Обзор и тестирование SSD-накопителя Samsung SM951 объемом 256 Гбайт: неоднозначный флагман

для раздела Лаборатория

Оглавление

Вступление

Гонка скоростей – вещь, свойственная развитию рынка бытовой электроники. Производители разгоняют абсолютно все, включая даже ЖК-мониторы. Те пережили 60 Гц, потом 100 Гц, затем 144 Гц, а сейчас говорят уже про 200 Гц…

Накопители информации тоже пережили немало трансформаций и форм-факторов, и аппаратной базы, и интерфейсов. Венцом массового прогресса на сегодняшний день являются модели на флеш-памяти, выполненные в форм-факторе M.2 NGFF, работающие по интерфейсу PCI-Express 3.0 x4 и по протоколу NVMe. Правда, подобные решения пока редки: фактически массовому потребителю доступен только Samsung SM951, да и за ним еще следует «поохотиться».

Но NVMe – это еще пара особенностей: нужен драйвер для операционной системы, а поддержка данного протокола материнскими платами полностью до сих пор не отлажена, о чем можно узнать из описаний регулярно выходящих обновлений BIOS. К счастью, Samsung SM951 представлен в двух модификациях: не только NVMe, но и AHCI. Вот последнюю версию мы и рассмотрим.

Предыстория

Именно гонкой скоростей на протяжении уже многих лет живет компьютерная индустрия. Все быстрее и быстрее – вот лозунг всей ее жизни. И накопители информации это затронуло в полной мере. Кто из читающих эти строки помнит, что еще относительно недавно ПК грузили с магнитофона? Молодое поколение, поди, даже вообще не знает, как выглядит аудиокассета. А дискеты? А перфокарты? Но теперь все это стало историей.

Только за последнюю четверть века свет увидело немало различных форм-факторов и интерфейсов. IDE (он же PATA) в целом наборе версий от 33 до 133 МГц, с широкими стандартными шлейфами, собиравшими тонны пыли и мешавшими циркуляции воздуха, режимами «master|slave»с ручным выставлением перемычек, попившими немало кровушки у пользователей. Затем, уже в начале нашего века, в домашние ПК пришел SATA – компактные узкие шлейфы и никаких «master|slave». В его случае тоже не обошлось без обновлений: SATA, SATA2 и, наконец, нынешний SATA 6 Гбит/с. Соответственно росла и пропускная способность: 150, 300 и 600 Мбайт/с.





Но не зря выше использовалось словосочетание «пропускная способность», а не просто «скорость». Со скоростью-то как раз было туговато: первые жесткие диски с интерфейсом SATA таковыми на самом деле даже не являлись – на печатной плате устанавливался контроллер-конвертер IDE-SATA. Лишь позднее стали получать распространение HDD, контроллер которых изначально поддерживал SATA. Но толку от этого было немного: магнитные пластины – вещь сама по себе не слишком быстрая. В итоге даже линейные скорости чтения и записи росли лишь по мере внедрения магнитных пластин с все большей плотностью, а не ограничивались интерфейсом. Даже сегодня, в 2015 году, мало какой HDD выдаст хотя бы 250 Мбайт/с, несмотря на оснащенность интерфейсом SATA 6 Гбит/с.

Однако во времена SATA2 на массовый рынок стала выходить доселе невиданная диковинка – накопители на флеш-памяти, получившие название «SSD». Первенцы новой архитектуры не отличались ни высоким быстродействием, ни большим объемом, а потому предназначались скорее компьютерным гикам, стремящимся обладать всем новым. А фактор цены дополнительно отсеивал случайно позарившихся и праздно любопытствующих несознательных граждан.

Впрочем, ситуация с ценами и объемами быстро стала меняться в лучшую сторону, попутно начало расти и быстродействие, очень скоро достигнувшее пределов возможностей SATA2 в вопросе пропускной способности. Поначалу ситуацию спасала появившаяся в 2008-м году третья версия интерфейса, поднявшая планку скоростей вдвое, но SSD-накопители оперативно взяли и ее. Достаточно вспомнить модели Plextor M3, появившиеся в конце 2011 года. И на этом все, последние четыре года производители с попеременным успехом отшлифовывают более сложные сценарии: время доступа, многопоточные нагрузки. Однако этим жив не будешь, и они сами себя загнали в ловушку, обещая высокие скорости изначально и с трудом сбывая очередные новинки. А бесконечно разгонять SATA оказалось невозможным.

