Обзор и тестирование SSD-накопителя KingSpec Q-Series объемом 180 Гбайт: новый контроллер Initio INIC-6081

По отзывам покупателей, накопители KingSpec серии Q попадаются на двух контроллерах. Один нам уже известен – Maxiotek MK8115. А вот второй представляет интерес – некий Initio INIC-6081. Попытки поиска информации в сети ничего не дали. Неужели перед нами новый игрок на рынке твердотельных решений, решивший расширить свою область деятельности подобно тому, как это недавно сделала Realtek?
30 декабря 2017, суббота 06:00
I.N. для раздела Лаборатория

Оглавление

Вступление

Сегодня мы попробуем разобраться с еще одной экзотикой: некоторое время назад на китайских торговых площадках стал встречаться твердотельный накопитель KingSpec серии Q.

По отзывам покупателей, данные модели попадаются на двух контроллерах. Один нам уже известен по ADATA Ultimate SU700 и KingSpec P3 – Maxiotek MK8115. А вот второй представляет безусловный интерес – некий Initio INIC-6081.

Попытки поиска информации в сети ничего не дали. Нет, сама Initio существует – это действительно компания, занимающаяся созданием микроконтроллеров, у нее есть свой собственный сайт, а ее контроллеры встречаются в различных устройствах. Например, внешние USB-боксы к SSD накопителям Kingston HyperX 3K в свое время базировались на Initio INIC-1608. Но о самом контроллере найти какие-либо данные, кроме редких сообщений о встрече его в ноутбуках и накопителях с Aliexpress и eBay, не удалось.

Неужели перед нами новый игрок на рынке твердотельных решений, решивший спустя много лет расширить свою область деятельности подобно тому, как это недавно сделала Realtek?
Обзор и тестирование SSD-накопителя Toshiba OCZ TR200 объемом 480 Гбайт: бег на месте

Торговая марка OCZ должна была умереть, но пока ей не дают уйти на покой: выпущен еще один накопитель под этим брендом. Насколько удачно новое поколение Trion («TR» – это сокращение от «Trion»), сможет ли наследник повторить успех довольно удачных для своего времени и цены Trion 100 и Trion 150? Или очередное удешевление аппаратной конфигурации не принесет пользователю ничего хорошего?

Обзор SSD KingSpec Q-Series

Сама по себе KingSpec – это крупная компания, которая является именно производителем, а не просто «клеит этикетки» на готовые изделия, заказанные неизвестно у кого. И в ее ассортименте присутствует немало различных накопителей с практически любыми более-менее популярными интерфейсами, причем не только розничные, но и промышленные решения.

Компания выпускает даже модные нынче PCIe NVMe SSD. Одна беда: с соблюдением спецификаций у производителя сложно – как показывает практика, одна и та же серия накопителей может идти на разных контроллерах и памяти.

Конкретно у серии Q на сайте KingSpec есть собственная страница, зайдя на которую мы узнаем, что эти накопители выпускаются в непривычных по нынешним временам объемах 90, 180 и 360 Гбайт.

Забавно смотрится пометка «Confidential». Судя по всему, иллюстрация снята с закрытой документации.

И тут же в спецификациях ниже видим, что про 360 Гбайт нет ни слова. Контроллер не указывается, скорости обещаются до 570 Мбайт/с на чтении и до 500 Мбайт/с на записи. Приведен и тип памяти – 3D TLC NAND.

Вариантов тут немного, а точнее, один – 3D TLC 3D V-NAND совместного производства Micron и Intel. Toshiba и SanDisk свой вариант флеш-памяти с вертикальной компоновкой ячеек выпускают, но пока она в сильном дефиците. Да таком, что компаниям ее не хватает даже для выпуска собственных SSD, поставки того же Toshiba TR200 только разворачиваются, да и WD Blue 3D (ныне SanDisk является собственностью WD) стал появляться в массовой продаже лишь недавно.

Но емкость кристаллов TLC NAND довольно велика, у той же IMFT это 384 Гбит, а у Toshiba – 256 Гбит, и потому для построения массивов небольшого объема их требуется слишком малое количество: те же «классические» 128 Гбайт – это три кристалла, 360 Гбайт – восемь, а 90 Гбайт и вовсе два. Тут сложно обеспечить высокую скорость записи даже на 360 Гбайт, а потому в ход идут ухищрения вроде SLC-режима.

