Журнал о разной технике

Ввeдeниe

Сeгoдняшний дeвиз рынкa твeрдoтeльныx нaкoпитeлeй, кoтoрый пoдxвaтили прoизвoдитeли мaссoвыx устрoйств, глaсит: «Xужe — знaчит лучшe». Тeкущиe тeндeнции тaкoвы, чтo пoчти всe выxoдящиe сeйчaс нa рынoк мoдeли пoтрeбитeльскиx SSD в тex или иныx aспeктax уступaют в xaрaктeристикax прeдшeствeнникaм. Нo прoисxoдит тaк сoвсeм нe пo злoму умыслу или тaйнoму сгoвoру. В этo видится вынуждeннaя рeaкция рынкa нa нaчaвшeeся в сeрeдинe прoшлoгo гoдa пoдoрoжaниe флeш-пaмяти.

Пoлучилoсь тaк, чтo прoизвoдитeли SSD сaми зaгнaли сeбя в зaпaдню. Oснoвнoй кoмпoнeнт нaкoпитeлeй — флeш-пaмять — тoлькo зa чeтвёртый квaртaл прoшлoгo гoдa вырoс в цeнe нa вeличину пoрядкa 10 прoцeнтoв. Oднaкo симмeтричнoгo пoдoрoжaния SSD нa этoм фoнe нe прoизoшлo. Здeсь рoст цeн сдeрживaeтся жёсткoй кoнкурeнциeй и сильным жeлaниeм лидeрoв рынкa вoспoльзoвaться слoжившeйся ситуaциeй для увeличeния свoeй дoли, пусть и в ущeрб прибыльнoсти. Пoэтoму бoльшинствo из игрoкoв рынкa твeрдoтeльныx нaкoпитeлeй вeсьмa зaинтeрeсoвaны в пoискe кaкиx-тo нoвыx пoдxoдoв к сoxрaнeнию прибыльнoсти и снижeнию сeбeстoимoсти свoeй прoдукции.

Кoнeчнo, нeплoxим выxoдoм мoг бы стaть пeрeвoд твeрдoтeльныx нaкoпитeлeй нa бoлee дeшёвыe типы пaмяти с бoлee высoкoй плoтнoстью. Oднaкo никaкиx рeaлистичныx вaриaнтoв тaкoгo пeрexoдa в мaссoвыx мaсштaбax пoкa нe прoсмaтривaeтся. Плaнaрнaя TLC-пaмять и тaк испoльзуeтся пoвсeмeстнo, a 3D NAND, пoдxoдящaя для испoльзoвaния в SSD, eсть в рaспoряжeнии лишь трёx кoмпaний (Intel, Micron, Samsung) и нa oткрытoм рынкe пoкa прaктичeски oтсутствуeт. Иными слoвaми, для бoльшинствa прoизвoдитeлeй eдинствeнным вoзмoжным выxoдoм в тaкиx услoвияx oкaзывaeтся экoнoмия нa прoчиx сoстaвныx чaстяx SSD, кoтoрaя мoжeт кoмпeнсирoвaть вoзрoсшиe трaты нa NAND-пaмять. И имeннo в эту стoрoну пoшлa oснoвнaя мaссa фирм. В итoгe вo мнoгиx мoдeляx пoтрeбитeльскиx нaкoпитeлeй, кoтoрыe появились в продаже в последнее время, часто стали попадаться дешёвые урезанные контроллеры: с уменьшенным числом ядер, сокращённым числом каналов и способные работать без DRAM-буфера.

Так что не стоит удивляться тому, что популярны среди производителей SSD теперь совсем не контроллеры Marvell или решения тайваньских независимых разработчиков вроде Phison S10 или Silicon Motion SM2246EN, которые в своё время могли похвастать практически повсеместным распространением. На первый плат выходят более примитивные платформы вроде Phison S11 или SMI SM2258(XT), которые кажутся даже некоторым шагом назад. Действительно, первый представляет собой двухканальный контроллер, работающий с массивом флеш-памяти без использования оперативной DRAM-памяти, а второй — это крайне простой одноядерный контроллер с четырьмя каналами.

В сегодняшнем материале мы подробно рассмотрим три свежих накопителя из нового «экономичного» поколения, которые как раз и используют такие упрощённые контроллеры тайваньских разработчиков. Один из них — SmartBuy Revival 2, новый бюджетный SSD на базе планарной TLC-памяти, которым компания SmartBuy хочет заменить свою прошлую TLC-модель Revival на базе контроллера Phison S10. Второй накопитель — Plextor S2C, выпущенный Plextor с примерно такой же целью с той лишь разницей, что это — удешевлённая замена для M7V, основанного на чипе Marvell 88SS1074. И третий — Western Digital Green SSD, ультрабюджетная новинка, которой решил начать наступление на рынок твердотельных накопителей именитый производитель жёстких дисков.

SmartBuy Revival 2 240 Гбайт

Phison — один из самых хитрых разработчиков контроллеров для SSD. Компания пристально следит за последними рыночными тенденциями и оперативно подстраивается под них. Причём, в распространении контроллеров ставка делается на их поставки в составе готовых платформ, не требующих от конечных производителей практически никаких усилий по интеграции. Phison готова предоставлять полностью собранные печатные платы, которые в конечном итоге остаётся лишь упаковать в корпуса и запустить в продажу.

Предвидя ситуацию с дефицитом флеш-памяти и стремлением производителей SSD второго-третьего эшелонов снизить себестоимость собственной продукции, Phison уже давно принялась за активные разработки следующего после S10 контроллера, где во главу угла была бы поставлена цена платформы. В результате, во второй половине прошлого году появился чип PS3111-S11, на который тут же возник немалый спрос. SmartBuy Revival 2 — один из первых SSD, в которой попала новая платформа, но на самом деле он далеко не единственный. Эту же платформу можно обнаружить как в свежих накопителях крупных производителей калибра Kingston, так и у многочисленных фирм третьего эшелона вроде Patriot.

Выступающий базисом SmartBuy Revival 2 контроллер Phison S11 отличается от своего предшественника практически во всём. Вместо четырёхъядерного процессора, который лежал в основе S10, в новом чипе есть лишь одно ARM-ядро. Число каналов для работы с флеш-памятью сократилось в четыре раза — их осталось только два. А кроме того, из контроллера убрали DRAM-интерфейс, заменив внешний буфер небольшим внутренним SDRAM-кешем с объёмом (предположительно) 32 Мбайт. Однако всё это не делает платформу Phison S11 непростительно медленной. Разработчики обещают скорости чтения до 550 Мбайт/c и до 95 тыс. IOPS, что и позволяет производителям вроде SmartBuy заменять привычные TLC-накопители на базе Phison S10 новинками с «модернизированным» контроллером.

Кроме того, в Phison S11 появилась одна очень важная добавка. Тайваньские инженеры наконец-то смогли осилить внедрение поддержки коррекции ошибок на основе LDPC ECC, что должно сделать накопители с новым контроллером и планарной TLC-памятью в разы выносливее. Как показал пример SMI и Marvell, которые уже давно реализовали LDPC в своих чипах, применение такого алгоритма позволяет поднять практическую надёжность массива флеш-памяти в два-три раза, и для недорогих SSD это очень важно.

В результате, накопитель SmartBuy Revival 2 представляется как замена первого Revival, причём формальные характеристики быстродействия у новинки местами выглядят даже лучше. Правда, производитель раскрывает лишь скорость последовательных операций, что сразу наводит на некоторые размышления. Но зато эти скорости, согласно спецификации, составляют 550 и 450 Мбайт/с.

Впрочем, нужно понимать, что такие показатели при записи возможны только за счёт технологии
SLC-кеширования, которая в TLC-накопителях реализуется в обязательном порядке. Размер кеша у SmartBuy Revival 2 составляет порядка 1 Гбайт на каждые 120 Гбайт ёмкости накопителя. За границами же SLC-кеша скорость записи падает до значений порядка 110 Мбайт/c, что даже по меркам TLC SSD — не слишком высокий показатель. Но двухканальный контроллер Phison S11 вряд ли способен предложить больше. Кроме этого следует иметь в виду и ещё один связанный с быстродействием нюанс. Поскольку платформа Phison S11 лишена полноценного DRAM-буфера, она не ставит своей целью обеспечение стабильной моментальной скорости записи при мелкоблочных операциях. Разброс может быть очень большим, и это значит, что накопители вроде Revival 2 противопоказаны для RAID-массивов или иных применений, где требуется предсказуемое время отклика.