И тут производители вспомнили про интерфейс PCI-Express, у которого соблазнительно выглядели большая пропускная способность, распространенность и отлаженность. Но велосипед изобретать не стали, а взяли уже готовое: для сегмента мобильных устройств (ноутбуков, планшетов и прочего) был разработан NGFF, впоследствии получивший название M.2, фактически являвший собой простую модернизацию mSATA/mPCIe, а для настольных ПК реализовали SATA-Express, взяв связку двух SATA и добавив к ним еще один шлейф.

В итоге была получена временная широта совместимости: новые SATAe и M.2 содержали линии подключения как PCI-Express, так и SATA. Единственно, что к SATAe можно подключать старые SATA-накопители, а вот для M.2 и mSATA нужен переходник, да и габариты посадочного места под mSATA не всегда такое позволяют. Но переходники существуют, причем обоих типов – и mSATA>>M.2, и M.2>>mSATA.

450x324  29 KB. Big one: 1500x1080  182 KB
Нехитрый, но забавный «бутерброд»: переходник mSATA>>SATA, в него установлен переходник M.2>>mSATA, а в последний установлен Transcend MTS800. Связка, кстати, полностью рабочая.

450x318  47 KB. Big one: 1500x1061  302 KB
А в SATAe привычные шлейфы можно подключать напрямую. И старый HDD будет работать.

Нужно понимать, что подобное явление временное: в дальнейшем поддержка SATA исчезнет. Собственно, это уже начинает происходить.

Причем тут наблюдается некоторый казус: производители «настольных» материнских плат недооценили форм-фактор mSATA – ставку на него в свое время сделала лишь Gigabyte, лишь позднее подтянулись Zotac, MSI и ASRock, да и то уже только ближе к дебюту M.2 и не слишком большим числом моделей, если говорить об ATX и mATX. А зря: при том, что модификации SSD-накопителей mSATA стоили, как правило, дороже обычных версий форм-фактора 2.5", они предлагали один неоспоримый плюс – полное отсутствие шлейфов. Если в полноразмерном системном блоке это не так страшно, то в малогабаритном ПК играет немаловажную роль.

С выходом M.2 в широкие массы случилось то, до чего не дожил mSATA: посадочные места под него есть в подавляющем большинстве материнских плат среднего и высшего ценовых диапазонов. Мало того, M.2 можно встретить даже там, где нет SATAe (например, на ASUS H97-Plus и MSI H97 Guard-Pro). В общем, как мы можем видеть, M.2 получил большую поддержку: под него есть и накопители, и сами посадочные места на системных платах. А SATAe… Что SATAe? Даже при наличии соответствующего разъема подключить к нему просто нечего.





Но даже с M.2 не все так просто: по сути подавляющее большинство твердотельных накопителей M.2 под него работают по интерфейсу SATA. Причина этого в том, что PCIe-контроллеры стоят дороже SATA. При этом в погоне за имиджевой составляющей доходило даже до того, что на накопитель устанавливался дополнительный контроллер, преобразующий сигналы SATA в PCIe. Таким, например, является Super Talent NGFF DX1: микросхема-контроллер SATA<>PCI-e ASMedia ASM1061, через которую работает контроллер JMicron JMF667H (SATA 6 Гбит/с). Вообще, ASM1061 используется для реализации дополнительных портов SATA на системных платах. Этот контроллер использует только одну линию PCI-E 2.0 и на линейных операциях чтения/записи с трудом преодолевает порог в 400 Мбайт/с, не дотягиваясь по уровню быстродействия до SATA 6 Гбит/с.

Приведем небольшой список твердотельных накопителей M.2 с интерфейсом PCI-E, которые можно приобрести (название, типоразмер, интерфейс, протокол) в рознице:

Модель
Характеристики

Super Talent NGFF DX1
M.2, PCI-E 2.0 x1, AHCI (SATA-контроллер JMicron JMF667H + мост ASMedia ASM1061, таким образом, это условный PCI-E)
Plextor M6eM.2, PCI-E 2.0 x2, AHCI
Samsung XP941M.2, PCI-E 2.0 x4, AHCI
LiteON EP1M.2, PCI-E 2.0 x4, AHCI
Plextor M6e Black EditionM.2, PCI-E 2.0 x2, AHCI
Kingston HyperX PredatorM.2, PCI-E 2.0 x4, AHCI
Samsung SM951 AHCI-EditionM.2, PCI-E 3.0 x4, AHCI
Samsung SM951 NVMe-EditionM.2, PCI-E 3.0 x4, NVMe

