Тестирование SSD Adata Legend 840 1 ТБ на новом недорогом контроллере InnoGrit IG5220 с поддержкой PCIe Gen4

Методика тестирования накопителей образца 2021 года

Первую платформу с поддержкой PCIe Gen4 компания AMD анонсировала еще в середине 2019 года, однако рынок твердотельных накопителей этого долгое время не замечал. Причины не раз озвучены — новый интерфейс поддерживался лишь частью процессоров AMD, причем только настольных (которые давно уже составляют только небольшую долю ассортимента всех производителей), а для того, чтобы этим воспользоваться, первое время нужно было приобретать и дорогую системную плату на базе чипсета AMD X570 — все остальные заставляли ограничиваться PCIe Gen3 вне зависимости от процессора. Компания Phison анонсировала свой контроллер Е16 еще до обновления платформы AMD AM4, но долгое время список доступных SSD с новым интерфейсом продуктами ее партнеров и ограничивался. Причем кажущееся разнообразие на поверку оказывалось очень однообразным — все такие модели использовали Е16 в комплекте с 96-слойной TLC-памятью Kioxia BiCS4, так что и работали одинаково. Выбирать можно было лишь по цене, да комплекту поставки.

Массовое внедрение PCIe Gen4 началось лишь с конца 2020 года — когда поддержку нового интерфейса Intel внедрил в ноутбучные процессоры Tiger Lake, а с весны 2021 года и в настольные Rocket Lake. По мере роста инсталляционной базы выяснилось, что соответствующие продукты всеми крупными разработчиками были заготовлены заранее — так что анонсы шли один за другим. Тем более, что к тому моменту и AMD расширила сферу применения Gen4, выпустив новые процессоры с его поддержкой — и новый недорогой чипсет В550. Но в системах на его базе новый интерфейс мог иметь лишь один SSD (если не «обижать» видеокарту) — что было верно и для платформ Intel. Ничего удивительного, что в таких условиях появлялись в основном топовые SSD — раз уж подобный накопитель в компьютере будет единственным, пусть он, хотя бы, будет действительно очень быстрым.

А вот появление платформы Intel LGA1700 в конце прошлого года положение дел быстро изменило. Некоторые чипсеты 600-й линейки сами по себе поддерживают Gen4 подобно AMD X570. Но, в отличие от последнего, связываются с процессором более широким интерфейсом — восемью, а не четырьмя линиями того же PCIe Gen4. Таким образом, на полной скорости в системе может работать уже не один, а два-три модных SSD. Некоторые производители системных плат идут еще дальше — и устанавливают на свои устройства по 4-5 слотов M.2 с поддержкой PCIe Gen4. И неважно, что покупатели зачастую до сих пор в раздумьях — а нужен ли им хотя бы один такой накопитель. Для производителей контроллеров это очевидный шаг вперед — при прочих равных устройство с более современным интерфейсом продаваться будет лучше. Даже если на деле интерфейс ничего не дает — сам факт его наличия выглядит красиво хотя бы. Если же хотя бы больше попугаев в бенчмарках получить позволяет — еще лучше.

Неожиданно керосинчику плеснула и Sony — с одной стороны «разрешив» самостоятельную установку дополнительных SSD в свою новую консоль PlayStation 5, а с другой — требуя в данном случае обязательную поддержку PCIe Gen4. Что, естественно, автоматически снижает привлекательность «устаревших» устройств в глазах покупателей — раз уж сфера их возможного применения сокращается. При этом какие-то сверхскорости не требуются — Sony, конечно, рекомендует использовать SSD со скоростью последовательного чтения не ниже 5 ГБ/с, но это в настоящее время доступно даже четырехканальным контроллерам в паре с быстрой памятью.

