самих кристаллов. И такой техпроцесс положительно сказывается на общем ресурсе, ведь чем он меньше, тем меньше то количество циклов перезаписи, которое может выдержать флеш-память.

Samsung 850 Pro снабжаются удвоенным гарантийным сроком в десять лет. Конкурирующие решения других брендов ограничены меньшим сроком – от трех до пяти лет. Кроме SanDisk, которая совсем недавно выпустила серию Extreme PRO, снабдив ее столь же продолжительным гарантийным сроком. Правда, существует еще одно гарантийное ограничение: за весь десятилетний срок на накопитель не может быть записано больше 300 Тбайт данных.

Для обслуживания и выполнения различного рода операций доступно приложение Samsung Magician:

С помощью него можно проверить серийный номер на «валидность» (то есть действительно ли перед нами устройство, произведенное Samsung, или же это подделка), увидеть оценку его состояния (износ и SMART), протестировать уровень быстродействия, вручную отправить команду TRIM (полезно для систем без поддержки этой команды), обновить микропрограмму, выделить дополнительный объем под резерв контроллера (Over Provisioning), произвести полную очистку SSD с помощью подачи команды Secure Erase, либо создать загрузочный накопитель специально для этой цели, активировать особый режим кэширования Rapid Mode, активировать встроенное шифрование.

Программа сопровождается подробной встроенной справочной системой, у которой есть версия и на русском языке.

Технические характеристики

Сводная таблица спецификаций всех участников данного тестирования.

Параметр Crucial M500 Crucial BX100 Samsung 850 Pro
Объем 960 Гбайт 1 Тбайт 1 Тбайт
Технический код модели CT960M500SSD1 CT1000BX100SSD1 MZ-7KE1T0BW
Объем, фактически доступный пользователю после создания файловой системы, Гбайт, MBR, NTFS 894.25 931.51 953.86
Информация, сообщаемая диагностической программой CrystalDiskInfo
Форм-фактор, дюймы / высота корпуса, мм 2.5" / 7 2.5" / 7 2.5" / 7
Интерфейс подключения SATA 6 Гбит/с SATA 6 Гбит/с SATA 6 Гбит/с
Тип памяти, интерфейс памяти 20 нм 128 Гбит MLC NAND Micron, синхронный/ ONFi 3.0 16 нм 128 Гбит MLC NAND Micron, синхронный/ ONFi 3.0 40 нм 86 Гбит MLC 3D V-NAND Samsung, Toggle Mode
Контроллер Marvell 88SS9187 Silicon Motion SM2246EN Samsung MEX
Версия микропрограммы MU05 MU02 EXM02B6Q
Заявленная производителем максимальная скорость чтения, Мбайт/с 500 535 550
Заявленная производителем максимальная скорость записи, Мбайт/с 400 450 520
Заявленная производителем максимальная скорость записи, IOPS 80 000 70 000 90 000
Гарантия производителя, лет 3 года, но не более 72 Тбайт за 3 года и 40 Гбайт записанных данных за день 3 года, но не более 72 Тбайт за 3 года и 40 Гбайт записанных данных за день 10 лет, но не более 300 Тбайт записанных данных

Тестовый стенд и ПО

Отнюдь не во всех «десктопных» материнских платах реализована поддержка команды DIPM, переводящей накопитель в режим «глубокого сна», в результате чего его энергопотребление падает до крайне низких значений. В относительных величинах разница может впечатлять: до пяти-семи раз, однако в фактическом отношении речь идет о значениях около одного ватта и менее. Последнее для обычного настольного ПК не играет никакой роли.

Но в то же время твердотельные накопители часто ставят в ноутбуки, и вопрос поддержки этой команды в конкретных моделях интересует пользователей во вполне практическом свете: режим DevSleep, в который переходит SSD с активной поддержкой DIPM, позволяет добавить к автономной работе лишних пять-десять минут, что иногда бывает критичным.