Таким образом, если спецификации KingSpec соответствуют реальности в полной мере, а не только для части выпускаемых накопителей (поскольку MK8115 поддерживает работу SLC-режима), то перед нами неплохой по возможностям контроллер с современными алгоритмами записи и «свежей» дешевой NAND. Сочетание таких характеристик позволяет контроллеру отвоевать себе долю на рынке, если его создатели не оплошают. А наша задача на сегодня – посмотреть на него в действии.

Упаковка и комплектация

Типичная упаковка KingSpec последнего времени: картонная коробка белого цвета, внутри которой находится форма из дешевого белого пластика с вложенным в нее накопителем и комплектом крепежных винтов.

Когда-то в прошлом модели KingSpec поставлялись, будучи вложенными в форму из плотного мягкого вспененного материала, но нынешняя гонка за удешевлением всего и вся приносит свои «плоды». Тем не менее, накопитель успешно пережил плотное общение с Почтой РФ и доехал в рабочем состоянии.

В дополнение в коробку вложен купон, уведомляющий о возможности получения возврата-скидки в два доллара в случае положительного отзыва (пять звезд с фотографией под лотом с данным товаром) на Aliexpress. Привязывается это якобы к десятилетнему юбилею KingSpec («2007-2017»), хотя если верить официальному сайту компании, ей уже не десять, а почти тринадцать лет. Сами же SSD выпускаются KingSpec с 2008 года. Возможно, что это лишь небольшая хитрость конкретного продавца с Aliexpress с целью дополнительной накрутки рейтинга.

Внешний осмотр

Герой обзора выполнен в корпусе из алюминиевого сплава форм-фактора 2.5" 7 мм и оснащен интерфейсом SATA 6 Гбит/с. Корпус оформлен весьма специфично – внешнее покрытие в стиле «фрезеровка», чем сильно напоминает небезызвестные Plextor, не только внешне, но и тактильно.

На донышко корпуса наклеена этикетка, на которой из практической полезной информации – только артикул (наименование модели, объем, серийный номер).

С этой стороны корпус очень похож на Plextor, за той лишь разницей, что собран он без применения винтов, на защелках (тоже, кстати, способ снижения себестоимости). Никаких препятствий к вскрытию (в виде, например, бумажных пломб) нет.

Внутри корпуса размещена укороченная и слегка зауженная печатная плата, которая фиксируется на трех винтах. Какой-либо термоинтерфейс отсутствует.

Печатная плата выполнена на текстолите зеленого цвета и получила незнакомый дизайн, рассчитанный на установку до четырех микросхем флеш-памяти. Посадочное место для установки буферной памяти DRAM отсутствует.

И контроллер, и память несут свою оригинальную маркировку. И если с Initio INIC-6081 все «понятно», то микросхема памяти (единственная, кстати) получила специфичную маркировку, в которой присутствует сочетание цифр и букв, дающих намек на Intel.

Сами микросхемы памяти и контроллера распаяны лишь с одной стороны платы. Вполне очевидно, что модификация на 360 Гбайт будет основана на той же печатной плате.

Контроллер Initio INIC-6081… В принципе, еще до того, как накопитель попал ко мне в руки, мне было известно про его специфичное поведение с блоками данных разных типов, но в момент разборки я об этом, к своему стыду, просто забыл.

Тем не менее, при визуальном осмотре меня посетила шальная идея, что все-таки передо мной контроллер небезызвестной Phison – S11.

Уж больно похожи и размеры, и конструктив – BGA со 169-ю контактами. Например, Maxiotek MK8115 получил корпусировку c 288-ю контактами, а Marvell 88NV1120 – 144 контакта.

Накопитель KingSpec Q был собран обратно и подключен к тестовому стенду, после чего сразу же было запущено приложение Phison Flash ID, написанное участником конференции Overclockers.ru Очкиным Вадимом (больше известным как vlo). И догадка оказалась верна:

Phison S11 собственной персоной! Мне впервые встречается перемаркированный контроллер Phison в SSD, да еще при этом печатная плата, как минимум, очень редкого или совершенно нового дизайна. Если платы зеленого цвета я в случае Phison видел неоднократно, то такой дизайн попадается впервые; не исключено, что это уже собственная разработка KingSpec.

