Обзор и тестирование SSD-накопителя WD Blue SSD 1 Тбайт (WDS100T1B0A): качественный середнячок

С чем ассоциируется бренд Western Digital? У подавляющего числа пользователей – с традиционными накопителями на магнитных пластинах (HDD). Однако их эпоха подходит к закату, поскольку твердотельные решения занимают все большую долю рынка. Вот и компания WD представила семейство WD Blue SSD, включающее шесть модификаций, каждая из которых выполняется в форм-факторах 2.5" 7 мм и M.2 2280.
31 декабря 2016, суббота 03:00
I.N. для раздела Лаборатория

Оглавление

Вступление


С чем ассоциируется торговая марка Western Digital? У подавляющего числа пользователей – с традиционными накопителями на магнитных пластинах (HDD). Однако их эпоха подходит к закату, поскольку твердотельные решения занимают все большую долю рынка.

Фактически у жестких дисков остался лишь сегмент очень больших объемов, а также совсем дешевых ПК и ноутбуков. Но и тут SSD постепенно начинают теснить HDD: объемы 2 Тбайт, хоть и довольно дороги, но уже встречаются в ассортименте SSD, а Samsung выпускает для розницы и SSD на 4 Тбайт; в бюджетный сегмент активно проникают удешевленные аппаратные платформы на основе безбуферных контроллеров и TLC NAND.

Например, Samsung давно поняла перспективы и еще пять лет назад продала все соответствующие активы Seagate. Hitachi четыре года назад разделила и продала свое подразделение Hitachi Global Storage Technologies (HGST) компаниям Western Digital и Toshiba. Но даже в таких условиях, когда рынок HDD поделили три компании (Seagate, Toshiba и Western Digital), на нем становится все теснее в условиях его сжимания. Что самое интересное, Toshiba еще в начале этого года тоже стала задумываться о расставании с производством HDD, тем более что на нее в тот момент приходилось всего 10% рынка.
Ретроклокинг: разгоняем HDD


Если вы подумали, что речь пойдет об увеличении количества оборотов шпинделя накопителя, вращающего магнитные пластины диска, либо о погружении устройства в жидкий азот, то вы ошиблись. Мы займемся поиском самого оптимального и скоростного решения для ретро-ПК и проведем сравнение различных типов носителей информации, начиная со старых HDD и заканчивая новыми SDD.

Немного о SSD Western Digital

Не нужно быть семи пядей во лбу, чтобы понять необходимость начинать хоть какую-то диверсификацию производства, и это уже происходит: у Seagate давно есть права на контроллеры SandForce (хотя дела у разработчиков идут, судя по всему, не лучшим образом), а Toshiba является производителем NAND. Из всей тройки только у Western Digital нет ничего.

Компания пыталась экспериментировать с гибридными решениями, скомпонованными из HDD- и SSD-части (достаточно вспомнить наш обзор WD Black2), но популярность подобные модели не обрели. Впрочем, как и Seagate с Toshiba и их SSHD. Справедливости ради, Western Digital в далеком 2010 году уже выпускала твердотельные накопители серии WD SiliconEdge Blue, но своего в них было мало: использовался перемаркированный контроллер JMicron JMF612 и MLC NAND производства Samsung (прослеживается некая параллель с WD Black2, где применялся контроллер JMicron – JMF667H).

Чтобы иметь какие-то перспективы не только завтра, но и в более отдаленном будущем, нужно принимать серьезные меры. Но проблема в том, что разработка собственных NAND-контроллеров – дело не одного года (причем сначала нужно еще собрать соответствующую инженерную команду), к тому же требует основательных капиталовложений. Производство NAND и вовсе грандиозное мероприятие – даже такие многоопытные гиганты, как Samsung и IMFT, у которых есть и инженеры, и производство, и знания многих лет, испытывают проблемы с внедрением новых решений. И чтобы сегодня ввязаться в эту гонку с нуля, нужно быть очень рисковым предпринимателем.

В конечном итоге остается лишь один-единственный путь: покупка готовой компании. Но кого? Независимых разработчиков немного: SandForce куплены Seagate, LAMD приобретена SK Hynix, Phison связана тесными узами с Toshiba и Kingston, Silicon Motion активно растет, сотрудничая с IMFT, а у JMicron слишком небольшая доля на рынке (в этом году, кстати, разработка NAND-контроллеров выделена в дочернюю компанию с названием Maxiotek Corporation).

На счастье Western Digital, производитель флеш-памяти, компания SanDisk, некоторое время назад начала испытывать проблемы. Ошибкой SanDisk стало то, что она сосредоточилась на производстве микросхем памяти для мобильных устройств, а в 2014 году произошел спад спроса на флеш-память со стороны клиентов компании из-за перенасыщения рынка смартфонов и планшетов. Достаточно вспомнить, что рост рынка оных в 2014 году составил лишь 4%, да и то благодаря, не в последнюю очередь, России с ее 37-процентным ростом. Но в 2015 году рухнули продажи и на российском рынке – в первом полугодии падение составило 36%.

Следующим ударом по SanDisk стало сокращение заказов со стороны Apple, которая переключилась на продукцию Samsung. В итоге с бывших 20% на рынке в 2014 году к концу 2015 года SanDisk пришла с долей примерно 10% – всего лишь за один год компания потеряла половину своего рынка. Именно она и стала собственностью Western Digital, причем даже те заветные 19 млрд долларов собирались путем взятия кредитов и обмена акциями.

Зато теперь Western Digital получила право называться производителем твердотельных накопителей. Причем в ее распоряжении оказались не только полупроводниковые мощности, но и партнерство с Toshiba, сборочные линии конечной продукции, наработки по собственным NAND-контроллерам SanDisk и опыт разработок на контроллерах Marvell.

Некоторое время торговая марка SanDisk сохраняла свою независимость, и новые SSD-накопители продолжали выпускаться под ней. Но в ходе очередного этапа поглощения этому пришел конец: отныне все модели будут выходить в свет под брендом Western Digital. И компания уже представила первые соответствующие решения: линейки WD Blue SSD и WD Green SSD. Не мудрствуя лукаво, она применила уже готовую и привычную по линейкам HDD Western Digital цветовую дифференциацию продукции. Примечательно, что линейка HDD WD Green была снята с производства еще за полтора года до этого события и фактически Western Digital теперь возрождает линейку WD Green.

Семейство накопителей WD Blue SSD исчисляется шестью модификациями: объемом 250, 500 и 1000 Гбайт (для сравнения, WD Green SSD – это лишь два объема 120 и 240 Гбайт), каждая из которых выполняется в форм-факторах 2.5" 7 мм и M.2 2280. Для всех новинок заявлены скорости чтения и записи более 500 Мбайт/с, а уровень производительности – 97-100 и 79-80 тысяч IOPS соответственно.

Как мы давно знаем, такие общие спецификации далеко не всегда отображают реальные возможности твердотельного накопителя. При этом тип используемой флеш-памяти и контроллер не озвучиваются.

В ходе данного материала нам представится возможность узнать ответы на все эти вопросы: компания Western Digital прислала в лабораторию образец, который на данный момент является самой старшей моделью в ее ассортименте SSD – WD Blue SSD форм-фактора 2.5" 7 мм объемом 1 Тбайт.

Обзор WD Blue SSD 1 Тбайт (WDS100T1B0A)


Статус модели

Страница на сайте производителя: WD Blue SSD 1 Тбайт (WDS100T1B0A).

Цены (на момент публикации):

Упаковка и комплектация

Накопитель поставляется в достаточно компактной коробке, выполненной в символике Western Digital, но в ней отлично угадывается стандартная упаковка SanDisk.

Какая-либо комплектация отсутствует – только само устройство в форме из прозрачного пластика (типичной для SanDisk формы).

