Исследование влияния SATA контроллера на производительность SSD

7 апреля 2013, воскресенье 00:00

Оглавление

Вступление

После тестирования множества дисков SSD накопились фундаментальные вопросы, требующие ответов, а именно:

  • Насколько велико падение производительности относительно номинала, если SATA контроллер на материнской плате не поддерживает SATA 6 Гбит/c? Возможно, пропускная способность второй версии этого интерфейса уравнивает все твердотельные накопители между собой? В отличие от компании AMD, которая еще в начале 2010 года выпустила южный мост SB850, поддерживающий шесть портов SATA 6 Гбит/с, Intel внедрила высокоскоростной стандарт на год позже и лишь в чипсетах для Sandy Bridge, и до сих пор лишь два порта из шести могут похвастаться скоростью 6 Гбит/сек. Наверняка владельцы систем с сокетами LGA 1366 и LGA 1156 переживали, что они не могут полноценно работать с современными SSD. Стоит проверить, так ли много они потеряли.

  • Влияет ли на производительность режим работы SATA контроллера, AHCI и RAID? Теоретически они оба полноценно поддерживают SATA накопители (в отличие от IDE), а именно обеспечивают поддержку NCQ и TRIM. Но RAID вдобавок позволяет создавать массивы (правда, TRIM для такой конфигурации до сих пор поддерживается не полностью). Так является ли AHCI режим частным случаем RAID или же он обладает какими-то другими преимуществами?

  • Будет ли прирост в скорости после обновления драйвера Intel Rapid Storage Technology (RST)? В случае с видеокартами все ждут от новой версии +100500% производительности в большом числе актуальных приложений. Может быть, и драйвер SATA контроллера даст некое ускорение?

Именно это и предстоит изучить в данном материале.

Участники тестирования

179x250  9 KB. Big one: 1077x1500  330 KB 175x250  7 KB. Big one: 1050x1500  265 KB

Работы и так получается много, поэтому участников всего два. Выбирались они как представители топовых и бюджетных SSD.

К первой категории относится OCZ Vector. Один из самых дорогих твердотельных накопителей потребительского класса в формате 2.5". По производительности с ним могут соперничать разве что Plextor M5 Pro и Samsung 840 Pro.

OCZ Agility 4 – один из самых доступных по цене SSD. Было бы интересно протестировать старенький и при этом всё еще актуальный Crucial M4, но его всё никак не удается получить. Agility 4 отличается от собратьев тем, что у него высокая скорость записи даже несжимаемых данных, но относительно низкая скорость чтения. В общем, приемлемый вариант для бюджетного SSD, не абсолютный low-end.





Не вижу смысла повторно расписывать все подробности об устройствах, их вы можете изучить по ссылкам, представленным выше. Перейдем к делу.

Сводная таблица технических характеристик

Модель
OCZ
Agility 4
OCZ
Vector
Номер модели
AGT4-25SAT3-256G
VTR1-25SAT3-256G
Объем, Гбайт
256
256
Форм-фактор
2.5"
2.5"
Высота, мм
9.5
7
Интерфейс
SATA 6 Гбит/с
SATA 6 Гбит/с
Версия прошивки
1.5.2
102
Flash память
MLC 25 нм асинхр.
ONFi 2.2 Micron
MLC 25 нм синхр.
ONFi 2.2 «OCZ» (Micron)
Контроллер
Indilinx Everest 2
Indilinx Barefoot 3
Кэш, Мбайт
512
512
Вес, г
92
116
Максимальная скорость чтения, Мбайт/с
420
550
Максимальная скорость записи, Мбайт/с
420
530
Максимальная скорость случайного чтения, IOPS
48000
100000
Максимальная скорость случайной записи, IOPS
85000
95000
MTBF, часов
2 млн
1.3 млн
Заявленное энергопотребление в простое / нагрузке, Вт
1.3 / 2.5
0.9 / 2.25
Срок гарантии, лет
3
5
Средняя цена на март 2013 г, рублей
6000
8300

Тестовый стенд и методика тестирования

Тестовый стенд:

  • Процессор: Intel Core i7-2600K, 4.8 ГГц (100 х 48);
  • Система охлаждения: GELID Tranquillo Rev.2;
  • Материнская плата: ASRock Z68 Extreme7 Gen3 (BIOS 1.30);
  • Оперативная память: G.SKILL Ripjaws Z, F3-17000CL9Q-16GBZH (1866 МГц, 8-10-9-26 1N) 2x4 Гбайта;
  • Диск: SSD OCZ Vertex 4, 128 Гбайт;
  • Видеокарта: NVIDIA GeForce GTX 260, 896 Мбайт GDDR3;
  • Блок питания: Hipro HP-D6301AW, 630 Вт.

Системное ПО:

  • Операционная система: Windows 7 x64 SP1 Ultimate RUS;
  • Обновления операционной системы: все на 08.03.2012, включая DirectX;
  • Драйвер для видеокарты: NVIDIA GeForce 295.73 WHQL.

Методика тестирования

Глобальные настройки:

  • В ОС не установлен никакой антивирус, способный влиять на результаты замеров, Windows Defender отключен.
  • По той же причине отключены служба индексирования файлов, служба обновлений и плановая дефрагментация.
  • Отключен Windows UAC, который делал невозможным работу некоторых тестовых программ.
  • Отключены System Restore и гибернация – экономия места на диске.
  • Отключен Superfetch.
  • Файл подкачки – 1 Гбайт.
  • Профиль электропитания – высокая производительность. Отключать диски – никогда.
  • В момент снятия замеров не используются программы фонового мониторинга типа Crystal Disk info, HWMonitor, счетчиков perfmon и прочих.
  • Кэш записи дисков включен (в диспетчере устройств в свойствах диска на вкладке «политика» поставлена галка «разрешить кэширование записей для этого устройства»). «Повышенная производительность» не активирована. Обычно диск по умолчанию настроен так, но все же нужно удостовериться.

Набор тестовых приложений следующий:

  • Crystal Disk Mark 3.0.1 x64. Завоевавший популярность тест, который позволяет измерить скорость диска в восьми режимах: чтение и запись при последовательном доступе, в случайном режиме крупными блоками по 512 Кбайт, мелкими блоками по 4 Кбайта и те же 4-Кбайтные запросы при длине очереди к диску в 32 запроса (проверка эффективности работы NCQ и механизмов распараллеливания нагрузки). Использовались настройки по умолчанию, а именно трёхкратный прогон несжимаемых данных на участке 1000 Мбайт.

  • AS SSD Benchmark 1.6.4237.30508. Бенчмарк, похожий на Crystal Disk Mark, но разработанный специально для SSD. Позволяет проводить дополнительные тесты, например, измерение скорости копирования и выявление зависимости от степени сжимаемости данных.

  • PCMark 7 x64 1.0.4. Известный тестовый пакет Futuremark.

  • Intel NAS Performance Toolkit 1.7.1. NASPT – очень мощный тест, сопоставимый по функционалу с IOMeter и разработанный прежде всего для тестирования сетевых накопителей. Вполне пригоден и для тестирования локальных дисков.

  • FC-test 1.0 build 11. Программа работала над двумя NTFS разделами, представляющими собой всё доступное для форматирования пространство, разделенное пополам. Перед началом каждого замера компьютер перезагружался, весь процесс полностью автоматизирован.

    В качестве тестовых наборов использовались шаблоны Install (414 файлов общим объёмом 575 Мбайт), ISO (3 файла общим объёмом 1600 Мбайт) и Programs (8504 файла общим объёмом 1380 Мбайт). Для каждого набора измерялась скорость записи всего набора файлов на диск (тест Сreate), скорость чтения этих файлов с диска (Read), скорость копирования файлов внутри одного логического диска (Copy near) и скорость копирования на второй логический диск (Copy far). Агрессивное кэширование записи Windows искажает результаты в тесте Create, а два способа копирования на SSD ничем не отличаются, поэтому ограничусь обнародованием двух оставшихся результатов для каждого шаблона.

  • WinRAR 4.11 x64. В этом и всех последующих тестах накопители были системными: эталонный образ Windows, включающий все необходимые программы и дистрибутивы, заливался с помощью Acronis True Image 12. Тестовым файлом служила заархивированная папка Windows 7. 83 000 файлов суммарным объемом 15 Гбайт были сжаты стандартным способом до 5.6 Гбайт. Измерение показало, что на скорость запаковки диски влияют минимально, поэтому для экономии времени тестировалась только распаковка в соседнюю папку.
  • Microsoft Office 2010 Pro Plus. Измерялось время инсталляции из дистрибутива, представляющего собой ISO копию оригинального DVD, смонтированного в Daemon Tools.

  • Photoshop CS5. Всеми любимый графический редактор инсталлировался из ISO образа, подключенного с помощью Daemon Tools. Устанавливались обе версии (x32 и x64) с английским интерфейсом и замерялось время установки. В качестве бенчмарка использовалась схема с этого специализированного форума, а именно – данный скрипт, создающий изображение 18661x18661 пикселей и выполняющий с ним несколько действий. Замерялось общее время выполнения без пауз между операциями. По-хорошему, для подобных вещей нужен громадный объем оперативной памяти, так что тест накопителей, по сути, сводится к проверке скорости работы с scratch-файлом и файлом подкачки Windows. Photoshop’у было дозволено занимать 90% памяти, остальные настройки оставались по умолчанию. На данной конфигурации scratch-файл получался объемом 15.2 Гбайт.

  • SFC. System File Checker – консольная утилита Windows, проверяющая целостность системных файлов. Незаменимая вещь при восстановлении системы после вирусной атаки или сбоя диска. Процедура достаточно дискозависима, можно использовать как бенчмарк. Запускалась с ключом /scannow.

  • CHKDSK. Стандартное приложение Windows для проверки файловой системы на ошибки. Безусловно, скорость работы зависит от возможностей диска. Запускалась на системном диске в загруженной ОС без дополнительных ключей.