Стоит отметить, что в отличие от первой версии Revival, линейка Revival 2 включает в себя лишь двух представителей с объёмами 120 и 240 Гбайт. Но решение отказаться от более вместительных модификаций связано отнюдь не с ограничениями, заложенными в контроллере. Более того, модель с ёмкостью 480 Гбайт должна появиться в ближайшее время. Однако в целом логика производителя такова, что Revival 2 — это решение для ультрабюджетного сегмента, а покупатели, интересующиеся более вместительными моделями, на такие компромиссные и урезанные по архитектуре предложения своё внимание не обращают.

На тесты нам была предоставлена самая быстрая на данный момент старшая модификация SmartBuy Revival 2 с объёмом 240 Гбайт. Компания SmartBuy — не самостоятельный производитель твердотельных накопителей. Фактически, это дистрибутор, закупающий полуфабрикаты накопителей у ODM-производителей и перепродающий их под своей торговой маркой. Поэтому искать какие-то оригинальные идеи в архитектуре SSD под маркой SmartBuy бесполезно. SmartBuy Revival 2, например, это — референсный накопитель Phison, который произведён под контролем разработчиков контроллера на заводах тайваньской компании PTI (Powertech Technology Inc). И именно это делает такое предложение вдвойне интересным, так как даёт гарантию, что никакими экспериментами изначальная платформа испорчена не была.

В итоге, помимо контроллера Phison PS3111-S11 в основе SmartBuy Revival 2 используется двухканальный массив флеш-памяти, составленный из 128-гигабитных устройств планарной TLC NAND с интерфейсом Toggle 2.0, произведённых по 16-нм техпроцессу на предприятиях SK Hynix. Третьего традиционного компонента современных SSD — отдельного DRAM-буфера — в составе SmartBuy Revival 2 нет. Иными словами, конструкция у SmartBuy Revival 2 крайне проста, из-за чего по внутреннему устройству его даже можно сравнить с большой флешкой c SATA 6 Гбит/с интерфейсом.

Но самое главное качество SmartBuy Revival 2 — это его цена. Дело в том, что использование простого контроллера, не требующего DRAM-буфера, позволило сделать накопитель с низкой конечной ценой. Пока Revival 2 продаётся чуть дороже своего предшественника, но судя по всему в ближайшей перспективе он станет одним из самых доступных твердотельных накопителей на рынке, коим совсем недавно был первый Revival.

Plextor S2C 256 Гбайт

По сравнению с SmartBuy Revival 2 накопитель Plextor S2C отражает совсем иной подход к удешевлению и использует платформу иного разработчика — Silicon Motion. Аппаратный скелет нового SSD компании Plextor складывается из относительно нового контроллера SMI SM2258 и планарной 16-нм TLC NAND производства SK Hynix. Такое сочетание компонентов мы уже однажды видели в Intel SSD 540s, но вообще оно не слишком распространено даже несмотря на то, что внедрение платформ Silicon Motion — простая процедура, которая в общем случае не требует от производителей никакой дополнительной инженерной работы. Но в данном случае дело в том, что разработчик на самом деле не позиционирует контроллер SM2258 как решение для планарной TLC-памяти, а предлагает использовать его лишь с TLC 3D NAND. Исходя из этого спроектирована и референсная платформа на базе данного чипа. Поэтому аналогов у Plextor S2C немного — их создание требует от производителей SSD самостоятельного перепрофилирования контроллера: нужно и собственный дизайн печатной платы спроектировать, и микропрограмму самим написать. Для работы же с планарной памятью с трёхбитовой ячейкой Silicon Motion предлагает немного другой контроллер — SM2256.

Однако в Plextor всё же решили опираться на процессор более новой модификации. И правильно сделали. Во-первых, это позволило японской компании проявить свой инженерный потенциал и вновь создать нечто уникальное. Во-вторых, SM2258 попросту лучше. В нём, помимо добавления поддержки флеш-памяти с трёхмерной компоновкой, SMI исправила серьёзный алгоритмический недостаток предшественника и значительно улучшила производительность записи. Дело в том, что режим прямой записи в TLC-память (Direct-to-TLC) появился только в SM2258, а в SM2256 запись в память могла осуществляться исключительно через SLC-кеш. Поэтому Plextor S2C должен сильно отличаться в лучшую сторону от широко распространённых моделей бюджетных накопителей с контроллером SM2256 и планарной TLC NAND, яркими примерами которых можно считать ADATA Premier SP550 или Crucial BX200.

Впрочем, по паспортным характеристикам новинка всё же уступает прошлому TLC-накопителю Plextor, M7V, который, в свою очередь, высокой производительностью тоже не отличался. И это совсем неудивительно, ведь контроллер SMI SM2258 спроектирован на базе маломощного одноядерного 32-битного RISC-процессора, который общается с массивом флеш-памяти по четырём каналам. Тем не менее, на фоне конкурентов в своей ценовой категории S2C выглядит вполне достойно. Так, он обещает скорости линейного чтения и записи на уровне 520 и 480 Мбайт/с, а скорости произвольных операций могут достигать 98 и 72 тысячи IOPS соответственно. Высокие показатели при случайных чтениях и записях обеспечиваются здесь во многом за счёт того, что платформа SMI SM2258 не предполагает отказа от DRAM-буфера. Накопитель при этом получается не столь дешёвым, как тот же SmartBuy Revival 2, но зато по сравнению с решениями прошлого поколения он совсем не кажется шагом назад.

Кроме того, характеристики производительности Plextor S2C естественно указаны с учётом технологии SLC-кеширования, без которой нынче не обходится ни один TLC-накопитель. В данном случае Plextor говорит о фирменной технологии PlexNitro, которая, впрочем, не слишком оригинальна. SLC-кеш имеет фиксированный объём из расчёта чуть менее 1 Гбайт на каждые 128 Гбайт ёмкости SSD. Иными словами, SLC-кеш в S2C небольшой, но в какой-то мере это компенсируется двукратным увеличением размера DRAM-буфера и поддержкой прямой записи в массив TLC NAND, скорость которой может даже превышать отметку в 200 Мбайт/с.

К тому же сокращение размеров SLC-кеша у S2C — мера отчасти вынужденная. Plextor решила склонить потребителей на свою сторону тем, что её TLC-накопители имеют больший, чем обычно, ряд объёмов, элементы которого кратны не 120, а 128 Гбайт. В результате пользователь получает в своё распоряжение до 93 процентов от общей ёмкости массива флеш-памяти, но оставшейся части едва хватает на подменный фонд, работу технологий сборки мусора, выравнивание износа и лишь небольшой SLC-буфер.

Стоит отметить, что Plextor S2C выделяется достаточно высоким задекларированным ресурсом. Контроллер SMI SM2258 поддерживает алгоритм коррекции ошибок на основе LDPC-кодов, поэтому в конечном итоге ресурс S2C на фоне прочих недорогих TLC SSD достаточно высок. В частности, для модели ёмкостью 256 Гбайт допускается ежедневная перезапись до 140 Гбайт данных даже несмотря на то, что резервного пространства у накопителя предусмотрено не так много.

Для тестирования нам был предоставлен образец Plextor S2C с объёмом 256 Гбайт. Это — средняя модель в линейке, в то время как максимальная по ёмкости модель вдвое вместительнее. Массив флеш-памяти S2C 256 Гбайт оказался набран из шестнадцати 128-гигабитных кристаллов TLC NAND, произведённых на предприятиях SK Hynix по техпроцессу с 16-нм нормами. Контроллер SM2258 общается с этой памятью по четырём каналам, плюс, ему помогает буфер на основе DDR3–1600 SDRAM с ёмкостью 512 Мбайт. В данном случае он используется для буферизации мелкоблочных операций и для хранения копии таблицы трансляции адресов.

Однако навороты в архитектуры в виде вместительного буфера DRAM, произошедшие в тот момент, когда другие производители от этого компонента отказываются, сказываются на цене. Совсем бюджетного накопителя из Plextor S2C не получилось. И пока он стоит примерно на 10 процентов дороже, чем SmartBuy Revival 2.

Western Digital Green 240 Гбайт

Накопитель компании Western Digital вызывает интерес не только по той причине, что это — ещё одно новое ультрабюджетное предложение. Дело ещё и в том, что WD решила выйти на рынок потребительских SSD совсем недавно, а до того занималась лишь выпуском магнитных жёстких дисков. Для того, чтобы не начинать строить свой твердотельный бизнес с нуля, компания в прошлом году приобрела SanDisk — одного из немногих производителей, который располагает собственными полупроводниковыми фабриками, выпускающими флеш-память (в партнёрстве с Toshiba). И в результате Western Digital сразу же вошла в число крупнейших игроков рынка SSD, которые занимаются сборкой накопителей не только из компонентов, закупаемых на стороне, но и производят их самостоятельно.

При выстраивании стратегии на новом для себя рынке Western Digital избрала проверенный подход c разделением линейки продукции на три принципиально разные категории (по цене и производительности), каждая из которых получила своё собственное цветовое обозначение. Средний ценовой сегмент должны закрывать накопители WD Blue, которые представляют собой производительные SATA SSD на TLC-памяти с контроллером разработки Marvell. Для энтузиастов высокой производительности предназначается серия WD Black. Она была анонсирована совсем недавно и пока не успела попасть ни в продажу, ни в руки сотрудников тестовых лабораторий. А в бюджетном секторе отстаивать честь марки Western Digital призваны накопители Green SSD, которые и вызвали наш интерес, поскольку так же, как и другие участники сегодняшнего теста, относятся к ультьрабюджетному сегменту.

При создании линейки потребительских SSD с SATA-интерфейсом компания Western Digital не стремилась быть особенно оригинальной, а просто адаптировала для своих нужд проверенные временем и востребованные потребителями решения SanDisk. Так, WD Green SSD имеет такую же аппаратную начинку, как младший накопитель SanDisk, SSD Plus. Это значит, что WD Green SSD –накопитель с планарной TLC-памятью, построенный на контроллере SMI SM2258XT.

Этот контроллер можно считать аналогом используемого в Plextor S2C чипа SMI SM2258, но с одним важным изменением. В SM2258XT вырезан DRAM-интерефейс, что делает WD Green SSD похожим на SmartBuy Revival 2 — это тоже удешевлённый по максимуму накопитель, который работает с массивом флеш-памяти без дополнительного уровня буферизации и без кеширования в быстрой памяти таблицы трансляции адресов. В остальном же всё осталось без изменений. Чип SMI SM2258XT базируется на одноядерном 32-битном RISC-процессоре, при работе с массивом флеш-памяти использует четыре канала и псевдо-SLC-кеширование, а также поддерживают «сильную» технологию коррекции ошибок LDPC ECC, которая в несколько раз продлевает жизнь памяти с трёхбитовыми ячейками. Есть в SM2258XT и режим прямой записи в TLC-память без посредничества со стороны SLC-кеша (Direct-to-TLC). Это значит, что при одномоментном сохранении больших объёмов данных SM2258XT достаточно эффективен: когда SLC-кеш переполняется, ему не нужно делать пауз для его освобождения, вследствие этого операции записи могут выполняться с более высокой скоростью, не падающей ниже 140 Мбайт/с, и без неприятных секундных «залипаний».

Перекочевала в WD Green SSD и разработанная инженерами SanDisk технология ускоренной записи nCache 2.0. Это значит, что область памяти, работающая в SLC-режиме, имеет жёсткую привязку местоположения внутри NAND-кристаллов, что позволяет реализовывать малозатратные для контроллера алгоритмы переноса данных из псевдо-SLC-ячеек в TLC. Кроме того, SLC-кеш у WD Green получил сравнительно большой объём. Для рассматриваемой нами 240-гигабайтной версии это — целых 8 Гбайт, что примерно в четыре раза больше, чем выделено на кеш в накопителях SmartBuy Revival 2 или Plextor S2C.

Тем не менее, паспортные характеристики WD Green SSD 240 Гбайт выглядят достойно лишь в части последовательных операций, для которых обещаны скорости 540 и 465 Мбайт/с для чтения и записи соответственно. Производительность же при случайных операциях сильно страдает от отсутствия DRAM-буфера и поэтому в спецификациях значатся невысокие показатели на уровне 37 тысяч IOPS при случайном чтении и 68 тысяч IOPS при случайной записи. Не слишком впечатляющий у WD Green SSD и заявленный ресурс. На накопители этой серии даётся трёхлетняя гарантия, в течение которой пользователям разрешается ежедневная перезапись до 30 процентов от полной ёмкости SSD.