Внешний осмотр

Герой обзора выполнен в форм-факторе 2.5" 7 мм. Конструкция корпуса полностью идентична таковым у SanDisk вплоть до материалов (металлический низ и пластиковая крышка).

Информационная этикетка также похожа на таковую у SanDisk и играет роль пломбы, скрывая под собой винты. Разница лишь в том, что с нее исчезла информация о заводской версии микропрограммы, которая для устройств под маркой SanDisk приводилась всегда, но зато появилась информация о дате выпуска накопителя – немаловажный момент, о котором мы поговорим ниже.

Неожиданный сюрприз обнаружился при разборке накопителя.

Мало того, что конструкция в целом не несет каких-либо следов серьезного удешевления (вроде замены винтов на защелки), здесь присутствует термоинтерфейс, причем не для одного лишь контроллера – термопрокладка накрывает всю печатную плату целиком, позволяя отводить тепло от накопителя практически без каких-либо ограничений.

Забегая вперед, скажем, что итогом стали очень низкие показатели температур даже при самых интенсивных нагрузках.

Ну а на печатной плате по-прежнему красуется логотип SanDisk. Сама печатная плата полноразмерная, но при этом изготовлена по технологии одностороннего монтажа, что снижает себестоимость производства.

Сердцем устройства является микроконтроллер Marvell 88SS1074 – 28 нм двухъядерный ARMv5-процессор, работающий на частоте 400 МГц, ориентированный на использование в составе бюджетных SSD-накопителей, в первую очередь на базе TLC NAND, для чего в нем был реализован новый алгоритм коррекции ошибок LDCP. Для буферизации активно изменяемых служебных данных (например, таблицы ретранслятора) по соседству с контроллером установлено две микросхемы DRAM производства Micron суммарным объемом 1 Гбайт.

Массив флеш-памяти набран восемью микросхемами, в каждую из которых упаковано по восемь полупроводниковых кристаллов планарной TLC NAND производства SanDisk, изготовленных с соблюдением норм 15 нм техпроцесса. Суммарный объем массива флеш-памяти составляет 1024 Гбайт. Часть его стандартно выделена в скрытый резерв, а сам объем указывается в десятичной системе (для указания объема используется 1 Гбайт равный 1 000 000 000, а не 1 073 741 824 байт). Поэтому в реальности пользователю доступно лишь 931.51 Гбайт, а оставшимся объемом около 93 Гбайт микропрограмма контроллера оперирует в служебных целях: для выравнивания износа, в качестве резервного пула для замены вышедших из строя ячеек памяти и прочего.

Накопитель можно было бы считать братом-близнецом, например, Plextor M7V (Toshiba и SanDisk, а теперь и WD являются технологическими партнерами, и последние поколения флеш-памяти этих компаний отличаются зачастую лишь гравировкой на корпусе микросхем) и близким родственником Kingston SSDNow UV400, но в WD Blue SSD реализован алгоритм кэширования nCache 2.0: случайные мелкоблочные операции записи выполняются в щадящем SLC-режиме и лишь затем переносятся в основной массив памяти.

Принципиальное отличие от схожих алгоритмов OCZ-Toshiba, Samsung и ряда других разработчиков заключается в том, что здесь массив ячеек, выделяемых под запись, не динамический, а располагается в выделенной фиксированной области внутри каждого из кристаллов NAND. А перенос данных в основной массив NAND осуществляется напрямую, без участия контроллера NAND, что освобождает его от соответствующей нагрузки. При этом в WD Blue SSD присутствует и ставший уже стандартом де-факто для накопителей на TLC NAND алгоритм прямого SLC-кэширования любых операций записи.

Итак, по сути перед нами перелицованный SanDisk X400. Но изменения есть, и мы сейчас разберем их по пунктам.

Во-первых, гарантийный сервис. Накопители под маркой SanDisk отличались такими сложными моментами в гарантийном обслуживании, как отсутствие авторизованного или собственного сервисного центра SanDisk, проблемный накопитель необходимо было отправлять за границу. У Western Digital же, наоборот, в России есть два авторизованных СЦ в Москве и Можайске – компания «ВДМ-Сервис», у которой даже есть собственный веб-сайт. Причем проблемный накопитель можно не только отправить почтовой службой, но и привезти лично, чем, например, сервис WD отличается в лучшую сторону от аналогичного у Toshiba OCZ.

Во-вторых, срок самой гарантии. К сожалению, за подобный гарантийный сервис пришлось расплачиваться сроками гарантии: SanDisk X400 сопровождались пятилетней гарантией, а вот WD Blue SSD, увы, лишь трехлетней. В-третьих и в-четвертых, изменились гарантийный ресурс и объем накопителей в линейке – два, казалось бы, разных, но взаимосвязанных пункта.

Если в линейке SanDisk X400 предлагались объемы 128, 256, 512 и 1 Тбайт, то в ассортименте WD Blue SSD нет версии объемом в одну восьмую терабайта, а остальные объемы уменьшились до 250, 500 и 1000 Гбайт. Сокращение пользовательского объема означает только одно: увеличился размер резервного пула флеш-памяти, которым может оперировать контроллер, что позволяет уменьшить износ флеш-памяти из-за сокращения WA (а попутно и увеличить быстродействие). В итоге заявленный ресурс увеличился с 80, 160 и 320 Тбайт записанных данных (TBW) у SanDisk X400 до 100, 200 и 400 Тбайт у WD Blue SSD.

Программная часть

В SMART накопителя можно обнаружить три десятка различных параметров, дающих практически исчерпывающую информацию о состоянии устройства, хотя Crystal Disk Info большую часть из них не распознает. Впрочем, это уже вопросы к автору данного приложения – у SanDisk X400 большинство параметров (коих, кстати, у обоих накопителей по 25 штук) прекрасно расшифровывались.

С точки зрения диагностики состояния WD Blue SSD способны стать примером для подражания для большинства других SSD. Здесь есть не только счетчики прочитанного и записанного по интерфейсу, но и несколько параметров, отображающих реальные условия эксплуатации, в которой был конкретный экземпляр.

Присутствует счетчик объемов записи в NAND (вкупе с F1 и F2 даст коэффициент WA), количество циклов стирания, количество сбоев стирания, количество сбойных блоков, количество циклов включения и отключения (раздельно – даст понять объем сбоев питания), уровень наработки в часах. Есть даже такой экзотичный параметр, как количество сбойных блоков в кристалле NAND (правда, результат отображается только по одному кристаллу – где таких блоков больше всего).

Температурный мониторинг рабочий. А полную расшифровку параметров Smart можно увидеть, запустив фирменный программный пакет WD SSD Dashboard, который фактически является модифицированным SanDisk SSD Dashboard.

Основных изменений всего два: ребрединг под Western Digital и переделка интерфейса под максимальную похожесть на «плиточное» оформление современных операционных систем MS Windows («Metro style»).

Набор возможностей остался прежним:

  • Информация об использовании накопителя, его разметке, интерфейсе подключения, уровне износа и температуре;
  • Мониторинг текущей нагрузки на накопитель и выполняемых операций по интерфейсу SATA;
  • Включение и отключение команды TRIM (если сама операционная система ее поддерживает), ручная инициализация ее подачи на весь свободный объем накопителя согласно данным файловой системы (опять же: если TRIM поддерживается операционной системой), выполнение по расписанию;
  • Обновление микропрограммы (как напрямую с серверов WD-SanDisk, так и непосредственно из файла);
  • Очистка накопителя от данных (с возможностью создания загрузочного USB-устройства);
  • Просмотр состояния параметров SMART и запуск тестов диагностики состояния флеш-памяти;
  • Настройка автоматической отправки уведомлений по электронной почте в случае проблем с накопителем;
  • Создание отчетов для обращения в службу поддержки Western Digital.

Стабильность скоростных характеристик и температурный режим

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

  • Изначальное состояние нового накопителя («нулевое» состояние);
  • После проведения всего цикла тестов происходит заполнение диска пользовательскими данными из следующего 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.

Таким образом, мы можем узнать, насколько хорошо микропрограмма накопителя справляется с задачей поддержания уровня быстродействия на небольшом объеме одномоментно записываемых и прочитываемых данных – для условий эксплуатации в бытовых условиях этого достаточно.

Затем производится полная очистка накопителя, после чего запускается тест AIDA64 Disk Benchmark в режиме «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. Этот тест позволяет нам увидеть, насколько в целом накопитель стабилен, не возникает ли перегрев и какие, возможно, алгоритмы «ускоренной записи» реализованы в микропрограмме.

И в заключение, после подачи команды TRIM на весь объем накопителя, проводится тестирование с помощью Iometer.

  • Имитируется работа накопителя в условиях нагрузки, близкой к серверной (непрерывная случайная запись блоками 4 Кбайт по всему объему с глубиной очереди запросов 32) при отсутствии TRIM. Именно так, к примеру, работают базы данных: создается один или энное число больших файлов, внутри которых выполняются операции чтения/записи, генерации команды TRIM при этом не происходит. Тест проводится непрерывно в течение двух часов, при этом ежесекундно снимаются показатели быстродействия. Итоги данного теста позволяют нам увидеть возможности подопытного как в «чистом», так и в «использованном» состояниях (достижение состояния «устоявшейся производительности»).

  • По завершении этого теста проделаем еще один, целью которого будет выяснение того, насколько хорошо работают алгоритмы «сборки мусора» (Garbage Collection). На итоговом графике присутствуют скоростные показатели накопителя в четырех ситуациях: состояние «чистого» массива ячеек, после непрерывной нагрузки в течение двух часов в условиях отсутствия команды TRIM, после простоя 30 минут, которых должно хватить накопителю для отработки внутренних алгоритмов «сборки мусора», после выполнения команды TRIM на весь объем накопителя. Тест также специфический, и его результаты важны для тех, кто нацелен на эксплуатацию в условиях работы без TRIM.

Температурный режим

Благодаря отличной конструкции накопителя WD Blue SSD, его температура под самыми суровыми нагрузками остается на очень достойном уровне.

Данный тест пройден на пять с плюсом.

Устойчивость скоростных характеристик

Тестируемый SSD прекрасно справляется даже с очень интенсивными нагрузками: колебания скорости присутствуют, но они незначительны, а в сценарии с крупноблочной записью есть прирост скорости выполнения операций (явление редкое, но наблюдаемое изредка на твердотельных решениях на базе контроллеров Marvell).

Линейная перезапись всего объема показывает классическую картину для накопителей, построенных на базе аппаратной конфигурации с флеш-памятью TLC NAND и реализацией алгоритма «псевдо-SLC»: некоторая часть данных записывается на высокой скорости, после чего контроллер переключается в обычный режим записи и скорость падает.

Для WD Blue SSD объемом 1000 Гбайт размер SLC-буфера составляет примерно 19 Гбайт, куда данные записываются со скоростью почти 500 Мбайт/с. При исчерпании SLC-буфера скорость записи падает до 300 Мбайт/с.

Приведенные показатели вполне достойны накопителя, позиционирующегося как решение среднего уровня на базе TLC NAND.

Для сравнения: Intel 540s 1000 Гбайт – 9 Гбайт в SLC-режиме и 110-120 Мбайт/с по исчерпанию буфера; Toshiba OCZ TR150 960 Гбайт – 22 Гбайт и 300 Мбайт/с соответственно; Crucial MX300 1050 Гбайт – 37 Гбайт и 350 Мбайт/с; Samsung 850 Evo 1 Тбайт – 475 Мбайт/с (наличие буфера незаметно).