  • Загрузка Windows 7. Измерялись три отрезка времени: интервал с момента нажатия кнопки «Power» до появления логотипа Windows, время до появления рабочего стола Windows, и время до окончания загрузки приложений: в автозагрузке были расположены Word 2010, Excel 2010, Acrobat Reader X и Photoshop CS5, открывающие соответствующие файлы. Помимо этого, в фоновом режиме стартовали Daemon tools и Intel RST. Окончанием загрузки считалось появление фотографии в Photoshop, остальные приложения запускались раньше.

  • Запуск программ. В уже загрузившейся ОС запускался bat файл, запускающий одновременно вышеупомянутые Word, Excel, Acrobat Reader и Photoshop с их документами, а также WinRAR, открывающий тестовый архив с Windows. Самая долгая операция – чтение файлов в архиве и подсчет их количества.

  • Crysis Warhead. Популярный в прошлом шутер использовался для проверки скорости инсталляции и загрузки (с момента покидания рабочего стола до начала 3D сцены). Ранее выяснилось, что дискозависимость у этой игры одна из самых сильных, поэтому в качестве бенчмарка для накопителей она отлично подходит. Установка производилась из оригинального DVD, распакованного на системный диск в виде набора папок. Запуск осуществлялся через утилиту Crysis Benchmark Tool 1.05 со следующими настройками:

    – Quality Settings: Very High;
    – Display resolution: 1280 x 1024;
    – Global settings: 64 bit, DirectX 10;
    – AntiAliasing: no AA;
    – Loops: 1;
    – Map: ambush flythrough;
    – Time of Day: 9.

  • StarCraft II: Wings of Liberty. Выход Heart Of The Swarm наверняка порадовал всех поклонников жанра, но для тестирования игра стала непригодной. Принудительное обновление умножило на ноль прошлые результаты измерений скорости загрузки. Vector уже был возвращен производителю, повторить тесты не было никакой возможности. Замерялось лишь время установки из дистрибутива версии 1.0.0.15405.

Тесты производились в порядке их перечисления на одних и тех же накопителях. Перед началом следующей серии выполнялась полная очистка SSD (Secure Erase средствами OCZ Toolbox).

  • SATA контроллер работает в режиме RAID, драйвер Intel RST 11.1.0.1006, порт SATA 6 Гбит/с (используются полученные ранее результаты, вот уже год как конфигурация по умолчанию для моих статей).
  • Всё то же самое, но порт SATA 3 Гбит/с.
  • Всё как в первом случае, но контроллер в режиме AHCI.
  • Режим RAID, порт SATA 6 Гбит/с, но драйвер версии 11.7.0.1013.





Тестирование в классических бенчмарках

Crystal Disk Mark

Для каждого участника выполнялось два прогона: несжимаемые данные и все нули.

Скорость линейного чтения, Мбайт/с


Включите JavaScript, чтобы видеть графики

Отклонения от теории в первом же тесте: Agility 4 в режиме AHCI на сжимаемых данных был такой же медленный, как и на случайных. Микросхема Everest 2 не использует компрессию, но на чтении разница между сжимаемыми и несжимаемыми данными очевидна. Кроме того, заметно падение при использовании нового драйвера.

Скорость линейной записи, Мбайт/с


Включите JavaScript, чтобы видеть графики

Скорость записи у Agility 4 высокая, хотя до топового SSD не дотягивает. SATA-II уравнивает всех. Влияния драйверов и режимов работы контроллера не замечено.

Скорость случайного чтения (блок 512 Кбайт), Мбайт/с


Включите JavaScript, чтобы видеть графики

На этот раз «выстрелил» новый драйвер вкупе с Agility 4, и это не опечатка: скорость оказалась даже выше, чем при последовательном чтении, причем только на несжимаемых данных. Аномалия.

Скорость случайной записи (блок 512 Кбайт), Мбайт/с


Включите JavaScript, чтобы видеть графики





Расстановка сил аналогична линейной записи.

Скорость случайного чтения (блок 4 Кбайт), Мбайт/с


Включите JavaScript, чтобы видеть графики

Медленный SATA порт лишь немного замедляет участников. Разница между ними во всех случаях остается существенной.

Скорость случайной записи (блок 4 Кбайт), Мбайт/с


Включите JavaScript, чтобы видеть графики

А тут конкуренты «расплылись». Напомню, в данном случае особенности Vector и Agility 4 как готовых изделий не столь важны, они выступают как представители категорий «быстрый SSD» и «медленный SSD». В первую очередь нужно обращать внимание на отличия между ними в разных режимах тестирования. Если посмотреть внимательно, можно выделить SATA-II режим и новый драйвер, с которым соперники стали чуть медленнее обычного.

Скорость случайного чтения (блок 4 Кбайт, длина очереди 32), Мбайт/с


Включите JavaScript, чтобы видеть графики

Алгоритмы упорядочивания и параллельной обработки запросов во всех случаях работают одинаково хорошо.

Скорость случайной записи (блок 4 Кбайт, длина очереди 32), Мбайт/с


Включите JavaScript, чтобы видеть графики

С кэшированием тоже всё в порядке.

Страницы материала
Страница 1 из 3
Оценитe материал

Комментарии 61 Правила

Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают