Разные SSD: а есть ли разница? Год 2016-й

Оглавление

• Вступление
• Немного суровой реальности, пинающей маркетинг, или матчасть тоже надо знать
• Гонка за экстремальной скоростью
• В погоне за копейкой
• Участники тестирования
• Конфигурация тестового стенда
• Тестовый стенд и ПО
• Тестирование производительности
• Установка игр
• Запуск игр
• Операции копирования с различными типами файлов внутри накопителя
• Микширование
• Антивирусная проверка
• Заключение

Вступление

В рамках материала «Разные SSD: а есть ли разница?», в котором было протестировано несколько моделей SSD и HDD различного класса, мы на примере реальных пользовательских операций продемонстрировали отличия между этими устройствами. С момента публикации прошло почти полтора года – срок по меркам компьютерной индустрии немалый. Что изменилось за это время? Да практически все. Цены – ушли вниз. Ассортимент – перетрясен производителями почти полностью, по причине снижения цен и необходимости адекватного (новой ценовой политике) сокращения себестоимости. Под понятием «бюджетный класс» теперь подразумевается конфигурации на TLC NAND, а найти в начальных строчках прайс-листов магазинов что-то на основе памяти MLC NAND является самой настоящей проблемой. Класс решений флагманского уровня, тот, которым мы его видели еще года полтора назад – на грани вымирания. Теперь под «флагманским» понимается решение не форм-фактора 2.5" с интерфейсом SATA 6 Гбит/с, а форм-фактора M.2 с интерфейсом PCI-Express 3.0 x4. Хорошим примером этого может служить череда действий Toshiba OCZ в последние месяцы: OCZ Vector 180 (2.5" SATA) снят с производства, флагманом теперь выступает Toshiba OCZ RD400 (PCI-E 3.0 x4), OCZ Vertex 460A на 19 нм памяти заменен на Vertex 500 (Toshiba OCZ VT500) на более дешевой 15 нм памяти, а под нижним ценовым сегментом теперь понимается не относительно новый Trion 150 (у которого оставлены объемы 480 Гбайт и более), а недавно анонсированный TL100, в основе которого лежит еще более упрощенная платформа, нежели Phison S10. Иначе говоря, если раньше производители лавировали в относительно узких рамках одного типа памяти MLC NAND и одного форм-фактора, то в 2016 году простор для их маневров стал больше, а «шаг в массы» интерфейсов PCI-Express 3.0 и NVMe дополнительно расширил ассортимент решений. Но есть ли разница между ними на практике? Как показывает практический опыт пользователей, ситуация с работой и полноценной загрузкой нынешних мощностей и сегодня довольно унылая. Благодаря нашим постоянным партнерам – магазину Регард и компаниям-производителям, мы вновь проясним ситуацию, сравнив разные модели накопителей между собой.

Обзор и тестирование SSD-накопителя SmartBuy Splash 120 Гбайт (SB120GB-SPLH-25SAT3) Торговая марка SmartBuy продолжает удивлять. Совсем недавно мы протестировали SmartBuy S11-2280T, аналогов которого вообще нет (это единственное решение на контроллере Phison PS3111-S11), а теперь в ее ассортименте появился еще один оригинальный накопитель, получивший название SmartBuy Splash. И в его основе также лежит экзотичный контроллер – на сей раз Marvell 88NV1120, который среди представленных в отечественной рознице моделей более не встречается.

Немного суровой реальности, пинающей маркетинг, или матчасть тоже надо знать

Гонка за экстремальной скоростью

Данную цитату я привел из своего личного опыта общения. Увы, именно так: люди додумываются ваять чудесные конструкции, совершенно не утруждаясь разбором технической сути. Затем различными «шаманскими плясками» пытаются заставить работать этого «Франкенштейна», споря с окружающими и не веря их словам о том, что подобный замысел даже технически (не говоря уже о финансовой стороне вопроса) является глупостью. И заставив-таки эту конструкцию подавать признаки жизни, пользователи с удивлением узнают, что результат не соответствует их ожиданиям и… снова начинают поиск виноватых.

Конкретно тот пользователь пытался собрать RAID-массив «нулевого» уровня из двух твердотельных накопителей с интерфейсом PCI-E 3.0 x4 на материнской плате, основанной на наборе системной логики Intel Z170. Суть в том, что оба SSD он хотел установить в разъемы, подключенные именно к Intel Z170. Изучение блок-диаграммы этого чипсета покажет несбыточность мечты о возможности получения скоростей чтения в районе 4.2 Гбайт/с (суммирование возможностей двух SM951 на линейных операциях).

Дело в том, что сам набор системной логики сообщается с процессором посредством третьей версии шины Direct Media Interface (DMI), которая технически является модифицированным объединением четырех линий PCI-Express 3.0 с соответствующей пропускной способностью около 3.93 Гбайт в секунду. Мало того, часть этой пропускной способности задействуется для потребностей периферии – сетевого контроллера, SATA- и USB-портов и прочего.

Единственный выход в случае LGA 1151 – установка микросхемы-коммутатора типа PLX, которая подключается к CPU и задействует линии от него, но такие платы из-за себестоимости подобного инженерного решения очень дороги. По величинам цифр на ценниках они фактически уже начинают пересекаться с платформой LGA 2011-v3, где подобной проблемы нет просто в силу того, что на ней от процессора отходит больше линий PCI-Express (от 28 до 40, в зависимости от модели ЦП, против 16 у LGA 1151).

Так для чего же производители устанавливают по два (а то и больше) разъема M.2 на системных платах с процессорным разъемом LGA 1151? Ответ прост: подобное отлично подходит для раздельной эксплуатации накопителей, когда обращение идет только к одному SSD, а не всем одновременно; для установки иных плат расширения (уже можно приобрести, например, Wi-Fi-адаптеры). Никто не отменял и факта существования таких SSD, как, например, недавно представленный Intel SSD 600p, модификация которого объемом 128 Гбайт обеспечивает лишь до 770 Мбайт/с на чтении и 450 Мбайт/с – на записи. Что, между прочим, сопоставимо с двухлетней давности Plextor M6e с двумя линиями интерфейса PCI-E (причем еще версии 2.0).

Причем помимо собственно нагрузки существует и так называемый «служебный трафик», который есть всегда, в результате чего реальная пропускная способность оказывается ниже. И, как показывает практика, в реальности на LGA 1151 удается получить не больше 3.4-3.5 Гбайт в секунду, да и те практически в «лабораторных условиях» – при минимизации нагрузки на все остальные элементы системы и аккуратном подборе конфигурации тестовой системы. Наиболее реальными же оказываются и вовсе 3.1-3.2 Гбайт.

Но один вариант для систем LGA 1151 все-таки есть: устанавливать PCI-E SSD так, чтобы они были подключены раздельно к процессору и к набору системной логики. В этом случае будет доступен лишь вариант программной сборки средствами самой операционной системы, но это на самом деле непринципиально по одной простой причине: на материнских платах потребительского класса в принципе нет RAID-контроллеров.

Да, именно так: все операции на «бытовых» системных платах выполняются драйвером на программном уровне с использованием ресурсов центрального процессора. Подобный тип программных массивов даже носит неофициальное название «FakeRAID». Настоящий же RAID-контроллер включает собственный микропроцессор (зачастую с немалым тепловыделением), кэш-память, цепь питания для защиты данных в случае незапланированного отключения питания и еще ряд элементов обвязки.

Суммарная стоимость такого устройства выше, чем у большинства материнских плат, не говоря уже про сам набор системной логики, а потому модели вроде ASRock Z87 Extreme11/ac, где применены LSI SAS 3008 и LSI SAS 3x24R вкупе с флеш-памятью, являются своего рода эксклюзивом.

В погоне за копейкой

Вторая половина 2015 – начало 2016 года ознаменовались тем, что память TLC NAND стала в твердотельных накопителях поистине массовым явлением. Компания Samsung лишилась своей «монополии», причем практически сразу выделилось два дуэта, противостоящих друг другу: память Toshiba с контроллерами Phison и память SK Hynix с контроллерами Silicon Motion.

На первый дуэт ставку сделали более именитые бренды вроде Kingston, Toshiba OCZ, Corsair и ряда других. Второй в решениях более-менее популярных брендов оказался только в ассортименте ADATA, все остальное – множество китайских и малоизвестных у нас (да и не только у нас) компаний.

Недавно состоялся выход на сцену флеш-памяти с вертикальной компоновкой, разработанной концерном Micron и Intel (IMFT), фактически более-менее полноценно присутствует на рынке только один накопитель на ней – Crucial MX300, но, судя по всему, сложившаяся расстановка в целом не поменяется и тут – Toshiba и Western Digital (SanDisk) готовят свою 3D V-NAND.

Несмотря на явное противостояние, эти платформы очень близки как по маркетинговой составляющей, так и по аппаратной идеологии. Накопители на их основе позиционируются на данный момент как решения начального и среднего уровня, а суть работы их фактически идентична.

При том, что TLC NAND обладает меньшей себестоимостью в производстве, она также обладает и своими недостатками. В частности это достаточно медленная память, и на операциях записи уровень ее быстродействия не выдерживает никакой критики. Чтобы такие накопители все же могли предложить достойные показатели, применяется ухищрение: часть массива памяти работает в «ускоренном» режиме записи (иногда его называют «псевдоSLC»).

В итоге современные модели на TLC NAND, за редким исключением, даже будучи небольшого объема (~120-128 Гбайт) несут в своих официальных спецификациях указание скоростей записи примерно 400-550 Мбайт/с – именно благодаря SLC-режиму.

Но объем данных, который накопитель способен записать на такой высокой скорости, обычно невелик и в зависимости от объема SSD может начинаться с приблизительно 2 Гбайт у самых младших модификаций.

Другое дело, что подобное поведение отнюдь не всегда бросается в глаза просто из-за того, что копирование действительно больших объемов данных – ситуация, возникающая не так часто. Не совсем приятно наблюдать скорость копирования чуть ли не на уровне совсем уже старых моделей HDD.

На самом деле вполне реален еще один сценарий, при котором могут себя проявлять нехватка SLC-буфера и низкая скорость записи вне него: установка игр с большим объемом занимаемого места.

Вообще, твердотельные накопители на TLC NAND наиболее оптимально смотрятся именно в больших объемах: и ресурс чисто за счет объема становится избыточным, и размер SLC-буфера (который обычно задается в процентах от объема SSD) достаточно велик. Да и сам массив памяти набирается таким количеством кристаллов NAND, что скорость записи и вне SLC-буфера вырастает до достойных значений. К примеру, емкость кристаллов планарной TLC NAND производства Toshiba, SK Hynix и Micron сейчас составляет 128 Гбит, несложно подсчитать, что для построения массива 128 Гбайт нужно 8 кристаллов, а массив 512 Гбайт набирается уже 32-мя кристаллами.

Кстати о ресурсе. Это еще один краеугольный камень знания матчасти. На самом деле, вопреки распространенному мнению, ресурс выражается не только численным показателем (сколько именно данных может быть записано на накопитель до первых сбоев), но еще и сохранностью этих данных. Как сохраняются данные во флеш-памяти? Хранятся они в ячейках в виде заряда, и существует такой физический процесс, как «перетекание заряда» в соседние ячейки. В конце концов ячейка памяти просто перестает корректно считываться. И чем сильнее изношены ячейки памяти, тем активнее и быстрее протекает этот процесс. Только что записанные данные могут отлично читаться, а вот через некоторое время уже начинаются проблемы.

Для решения этой задачи инженерами активно разрабатываются новые алгоритмы коррекции ошибок, но это лишь отодвигает планку, когда считанное из ячейки памяти становится недешифруемым, иначе говоря, «мусором». В какой-то момент микропрограмма контроллера может принять решение о перезаписи трудночитаемых данных для «освежения» заряда, но «благодаря» алгоритмам «выравнивания износа» с большой долей вероятности новые ячейки, куда данные будут перенесены, окажутся ничуть не лучше. И в какой-то момент по мере износа процесс потери ячейками заряда станет просто лавинообразным.

Ключевое здесь: время. Именно в этом кроется ошибочность подавляющего большинства тестов на износ, которые проводятся различными изданиями и отдельными энтузиастами: только что записанные данные могут читаться отлично, но через некоторое время (неделю, две, три) может оказаться иное, особенно если массив памяти уже изношен. И в этом основная сложность: полноценный правильный тест будет длиться слишком долго. Не говоря уже про классику статистики, понятие «репрезентативность выборки»: как правило, тестируется один-два образца, а не разные из нескольких партий. Иначе говоря, можно наткнуться как на экземпляры с флеш-памятью из неудачной партии, так и на накопители, в которые попала отменно удачная партия флеш-памяти. Ещё раз подчеркнём, что под понятием «время» имеется в виду действительно заметный срок, а не несколько дней (как поднимали панику некоторые интернет-ресурсы). Вопрос сроков рассмотрен в этом материале.

Да и сам тип памяти – это еще не приговор. На самом деле немалое влияние на ресурс накопителя оказывают специфические особенности отдельных контроллеров и платформ в целом. Наиболее известный пример из последних – контроллер Silicon Motion SM2246XT. У него есть такое свойство: он хорошо ведет себя только в том случае, если на накопителе есть хотя бы 10% свободного места, иначе резко увеличивается WA (Write amplification, причем у отдельных образцов мне доводилось наблюдать WA ~1300-1500) и накопитель в прямом смысле умирает через несколько месяцев эксплуатации. И от того, что в паре с этим контроллером используется MLC NAND (TLC не поддерживается SM2246XT), легче не становится. Зато нелюбимые многими контроллеры SandForce, благодаря реализованной в них компрессии данных, в некоторых условиях (например, при офисной работе) могут обеспечить себе двукратное превосходство в ресурсе по сравнению с другими контроллерами с той же флеш-памятью.

Именно поэтому тесты на износ в том виде, в каком их сейчас проводят, являются не абсолютной истиной, а лишь косвенным показателем возможностей накопителей и не более. Хотя за неимением лучшего приходиться довольствоваться и этим.

реклама