Вот такие сюрпризы. Остается лишь гадать, чья это инициатива, KingSpec или Initio (скорее всего, второй), но Initio INIC-6081 – не новый контроллер, а простая перемаркировка Phison PS3111-S11 (40 нм двухканальный контроллер, построенный на одном ARM ядре, с 32 Мбайт встроенной буферной памяти). Относительно маркировки микросхемы памяти замечание про намек оказалось в точку – Intel. В данном случае – 32-слойная TLC 3D V-NAND Intel с емкостью одного кристалла 384 Гбит. Итого массив памяти работает по двум каналам с двукратным чередованием.

Суммарный объем массива составляет 192 Гбайт, при этом объем накопителя, доступный для пользователя, указывается в десятичной системе (используется 1 Гбайт равный 1 000 000 000, а не 1 073 741 824 байт), в итоге пользователю доступно 167.68 Гбайт. Разница между реальным объемом и фактически доступным пользователю пространством составляет служебную область и используется микропрограммой контроллера для хранения таблицы ретранслятора, работы алгоритмов выравнивания износа, в качестве резервного пула для замены вышедших из строя ячеек памяти, хранения контрольных сумм и прочего. Кстати говоря, количество изначально сбойных блоков флеш-памяти не так уж и велико и составляет всего 55, мне в SSD Phison встречалось и вдвое-втрое большее количество на такой объем.

С микросхемой памяти нужно разбираться более подробно: сказать навскидку, оригинальная ли она и просто перемаркирована, или же это также чья-то сборка, сложно. Тут можно лишь отметить, что сбоку присутствует характерная для Micron вертикальная строчка (Intel и Micron разрабатывают NAND совместно, а потому идентификация взаимозаменяема), хотя она несколько смещена относительно обычного расположения, да и символов в ней пять, а не четыре. К тому же микросхема задействует не все контакты посадочной площадки: как минимум по пять шариков BGA с каждого угла находятся просто «в воздухе», поэтому даже число используемых контактов без отпаивания микросхемы установить сложно.

Программная часть

Уже понятно, что накопитель как минимум хотя бы частично использует программную базу эталонных решений Phison, раз позволяет считывать служебную информацию. Однако родство просматривается и в других деталях.

С точки зрения обработки данных KingSpec аналогичным эталонному Phison S11 образом обрабатывает блоки, состоящие из случайных данных, потока нулей и единиц (вторые не пишутся и вовсе не читаются во флеш-памяти).

Набор атрибутов SMART несколько больше обычного. Он больше, чем у самых новых решений на Phison S11, которые только запущены в производство и их еще нет на рынке (например, с новой 64-слойной TLC 3D V-NAND Toshiba), но меньше, чем у той расширенной конфигурации, что обычно включает Kingston (например, Kingston SSDNow A400).

Что интересно, здесь нет параметра E7, обычно присутствующего у накопителей на контроллерах Phison и отображающего в процентах предполагаемый оставшийся ресурс накопителя, а A7 вместо перехода в режим «Read Only» означает среднее количество циклов стираний ячеек, записанных в TLC-режиме. Учет записанных и прочитанных данных тоже ведется по иной схеме: изменение на одну единицу параметров F1 и F2 соответствует не одному гигабайту, а 32 Мбайт.

Зато термомониторинг – прямой «привет» от Phison – ровно та же программная «заглушка» на постоянное отображение 33 градусов Цельсия.

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 Z270M-ITX/ac, 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.

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?

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 (точное название неизвестно);
  • Термоинтерфейс: Arctic Cooling MX-2;
  • Видеокарта: интегрированное в центральный процессор видеоядро Intel HD Graphics 2500;
  • Оперативная память: один модуль 4 Гбайт DDR3 (инженерный образец) на частоте 1600 МГц с таймингами 9-9-9-24-1T;
  • Системный накопитель: SSD KingSpec mSATA.6i 64 Гбайт (mSATA; JMicron JMF606 + 20 нм MLC 64 Гбит SyncNAND Intel, SVN474) установлен в mSATA2;
  • Испытуемый накопитель подключается 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 Z270M-ITX/ac (BIOS L2.21);
  • Процессор: Intel Core i5-7600K «Kaby Lake» работающий на частоте 4500 МГц;
  • Система охлаждения: Arctic Freezer 11 LP;
  • Термоинтерфейс: Arctic Cooling MX-2;
  • Оперативная память: 2 х 4 Гбайт DDR4 (модули - инженерные образцы) на частоте 2533 МГц с таймингами 16-16-16-39;
  • Видеокарта: интегрированное в центральный процессор видеоядро Intel HD Graphics 630;
  • Блок питания: Corsair HX750W мощностью 750 Ватт (незначительно доработан по элементной базе);
  • Системный накопитель: Samsung SM961 128 Гбайт (Samsung Polaris + MLC 3D V-NAND Samsung + CXZ7300Q; обзор);
  • Испытуемый накопитель подключается к порту SATA 6 Гбит/с на материнской плате, режим AHCI включен;
  • Корпус: открытый стенд.

Программное обеспечение:

  • Windows 10 x64 Fall Creators Update «Домашняя» (1709, сборка 16299.98) со всеми текущими обновлениями с Windows Update.

Глобальные настройки операционной системы:

  • Отключена служба System Restore;
  • Отключен спящий режим, профиль электропитания – «высокая производительность», «отключать диски – никогда»;
  • Отключен файл подкачки;
  • Отключена раздача обновлений Windows 10 на другие ПК в сети;
  • 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:

  • IOMeter версии 1.1.0;
  • Futuremark PCMark 7 (режим «Secondary Storage», стандартные настройки);
  • AS SSD Benchmark версии 1.7.4739.38088;
  • CrystalDiskMark (64bit) версии 3.0.3 (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 18.0.0 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 16.04 x64, тип архива – 7z, без сжатия).

Температурный режим

Как уже было отмечено, данная реализация платформы Phison лишена программного мониторинга – всегда отображается значение в 33°C. Однако есть возможность произвести замеры с помощью пирометра. Не самый точный способ, но за неимением лучшего…

Самой горячей частью устройства под интенсивной нагрузкой стала область цепей питания, где фиксировалась температура 51°C. На поверхности микросхемы контроллера температура составляла примерно 47° C, а микросхема памяти в своей дальней от цепи питания части прогревалась лишь до 42°C.

Стабильность скоростных характеристик

Как и у классических накопителей на магнитных пластинах (HDD), у накопителей на флеш-памяти есть свои нюансы, связанные с постоянством показателей быстродействия в различных ситуациях.

Во-первых, далеко не все устройства могут обеспечивать стабильную скорость записи при сколь-либо продолжительной нагрузке, причем здесь может сказываться как быстродействие контроллера, так и наличие специальных алгоритмов «ускоренной записи» («SLC-режим») и их нюансы. Во-вторых, далеко не все накопители сохраняют свои показатели после того, как будет переписан весь объем массива флеш-памяти, имеющийся в распоряжении контроллера (особенно снижение скорости записи было свойственно контроллерам SandForce SF-1***/SF-2*** из-за особенностей алгоритмов их работы).

В-третьих, бывают ситуации, когда накопитель оказывается без поступления на него команды TRIM (например, старый ПК, подключение через USB 3.0 на старых контроллерах, RAID-массивы, работа с базами данных), и тогда важна возможность его микропрограммы задействовать часть резерва под оперативную запись. В-пятых, отличается реакция накопителей на поступление команды TRIM: одни приступают к «сборке мусора» немедленно, другие – откладывают это на периоды простоя.

Причем первые тоже делятся на две подгруппы, где одна часть осуществляет операции монопольно, прерывая всякую иную работу и просто переставая откликаться на какие-либо обращения извне, другая осуществляет очистку ячеек памяти от ставших неактуальными данных в фоновом режиме, лишь несколько снижая быстродействие.

Все эти моменты мы и рассмотрим в порядке перечисления.

Случайная мелкоблочная запись по всему объему, «сборка мусора»

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 нескольких часов до исчерпания свободного места на накопителе, при этом снимаются показатели быстродействия: синие отметки – ежесекундно, черная линия – усредненное значение с интервалом в 30 секунд. Непрерывная мелкоблочная запись с большой глубиной очереди запросов, да еще при отсутствии TRIM – тип нагрузки, нехарактерный для домашних ПК, но он иллюстрирует то, насколько производительна и стабильна в показателях использованная в тестируемых накопителях аппаратная платформа в целом.