Скромная заявленная производительность WD Green SSD на самом деле несколько обескураживает. Дело в том, что кроме отсутствия DRAM-буфера в архитектуре этого накопителя нет явных недостатков. Контроллеры Silicon Motion нельзя отнести к числу катастрофически слабых решений, да и массив флеш-памяти в WD Green SSD не только имеет четырёхканальную структуру, но и составлен из сравнительно быстрых 128-гигабитных кристаллов TLC NAND с интерфейсом Toggle 2.0, выпущенных на заводах SanDisk по 15-нм технологии. Иными словами, на первый взгляд кажется, что Green SSD — это вполне современный SSD, построенный на передовых технологиях SanDisk, и он имеет все шансы стать достаточно популярным предложением в линейке Western Digital.

Ещё одна странность касается цены. Аппаратная начинка WD Green SSD проста до предела, и такие накопители не должны быть дорогими: их цена вполне могла была бы стать ещё одним козырем. Однако по какой-то причине младший твердотельный накопитель Western Digital хотя и доступный, но далеко не самый дешёвый SSD на рынке, подобно SanDisk SSD Plus. Очевидно, производитель захотел заложить в Green SSD некую имиджевую наценку, и в результате «зелёная» новинка попадает в одну ценовую категорию с Plextor S2C, а не с SmartBuy Revival 2.

Сравнительные характеристики участников тестирования

В нижеследующей таблице мы свели воедино формальные характеристики накопителей, которые были выбраны для сравнительного тестирования в рамках этого материала. Однако следует иметь в виду, что все они взяты из официальных источников, а потому могут не соответствовать (и, скорее всего, не соответствуют) реальному положению вещей. Поэтому к числам, которые приведены в таблице, следует отнестись с известной долей скепсиса.

Методика тестирования

Тестирование проводится в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise x64 Build 10586, корректно распознающей и обслуживающей современные твердотельные накопители. Это значит, что в процессе прохождения тестов, как и при обычном повседневном использовании SSD, команда TRIM поддерживается и активно задействуется. Измерение производительности выполняется с накопителями, находящимися в «использованном» состоянии, которое достигается их предварительным заполнением данными. Перед каждым тестом накопители очищаются и обслуживаются с помощью команды TRIM. Между отдельными тестами выдерживается 15-минутная пауза, отведённая для корректной отработки технологии сборки мусора. Во всех тестах используются рандомизированные несжимаемые данные.

Размер раздела, в пределах которого тестируется скорость операций, имеет размер 32 Гбайт, а продолжительность каждого теста составляет сорок секунд. Такие параметры, в частности, позволят получать более релевантные результаты для тех SSD, которые используют различные технологии SLC-кеширования.

Используемые приложения и тесты:

Iometer 1.1.0

Измерение скорости последовательного чтения и записи данных блоками по 256 Кбайт (наиболее типичный размер блока при последовательных операциях в десктопных задачах). Оценка скоростей выполняется в течение минуты, после чего вычисляется средний показатель.
Измерение скорости случайного чтения и записи блоками размером 4 Кбайт (такой размер блока используется в подавляющем большинстве реальных операций). Тест проводится дважды — без очереди запросов и с очередью запросов глубиной 4 команды (типичной для десктопных приложений, активно работающих с разветвлённой файловой системой). Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение тридцати секунд, после чего вычисляется средний показатель.
Установление зависимости скоростей случайного чтения и записи при работе накопителя с 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов (в пределах от одной до 32 команд). Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение тридцати секунд, после чего вычисляется средний показатель.
Установление зависимости скоростей случайного чтения и записи при работе накопителя с блоками разного размера. Используются блоки объёмом от 512 байт до 256 Кбайт. Глубина очереди запросов в течение теста составляет 4 команды. Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение тридцати секунд, после чего вычисляется средний показатель.
Измерение производительности при смешанной многопоточной нагрузке и установление её зависимости от соотношения между операциями чтения и записи. Тест проводится дважды: для последовательных операция чтения и записи блоками объёмом 128 Кбайт, выполняемых в два независимых потока и для случайных операций с блоками объёмом 4 Кбайт, которые выполняются в четыре независимых потока. В обоих случаях соотношение между операциями чтения и записи варьируется с шагом 20 процентов. Оценка скоростей выполняется в течение тридцати секунд, после чего вычисляется средний показатель.
Исследование падения производительности SSD при обработке непрерывного потока операций случайной записи. Используются блоки размером 4 Кбайт и глубина очереди 32 команды. Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Продолжительность теста составляет два часа, измерения моментальной скорости проводятся ежесекундно. По окончании теста дополнительно проверяется способность накопителя восстанавливать свою производительность до первоначальных величин за счёт работы технологии сборки мусора и после отработки команды TRIM.