Super Talent NGFF DX1 настолько редок в продаже, что стать его обладателем – задача нетривиальная. LiteON EP1 ориентирован на серверное применение и тоже очень редок в обычной рознице. Samsung XP941 был более доступным решением, но до России не добрался, а потому мы его не тестировали. Остальное же все побывало на нашем тестовом стенде:

Осталось протестировать только Samsung SM951 – самый технологически совершенный и скоростной твердотельный накопитель на сегодняшний день. Одна лишь проблема: официально это решение не предназначено для реализации через розничные торговые сети, что вкупе с ограниченными поставками и высоким интересом со стороны покупателей приводит к определенному дефициту в продаже. Ну а в России он и вовсе недоступен.

Как нам уже известно, Samsung SM951 выпускается в двух версиях: AHCI и NVMe. Самой продвинутой, разумеется, является NVMe, но она редка и стоит дороже. К тому же, с ней связана пара неприятных особенностей: нужен драйвер для операционной системы, а поддержка этого протокола материнскими платами до сих пор не отлажена полностью. С учетом того, что образец первоначально и приоритетно приобретался с целью тестирования материнских плат, причем в Германии, было решено не рисковать возникновением проблем и остановиться на варианте AHCI.

Южнокорейский промышленный гигант Samsung является гигантом в прямом смысле этого слова: компания занимает первое место в мире по продажам SSD-накопителей – по разным оценкам от 30 до 40% реализуемых устройств выпущены под этой маркой. И в то же время это производитель полного цикла: от разработки до полупроводникового производства и окончательной сборки. В его распоряжении есть и собственный контроллер, и собственная DRAM, и собственная NAND. На сегодняшний день это единственная компания-производитель SSD, которая полностью независима и использует лишь свои возможности.

450x383  36 KB. Big one: 1500x1276  229 KB
HDD Samsung SpinPoint WU32163A 2.16 Гбайт и SSD Samsung SM951 256 Гбайт: 17 лет, 120-кратная разность объема и технологическая пропасть.

Жизнь изрядно потрепала этот WU32163A, но он, кажется, еще полностью рабочий. Сможет ли данный SM951 похвастать тем же в 2032 году?

Обзор Samsung SM951





Упаковка, комплектация и внешний осмотр

Samsung SM951 формально не предназначен для розничного потребителя, а потому упаковка полностью зависит от магазина. В моем случае это был простой антистатический пакетик небольших размеров. Комплектация же отсутствует полностью.

450x303  24 KB. Big one: 1500x1011  138 KB

Форм-фактор исполнения – M.2 NGFF размерами 22 х 80 мм (иначе говоря, типоразмер 2280). Печатная плата с односторонним монтажом и вся элементная база полностью скрыта наклейкой с информацией о конкретном экземпляре: код продукта, серийный номер, ревизия, версия заводской прошивки, дата производства.

В принципе, все достаточно понятно, кроме одного момента: пять символов в окончании кода продукта – характерный признак OEM-накопителей Samsung. В них кодируется код заказчика, для которого изготовлен данный экземпляр, пять нулей – обезличенная партия.

450x183  17 KB. Big one: 1500x610  102 KB

Напайка всех элементов лишь с одной стороны платы позволяет производителю получить небольшую экономию при изготовлении, однако это выливается в использование микросхем флеш-памяти повышенной емкости и более плотную компоновку элементов на плате. А для конечного пользователя это может означать возникновение локальных перегревов устройства.

450x287  21 KB. Big one: 1500x956  148 KB

Клейкая основа – это всегда негативные последствия для маркировки, которая становится практически нечитаемой.





Роль контроллера играет микросхема SALM058A01-8030 – иначе говоря, контроллер Samsung UBX.

450x372  57 KB. Big one: 1475x1220  383 KB

Технически он «общается» с системой посредством четырех линий PCI-Express 3.0 (есть обратная совместимость с PCI-E 2.0 и меньшим числом линий), а в качестве протокола может использовать как NVMe, так и AHCI – соответствующая настройка задается программно на уровне прошивки. Таким образом, Samsung может гибко варьировать характеристики в зависимости от потребностей – просто прописывая в накопители нужную версию прошивки.

Еще одной технической особенностью программной части прошивок является то, что в них отсутствует код, позволяющий устройству быть загрузочным – подобная функциональность, по мнению инженеров Samsung, должна быть реализована на уровне BIOS материнской платы.

Такая техническая тонкость автоматом вычеркивает из списка совместимых почти все материнские платы, основанные на наборах системной логики, выпущенных до Intel Z97/H97 и Intel X99. Что творится в этом случае с платформой AMD, даже представить страшно. Хотя, возможно, последние новинки (вроде MSI 990FXA Gaming, ASUS M5A97 Plus или ASRock Fatal1ty 970 Performance) содержат необходимый дополнительный модуль в своих BIOS. К сожалению, сейчас в моем распоряжении нет ни одной из этих плат, поэтому проверить работоспособность на практике нет возможности.

Ровно в центре печатной платы расположился двухфазный преобразователь питания под управлением ШИМ-контроллера A0M4QD, опознать который не удалось. Компанию ему составляют две микросхемы, для которых обычно применяют название «Dr.Mos» (в едином корпусе размещены два мосфета) – Texas Instruments TI RB8966.

450x436  43 KB. Big one: 1500x1452  279 KB

Тут же мы видим микросхему буферной памяти LPDDR3-1600 объемом 256 Мбайт, которую контроллер Samsung UBX использует для временного размещения часто изменяемых служебных данных (таблицы ретранслятора).

Массив флеш-памяти представлен всего двумя микросхемами Samsung K9UKGY8SCD-DCKO.

450x274  28 KB. Big one: 1469x893  200 KB

Необычное решение для розничного рынка SSD-накопителей. Во-первых, это классическая планарная MLC ToggleNAND, изготовленная по 16 нм техпроцессу – в ассортименте Samsung для розницы сейчас присутствуют SSD, использующие только 3D V-NAND. А 16 нм техпроцесс Samsung мы не видели вовсе: последние твердотельные модели этой компании на памяти классической компоновки 840 Pro и 840 EVO использовали 19 нм техпроцесс. Во-вторых, количество кристаллов NAND в каждой из микросхем равно шестнадцати – это много, подобное можно встретить лишь в старых моделях накопителей на 19 нм памяти Toshiba объемом 960 Гбайт – 1 Тбайт в форм-факторе mSATA. Потенциально такая плотная компоновка чревата повышенным нагревом во внутренних слоях микросхем.

Полный реальный объем рассматриваемого Samsung SM951, как несложно подсчитать, составляет 256 Гбайт. Но для указания пользовательского объема используется традиционная для накопителей десятичная система счисления (1 Гбайт равен 1 000 000 000, а не 1 073 741 824 байт), поэтому в реальности доступно только 238.47 Гбайт. Разница между этими числами составляет скрытую область, которая используется микропрограммой контроллера для алгоритмов выравнивания износа и повышения быстродействия, а также в качестве подменного фонда для вышедших из строя в результате износа ячеек.

Программная часть и практическая эксплуатация

Сильной стороной решений Samsung является хорошо проработанное и функциональное приложение под названием Samsung Magician. Но из-за нацеленности Samsung SM951 на OEM-сегмент Samsung Magician этот накопитель не опознает вовсе. Все, что доступно – просмотр общей информации и тесты производительности.

275x196  15 KB. Big one: 1027x731  128 KB 275x196  15 KB. Big one: 1024x728  99 KB

Практическая эксплуатация Samsung SM951 выявляет еще один серьезный недостаток – очень сильный нагрев под более-менее серьезными нагрузками:

450x301  41 KB. Big one: 1500x1004  238 KB

Собственный встроенный мониторинг, в принципе, вторит показаниям пирометра и тактильным ощущениям:

350x427  38 KB

Но даже и без интенсивных операций чтения-записи эта особенность дает знать о себе:

450x258  28 KB. Big one: 1332x763  190 KB

Даже простое копирование папки Steam объемом 35 Гбайт доводит температуру накопителя до 60-65°C. У меня нет возможности провести полноценную тепловую съемку всего устройства, но если верить показаниям пирометра, самая горячая область приходится на расположение ШИМ-контроллера с маркировкой A0M4QD и размещенную рядом микросхему флеш-памяти. Вторая микросхема флеш-памяти обладает меньшей температурой.

В качестве подстраховки все тесты в ходе написания обзора проводились при направленном обдуве с помощью дополнительного вентилятора.

Страница 1 из 7
Оценитe материал
рейтинг: 4.9 из 5
голосов: 39

Комментарии 60 Правила



Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают