Разные SSD: а есть ли разница? Страсти по NVMe

Неделю назад мы изучили несколько разных моделей SSD с целью выявить реальные отличия между ними. А всего через два дня у меня на руках очутился накопитель Samsung SM951 в версии NVMe. На данный момент это единственное решение, доступное рядовому пользователю в двух версиях – AHCI и NVMe. Есть повод без всяких теорий и допущений выяснить практическую пользу от нового протокола.
22 октября 2016, суббота 06:00
I.N. для раздела Лаборатория

Оглавление

Вступление

Неделю назад мы протестировали несколько различных твердотельных накопителей с целью выяснить, а существуют ли на практике какие-то отличия между ними. Ведь одно дело – различные синтетические тесты, которые специально создаются и настраиваются так, чтобы зависимость их от иных компонентов системы была минимальна. И совсем другое – реальные приложения, которые взаимодействуют со всей системой.

Получилось так, что всего через два дня у меня на руках очутился накопитель Samsung SM951 в версии NVMe. Заурядно? И да, и нет одновременно.

Твердотельный накопитель Samsung SM951 на данный момент является единственным решением, доступным рядовому пользователю (де-факто, де-юре – это продукт для сборщиков компьютеров), которое выпускается в двух версиях – AHCI и NVMe. При этом их аппаратная база абсолютно идентична, а необходимый логический протокол включается на последнем этапе производства – в момент записи в накопитель его микрокода. Таким образом, у меня оказались оба этих SSD и появилась возможность без всяких теорий и допущений выяснить практическую пользу от нового протокола NVMe.

Ну а попутно согласно пожеланиям читателей был расширен набор тестов. Благодаря нашим постоянным партнерам – магазину Регард и компаниям-производителям, мы вновь проясним ситуацию, сравнив разные модели накопителей между собой.
Обзор и тестирование пяти модулей оперативной памяти DDR4-2133 SK Hynix HMA451U6MFR8N0-TF объемом 4 Гбайт


Различные комплекты оперативной памяти – не такое уж редкое явление. Но, как правило, речь обычно идет о так называемых «брендовых» решениях. А вот многочисленные OEM-продукты, широко представленные в отечественных магазинах, различными изданиями изучаются довольно редко. И SK Hynix HMA451U6MFR8N0-TF, взятые в этот раз, как раз из этого игнорируемого меньшинства.

Маркетинговая теория: NVMe – шаг к светлому будущему

Для связи устройств в системе нужен не только физический интерфейс, но и логический (программный). С середины двухтысячных для накопителей служила связка из физического SATA и логического AHCI, и если SATA поступательно развивался, пройдя через первую, вторую и третью ревизию с заметным ростом пропускной способности, то AHCI – с точки зрения производительности оставался практически неизменным. На данный момент AHCI (Advanced Host Controller Interface) уже 12 лет и он является преобладающим в отрасли.

Plextor M6e, Samsung XP941, Kingston HyperX Predator, Plextor M6e Black Edition – всеми этими первыми PCIe SSD в форм-факторе M.2 (ранее известном как NGFF) использовался протокол AHCI. Но он – лишь дань совместимости со старыми системами и в полной мере раскрыть потенциал таких SSD просто не в состоянии. Но это значит, что нет альтернативы, она есть – еще в 2011 году был представлен протокол NVM Express (он же NVMe, он же NVMHCI – Non-Volatile Memory Host Controller Interface).

Уже из расшифровки аббревиатуры видно, что этот протокол предназначен именно для твердотельных накопителей на энергонезависимой памяти и разрабатывался исходя из их особенностей. При его создании разработчиками делался упор на сокращение «накладных расходов» при передаче данных, уменьшение задержек и улучшение работы с многопоточными нагрузками. Корпоративным потребителям понравятся развитые системы обнаружения ошибок, управления и самошифрования.

Параметр AHCI NVMe
Максимальная глубина очереди запросов Одна очередь, до 32 команд в очереди 65 536 очередей до 65 536 команд в каждой очереди
Некэшируемые доступы к регистрам (2 000 циклов каждый) Шесть на команды вне очереди; девять на команды очереди Два на команду
MSI-X и управление прерываниями Одно прерывание, управление отсутствует 2 048 прерываний, передаваемых сообщениями или MSI-X (Message Signaled Interrupt Extended)
Многопоточность и параллелизм Требуется фиксация синхронизации для выдачи команды Не требуется
Эффективность для команд 4 Кбайт Параметры команды требуют два серийных запроса DRAM Все параметры получаются в одном 64-байтном запросе

Иначе говоря, перед нами высококлассное решение, а, зная цели и задачи обычных потребительских ПК, а также характер возникающих в них нагрузок, мы можем понять, что NVMe обладает огромным запасом возможностей, которые на сегодняшний день больше интересны корпоративному классу для эксплуатации в серверах, нежели обычным потребителям.

Но что есть, то есть: протокол NVMe в последние несколько лет активно продвигается маркетологами на потребительский рынок. Одна проблема: хоть с момента дебюта NVMe прошло уже немало времени, инфраструктуры под этот протокол не так уж и много.

Суровая действительность: NVMe – много головной боли

Даже сегодня абсолютно совместимым с протоколом NVMe является только совсем небольшой процент домашних ПК. Все остальное – от тех или иных ограничений до полной несовместимости. Причем речь идет не о каких-то совсем старых «печатных машинках» на базе, например, Intel Celeron Socket 478, мы говорим о вполне современных системах.

Наиболее сложно обстоят дела у AMD. Даже материнские платы под актуальные Socket FM2+ и Socket AM3+ отнюдь не всегда могут в совершенстве работать с NVMe SSD. Фактически полноценная поддержка реализована только для тех немногочисленных материнских плат нового поколения, где посадочное место M.2 есть изначально (вроде ASRock Fatal1ty 990FX Killer, ASRock A88M-G/3.1, ASUS 970 PRO Gaming/Aura (обзор которой сейчас готовится) или Gigabyte GA-990FX-Gaming). Впрочем, наличие M.2 не является обязательным внешним атрибутом: загрузка с NVMe SSD возможна на материнской плате MSI AMD 990FXA Gaming, на которой посадочное место M.2 отсутствует.

И есть небольшое количество моделей, где поддержка была внедрена много позднее их выпуска. Например, мне известно только две таких материнских платы: ASUS Sabertooth 990FX R2.0 (которой владею я сам), где в выпущенной два месяца назад версии BIOS 2901 даже появились дополнительные настройки NVMe, и ASUS A88X-PRO (если не ошибаюсь, начиная с версии BIOS 1803, датированной мартом прошлого года). Других подтвержденных случаев удачной загрузки с NVMe PCIe SSD на платформе AMD мне пока неизвестно, причём проблема усугубляется ещё необходимостью наличия OpROM. Дефицит отзывов во многом объясняется тем, что подобные SSD приобретают чаще с прицелом на эксплуатацию в Intel-системах, всё же Socket AM3+ предлагает только PCI-E 2.0, а у меня самого такие материнские платы редко бывают на тестировании - устаревшая платформа.

С платформой Intel немного проще, хотя и на ней хаоса предостаточно: протокол NVMe поддерживается почти всеми материнскими платами LGA1151 и LGA2011v3, значительным числом материнских плат на наборах системной логики Intel Z97/H97 и некоторым количеством – на Intel Z87. С более старыми платами на Intel X79, Intel Z77 и т.д. всё ещё сложнее и запутаннее. Но даже с новыми моделями материнских плат все равно надо быть осторожным. Например, материнская плата EVGA X99 Micro (не путать с EVGA X99 Micro2), по отзывам, с NVMe SSD загружаться не умеет.

Небольшая ремарка. Samsung SM951 в версии с протоколом AHCI отнюдь не является универсальным и полностью совместимым с всеми материнскими платами со слотами PCI-Express, в которые можно установить переходник M.2>PCIe. Тут возникает еще один фактор: в микрокоде контроллера Samsung SM951 (обеих версий) отсутствует модуль OpROM (как и у его предшественника Samsung XP941), поэтому материнская плата должна уметь грузиться с PCIe SSD самостоятельно. OpROM есть у Samsung 950 Pro, а также (по крайней мере, присутствовал на момент тестирования) в более старых Plextor M6e, Plextor M6e Black Edition и Kingston HyperX Predator. Относительно Plextor M8e, Patriot Hellfire, ADATA XPG SX8000 и ряда других SSD информации у меня пока нет. А проблему поддержки именно NVMe в ряде систем все-таки можно решить нестандартным способом. Для этого материнская плата должна отвечать трём условиям: должна иметь UEFI BIOS (напомню, что некоторые материнские платы Gigabyte на базе Intel P67/Z68 были выпущены сначала с AWARD BIOS, а потом получили обновление на UEFI BIOS), уметь загружаться с SSD без OpROM (если выбранная модель SSD его лишена), а владелец оной материнской платы должен обладать, выражаясь простонародным языком, «правильными версиями brain.dll и hands.dll». Точнее, суметь по общедоступной инструкции пересобрать BIOS, добавив необходимый модуль NVMe, и затем записать полученный микрокод во флеш-память материнской платы. Таким образом можно «привить» поддержку NVMe даже Intel P67.

В том случае, если материнская плата не умеет загружаться с NVMe SSD и не опознает таковые, а желания или возможности вмешиваться в микрокод BIOS нет, то остается вариант использования NVMe PCIe SSD только в качестве дополнительного накопителя. Для этого в операционной системе необходимо иметь соответствующий драйвер.

Но с программной частью у пользователя также будет немало проблем. Для операционных систем Linux первый драйвер был включен в состав ядра 3.3 (январь 2012 года), но он обладал некоторыми недостатками, а более продвинутая и производительная реализация была осуществлена лишь в ядре 3.13 (январь 2014 года). Для OpenBSD поддержка была реализована и вовсе только в версии 6.0, выпущенной меньше двух месяцев назад (1 сентября 2016 года).

С творениями софтверного гиганта из Редмонда ситуация чуть проще. Соответствующий драйвер в операционные системы Windows был встроен, начиная с версии 8.1 (октябрь 2013 года). Для Windows 7 был выпущен отдельный пакет-обновление. Более ранние версии Windows драйвер NVMe не получили. Но простота ориентирования в Windows осложняется тем, что драйвер, созданный специалистами Microsoft, не настроен на максимальную производительность.

Драйвер «nvme» за авторством Microsoft оснащен дополнительной защитой данных от потери питания, а потому для накопителей, лишенных полной защиты от внезапного обесточивания, операции записи данных производятся с флагом запрета на буферизацию в оперативной памяти NAND-контроллера через команды FUA (Force Unit Access). В итоге все трансферы данных производятся в флеш-память напрямую, не позволяя микрокоду контроллера производить упорядочивание операций записи, что приводит к дополнительным издержкам и частичной потери производительности.