В процессе тестирования используются две материнских платы: Gigabyte GA-Z77X-D3H, не поддерживающая DIPM, и Zotac Z77-ITX WiFi (Z77ITX-A-E), где необходимая поддержка реализована. Это оказалось несколько проще, чем искать системную плату с нужными характеристиками «в одном»: тестирование только на одной модели Zotac оказалось нецелесообразно из-за того, что она в ряде тестов (например, на время доступа) демонстрирует несколько более низкий уровень производительности SATA-контроллера, нежели обычные платы на Intel Z77.

А во избежание повреждения процессорного сокета материнской платы (как известно, процессорный разъем типа LGA довольно хрупок и рассчитан на достаточно ограниченное число переустановок ЦП) было решено собрать две практически полноценных тестовых конфигурации: материнские платы прямо в сборе с процессором, оперативной памятью и прочим просто переставляются на стенде по мере необходимости. Общим остался только блок питания – Corsair HX750W мощностью 750 Ватт.

И в довершение удобства ротации тестовых конфигураций даже системные накопители использованы форм-фактора mSATA и установлены в соответствующие посадочные места на материнских платах, благо они предусмотрены на обеих. Также было решено отказаться от громоздких систем охлаждения в пользу компактных, типа Intel BOX. Собственно, на основной тестовой конфигурации (материнская плата Gigabyte) эта система охлаждения и установлена, а вторичной конфигурации (на материнской плате Zotac) достался нашедшийся в моих запасах некий Titan, модель которого благополучно забылась. С учетом минимальной эксплуатации (стенд запускается на считанные минуты) и экономичного процессора проблем с ним не возникает.

Конфигурация №1: тестирование работоспособности DIPM

  • Материнская плата: Zotac Z77-ITX WiFi (Z77ITX-A-E);
  • Процессор: Intel Celeron G1610 «Ivy Bridge» 2.6 ГГц (штатный режим);
  • Система охлаждения: Titan;
  • Термоинтерфейс: Arctic Cooling MX-2;
  • Видеокарта: интегрированное в центральный процессор видеоядро Intel HD Graphics 2500;
  • Оперативная память: 2 х 2 Гбайт Crucial DDR3-1333 (9-9-9-24), работающая на частоте 1600 МГц с таймингами 9-9-9-24-1T;
  • Дисковая подсистема:
    • SSD KingSpec mSATA.6i 64 Гбайт (mSATA; JMicron JMF606 + 20 нм MLC 64 Гбит SyncNAND Intel, SVN474) установлен в mSATA2 – для операционной системы и тестовых приложений;
    • Испытуемый накопитель подключался к порту SATA 6 Гбит/с на материнской плате, режим AHCI включен;
  • Блок питания: Corsair HX750W, 750 Ватт;
  • Корпус: открытый стенд.

Конфигурация №2: тестирование производительности

  • Материнская плата Gigabyte GA-Z77-DS3H rev. 1.1 (BIOS версии F9);
  • Процессор: Intel Core i5-2500K «Sandy Bridge» 3.3 ГГц с разгоном до 4500 МГц при напряжении VCore 1.33 В (Turbo Boost отключен);
  • Система охлаждения: Intel BOX;
  • Термоинтерфейс: Arctic Cooling MX-2;
  • Видеокарта: интегрированное в центральный процессор видеоядро Intel HD Graphics 2500;
  • Оперативная память: 2 х 2 Гбайт Corsair Dominator-GT DDR3-2133 ver.7.1 (9-10-9-24; 1.65 В), работающая на частоте 1866 МГц с таймингами 8-8-8-24-1T;
  • Дисковая подсистема:
    • SSD KingFast F8M 128 Гбайт (mSATA; JMicron JMF667H + 20 нм MLC 128 Гбит SyncNAND Micron; KFJ09001) установлен в разъем mSATA2 материнской платы – для операционной системы и тестовых приложений;
    • Испытуемый диск подключался к порту SATA 6 Гбит/с на материнской плате, режим AHCI включен;
  • Блок питания: Corsair HX750W, 750 Ватт;
  • Корпус: открытый стенд.

Многие наверняка обратили внимание на то, что в качестве системы охлаждения процессора используется обычная штатная СО. Возможно, это прозвучит неожиданно для некоторых читателей, однако ее вполне хватает для корректного проведения тестов, в ходе которых температура ЦП остается довольно далеко от пороговых значений, при которых срабатывает защита от перегрева («троттлинг»).

Ведь задачей является тестирование накопителей, а не процессора, поэтому нагрузка на него далека от максимальной (пиковые всплески нагрузки крайне непродолжительны) и проблем с перегревом, которые дали бы о себе знать при запуске Prime или LinX, попросту не возникает.

Программное обеспечение:

  • Microsoft Windows 7 SP1 x64 со всеми текущими обновлениями;
  • Драйверы набора контроллера SATA системной логики:
    • Штатный драйвер msahci – для тестирования производительности;
    • Intel Chipset Device Software 9.3.0.1026 и штатный драйвер msahci – тестирование работоспособности DIPM.

Глобальные настройки операционной системы:

  • Отключены индексация и дефрагментация;
  • Не установлен антивирус;
  • Отключена служба System Restore;
  • Отключен спящий режим, профиль электропитания – «высокая производительность», «отключать диски – никогда»;
  • Файл подкачки отключен;
  • Создание файловой системы стандартными средствами ОС Windows 7 одним разделом на весь объем носителя, файловая система NTFS, размер кластера – «стандартный», «сжатие файлов» отключено.

В качестве тестового программного обеспечения используются:

  • Futuremark PCMark 7 (тестирование только носителя, стандартные настройки);
  • AS SSD Benchmark версии 1.7.4739.38088 (тесты Copy-Benchmark ISO, Program и Game);
  • CrystalDiskMark (64bit) версии 3.0.1 (стандартные настройки);
  • Intel NAS Performance Toolkit 1.7.1 (стандартный набор тестов).

Операции с реальными файлами (все операции – в пределах тестируемого носителя):

  • Копирование папки с фотографиями в формате jpeg, размер 1.52 Гбайт (1 634 455 894 байт), 423 файла;
  • Копирование папки с HD-видео (AVC), размер папки 10.3 Гбайт (11 085 980 739 байт), 7 файлов;
  • Копирование папки с музыкальными аудиозаписями в формате mp3, размер папки 1.51 Гбайт (1 631 352 647 байт), 479 файлов;
  • Копирование папки с документами в формате doc, размер папки 1.50 Гбайт (1 614 504 324 байт), 555 файлов;
  • Обработка контейнера mkv при помощи программы MKVToolnix 6.1.0 с удалением всех звуковых дорожек и субтитров (в качестве файла использовался доступный в сети короткометражный анимационный фильм Sintel, в виде файла размером 5.11 Гбайт);
  • Архивация папки с фотографиями и папки с документами в один архив (архиватор 7Zip версии 9.20 x64, тип архива – 7z, без сжатия).

Для удобства замеров первые четыре операции осуществлялись с помощью утилиты TeraCopy версии 2.27, выдающей статистические данные по окончании процесса операции с файлами. Кроме того, программа не использует системный файловый кэш, отчего скорость копирования не зависит от внутренних настроек операционной системы и более агрессивного кэширования файлов, когда «проводник» Windows отчитался о завершении операции копирования, но на самом деле процесс еще не завершился.

Тестирование производительности

Тяжка судьба обозревателя, занятого серийным тестированием моделей SSD. Но не менее тяжела она у того, кто интересуется твердотельными накопителями на серьезной основе, а не по принципу «Ага, бренд! Заверните два!». Проблема заключается в том, что производители, пользуясь невысоким уровнем знаний некоторых пользователей, а также тем, что корпуса накопителей непрозрачные и опломбированы, могут под крышку своего продукта помещать что угодно. Да, сначала идет самое лучшее, затем же, когда пройдет волна обзоров и наберется некоторая масса положительных отзывов, в ход начинает идти что-то более дешевое. А иногда одна и та же модель изначально идет в различных вариациях. Кому-то из пользователей это без разницы, а кого-то – интересует вопрос, за что же он уплатил деньги?

Кто-то начинает тестировать свежекупленное устройство и затем сравнивать полученные результаты с теми, что он видит в обзорах. И могут возникать вполне закономерные вопросы: «А почему мой SSD показывает меньший/больший уровень производительности, чем в обзоре?» Да, причина разницы может крыться и в некорректно настроенном ПК (например, в фоне работают приложения вроде антивируса), не совсем удачном микрокоде BIOS материнской платы (пример выше – тестовая плата Zotac) и изначально невысоком уровне производительности системы. Например, контроллер SATA 6 Гбит/с в наборах системной логики AMD даже в самых новых A88X и A78 ненамного, но слабее, чем в уже не самом «свежем» Intel Z77.

А тут еще и игры производителей с начинкой твердотельных накопителей. Особенно вопрос разности устройства касается платформы SandForce: особенность ее такова, что в ней нет одной-двух-трех (и так далее, то есть ограниченного числа) конфигураций контроллера и флеш-памяти. Общее число конфигураций у этой платформы на сегодняшний день таково, что их нумерация уже преодолела значение в 33 000 (не опечатка, именно тридцать три тысячи). Как правило, бренды стараются внутри одной модели использовать наиболее близкие по производительности конфигурации, однако так бывает не всегда. Иногда случаются и казусы, как в прошлом обзоре.

Разберем обновленные графики на примере. На данном графике присутствуют два Silicon Power S60 и два Silicon Power S70, а также формально они же, но в более толстом 9 мм корпусе V60 и V70. Вот здесь уже можно видеть наглядную разницу в их производительности.

В скобках указывается:

  • Контроллер;
  • Техпроцесс, режим работы памяти и ее производитель (в том случае, если производитель один, а упаковщик другой, то указывается «упаковщик/производитель», например, «Spectek/Micron»);
  • Идентификатор конфигурации памяти и контроллера (актуально для SandForce);
  • Версия микропрограммы, с которой проводилось тестирование.

В случае если какие-то данные отсутствуют или есть сомнения в достоверности (например, непонятен упаковщик микросхем памяти), стоит знак вопроса («?»). Это значит, что они мною не были зафиксированы или же были утеряны. В основном это касается идентификаторов SandForce – даже не предполагалось, что накопленная статистика постепенно разрастется до масштабов нескольких сотен моделей. И данные эти мы уже никогда не узнаем, ибо выловить ту же конфигурацию сложно, а спустя год-полтора – и вовсе невозможно.

Futuremark PCMark 7

Данный бенчмарк включает набор специализированных тестов дисковой подсистемы, воспроизводящих реальные ситуации при работе различных приложений. Каждый тест – это своего рода сценарий-трасса работы конкретного приложения, причем воспроизведена не «тупо» нагрузка, а реальная схема работы, когда приложение обрабатывает данные, затем пишет их на диск, считывает что-то другое, необходимое для работы, обрабатывает, прекратив любые операции с носителем, а потом снова начинает действия по чтению/записи.

Итогом такого тестирования является общий индекс производительности, высчитываемый по достаточно непростой формуле, и конкретные показатели скорости в мегабайтах в секунду. Необходимо помнить, что численные показатели учитывают и вышеуказанные паузы, поэтому итоговое значение в мегабайтах в секунду будет небольшим в численном выражении.

Score

Windows Defender

Importing pictures

Video editing

Windows Media Center

Adding Music

Starting applications

Gaming

AS SSD Benchmark

Данный бенчмарк позволяет увидеть скорость операций с файлами внутри одного носителя. Использовалась версия 1.7.4739.38088. Этот тест может проявлять зависимость от количества оперативной памяти в системе.

ISO

Program

Game

CrystalDiskMark (64bit) 3.0.1

Это уже больше синтетический бенчмарк, который полезен тем, что позволяет проводить тестирование в двух режимах. Первый – хорошо поддающийся компрессии поток однотипных данных, второй – поток случайных данных, практически не поддающийся сжатию. Соответственно, итоговый результат в обоих случаях будет очень близок к максимально возможным показателям тестируемого носителя.

Режим тестирования случайными данными, не подвергаемых компрессии

На накопитель записывается файл размером 1000 Мбайт, состоящий из случайных практически не поддающихся компрессии данных. Результат теста – среднее значение по итогам пяти линейных проходов чтения.

Последовательное чтение Мбайт/с

На накопитель записывается файл размером 1000 Мбайт, состоящий из случайных практически не поддающихся компрессии данных. Результат теста – среднее значение по итогам пяти проходов чтения случайным доступом блоками 512 Кбайт. Глубина очереди запросов – 1.

Чтение блоками по 512 Кбайт, Мбайт/с

На накопитель записывается файл размером 1000 Мбайт, состоящий из случайных практически не поддающихся компрессии данных. Результат теста – среднее значение по итогам пяти проходов чтения случайным доступом блоками 4 Кбайт. Глубина очереди запросов – 1.

Чтение блоками по 4 Кбайт, Мбайт/с

На накопитель записывается файл размером 1000 Мбайт, состоящий из случайных практически не поддающихся компрессии данных. Результат теста – среднее значение по итогам пяти проходов чтения случайным доступом блоками 4 Кбайт. Глубина очереди запросов – 32.

Чтение блоками по 4 Кбайт, глубина очереди запросов - 32, Мбайт/с

На накопитель записывается файл размером 1000 Мбайт, состоящий из случайных практически не поддающихся компрессии данных. Результат теста – среднее значение по итогам пяти линейных проходов записи.

Последовательная запись, Мбайт/с

На накопитель записывается файл размером 1000 Мбайт, состоящий из случайных практически не поддающихся компрессии данных. Результат теста – среднее значение по итогам пяти проходов записи случайным доступом блоками 512 Кбайт. Глубина очереди запросов – 1.

Запись блоками по 512 Кбайт, Мбайт/с

На накопитель записывается файл размером 1000 Мбайт, состоящий из случайных практически не поддающихся компрессии данных. Результат теста – среднее значение по итогам пяти проходов записи случайным доступом блоками 4 Кбайт. Глубина очереди запросов – 1.

Запись блоками по 4 Кбайт, Мбайт/с

На накопитель записывается файл размером 1000 Мбайт, состоящий из случайных практически не поддающихся компрессии данных. Результат теста – среднее значение по итогам пяти проходов записи случайным доступом блоками 4 Кбайт. Глубина очереди запросов – 32.

Запись блоками по 4 Кбайт, глубина очереди запросов – 32, Мбайт/с

Режим тестирования данными, подвергаемых компрессии (блоки, состоящие из нулей)

Данный режим показывает идеальную (пиковую) производительность тех накопителей, которые оснащены алгоритмами компрессии. Таковыми являются контроллеры SandForce и микропрограммы к ним.

Техническая суть состоит в том, что зачастую реальные данные неплохо подвергаются компрессии и дедупликации, что требует от контроллера дополнительных вычислительных мощностей. При этом процесс декомпрессии занимает меньшее время, нежели компрессии, что выражается в большем времени доступа на операциях записи отдельных блоков. Дедупликация же (получившая у SandForce название DuraWrite Virtual Capacity, сокращенно – DuraWrite) заключается в создании массива хэшей блоков данных. В дальнейшем микропрограмма сравнивает хэши поступающих на запись данных с уже полученными, и в случае их совпадения не пишет эти блоки, а лишь вносит в таблицу ретранслятора перекрестную ссылку. Более подробно об этом можно прочитать на официальном сайте разработчиков.

Компрессия и дедупликация приводят к тому, что в итоге требуется меньшее число ячеек флеш-памяти и, соответственно, операций записи (по заявлению разработчиков – до трех раз). Высвободившийся при этом объем недоступен пользователю и используется микропрограммой для общего выравнивания износа и экономии ресурса. Последнее также позволяет некоторым производителям в комплекте с контроллерами SandForce использовать более дешевую флеш-память при сохранении общих формально заявленных характеристик на том же уровне (но так поступают не все).

Однако время внесло свои коррективы: для документов, которые лучше всего сжимаются, все большее распространение получают новые форматы вроде OpenOffice.org XML и Office Open XML, которые сами по себе являются zip-архивами, а в целом все большую долю в пользовательских данных занимают не документы, а различные мультимедиа-файлы, которые и так уже закодированы со значительно большей степенью эффективности, нежели это можно реализовать на уровне контроллера NAND. Поэтому актуальность скоростных характеристик при компрессии становится все менее значимой.

Микропрограммы контроллеров Phison компрессию не производят, но, тем не менее, оснащены алгоритмом, анализирующим содержание блоков данных, и в случае если блок пустой (состоит из одних нулей), его запись и считывание из флеш-памяти не производится, а производится лишь внесение пометки о существовании такого блока в таблицу-ретранслятор. Высвобожденными таким образом ячейками микропрограмма оперирует так же, как и у SandForce – для выравнивания износа. Практическая польза здесь будет, например, для программ, предварительно резервирующих место для своей работы (к примеру, торрент-клиенты при соответствующих настройках прописывают весь предполагаемый объем файла, занимая под него место в файловой системе, и лишь затем начинают его загрузку).

Микропрограммы широко распространенных контроллеров LAMD, Marvell, Samsung, SanDisk и Silicon Motion вышеперечисленными алгоритмами не располагают, а потому запись и чтение происходит идентично работе со случайными данными.

На накопитель записывается файл размером 1000 Мбайт. Результат теста – среднее значение по итогам пяти линейных проходов чтения.

Последовательное чтение Мбайт/с

На накопитель записывается файл размером 1000 Мбайт. Результат теста – среднее значение по итогам пяти проходов чтения случайным доступом блоками 512 Кбайт. Глубина очереди запросов – 1.

Чтение блоками по 512 Кбайт, Мбайт/с

На накопитель записывается файл размером 1000 Мбайт. Результат теста – среднее значение по итогам пяти проходов чтения случайным доступом блоками 4 Кбайт. Глубина очереди запросов – 1.

Чтение блоками по 4 Кбайт, Мбайт/с

На накопитель записывается файл размером 1000 Мбайт. Результат теста – среднее значение по итогам пяти проходов чтения случайным доступом блоками 4 Кбайт. Глубина очереди запросов – 32.

Чтение блоками по 4 Кбайт, глубина очереди запросов – 32, Мбайт/с

На накопитель записывается файл размером 1000 Мбайт. Результат теста – среднее значение по итогам пяти линейных проходов записи.

Последовательная запись, Мбайт/с

На накопитель записывается файл размером 1000 Мбайт. Результат теста – среднее значение по итогам пяти проходов записи случайным доступом блоками 512 Кбайт. Глубина очереди запросов – 1.

Запись блоками по 512 Кбайт, Мбайт/с

На накопитель записывается файл размером 1000 Мбайт. Результат теста – среднее значение по итогам пяти проходов записи случайным доступом блоками 4 Кбайт. Глубина очереди запросов – 1.

Запись блоками по 4 Кбайт, Мбайт/с

На накопитель записывается файл размером 1000 Мбайт. Результат теста – среднее значение по итогам пяти проходов записи случайным доступом блоками 4 Кбайт. Глубина очереди запросов – 32.

Запись блоками по 4 Кбайт, глубина очереди запросов - 32, Мбайт/с

Intel NAS Performance Toolkit 1.7.1

Этот программный пакет по специальным сценариям имитирует реальные пользовательские действия. И хотя он в данном (штатном) наборе сценариев больше ориентирован на тесты сетевых накопителей, его используют и для тестирования локальных устройств.

Необходимо отметить, что ряд тестов «двунаправленные»: одновременно идет и чтение, и запись на диск. Полученные при этом скоростные показатели суммируются.

Имитация воспроизведения видеофайла HD 720р при помощи Windows Media Player. Доля операций линейного чтения составляет примерно 95%.

HD Video Playback, Мбайт/с

Имитация воспроизведения двух видеофайлов HD 720р одновременно при помощи Windows Media Player. Суммарно доля операций линейного чтения составляет примерно 20%. Однако нагрузка неплохо распараллеливается (если это умеет микропрограмма контроллера накопителя).

2x HD Playback, Мбайт/с

Имитация воспроизведения четырех видеофайлов HD 720р одновременно при помощи Windows Media Player. Суммарно доля операций линейного чтения составляет примерно 10%. Но и здесь нагрузка неплохо распараллеливается (если это умеет микропрограмма контроллера накопителя).

4x HD Playback, Мбайт/с

Имитация записи видеопотока в формате HD 720p. Тест полностью линеен. Также «вмешивается» кэширование Windows, поэтому налицо завышение показателей.

HD Video Record, Мбайт/с

Имитация одновременной записи и воспроизведения видеопотока в формате HD 720p. Тест неплохо распараллеливается.

HD Playback and Record, Мбайт/с

Имитация работы над видеопроектом. Идет активное чтение и запись со случайным доступом.

Content Creation, Мбайт/с

Имитация работы с офисными документами. Точно так же, как и в предыдущем тесте, идет активное чтение и запись со случайным доступом.

Office Productivity, Мбайт/с

Имитация копирования на накопитель крупных (4 Гбайт) файлов, операции блоками 64 Кбайт.

File copy to NAS, Мбайт/с

Имитация чтения с накопителя крупных (4 Гбайт) файлов, операции блоками 64 Кбайт.

File copy from NAS, Мбайт/с

Имитация копирования на накопитель множества мелких файлов (126 шт.) небольшого размера (общий объем пакета – 188 Мбайт). Снова «вмешивается» кэширование Windows, поэтому налицо завышение показателей.

Dir copy to NAS, Мбайт/с

Имитация чтения с накопителя множества мелких файлов (126 шт.) небольшого размера (общий объем пакета – 188 Мбайт).

Dir copy from NAS, Мбайт/с

Этот тест имитирует работу пользователя с архивом фотографий: открытие папки (169 фотоснимков) объемом 1.29 Гбайт в виде превью.

Photo Album, Мбайт/с

Операции с различными типами файлов внутри накопителя

Копирование фотографий, с
Меньше – лучше

Копирование HD-видео, с
Меньше – лучше

Копирование аудиозаписей, с
Меньше – лучше

Копирование документов в формате Word 97-2003, с
Меньше – лучше

Микширование mkv, с
Меньше – лучше

Архивация, с
Меньше – лучше

Время доступа при операциях случайного чтения и записи

Довольно важным атрибутом быстродействия является время доступа к данным. Стоит понимать, что современные SSD накопители в этом плане достигли уже таких значений, что этот вопрос будет носить скорее академический интерес. Среднее время доступа при операциях чтения и записи было получено в результате тестирования AS SSD Benchmark версии 1.7.4739.38088.

Случайное чтение, мс
Меньше – лучше

Случайная запись, мс
Меньше – лучше

Проверка скоростных характеристик на заполненном носителе

С помощью CrystalDiskMark (64bit) 3.0.1 в режиме случайных данных производится замер производительности четыре раза:

  • Изначальное состояние нового накопителя («нулевое» состояние);
  • После проведения всего цикла тестов происходит заполнение диска пользовательскими данными из предыдущего раздела статьи (с файлами word, фотоснимками, аудио- и видеозаписями), таким образом, чтобы суммарный объем записанных данных был не менее трехкратного общего объема накопителя;
  • Тридцатиминутный простой, в течение которого не производится каких-либо операций с SSD – для работы фоновых функций накопителя по уборке «мусора»;
  • Выполнение команды TRIM силами операционной системы.

В заключение запускается Disk Benchmark из состава AIDA64 (режим «Write», размер блока установлен равным 1 Мбайт) – данный тест производит линейную запись всего объема носителя, попутно выводя информацию о процессе записи в виде удобного графика.

Crucial M500 960 Гбайт (CT960M500SSD1)

Crucial BX100 1 Тбайт (CT1000BX100SSD1)

Samsung 850 Pro 1 Тбайт (MZ-7KE1T0BW)

Все красиво и шикарно. Но в конце концов контроллер, похоже, не выдерживает: начинается троттлинг.

Уровень энергопотребления накопителей

Процесс тестирования происходит в четырех ситуациях:

  • В «нулевом» состоянии;
  • Запущен тест диска в AIDA64 в режиме линейного чтения всего накопителя;
  • Запущен тест диска в AIDA64 в режиме линейной записи всего накопителя;
  • Первая минута после завершения теста AIDA64 на линейную запись (как показывает практика, некоторые накопители после завершения теста в течение небольшого промежутка времени продолжают фоновые операции по «сборке мусора»).

Прошу обратить внимание: тестируются линейные чтение и запись. В реальности на практике операции чтения и записи весьма редко бывают линейными, поэтому потребление будет «скакать» в промежутках «чтение – поиск данных – запись». Но в целом соотношение между накопителями по уровню энергопотребления останется практически неизменным. Поэтому на показатели, приведенные в таблице, вполне можно ориентироваться.

Но не следует забывать про скоростные характеристики: накопитель A с скоростью 40 Мбайт/с на записи одного мегабайта данных при энергопотреблении 1 Ватт является более экономичным, чем накопитель Б при скорости 30 Мбайт/с и 0.9 Ватт.

Энергопотребление в простое, Вт
Меньше – лучше

Энергопотребление на чтении, Вт
Меньше – лучше

Энергопотребление на записи, Вт
Меньше – лучше

Энергопотребление после записи, Вт
Меньше – лучше

Все три участника обзора реагируют на команду DIPM, но если Crucial BX100 и Samsung 850 Pro показывают вполне адекватные значения в 0.01 А и 0.02 А соответственно, то Crucial M500 снижает свое энергопотребление незначительно, потребляя ток 0.16 А, что много больше обычного. В этом плане он похож на меньшие по объему модификации M500, у которых тоже есть проблемы с поддержкой режима DevSleep. Но все это важно для мобильных систем (например, ноутбуков), тогда как в иных случаях эта разница неактуальна (у «настольных» моделей материнских плат поддержка DIPM зачастую и вовсе отсутствует).

Заключение

Пункт первый. Ответ на вопрос, поднятый мною в самом начале обзора, получен: Crucial M500 (Marvell), Crucial BX100 (Silicon Motion) и Samsung 850 Pro (Samsung MEX) не испытывают проблем с производительностью при росте объема. Контроллеры Phison PS3108-S8/PS3109-S9 и SandForce SF2281/SF-2241 здесь оказались в одной группе. Но одна тонкость таки наблюдается: объем в 1 Тбайт – это мощнейший по своим возможностям массив из большого числа кристаллов NAND-памяти. Однако уровень производительности практически не отличается от менее емких модификаций.

Пункт второй. Твердотельные накопители Crucial M500 и BX100 в момент своего выхода на рынок были нацелены на примерно одинаковые позиции – бюджетные. И Crucial BX100 действительно выглядит достойным наследником: уровень быстродействия вырос, энергопотребление, наоборот, снизилось.

Пункт третий. Экономическая целесообразность. Samsung 850 Pro подтвердил свои позиции обладателя отличных характеристик и положение если не самого быстрого, то одного из быстрейших решений точно. Но взглянем на ценник. Разница между оным на Samsung 850 Pro и Crucial BX100 стремится к двукратной, а ведь речь идет о весьма нескромных суммах (напомню: мы рассматриваем модели объемом 1 Тбайт, а не 128-256 Гбайт). Вопрос имиджа и кошелек ломится от избыточного количества дензнаков? Тогда берем Samsung 850 Pro и дело в шляпе. А для разумного потребителя выбор очевиден.

I.N.


Выражаем благодарность:

  • Компании Регард за предоставленные на тестирование накопители Crucial M500, Crucial BX100 и Samsung 850 Pro.