Обзор и тест демонстрационных SSD на контроллере Silicon Motion SM2262G объемом 480 и 960 Гбайт: небольшая революция в сегменте среднебюджетных PCIe NVMe SSD

Оглавление

• Вступление
• Внешний осмотр
• Программная часть
• Тестовый стенд и ПО
• Стабильность скоростных характеристик
• Температурный режим
• Тестирование производительности
• Anvil's Storage Utilities
• Futuremark PCMark 7
• Futuremark PCMark 8
• CrystalDiskMark (64bit) 3.0.3
• Операции с различными типами файлов внутри накопителя
• Время доступа при операциях случайного чтения и записи
• Заключение

Вступление

С интерфейса SATA 6 Гбит/с производители выжали практически все, что только можно – учитывая современные технические возможности и себестоимость. Но продавать-то накопители надо и так, чтобы соблазнять к покупке не только тех, у кого их нет, но и пользователей, уже обладающих SSD – на новый «апгрейд». С этой целью на потребительский рынок выводится новый тип моделей с интерфейсом PCI-Express: для четырех линий PCI-Express 3.0 здесь уже не 600 Мбайт/с, а почти 4 Гбайт/с (конечно, это общая пропускная способность, практическая же, с учетом кодирования, меньше). Однако возникли две проблемы. Во-первых, PCIe-контроллеры сложнее и, как следствие, дороже. Во-вторых (что проистекает из первого), у них более серьезный нагрев. В-третьих, в полный рост встал вопрос производительности: пропускная способность PCIe 3.0 x4 намного выше SATA 6 Гбит/с, разработчикам эталонных платформ просто не удавалось обеспечить необходимый уровень быстродействия собственных контроллеров. В ход пошли два приема. В спецификациях стали указывать уровень быстродействия накопителей в многопоточной нагрузке (контроллеры, применяемые в современных PCIe SSD, содержат в своей основе минимум пару вычислительных ядер, и такая нагрузка просто распараллеливается) и напирать на сам факт использования NVMe и PCI-Express 3.0 (при этом последний, с целью снижения себестоимости, иной раз урезая с четырех линий до двух). В итоге подавляющее большинство PCIe SSD выглядит бледно: при «up to 3200 Mb/sec» в реальности накопитель отдает файлы с грехом пополам на 1200-1600 Мбайт/с (а можно вспомнить Realtek RTS5760, который в объеме 120 Гбайт и вовсе с трудом добирается до 600 Мбайт/с) – ну практически нет задач в обычных бытовых ПК, нуждающихся в линейном чтении с большой глубиной очереди запросов и/или в несколько потоков одновременно. Фактически единственными моделями, которые могут в реальности демонстрировать при простых нагрузках высокие скорости, оказались SSD Samsung. «Samsung и все остальные» – именно так обстоит ситуация на рынке: у большинства компаний, предлагающих SSD, на самом деле нет ресурсов для их разработки – слишком дорогое это удовольствие. А потому многие модели SSD являются клонами одного и того же решения, приобретенного у исходного разработчика в виде документации, контроллера и прошивки к нему (а в случае Phison это и вовсе готовое изделие, на которое клеится соответствующая этикетка). Например, Corsair Force MP500, Corsair Neutron NX500, Patriot Hellfire, Apacer Z280, Team Group P30 являются одним и тем же устройством на базе Phison E7 в связке с 15 нм 128 Гбит MLC NAND Toshiba, а ADATA XPG Gammix S10, ADATA XPG SX7000 и Intel 600p – Silicon Motion SM2260 и 384 Гбит TLC 3D 32L V-NAND Intel/Micron. И таковых разработчиков всего четыре: Silicon Motion, Phison, Marvell и (с недавних пор) Realtek. Некоторое время назад Silicon Motion выпустила в серию новое поколение контроллеров для SSD. Для PCI-E-решений это SM2263XT и SM2262, нацеленные на ультрабюджетный и средний сегменты. С обоими мы уже познакомились ранее, но в малообъемных вариантах, что дает слабое представление о возможностях контроллеров – медленный массив NAND с малым параллелизмом. Сегодня мы устраним этот недосмотр в отношении SM2262, благо на тестирование попала пара образцов объемом 480 и 960 Гбайт. Отличительная особенность подопытных в том, что они имеют «чистопородное китайское» происхождение – это образцы не ADATA, Intel, Micron и тому подобных «грандов», а продукт производства локального китайского производителя (имя которого оставим за кадром), максимально близкий к эталонному – такому, каким задумали его инженеры Silicon Motion. И схожими или близкими мы увидим новые модели SSD компаний уровня Silicon Power, Team, KingSpec, Intenso, Corsair, PQI, SmartBuy и прочих – тут уж кто решит пополнить ассортимент такими решениями.

Обзор и тестирование SSD-накопителя KingSpec NE-120 объемом 120 Гбайт (NE-120): дешевле, еще дешевле! Современная экономика – это беспрестанная гонка за снижением себестоимости. И постоянная смена «начинки» в различных SSD стала обыденностью. Но в процессе «обновлений» меняются характеристики моделей, причем иной раз до такой степени, что можно говорить о факте реализации принципиально разных решений. Мы регулярно публикуем обзоры, посвященные «тихим апгрейдам», и данный тест относится к их числу.

Внешний осмотр

Об упаковке и комплектации говорить не приходится – образцы прибыли в обычном антистатическом пакете. Компании, которые в итоге будут перепродавать эти накопители под своей торговой маркой, вольны выбирать «обвес» (начиная с упаковки и заканчивая адаптерами для установки в обычные слоты PCI-Express) совершенно самостоятельно на свой вкус.

Оба экземпляра выполнены на печатной плате с двусторонним монтажом элементов, все места по NAND и DRAM задействуются в полном составе – используются микросхемы различной емкости.

Новый Silicon Motion SM2262 является модернизацией своего откровенно неудачного предшественника под именем SM2260, который известен нам по, например, Intel 600p.

Вопрос лишь в том, насколько она глубокая.

Физически это так и осталась микросхема, построенная на базе двухъядерного ARM-процессора в упаковке TFBGA размерами 18 на 16 мм с 472-мя выводами и восьмиканальным подключением NAND, а также внешним интерфейсом PCI-Express 3.0 x4. Рабочая температура по-прежнему находится в пределах от 0 до 70 градусов Цельсия. Уровни энергопотребления неизменны.

Иначе говоря, на физическом уровне SM2262 сохраняет полную обратную совместимость с SM2260. Но к сохраненной поддержке DDR3 в качестве буферной памяти добавлена возможность установки DDR4 – именно так: контроллер не относится к классу ультрабюджетных – ему сопутствует буферная память из расчета 1 Мбайт DRAM на 1 Гбайт NAND (хотя в теории этот объем можно удвоить для дополнительного улучшения быстродействия).

В остальном новый контроллер заметно усовершенствовался: логический интерфейс NVMe «дорос» до версии 1.3, скорости чтения/записи увеличились с 2400/1000 Мбайт/с до 3500/1900-3000 Мбайт/с, а уровень быстродействия – со 120/140 тысяч IOPS до 370-420/300-420 тысяч IOPS.

Использованы микросхемы с маркировкой «BW29F1T08EMHAF» и «BW29F2T08EWHAF», несколько отличающейся от общепринятой. Легкий поиск по сети данной маркировки моментально выводит нас на продукцию HP: HP EX900 и HP EX920. Причем если говорить о HP EX920, то визуально он совершенно идентичен нашему образцу на 960 Гбайт, изменена лишь маркировка на теплораспределительной крышке контроллера.

Причина появления такой маркировки проста: приобретение памяти в виде промышленных кремниевых пластин, самостоятельная их резка и упаковка полученных кристаллов обходятся дешевле покупки готовой продукции. И не в последнюю очередь из-за того, что в ходе производственного тестирования можно допускать иное соотношение битых ячеек, уровни рабочих напряжений и иных характеристик. В итоге сторонний сборщик может уменьшить долю выбраковки и тем самым обеспечить больший выход годной продукции с того же количества исходных кремниевых пластин, нежели допускают исходные производители типа Micron. Обычный прием, применяемый компаниями вроде ADATA, Kingston, Transcend и других. Несколько утешает то, что именно эта память используется HP в «брендированных» под ее торговую марку изделиях. А значит, с большой долей вероятности, уровень ее качества не такой уж низкий.

По факту перед нами новая 64-слойная TLC NAND совместного производства Micron и Intel. И в каждую из микросхем с маркировкой «BW29F1T08EMHAF» упаковано по четыре кристалла емкостью 256 Гбит, а в «BW29F2T08EWHAF» – по восемь кристаллов. Суммарный объем массива флеш-памяти составляет 512 и 1024 Гбайт. Часть массива 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 447.13 и 894.3 Гбайт, оставшимся объемом микропрограмма контроллера оперирует в служебных целях: для повышения быстродействия устройства, с целью выравнивания износа, в качестве резервного пула для замены вышедших из строя ячеек памяти и прочих служебных нужд.

Как уже отмечалось во вступлении, основная беда всех контроллеров Marvell, Phison, Realtek и Silicon Motion, применяемых в современных SSD с интерфейсом PCI-Express, кроется в невысокой производительности при простейших операциях – однопоточных и с небольшой глубиной очереди запросов. Как раз то, что и нужно в бытовом ПК – операции копирования, перемещения и слияния файлов. Просто потому что в подавляющем большинстве иных ситуаций приложения, как правило, ограничиваются другими компонентами системы, а не накопителем. Отдельно стоит обговорить тот момент, что говоря о копировании файлов, подразумевается работа с крупными файлами – только в этом случае нагрузка несет максимально линейный, а не мелкоблочный со случайным доступом, характер.

Есть сложности и с утилизацией условных «up 3200 Mbps» в ситуации с копированием файлов. Тут нужен второй быстрый SSD, способный принимать файлы с такой скоростью (нужно же куда-то копировать считываемые файлы?), а таковых на сегодняшний день в рознице, можно сказать, и нет. Даже флагманские и самые быстрые потребительские модели линеек Samsung 960 Pro и Intel 900p лимитированы планкой 2000-2100 Мбайт/с. Но вышеперечисленные SSD не достигали даже этого.

В связке нового SM2262G с не менее новой 64-слойной TLC 3D NAND IMFT инженерам Silicon Motion удалось добиться улучшения производительности.

Фактически в стане «SSD не Samsung» произошла небольшая революция. Осталось лишь дождаться аналогичных продуктов от оставшихся трех разработчиков.

Программная часть

Образцы прибыли на тестирование без какого-либо программного сопровождения – используется стандартный драйвер Microsoft из состава операционной системы Windows 10. Пользователю по-прежнему требуется отключить очистку буфера записи, поставив соответствующую галочку в свойствах накопителя («Панель управления» >> «Диспетчер оборудования»).

Иначе быстродействие устройства будет не максимальным.

В SMART накопителя присутствует 15 параметров:

• 01 – Critical Warning – критические ошибки в работе накопителя (в зависимости от значения определяется характер сбоя);
• 02 – Composite Temperature – критическая температура накопителя;
• 03 – Available Spare – текущий оставшийся объем резервной области, используемой для подмены вышедших из строя ячеек памяти;
• 04 – Available Spare Threshold – значение параметра Available Spare, по достижении которого состояние накопителя считается критическим;
• 05 – Percentage Used – уровень износа накопителя в процентах (от нуля);
• 06 – Data Units Read – количество прочитанных с массива флеш-памяти блоков данных (один блок соответствует 512 байт данных);
• 07 – Data Units Written – количество записанных на массив флеш-памяти блоков данных (один блок соответствует 512 байт данных);
• 08 – Host Read Commands – количество выполненных по интерфейсу PCI-E операций чтения данных (изменение на единицу соответствует 1 Мбайт данных);
• 09 – Host Write Commands – количество выполненных по интерфейсу PCI-E операций записи данных (изменение на единицу соответствует 1 Мбайт данных);
• 0A – Controller Busy Time – время в минутах, в течение которого контроллер был занят обслуживанием запросов со стороны системы;
• 0B – Power Cycles – количество включений;
• 0С – Power On Hours – количество часов, в течение которых накопитель находился под питанием;
• 0D – Unsafe Shutdowns – количество неожиданных отключений питания;
• OE и 0F – количество ошибок целостности данных.

Набор стандартный, ничего необычного.