Отчасти проблему можно обойти, установив настройки как на скриншоте выше. Но для достижения максимальной производительности и полноценной работы необходима установка специального драйвера, который перенастроен надлежащим образом. На момент написания этих строк только три компании предлагали для своих накопителей такой драйвер: Samsung, Toshiba OCZ и Plextor. Причем для накопителей Plextor драйвер был опубликован только что. А вот Phison (например, Patriot Hellfire) и Silicon Motion (например, ADATA XPG SX8000) специальных драйверов пока не публиковали.

Суммируя все вышесказанное, при наличии желания обновить достаточно актуальную и производительную по современным меркам систему нужно крайне аккуратно подходить к реализации этого желания.

Samsung SM951

При всех саморекламных выступлениях и усилиях других грандов индустрии, именно Samsung является разработчиком и производителем самых перспективных и продвинутых решений на рынке (хотя, конечно, саморекламы Samsung тоже не занимать). Именно накопители Samsung всегда показывали и показывают самый высокий показатель в ресурсных испытаниях (пусть даже сама методика этих испытаний не совсем правильна). Именно Samsung первой вышла на рынок SSD с TLC NAND, пусть даже и не без ошибок. К тому времени, как другие производители потянулись со своими TLC-решениями, причем выглядящими бледно даже на фоне Samsung 840 EVO, южнокорейский гигант уже вовсю поставлял SSD на базе 3D V-NAND.

Лидерство Samsung было подвергнуто сомнению лишь один раз: накопителем Plextor серии M6e в начале 2014 года. Но тут еще вопрос, а было ли это отставание? На самом деле на долю Plextor выпало выйти без поддержки какой-либо инфраструктурой: на тот момент рынок еще только осваивался с компактными решениями и пользователям куда лучше был известен mSATA. Поэтому Plextor M6e изначально существовал в двух вариантах: собственно накопитель и накопитель, предустановленный в специальную плату-адаптер M.2>PCIe.

Samsung выпустила свой XP941 лишь спустя некоторое время, но при этом это был уже более скоростной накопитель, задействовавший все четыре имевшихся в M.2 линии PCI-Express, а не две, как Plextor M6e. Попутно компания Samsung правильно оценила перспективы первых продуктов в форм-факторе M.2 – крайне низкие продажи и малую популярность. А потому она не стала вкладываться в продвижение в рознице, а выпустила чисто OEM-продукт для сборщиков готовых ПК и мобильных устройств. При этом некоторое количество Samsung XP941 таки попадали в свободную продажу и многие из тех, кто реально готов был приобрести такой SSD, мог это сделать, приложив определенные усилия.

Но наиболее терпеливые энтузиасты ждали. А ждать было чего: решения с интерфейсом PCI-E 3.0. В январе 2015 года Samsung предъявила публике Samsung SM951, показав его на выставке и выпустив пресс-релиз. Снова OEM-решение. С полноценным запуском накопителя в серийное производство возникла задержка и за это время планы Samsung менялись дважды. Сначала отказ от NVMe, затем, буквально через неделю, шаг на попятную и объявление о выпуске двух версий параллельно.

Первые партии Samsung SM951 стали возникать в рознице лишь летом: изредка, зачастую по предзаказу и активной охотой энтузиастов на них. Причем AHCI-версию приобрести было проще, тогда как NVMe еще некоторое время оставалась дефицитом. Сейчас, с уходом Samsung SM951, на смену которому Samsung уже развернула поставки нового Samsung SM961, наблюдается обратная ситуация: дефицит AHCI и свободная доступность NVMe.

Но подчеркнем еще раз: Samsung SM951 – это OEM-решение. А потому накопитель не сопровождается какой-либо розничной упаковкой, найти его на сайте Samsung довольно затруднительно. Между собой версии с различным протоколом и вовсе практически нераспознаваемы – отличия только в одной букве в маркировке.

  • Samsung SM951 NVMe – MZVPV***HDGL-00000;
  • Samsung SM951 AHCI – MZHPV***HDGL-00000.

Где *** – объем в гигабайтах.

Также, если присмотреться, можно обнаружить еще одно небольшое отличие в уровне энергопотребления: 1.9 А в пике у AHCI против 2.7 А у NVMe. Исчезнувший штрихкод с кодом WWN признаком не является – его в какой-то момент убрали с обеих версий накопителя. А образцы на фотографии имеют разницу в возрасте 15 месяцев.

В остальном накопители сложно различить даже опытному человеку, не говоря уже про новичка.

Контроллер Samsung UBX обладает по сути уникальной особенностью: это единственный серийно выпускаемый NAND-контроллер PCI-Express 3.0 x4 (есть обратная совместимость с PCI-E 2.0 и меньшим числом линий), поддерживающий и NVMe, и AHCI. Велась разработка еще более продвинутого контроллера, поддерживающего изменения не только логического, но и физического интерфейса: для OCZ JetStream заявлялась поддержка не только PCI-Express, но и SATA. Однако вышедший в этом году Toshiba OCZ RD400 по ряду признаков основан не на нем, а потому Samsung UBX пока так и остался уникумом.

Сопутствует данному контроллеру 16 нм MLC NAND с традиционной планарной компоновкой кристаллов. Этим, в основном, Samsung SM951 и отличается от ориентированного на розницу Samsung 950 Pro, контроллер же при этом у них одинаков.

OEM-ориентация Samsung SM951 обуславливает тот факт, что известное приложение фирменное Samsung Magician, предназначенное для обслуживания накопителей Samsung, не признает данный накопитель за оригинальный продукт.

По этой причине рядовому пользователю не будут доступны обновления прошивки.

Но при этом накопитель прекрасно «подхватывается» фирменным NVMe-драйвером Samsung (если говорить о соответствующей версии Samsung SM951) и работает без проблем.

Участники тестирования

Для написания данного обзора были взяты те же шесть SSD-накопителей, представляющих аппаратные платформы принципиально разных классов и объемов: от ультрабюджетных до флагманских. Компанию им составят два HDD – старая, многолетней давности модель небольшого объема и новая ультимативно емкая модель.

  • HDD Seagate Barracuda 7200.12 1 Тбайт (ST31000528AS). В прямом смысле слова «пенсионер» рынка – первые представители семейства 7200.12 были выпущены больше семи лет назад, весной 2009 года. Данный образец является самым емким на тот момент решением в семействе, которое стартовало со 160 Гбайт. Внутри корпуса размещается всего одна магнитная пластина.

    Уникален данный образец еще и тем, что он вообще дожил до сегодняшнего дня: как и линейка 7200.11, Barracuda 7200.12 отличались проблемами в аппаратной и программной части, вследствие чего выходили из строя. Для 7200.12 компания также выпускала дополнительное обновление микрокода, которое, к сожалению, не исправляло проблему до конца.
  • HDD Toshiba X300 (HDWE160EZSTA) 6 Тбайт. Весьма быстрый HDD, способный обеспечить до 200 с лишним Мбайт/с на операциях чтения и записи, попутно – очень большого объема: 6 Тбайт сегодня являются практически пределом для массового потребительского рынка. Единственная проблема (по крайней мере, тестового образца) – гудение в работе.
  • SSD GK K3 120 Гбайт. Так называемый «китайский» SSD. Еще год назад накопителями на аппаратных конфигурациях с участием контроллера Silicon Motion SM2246LT буквально были завалены торговые площадки вроде AliExpress. И такие решения пользовались очень хорошим спросом из-за более низких цен. В процентном соотношении экономия не сильно впечатляла, но лишь с точки зрения избалованных столичных покупателей.

    Но за дешевизну приходилось расплачиваться более низким быстродействием, зачастую накопитель умудрялся проиграть даже HDD. Наш образец, вопреки скептицизму, благополучно дожил с написания его собственного обзора до сего момента в исправном состоянии. Почему бы и не использовать его? Этакий «входной билет подешевле» для желающих стать участником клуба «обладателей SSD». Не самый лучший «билет», но… Попутно стоит напомнить, что в качестве флеш-памяти используется MLC NAND.
  • SSD Intel 540s 120 Гбайт. Intel? Самый низкий в маркетинговом позиционировании контроллер? Максимально дешевая флеш-память TLC NAND, да еще конкурента Intel? Платформа, полностью разработанная другой компанией? Несколько лет назад подобное не могло присниться даже в самом страшном сне. Но это стало реальностью: Intel чудесным образом очутилась в группе третьеразрядных брендов, берущих у сторонних производителей готовые изделия на базе самых бюджетных конфигураций и наклеивающих свои этикетки. Intel 540s использует контроллер Silicon Motion, флеш-память SK Hynix, переработанную эталонную печатную плату и прошивку Silicon Motion, а собирает накопители PTI.

    От самой Intel здесь только торговая марка и задранный ценник (но хоть пятилетняя гарантия вместо трехлетней). В качестве бонуса – перегревы под нагрузками и отсутствие «троттлинга» (SSD по достижении критической температуры просто выключается). Забавно, но именно Intel 540s может иллюстрировать изрядную часть нынешних дешевых SSD с AliExpress: Silicon Motion SM2256 и TLC NAND (словосочетание «изрядную часть» использовано не зря: в последнее время разнообразие резко выросло). Технические характеристики специфичны: SLC-режим объемом около 600 Мбайт (что необычно мало для модели SSD на 120 Гбайт), скорость записи вне SLC-режима – около 55-65 Мбайт/с.
  • SSD Kingston UV400 480 Гбайт. Это накопитель уже более высокого класса. В его основе также лежит TLC NAND, но при этом контроллер – более производительный Marvell 88SS1074. Однако Kingston сделала ставку на снижение цены, а потому аппаратная конфигурация в итоге вышла не самая скоростная.

    Как следствие, перед нами решение, сочетающее именитый бренд, серьезный объем и интересную цену: на момент написания обзора это один из самых дешевых SSD такого объема. Его технические характеристики таковы: SLC-буфер объемом 7-10 Гбайт (в зависимости от типа нагрузки), скорость записи вне буфера – примерно 96-100 Мбайт/с.
  • SSD SanDisk Extreme Pro 480 Гбайт. Модель довольно старая, но мощный контроллер Marvell 88SS9187 и быстрая 19 нм MLC NAND Toshiba позволяют этому накопителю и сегодня быть актуальным, выдавая достойные показатели производительности.

    Никаких SLC-режимов и прочего в том понимании, о котором мы говорили выше. Нет, здесь есть похожий алгоритм nCache, но со своими особенностями (задействуется резервная, а не основная область массива), и в целом скорости за пределами nCache практически не ниже.
  • SSD Toshiba OCZ RD400 512 Гбайт. Компания OCZ занималась разработкой своего контроллера JetStream на протяжении нескольких лет. Но в составе RevoDrive 400, судя по ряду косвенных признаков, в итоге мы увидели не его, а перелицованный контроллер Marvell 88SS1093. И все же в итоге накопитель вполне удался, «первый блин» не вышел комом.

    Пусть инженерам не удалось свергнуть с вершин рейтингов уже год присутствующий на рынке Samsung 950 Pro, но зато предложение Toshiba обладает более скромной ценой и предлагает вариант комплектации с адаптером-переходником. SLC-режим отсутствует за ненадобностью.
  • SSD Samsung 950 Pro 512 Гбайт. Этот участник нашего тестирования в представлении особо не нуждается, достаточно лишь сказать, что это самый скоростной и производительный из присутствующих на рынке моделей SSD потребительского класса.

Небольшой бонус: на базе используемых SSD Samsung SM950 Pro и OCZ Toshiba RD400 мы также соберем RAID-массив нулевого уровня силами операционной системы Windows (с учетом написанного выше).

На всякий случай отмечу, что команда TRIM доходила до накопителей без проблем, также была возможность контролировать состояние параметров SMART.

Кроме того, было большое желание включить в состав участников данного тестирования еще одного старого знакомца – Kingston HyperX Predator. Но, увы, представительство компании Kingston не смогло найти и предоставить образец.

Конфигурация тестового стенда

Уже не один год в тестировании твердотельных накопителей мы используем тестовый стенд на базе процессора Intel Core i5-2500K и материнской платы на базе набора системной логики Intel Z77. И жаловаться на возможности этого стенда пока не приходилось. Действительно, это так: рост производительности процессорных архитектур настолько сбавил в темпах, что процессор Intel Sandy Bridge, работающий на частоте 4.5 ГГц, и сегодня более чем достаточен для проведения тестов даже самых современных SSD вроде Samsung 850 Pro.

Но вот с прочим у Sandy Bridge все сложнее и печальнее: современные SSD-накопители для полного раскрытия своего потенциала требуют использования интерфейса PCI-Express версии 3.0 и тут нужно обновлять процессор до Ivy Bridge. Но даже это не решит проблем с отсутствием, например, поддержки NVMe на уровне BIOS материнской платы для тестов на эксплуатационные особенности. Можно, конечно, попробовать отредактировать и BIOS, но в итоге мы получим некоего «сферического коня в вакууме» с потенциальным риском наткнуться на специфические несовместимости интегрированного драйвера и каких-то частей микрокода BIOS. Причем они могут проявиться и не сразу, иначе говоря, мы потенциально закладываем возможность неприятных сюрпризов в самый неожиданный и неудобный момент.

Конечно, с таким «тюнингом» мы получим чувство морального удовлетворения от проделанной работы, однако, согласитесь, больше это будет походить на старушку, которая ярко румянится, красит губы, надевает короткие юбки и пытается приставать к молодым. Забавно, но не совсем хорошо. Тем более что энтузиасты, покупающие SSD, стоимость которых из расчета на гигабайт объема, зачастую вдвое-вчетверо выше SATA-решений, явно не будут экономить на остальной системе.

Суммируя все вышесказанное, в планах появился пункт «глобальное обновление тестового стенда для SSD-накопителей». Но исполнение его все откладывалось и откладывалось. Финал подкрался неожиданно, когда в моих руках очутился герой прошлого обзора (Toshiba RD400) и его прямой конкурент Samsung 950 Pro 512 Гбайт. И вот тут, как говорится, деваться оказалось некуда. Было принято решение кардинально обновить тестовый стенд уже сейчас, пусть и по несколько временной схеме.

Для новой временной тестовой конфигурации была взята хорошо знакомая моим постоянным читателям материнская плата ASRock Z170 Extreme6, принявшая участие не в одном десятке обзоров. Компанию ей составит Intel Core i5-6600K, работающий в режиме разгона до 4.65 ГГц.

Все это сдобрено SSD-накопителем Samsung SM951 256 Гбайт и комплектом оперативной памяти 2 х 4 Гбайт Samsung M378A5143EB1-CPBD0 DDR4-2133 (15-15-15-36; 1.20 В), работающим на частоте 3030 МГц с таймингами 17-17-17-44. В тех тестах, где принимал участие Samsung SM951 AHCI 256 Гбайт, его подменял Samsung SM951 NVMe 256 Гбайт.

Тестируемые накопители либо подключались к разъемам SATA, либо устанавливались в слот PCI-Express 3.0 x16, а также обеспечивались направленным обдувом. Вкупе это позволило получить чистую производительность, не зависящую от каких-либо случайных факторов – именно такие показатели получит пользователь, который позаботится о полноценной сборке системы.

Почему в отношении данной тестовой конфигурации употреблено слово «временная»? В дальнейшем будет произведена сборка отдельного тестового стенда именно под тесты SSD, соответствующие комплектующие уже заказаны и оплачены в одном иностранном магазине и находятся на стадии отправки.

Попутно будет заменена операционная система: вместо Windows 7 x64 будет использоваться Windows 10 x64. Скажу честно: нелюбимая мною за множество различных «особенностей» (в том числе, на мой взгляд, абсолютно бездарного интерфейса и ряда прочих странностей). Но здесь, увы, играют роль совсем другие факторы, основных из которых два:

  • Политика «проталкивания» различными способами (вплоть до добровольно-принудительного обновления) и предустановка на новые ПК довели долю этой ОС на потребительском (не путать с корпоративным, где еще достаточно сильны даже позиции Windows XP) рынке до преобладающей;
  • Политика внедрения всех нововведений только в Windows 10.

Тестовый стенд и ПО

Для тестирования был собран следующий тестовый стенд:

  • Материнская плата: ASRock Z170 Extreme6 (BIOS P2.60; экземпляр из этого обзора);
  • Процессор Intel Core i5-6600K «Skylake-S» 3500 МГц, работающий с разгоном до 4650 МГц при напряжении 1.4 В;
  • Система охлаждения: Thermalright Silver Arrow SB-E с одним вентилятором Thermalright TY-143;
  • Термоинтерфейс: Arctic Cooling MX-2;
  • Оперативная память: 2 х 4 Гбайт Samsung M378A5143EB1-CPBD0 DDR4-2133 (15-15-15-36; 1.20 В; отдельно не тестировалась), работающая на частоте 3030 МГц с таймингами 17-17-17-44;
  • Видеокарта: XFX Radeon GTR RX 480 8 Гбайт (AMD Radeon RX 480 8 Гбайт GDDR5) RX-480P8DBA6;
  • Блок питания: Corsair HX750W, 750 Ватт (незначительно доработан по элементной базе, отдельно не тестировался);
  • Системный накопитель: Samsung SM951 256 Гбайт (Samsung UBX + 16 нм MLC ToggleNAND Samsung, BXW2500Q; экземпляр из этого обзора);
  • Корпус: открытый стенд.

Программное обеспечение:

  • Операционная система: Windows 10 x64 «Домашняя» Anniversal Update (сборка 14393.82) со всеми текущими обновлениями с Windows Update.

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 одним разделом на весь объем носителя, файловая система NTFS, размер кластера – «стандартный», «сжатие файлов» отключено.

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). Некоторые компании и вовсе не чураются полной замены «начинки» на другую. В итоге одного названия накопителя для полноценного сравнения недостаточно, нужно знать конкретную платформу, на которой построен данный образец.

Разберем графики на примере.

В скобках указывается:

  • Контроллер;
  • Тип памяти, 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 и, иногда, дата.

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.

Установка игр

Пиратство. Чисто с точки зрения моральных ценностей это явление не очень хорошее. Но это реалии сегодняшнего дня: значительный процент пользователей не хочет или не готов приобретать лицензионные копии компьютерных игр. И данный спрос покрывают отдельные энтузиасты (или группы энтузиастов) и создаваемые ими дистрибутивы «рипов» – пиратских версий. Суть таких дистрибутивов в том, что они являются фактически архивом установленной и соответствующим образом модифицированной игры.

Но что делать с законной частью? Overclockers.ru – легальный ресурс и нелицензионным ПО мы не занимаемся. После некоторых размышлений принято «соломоново решение»: тестирование проведено, но названия игр, как и ссылки на исходники, приводиться не будут. Для поклонников «лицензионной чистоты» отметим: образы загружались только для тестов и не использовались «по прямому назначению».

Дистрибутив №1

Исходный пакет 3.2 Гбайт, после установки – 6.59 Гбайт
Секунды, меньше – лучше

Дистрибутив №2

Исходный пакет 21.1 Гбайт, после установки – 21.5 Гбайт
Секунды, меньше – лучше

Дистрибутив №3

Исходный пакет 31.1 Гбайт, после установки – 65.6 Гбайт
Секунды, меньше – лучше

Запуск игр

К трем ранее использовавшимся играм, согласно пожеланиям читателей были добавлены еще три. Использовались только лицензионные копии из игрового клиента Steam. Были отобраны шесть популярных игровых проектов, пять из которых – емкие (в физическом смысле – по объему занимаемого места на накопителе).

В предустановленном виде все игры в виде отдельной папки перемещались и запускались на всех тестируемых накопителях. Из-за того, что среди тестируемых накопителей присутствуют два решения объемом 120 Гбайт, а в сумме все шесть игр суммарно занимали примерно 189 Гбайт, использовались две раздельные папки с отдельными клиентами Steam.

Алгоритм тестирования простой: включается игра и затем из ее главного меню запускается заранее записанное сохранение («сейв»). За результат принимается временной промежуток от момента нажатия кнопки «Загрузить» (или аналогичной по смыслу) в главном меню до появления экрана с игровым персонажем и процессом.

Каждый тест проделывается три раза, между которыми игра перезапускается полностью (а не просто перезагружается сохранение), итоговое время усредняется и выражается в секундах.

Assassin’s Creed Syndicate

Запуск, секунды
Меньше – лучше

Cities: Skylines

Запуск, секунды
Меньше – лучше

Fallout 4

Запуск, секунды
Меньше – лучше

Grand Theft Auto V

Запуск, секунды
Меньше – лучше

Train Simulator 2017

Запуск, секунды
Меньше – лучше

The Witcher 3: Wild Hunt

Запуск, секунды
Меньше – лучше

Знаете, что самое интересное? Большинство тех, кто предлагал добавить Grand Theft Auto V в набор тестов, полагали, что в ней разница между различными накопителями будет наиболее явной.

Но по итогам тестирования выяснилось, что GTA V, как и The Witcher 3: Wild Hunt, вообще безразлична к скоростным характеристикам SSD. В то время как Cities: Skylines при своих небольших размерах (чуть меньше 5 Гбайт) оказалась достаточно чувствительной: чем дороже и быстрее модель устройства, тем меньше времени приходится ее обладателю любоваться на заставку загрузки игрового сохранения.

Операции копирования с различными типами файлов внутри накопителя

Состоялся переезд не только на новую конфигурацию тестового стенда, но и новую операционную систему. И с этим переездом возникла проблема в данном наборе тестов: используемая ранее программа TeraCopy в среде Windows 10 показывала неадекватные результаты. Поэтому было решено отказаться от нее.

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;

Тесты выполняются силами самой операционной системы посредством выполнения командного файла, которым в автоматическом режиме копируются файлы и фиксируется затраченное на выполнение операции время.

Копирование фотографий

Время, секунды
Меньше – лучше

Копирование HD-видео

Время, секунды
Меньше – лучше

Копирование аудиозаписей

Время, секунды
Меньше – лучше

А вот с копированием файлов в случае документов вышло забавно.

Копирование документов в формате Word 97-2003

Время, секунды
Меньше – лучше

RAID-массив оказался в семь раз быстрее одиночного накопителя. Причем результат этот полностью повторяем: даже если вручную, а не с помощью командного файла, запустить копирование, то соответствующее окно-диалог операции копирования, отображаемое Windows, и в самом деле появляется всего на секунду и исчезает. На самом деле тут, очевидно, вмешивается агрессивное кэширование дисковых операций, реализованное в Windows 10.

Можно, конечно, обратиться к альтернативным способам копирования файлов. Но результат будет не менее сомнительным: мало кто из пользователей будет специально устанавливать, к примеру, тот же Far Manager, как предлагал один из читателей.

Обработка мультимедиа


Микширование

Обработка контейнера mkv проводилась при помощи программы MKVToolnix 9.4.2 с удалением всех звуковых дорожек и субтитров. В качестве файла использовался свободно распространяемый в сети короткометражный анимационный фильм Sintel (файл объемом 5.11 Гбайт), и некая, по тем же соображениям, как игры выше, оставленная безымянной, видеозапись (файл объемом 38 Гбайт). В первом случае на выходе получаем файл объемом 4.65 Гбайт, во втором – 31.2 Гбайт.

Микширование 5.11 Гбайт

Время, секунды
Меньше – лучше

Микширование 38 Гбайт

Время, секунды
Меньше – лучше

Разложение DTS на WAV

При обработке видео, помимо микширования, иногда приходится прибегать к еще одной операции – разложению дорожки DTS на файлы WAV. Для этого существует целый ряд специализированных приложений, и одним из них является Tranzcode.

Это приложение консольное, но к нему прилагается отдельная небольшая программа-GUI, которая упрощает работу Tranzcode, причем интерфейс и в самом деле проще просто некуда:

В процессе выполнения операции основная нагрузка приходится на подсистему хранения данных и в гораздо меньшей степени – на процессор. Специфика работы этого приложения в том, что выполняется одновременно семь потоков: один отводится на чтение исходного файла, другие шесть – на запись WAV-файлов, по одному на каждый канал.

В качестве исходника используется аудиодорожка DTS-HD MA 5.1, 48 kHz, 4189 kbps avg (DTS Core: 5.1 / 48 kHz / 1509 kbps) общим объемом 3.81 Гбайт. На выходе после обработки мы получаем шесть файлов WAV суммарным объемом 8.44 Гбайт.

Разложение DTS на WAV

Время, секунды
Меньше – лучше

Перед нами одна из тех редких ситуаций, когда программный RAID-массив показал себя хуже одного одиночного накопителя, который входит в состав этого массива. И виной тому – дополнительные затраты ресурсов процессора на синхронизацию работы накопителей в массиве и распределение данных между ними.

Антивирусная проверка

Если в 2015 году тестирование проводилось с помощью специального загрузочного USB-накопителя, то в этот раз антивирус пришлось устанавливать и запускать в среде операционной системы. И «виноваты» в этом твердотельные накопители Samsung и Toshiba, принимающие участие в нашем тестировании.

Дело в том, что оба этих накопителя являются NVMe-устройствами и попросту не обнаруживаются тем же Kaspersky Rescue Disk текущей версии: разработчики не позаботились о добавлении соответствующего драйвера в состав мини-ОС на базе Linux, которая является основой для подобных загрузочных образов. К примеру, использующийся в качестве системного на тестовом стенде Samsung SM951-AHCI прекрасно обнаруживается и сканируется.

Поэтому в этот раз тест выполнялся посредством бесплатной Windows-версии антивируса Avast. Выбор на него пал из-за множества положительных отзывов и его популярности (как заявляют сами разработчики – не меньше 400 миллионов пользователей во всем мире).

В качестве тестового набора служила папка, в которую было полностью скопировано содержимое одного из рабочих накопителей – с операционной системой Windows, установленными приложениями и пользовательскими файлами. Суммарно 122 801 файл общим объемом 32.6 Гбайт.

Антивирусная проверка

Время, секунды
Меньше – лучше

Заключение

На первый взгляд NVMe это этакий шикарный манок маркетологов. Но за громкой вывеской «Повышение быстродействия» кроются лишь:

  • Если верить спецификациям, повышенное энергопотребление, пусть речь и идет о нескольких ваттах, но мы рассматриваем компактный SSD, где и такая разница может быть существенной (а нагрев PCI-e M.2 SSD уже стал притчей во языцех);
  • Головная боль, которую пользователю обеспечат программные приложения и драйверы;
  • Ограниченная совместимость с существующими системами.

В предыдущем материале, опубликованном неделю назад, мы уже отмечали тот факт, что современное ПО оказывается либо ограниченным другими компонентами системы (а создаваемая протоколом AHCI в процентном отношении нагрузка настолько невелика, что переход на NVMe незаметен), либо самим собой – с отсутствием многопоточности, на которую рассчитывался NVMe.

Результаты тестов наглядно это показывают: разброс показателей между AHCI и NVMe не то, что минимален, он практически отсутствует. На самом деле разница в быстродействии между ними есть, но она возникает только в многотопоточных задачах и ситуациях с большой глубиной очереди запросов. Проблема лишь в том, что ни первое, ни второе работе на домашних ПК несвойственно.

Зато теперь NVMe будет активно эксплуатироваться всеми, кому не лень, как дополнительный способ упростить реализацию относительно странных решений. Достаточно обратить внимание на новую линейку Intel SSD: Intel 600p, по отзывам некоторых пользователей, умудряются проседать в быстродействии на операциях записи вплоть до 20 (двадцати) Мбайт/с. Тем не менее, это PCI-e 3.0 и NVMe.

Ну и в целом, продолжая тему, начатую в прошлый раз, мы можем лишь повторить то же самое, что и тогда: даже при дополнительно расширенном наборе тестов не удалось найти какой-либо сверх ощутимой разницы. И вердикт будет прежним: выбирать накопитель нужно по совокупности характеристик за интересную нам цену, гнаться же за самыми скоростными SSD – удел тех, кто хочет именно «самое-самое» и отдает себе отчет в своих желаниях. И никак иначе.

Если рассматривать это на примере героев данного обзора, Samsung SM951, то здесь все просто: версия NVMe стоит немного дороже, греется сильнее и обладает потенциальными проблемами совместимости, а потому версия AHCI смотрится предпочтительнее. К слову, я, больше года назад приобретая Samsung SM951 целенаправленно в версии AHCI, рассуждал по точно такой же схеме.

Простой пример: при проведении тестов для статей (не только SSD) порой приходится осуществлять перенос операционной системы посредством клонирования. При этом на исходном накопителе нужно выполнять команду Secure Erase, иначе возможны конфликты операционной системы Windows, вплоть до отказа запускаться. Пообщавшись всего пару месяцев с Samsung 950 Pro 512 Гбайт и Toshiba RD400, я отлично понял, насколько нетривиальной может оказаться эта задача.

Под Windows выполнить SE нельзя ни приложениями Samsung и Toshiba, ни универсальной TxBench (в целях безопасности выполнение этой команды в среде Windows заблокировано); загрузочный Parted Magic накопители NVMe не обнаруживают, а загрузочные накопители, созданные из фирменных образов Samsung/Toshiba, попросту зависают на тестовых стендах, используемых для изучения SSD.

Первые три варианта очистки не работают вовсе, четвертый – иногда доступен, иногда приложение выдает отказ.

Приложение ADATA SSD ToolBox, которым для простоты можно инициировать отсылку команды TRIM на весь свободный объем накопителя (независимо от его производителя), NVMe SSD также не видит. Это не говоря про OEM-происхождение Samsung SM951, из-за которого с ним не работает даже Samsung Magician. Приходится пользоваться «костылем»: после нескольких безуспешных попыток добиваться загрузки операционной системы или переносить накопитель в другую систему, после чего запускать Disk Write из состава AIDA64 на несколько секунд для затирания заголовков разметки.

Теоретически NVMe пошел в массы – накопители продаются не первый год, но при малейшем отклонении от шаблона поведения «домашний пользователь только тыкает в кнопочки и никуда не лезет» возникают самые неожиданные проблемы, для устранения которых приходится применять совершенно нестандартные обходные решения.

I.N.


Выражаем благодарность:

  • Компании Регард за предоставленный на тестирование накопитель Intel 540s 120 Гбайт (SSDSC2KW120H6);
  • Компании Toshiba OCZ за предоставленный на тестирование накопитель Toshiba OCZ RD400 512 Гбайт (RVD400-M22280-512G-A);
  • Компании Toshiba за предоставленный для проведения тестов жесткий диск Toshiba X300 6 Тбайт(HDWE160EZSTA);
  • Компании Kingston за предоставленный на тестирование накопитель Kingston UV400 480 Гбайт (SUV400S37/480G);
  • Компании SanDisk за предоставленный на тестирование SSD-накопитель SanDisk Extreme Pro 480 Гбайт;
  • Компании ASRock за предоставленную на тестирование материнскую плату ASRock Z170 Extreme6;
  • Участнику конференции Overclockers.ru vadimeli за предоставленный на тестирование SSD-накопитель Samsung SM951 NVMe 256 Гбайт;
  • Участникам конференции Overclockers.ru Dushm@n, MSN-87, Trotwood и ряду других, пожелавших остаться неизвестными, за советы, интересные мысли и идеи (даже если они сами того не подозревали).