Обычно безбуферный контроллер при такой нагрузке просто «захлебывается». Для таких решений случайная мелкоблочная запись по всему массиву, да еще с большой глубиной очереди запросов (ситуация для безбуферного контроллера, каковым является Phison S11) крайне тяжелая задача, однако авторам данной конфигурации каким-то образом удалось значительно приглушить этот эффект.

Хотя полностью от провалов быстродействия до нуля, возникающих из-за того, что контроллер вынужден постоянно считывать и записывать служебные данные в NAND из-за нехватки буферной памяти, избавиться не удалось.

В целом под SLC-буфер на мелкоблочных операциях записи выделяется примерно 1.9 Гбайт, что вполне соответствует другим накопителям на Phison S11 (конечно, в пересчете на «стандартный» объем). Ровно также обстоят дела и с быстродействием в целом.

Теперь оценим то, как 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.

С работой в отсутствие команды TRIM у данной конфигурации на S11 есть отличия от основной массы накопителей на нем: не только расчищается SLC-буфер, но и обеспечивается прием данных вне его действия. В результате суммарно накопитель способен одноразово принять почти 3 Гбайт данных, что очень достойно для такой емкости.

Линейная запись

На крупноблочной записи поведение SSD иногда может отличаться от мелкоблочной записи со случайным доступом, а оно тоже может служить критерием выбора. Наглядный пример нагрузки такого рода – копирование крупных файлов силами Проводника Windows.

Для большей наглядности инициируем линейную запись на весь объем, доступный пользователю, посредством AIDA64.

Интересно, что на линейной записи объем принимаемых данных меньше, нежели при мелкоблочной записи – около 1.6 Гбайт. И со скоростью записи вне SLC режима все скромно: всего лишь около 70 Мбайт/с. Виной тому – не самая быстрая память, применяемая в накопителе.

Скромно, но на фоне схожих накопителей особенно не выделяется, тот же Kingston SSDNow A400 120 Гбайт в модификации на планарной 15 нм TLC NAND Toshiba пишется с такой же скоростью.

Было бы, кстати, интересно узнать, убрано ли в данной модернизации характерное для Phison S11 ограничение на скорость записи массивов TLC NAND на уровне около 110 Мбайт/с, но для этого нужен вдвое более емкий KingSpec Q-Series на 360 Гбайт.

Задержки при отработке TRIM

Происходит удаление данных. Каков процесс? Операционная система ничего не затирает, она просто помечает в файловой таблице, что данные стали неактуальны. Если с HDD такой прием вполне адекватен, поскольку магнитная поверхность просто перезаписывается, то SSD необходимо «знать» об удалении данных – ячейки флеш-памяти нельзя переписать, их сначала нужно очистить.

Именно с этой целью в стандарт ATA была включена новая команда, больше известная как TRIM. Подача этой команды сигнализирует микропрограмме устройства, что размещающиеся по определенным LBA-адресам данные более неактуальны и соответствующие им ячейки памяти можно стереть. Сама по себе команда выполняется монопольно, но различается реакция самих накопителей на подачу этой команды.

Три основных варианта: полный уход накопителя «в себя», снижение быстродействия, отсутствие видимой реакции вообще (накопитель «откладывает» выполнение расчистки «на потом», либо его аппаратное быстродействие настолько велико, что хватает и на фоновую расчистку, и на полноценное обслуживание запросов извне).

Спокойно копируем файлы, попутно удаляем ненужные и тут накопитель «зависает» на некоторое время.

Первый из перечисленных вариантов наиболее неприятен: если накопитель является системным, то пользователь не просто случайно увидит резкое падение индикатора процесса копирования до нуля (а если никакого копирования не запускалось, то не заметит вовсе). Тут могут возникать рывки («фризы») в работе интерфейса операционной системы и приложений.

Тест выполняется на тестируемом накопителе следующим образом: на накопителе записываются два файла по 8 Гбайт каждый, после паузы в несколько минут запускается линейное чтение с записью лога (показания фиксируются с интервалом 0.5 секунд) и осуществляется удаление файлов. Возникающие задержки фиксируется в записываемом логе, из которого затем формируется график.

Заложенная в KingSpec Q-Series модификация платформы на Phison S11 проявляет свои особенности и здесь. Нет, «залипать» она не стала; по-прежнему, как и у других накопителей на Phison S11, лишь снижается скорость, но теперь очистка массива происходит не разом, а разбивается на две-три отдельных операции.

Тестирование производительности

Рынок твердотельных накопителей на флеш-памяти (SSD), как и практически любой другой – это постоянная гонка за ценой. Даже если какой-то конкретный производитель не стремится в этом участвовать, его заставят это сделать или он просто будет терять в продажах и в итоге уйдет с рынка. Постоянное снижение цен – это непрерывный поиск способов снижения себестоимости конечных устройств. И речь тут идет не об уменьшении техпроцессов, по которым изготавливаются флеш-память и контроллеры – с этим, как правило, большинство участников рынка находятся в примерно равном положении (тут в плюсе больше первый эшелон компаний, о котором мы поговорим ниже). Подразумеваются здесь иные «технические приемы».

Весь рынок накопителей на флеш-памяти можно условно поделить на четыре эшелона. Производители высшего эшелона, обладающие собственным полупроводниковым производством (Micron, Samsung, Toshiba, WD (SanDisk)) стоят в самом начале цепочки, а потому они не подвержены проблемам с ростом цен на флеш-память в результате ее дефицита (ибо и сами ее изготавливают) и попутно получают возможность проводить отбор, оставляя себе наиболее качественную память.

В несколько худшем положении находятся компании, имеющие эксклюзивные контракты и партнерство (ADATA, Kingston, PTI, Transcend и ряд других), благодаря чему получают некоторые льготы и скидки, которыми отчасти гасят колебания рынка. Они зачастую приобретают не готовые микросхемы, а «вафли» (промышленные кремниевые пластины) для последующей их резки и сборки в микросхемы собственными силами.

Третий эшелон – компании, у которых есть собственное производство, но ограниченное рамками простой сборки: готовые микросхемы напаиваются на печатные платы, помещаются в корпус и выпускаются в оптовую или розничную (например, GoodRAM) продажу. Четвертый эшелон – никакого производства нет, готовые изделия закупаются у более высоких эшелонов (ODM/OEM-производство) и просто перепродаются под собственными торговыми маркам (Patriot, PQI, PNY, Silicon Power, SmartBuy и другие).

Но нужно понимать, что четкого разделения между эшелонами нет, пересечения наблюдаются самые разнообразные. Например, ADATA первое время свои Premier SP920 по факту закупала у Micron (эти накопители даже определялись Crucial Storage Executive как собственные решения Micron). LiteON при наличии собственного производства часть накопителей приобретает у PTI (LiteON MU3). Список примеров можно продолжать.

В соответствии со своим положением на рынке компании и участвуют в ценовой гонке. Самые верхи – простая смена техпроцессов и регулярное обновление модельного ряда. Самый низ – зачастую тотальный хаос, иной раз образцы (даже с близкой датой сборки на упаковке) в реальности могут быть на разных контроллерах и памяти. А учитывая то, что компании, условно выделенные выше в четвертый эшелон, закупают готовую продукцию, которая доступна всем, а не им конкретно, возникает проблема не только идентификации накопителя как определенной конфигурации на конкретном контроллере и конкретной флеш-памяти, но и как одного из «клонов». Например, GoodRAM CL100, Silicon Power S55, SmartBuy Leap определенных партий технически могут быть одним и тем же SSD.

Суммируя с тем, насколько обширная база результатов накоплена нами за последние годы (на данный момент это более четырех сотен записей), приоритет при формировании графиков для конкретной статьи зачастую отдается не моделям как таковым, а аппаратным конфигурациям, результаты которых будут повторимы и для других «клонов». Поэтому каждая строка в графиках содержит не просто наименование устройства, но и краткое описание аппаратной конфигурации.

Разберем графики на примере.

В скобках указывается:

  • Контроллер;
  • Тип памяти и ее компоновка, планарная обозначается «2D», с вертикальной компоновкой обозначается как «3D xxL», где хх – количество слоев;
  • Техпроцесс изготовления флеш-памяти (если он явно указывается производителем памяти);
  • Для планарной памяти - режим работы памяти;
  • Производитель памяти (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;
  • Дата тестирования (не всегда).