Копирование крупных файлов в пределах накопителя (смешанная нагрузка из крупноблочных операций чтения и записи) также осуществляется с достойной скоростью 160-190 Мбайт/с.

На случайной мелкоблочной записи накопитель может похвастать хорошим постоянством скорости до тех пор, пока есть резерв чистых ячеек.

Отметим, что если на операциях линейной записи SLC-кэш виден отлично, то с мелкоблочной записью дело обстоит иначе: график скорости записи не ровный с резким провалом вниз при переключении из SLC-режима на обычный, а представляет собой плавно снижающуюся линию. Вполне возможно, что таким образом влияет алгоритм nCache 2.0. Если считать от момента выравнивания скорости, то накопитель способен принять до 4.5 Гбайт данных.

Результат несколько странный, ведь выше мы в случае с линейными и крупноблочными операциями записи получили результат в 19 Гбайт. Но он вполне реален, если алгоритмов SLC-кэширования на самом деле не один, а два, и контроллер включает их в зависимости от типа нагрузки, не комбинируя между собой – крупноблочная линейная запись отдельно «традиционно», мелкоблочка – отдельно в рамках nCache 2.0.

В условиях отсутствия команды TRIM накопитель WD Blue SSD объемом 1 Тбайт способен принять на скорости, несколько сниженной относительно изначальной, до 5 Гбайт данных, что говорит о наличии в нем алгоритмов «сборки мусора», способных работать в автономном режиме. Другое дело, что эффективность этих алгоритмов не так высока, как хотелось бы.

WD Blue SSD можно использовать в любых USB-боксах в качестве внешнего переносного накопителя, не задумываясь о типе интерфейса USB и поддержке UASP в системе, и старых системах, где TRIM нет вовсе. В обоих случаях, разумеется, с условием, что объем одномоментной записи не превышает вышеупомянутые 5 Гбайт.

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: ASRock Z170 Extreme6, 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».

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.

Конфигурация №1: тестирование работоспособности энергосберегающего режима DevSleep
  • 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: один модуль 2 Гбайт SK Hynix 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: ASRock Z170 Extreme6 (BIOS P7.00; экземпляр из этого обзора; увы, Gigabyte GA-Z170N-WiFi неожиданно вышла из строя);
  • Процессор: Intel Core i3-6100 «Skylake-S» 3700 МГц;
  • Система охлаждения: Arctic Freezer 11 LP;
  • Термоинтерфейс: Arctic Cooling MX-2;
  • Оперативная память: 2 х 4 Гбайт Crucial Ballistix Sport LT DDR4-2400 (BLS2C4G4D240FSE), работающая на частоте 2400 МГц с таймингами 16-16-16-39;
  • Видеокарта: встроенное графическое ядро процессора;
  • Блок питания: Corsair HX750W мощностью 750 Ватт (незначительно доработан по элементной базе);
  • Системный накопитель: Samsung 950 Pro 512 Гбайт (Samsung UBX + 3D V-NAND Toggle MLC Samsung, 1B0QBXX7);
  • Корпус: открытый стенд.

Обновляем стенд для тестирования SSD-накопителей: Intel Z77 против Intel Z170, Windows 7 против Windows 10, а также различия между объемами ОЗУ



Лаборатория уже долгое время тестирует SSD. Накоплена огромная база результатов, и любое изменение конфигурации может сыграть злую шутку в плане сопоставления разных моделей. Но время идет, и прогресс не стоит на месте. С учетом выхода новых платформ и ОС необходимо полное обновление стенда. Но насколько сильно изменятся результаты производительности твердотельных накопителей?

Программное обеспечение:

  • 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.

В качестве тестового программного обеспечения используются:

  • Futuremark PCMark 7 (тестирование только накопителя, стандартные настройки);
  • AS SSD Benchmark версии 1.7.4739.38088;
  • CrystalDiskMark (64bit) версии 3.0.1 (стандартные настройки, тестирование случайными данными).

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 9.4.2 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 16.04 x64, тип архива – 7z, без сжатия).

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 аппаратную конфигурацию, 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.

Iometer

Данный тест был включен в нашу методику тестирования совсем недавно и его подробное описание приводится в соответствующем материале «Обзор и тестирование SSD-накопителей: обновляем методику». К сожалению, у нас нет возможности провести комплекс тестов для всех исследованных ранее SSD-накопителей, поэтому ассортимент решений на диаграммах будет отличаться от остальных графиков. Тут приходится выбирать из того, что есть.

Anvil's Storage Utilities


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

Этот бенчмарк позволяет увидеть скорость операций с файлами внутри одного носителя. Использовалась версия 1.7.4739.38088. Данный 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

Операции 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.

Отныне тесты на копирование групп файлов будут выполняться силами самой операционной системы. Для этого был написан командный файл, который в автоматическом режиме копирует файлы и фиксирует время, затраченное на выполнение операции.

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

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 со 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

После снятия нагрузки накопитель проявляет внутреннюю активность еще на протяжении 30 секунд, колебания величины потребляемого тока на разъеме SATA Power происходят в пределах 0.18-0.35 А. Это означает, что микропрограмма осуществляет консолидацию данных, записанных в SLC-режиме, и их перезапись в TLC-режиме. Интересно то, что 30 секунд мало для выполнения операции традиционным путем, ведь мы выяснили, что «честная» скорость записи массива составляет не более 300 Мбайт/с.

Похоже, разработчиками тестируемого устройства применяются дополнительные ухищрения, либо часть данных (около 50%), записанных в SLC-режиме, остается нетронутой до тех пор, пока не возникнет дефицит свободного места. Такой подход вполне обоснован – он позволяет не тратить ресурс флеш-памяти на перезапись (не стоит забывать, что SLC-режим сам по себе щадяще относится к ресурсу и MLC, и TLC NAND).

Накопитель WD реагирует на команду DIPM и поддерживает режим DevSleep, его энергопотребление снижается втрое в сравнении с режимом обычного простоя (ток на разъеме питания падает с 0.09 до 0.02 А).

Заключение

Итак, Western Digital приобрела SanDisk. Но в арсенале у последней пока нет новых аппаратных решений, а потому WD для встраивания выпускаемой SanDisk продукции в свой ассортиментный ряд приходится заниматься переименованием существующих моделей, отбирая наиболее новые среди них. Вот и WD Blue SSD это тот же SanDisk X400 с небольшими изменениями в виде линейки объемов и ресурса.

Физически накопитель изготовлен весьма качественно: компания не поскупилась на полноразмерную печатную плату и добротный термоинтерфейс. Вкупе идет достаточно быстрый контроллер Marvell, хорошая микропрограмма (обладающая, например, алгоритмами автономной «сборки мусора») и 15 нм память TLC NAND. Все это позволяет WD Blue SSD демонстрировать неплохой уровень быстродействия. Он конкурирует с платформами на базе TLC NAND с контроллерами Silicon Motion SM2256 и Phison PS3110-S10, а также с начинающими появляться решениями на контроллере Marvell 88SS1074 и TLC 3D NAND. Первые проигрывают WD Blue SSD (это, например, ADATA Premier SP550 и Intel 540s), вторые (вроде OCZ Trion 150) и третьи (по сути пока существует лишь один Crucial MX300) – оказываются вполне на уровне. Вступает в игру цена.

С ценой-то как раз и плохо: накопители на Phison PS3110-S10 с аналогичной 15 нм TLC NAND стоят заметно дешевле (разница может доходить вплоть до 20%), Crucial MX300 – сопоставим по цене, но при этом предлагает немного больший объем памяти за счет иной ее аппаратной конфигурации (применительно к терабайтному объему разница около 40 Гбайт). WD стоит пересмотреть свою ценовую политику, иначе пользователи предпочтут более дешевые альтернативы.

Краткое резюме: качественно, но переоценено.

I.N.