CrystalDiskMark 5.1.2

Синтетический тест, выдающий типовые показатели производительности твердотельных накопителей, измеренные на 1-гигабайтной области диска «поверх» файловой системы. Из всего набора параметров, которые можно оценить с помощью этой утилиты, мы обращаем внимание на скорость последовательного чтения и записи, а также на производительность произвольных чтения и записи 4-килобайтными блоками без очереди запросов и с очередью глубиной 32 команды.

PCMark 8 Storage Benchmark 2.0

Тест, основанный на эмулировании реальной дисковой нагрузки, которая характерна для различных популярных приложений. На тестируемом накопителе создаётся единственный раздел в файловой системе NTFS на весь доступный объём, и в PCMark 8 проводится тест Secondary Storage 2.0. В качестве результатов теста учитывается как итоговая производительность, так и скорость выполнения отдельных тестовых трасс, сформированных различными приложениями.

Тестовый стенд и участники тестирования

В качестве тестовой платформы используется компьютер с материнской платой ASUS Maximus VIII Ranger, процессором Core i5–6600K со встроенным графическим ядром Intel HD Graphics 530 и 8 Гбайт DDR4–2133 SDRAM. Приводы с SATA-интерфейсом подключаются к контроллеру SATA 6 Гбит/с, встроенному в чипсет материнской платы, и работают в режиме AHCI. Используется драйвер Intel Rapid Storage Technology (RST) 14.8.0.1042.

Сегодня мы тестируем недорогие TLC-накопители второго поколения, которые в перспективе должны занять место массовых решений. Поэтому компанию мы им подобрали соответствующую — сравнивать новинки мы в первую очередь будет с распространёнными и популярными SSD на базе памяти с трёхбитовой ячейкой. В итоге, перечень соперников выглядит следующим образом:

ADATA Premier SP550 240 Гбайт (ASP550SS3–240GM-C, прошивка O0730A);
Crucial MX300 275 Гбайт (CT275MX300SSD1, прошивка M0CR021);
Plextor S2C 256 Гбайт (PX-256S2C, прошивка 1.03);
Samsung 750 EVO 250 Гбайт (MZ-750250, прошивка MAT01B6Q);
Samsung 850 EVO 250 Гбайт (MZ-75E250, прошивка EMT02B6Q);
SmartBuy Revival 2 240 Гбайт (SB240GB-RVVL2–25SAT3, прошивка SBFM50.8);
Toshiba OCZ TR150 240 Гбайт (TRN150–25SAT3–240G, прошивка SAFZ12.3);
Western Digital Blue 250 Гбайт (WDS250G1B0A, прошивка X41000WD);
Western Digital Green 240 Гбайт (WDS240G1G0A, прошивка Z3311000).

Напомним, что из приведённого списка накопители Crucial MX300 и Samsung 850 EVO базируются на TLC 3D NAND, а все остальные SSD в тесте — это модели, в основе которых лежит планарная TLC NAND.

Производительность

Последовательные операции чтения и записи

При последовательном чтении Plextor S2C и Smartbuy Revival 2 смотрятся ровно также, как и другие накопители, построенные на памяти с трёхбитовой ячейкой. Их скорость ограничивается пропускной способностью интерфейса. Очевидно, что линейное чтение — сравнительно простая операция, с которой вполне справляются и одноядерные контроллеры, и массивы планарной TLC-памяти с малым числом каналов. Впрочем, результат WD Green SSD говорит об ином. По какой-то причине этот накопитель не может выбрать полосу пропускания SATA-интерфейса даже при обычном линейном чтении.

Ещё тяжелее скрыть результаты удешевления платформ SSD при последовательной записи. Скорость у второго поколения TLC-накопителей ниже, чем у первого. Надо сказать, что и раньше TLC-накопители не могли порадовать своих обладателей высокой скоростью записи за пределами SLC-кеша, а теперь ситуация усугубилась дополнительно. Фактически, быстрые SATA SSD с TLC-памятью вроде Samsung 850 EVO или Crucial MX300 могут предложить вдвое, а то и втрое более производительную запись.

Конечно, низкие скорости малоканальных массивов TLC-памяти несколько компенсируются имеющимися в WD Green SSD, Plextor S2C и Smartbuy Revival 2 технологиями SLC-кеширования. Но не стоит забывать, что в обоих случаях размер кеш-памяти серьёзно ограничен и запись большого объёма информации достаточно быстро продемонстрирует кратное падение скорости. Хорошо видно это по следующим графикам скорости непрерывной линейной записи из теста AIDA64, которые мы построили для всех трёх протестированных SSD.

Plextor S2C 256 Гбайт:

Smartbuy Revival 2 240 Гбайт:

WD Green SSD 240 Гбайт:

SLC-буфер позволяет записать небольшой объём данных со скоростью, близкой к полосе пропускания интерфейса. А дальше производительность резко падает. И если у Plextor S2C на четырёхканальном контроллере SMI SM2258 скорость записи в TLC-память составляет 200 Мбайт/с, то у Smartbuy Revival 2 с двухканальным массивом памяти она заметно ниже — всего 110 Мбайт/с. WD Green SSD же предлагает среднюю скорость прямой записи в массив TLC, которая находится на уровне 140 Мбайт/с. При этом нужно отметить, что здесь мы говорим про четвертьтерабайтные SSD, а у моделей накопителей с объёмом 128 Гбайт, где кратность чередования NAND-устройств в каналах ниже, показатели будут ещё хуже. Иными словами, второе поколение TLC-накопителей — это решения совсем не для нагрузок с большой долей операций записи.

Попутно мы проследили за масштабированием скорости линейных операций при росте глубины очереди запросов.

С увеличением глубины очереди запросов линейная скорость Plextor S2C и Smartbuy Revival 2 не меняется. В обоих случаях всё упирается в пропускную способность массивов флеш-памяти. А вот WD Green SSD преподносит сюрприз. Оказывается, при увеличении глубины очереди до четырёх операций его скорость линейного чтения выправляется и повышается до пропускной способности интерфейса.

Случайные операции чтения

Скорость случайного чтения у накопителей, которые основываются на бюджетных контроллерах Phison или Silicon Motion, хромает практически всегда. И рассматриваемые новинки — не исключение. Однако в их защиту следует сказать, что по сравнению с первым поколением TLC-накопителей их производительность всё-таки не ухудшилась. И это значит, что в большинстве реальных применений Plextor S2C и Smartbuy Revival 2 действительно можно рассматривать как логичную замену для решений прошлого поколения. Но к сожалению, WD Green SSD к своим собратьям присоединиться не может. Младший накопитель Western Digital из-за полного отсутствия динамической оперативной памяти при случайных операциях оказывается заметно медленнее конкурирующих вариантов.

Несмотря на то, что операции с глубокой очередью запросов для персональных компьютеров не характерны, мы всё же посмотрим, как зависит производительность рассматриваемого SSD от глубины очереди запросов при чтении 4-килобайтных блоков.

С увеличением глубины очереди запросов скорость случайного чтения ожидаемо возрастает. Однако даже на максимальных для протокола AHCI размерах очередей бюджетные TLC-накопители заметно не дотягивают до того же Samsung 750 EVO. Впрочем, этот результат имеет мало отношения к реальной жизни: очереди запросов с глубиной более четырёх команд в реальных персональных компьютерах практически никогда не встречаются.

В дополнение к этому предлагаем посмотреть, как зависит скорость случайного чтения от размера блока данных:

Накопители, основанные на простых одноядерных контроллерах (а Plextor S2C, WD Green SSD и Smartbuy Revival 2 именно такие) выдают лучшие результаты при последовательном чтении — такую нагрузку обслуживать проще всего. Поэтому при увеличении размеров блоков, когда характер запросов становится похож на последовательные, скорость рассматриваемых TLC-накопителей приближается к уровню, обозначенными решениями более высокого класса.

Случайные операции записи