В случае если какие-то данные отсутствуют или есть сомнения в достоверности (например, неясен упаковщик микросхем памяти), стоит знак вопроса («?»). Это значит, что они мною не были зафиксированы или же были утеряны. В основном это касается идентификаторов SandForce – на тот момент, когда начинался проект, никем даже не предполагалось, что объем накопленных результатов будет столь масштабен, и их учет просто не велся. Да на тот момент вопрос подмены аппаратных «начинок» не стоял столь остро, как сегодня.

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

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

ISO

Program

Game

CrystalDiskMark (64bit) 3.0.3

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, делая минутную паузу между заданиями (для того, чтобы накопители с реализацией SLC-режима могли произвести консолидацию данных и подготовить чистые страницы флеш-памяти – так, как это происходит в реальной эксплуатации). Перед выполнением теста производится дополнительная операция копирования с целью заполнения дискового кэша и минимизации его влияния на результаты тестов.

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 завершения нагрузки модель KingSpec проявляет внутреннюю активность еще примерно 30 секунд, осуществляя консолидацию данных, записанных в SLC-режиме.

Реализована и поддержка энергосберегающего режима «глубокого сна» (DevSleep): при наличии в системе поддержки DIPM/HIPM сила потребляемого тока на разъеме SATA Power падает до 0.01 А и ниже.

Заключение

Итак, на рынке отнюдь не стало одним разработчиком контроллеров больше, а был перемаркирован уже существующий. Что странно – компанией, у которой есть собственные ресурсы и опыт работы с накопителями. Phison от этого лишь выиграла, как минимум отсрочив появление конкурента (если не убрав любые шансы на это) и дополнительно расширив свое присутствие. А мы узнали, что право на производство накопителей и перемаркировку SSD-контроллеров Phison теперь есть не только у Toshiba и Kingston.

Компания KingSpec рискнула использовать предусмотренную в Phison S11 возможность построения устройств с «необычным» объемом. Но непривычны эти значения в 90, 180 и 360 Гбайт лишь сегодняшнему рынку, достаточно обратиться к истории (кстати, недавней), чтобы вспомнить о контроллерах SandForce. И если там такие объемы достигались использованием специальной «несинхронной» по каналам конфигурации массива памяти (кристаллы NAND содержали 32 и 64 Гбит), то здесь сами кристаллы NAND IMFT получили «неровный» объем 384 Гбит, и как раз четыре кристалла – это оптимальная конфигурация с точки зрения синхронности работы.

С точки зрения производительности модификация платформы ничего нового практически не привнесла, есть некоторые нюансы в стабилизации показателей под непрерывной мелкоблочной записью, стал чуть больше объем, принимаемый при отсутствии TRIM. С другой стороны, особо улучшать уже некуда – слишком медленная память. А энергосберегающий режим DevSleep контроллер Phison S11 поддерживает изначально.

По сути KingSpec Q-Series привлекает ценой: примерно 2900-3000 рублей за 180 Гбайт. И это в то время как в московской рознице ценники на 120 Гбайт стартуют с 3200 рублей. Разумеется, значительная часть разницы обуславливается нюансами российского законодательства (не платится 18% НДС), но факт есть факт. Хотя не меньшими по значимости фактами являются общеизвестная небрежность Почты РФ, которая может запросто повредить посылку (придется открывать «диспут» на торговой площадке), и связанные с гарантией риски (далеко не всегда накопитель, купленный подобным образом, удается поменять в случае выхода из строя). Тут придется оценивать все «за» и «против».

На мой взгляд, при дефиците денежных средств данный накопитель с такой ценой и характеристиками смотрится довольно интересно. К слову, если попадется модификация Q-Series на Maxiotek MK8115 (память та же), она в теории будет не хуже (мне на MK8115 современные конфигурации на TLC NAND пока доводилось тестировать лишь 240 Гбайт, поэтому напрямую сравнивать сложно), а потому «лотерейность» в этом моменте не должна сыграть против.

I.N.


Автор выражает благодарность:

  • Участнику конференции Overclockers.ru Вадиму vlo Очкину за предоставленный на тестирование накопитель KingSpec Q-Series объемом 180 Гбайт (KingSpec Q-180), а также самостоятельно написанные им программные приложения для работы с контроллерами Phison и Silicon Motion и прочую неоценимую помощь, которую он оказывает интернет-сообществу.