Сама же по себе идея упрощать контроллер, но «заставлять» производителей использовать самый современный флэш лишь на первый взгляд кажется странной. Основная проблема — розничный рынок продолжает потреблять SSD относительно низкой емкости: самый заметный спрос есть на устройства в терабайт максимум, а то и 250-500 ГБ. В таких условиях старшие восьмиканальные контроллеры работать в оптимальном режиме с четырехкратным чередованием все равно не могут: 32 кристалла по 512 Гбит (постепенно становящийся самым ходовым размер) это уже 2 ТБ — больше, чем готовы покупать. Кроме того, чем ниже емкость, тем выше в себестоимость вклад самого контроллера и DRAM — значит на них тоже надо экономить. А что безбуферный четырехканальный контроллер априори ограничит производительность... На это готовы идти и многие покупатели.

Правда перестаравшись, можно из купели выплеснуть с водой и ребенка. Мы уже видели, как работает Phison E19T с 500 ГБ флэш-памяти — получилось, конечно, быстрее, чем обеспечивали предыдущие бюджетные платформы Phison, но поддержка PCIe Gen4 здесь явно ничего не ускоряет. То же самое можно сказать и про SSD на Silicon Motion SM2267 — это лучше, чем получалось с использованием SM2263, но во всех сценариях все еще в рамках ограничений PCIe Gen3. Номинальная поддержка Gen4 делает такие устройства совместимыми с PlayStation — но она же и цену увеличивает, так что с точки зрения пользователя ПК ничего такого уж интересного в подобных устройствах нет: можно купить что-нибудь «устаревшее» дешевле, но не хуже. А ведь SM2267 это еще не худший контроллер Silicon Motion — есть у него и безбуферный родственник SM2267XT, который должен быть еще медленнее.

В общем, сомнительный такой хоккей получился. Но точку ставить рано — будут и новые контроллеры, и новые SSD на их базе. В частности, как и предполагалось, WD Black SN750 SE был короткоживущим продуктом — сейчас компания заменяет его на SN770 на собственном контроллере, для которого уже заявлены уже последовательные скорости в 4-5 ГБ/с. А еще этим направлением решили заняться в InnoGrit — анонсированные осенью Rainier Q (IG5220) и Rainier QX (IG5221) позволяют достигать скоростей в 7 ГБ/с, т. е. предельных для PCIe Gen4 x4. Но есть одна тонкость — для этого потребуется память со скоростью 2400 МТ/с, которой пока нет на рынке. Самое быстрое сегодняшнее решение — 176-слойная память Micron B47R имеет скорость 1600 МТ/с. Следовательно, сейчас мы можем получить от бюджетных моделей InnoGrit те же 4-5 ГБ/с. Но это, на самом деле, тоже неплохо для бюджетных решений. Особенно если говорить про младший IG5220 — еще и безбуферный. Никак не мечта энтузиаста — зато возможность купить SSD, выходящий за рамки PCIe Gen3 недорого. А раньше такой просто не было — либо топовые решения задорого, либо относительно недорогие SSD, но без какой-то практической пользы от Gen4.

Adata Legend 840 1 ТБ

Впрочем, розничные цены — отдельный больной вопрос, способный испортить продажи любых интересных технически решений. Эта проблема пока касается и нашего героя — который в ДНС стоит, например всего на 1000 рублей дешевле, чем XPG Gammix S70 Blade (на топовом восьмиканальном IG5236), но на полторы тысячи дороже Gammix S50 Lite (на SM2267). При этом вся тройка дороже 10 тысяч — хотя бюджетный NVMe-терабайтник в настоящее время можно купить дешевле 10 (такие есть не только в ассортименте Adata). В таких условиях «компромиссы» выглядят странно — логичнее либо сэкономить больше, либо уже не волноваться, что скорости где-то «не хватит». Вот когда подешевеет — станет привлекательнее. Но протестировать можно уже сейчас — чем и займемся. Упомянув только, что здесь используется (как несложно уже догадаться) контроллер InnoGrit IG5220 и 176-слойная память Micron B47R. Последнюю Adata покупает пластинами, а нарезает и тестирует уже сама — откуда и собственная маркировка на чипах. Причем для экономии в каждом всего по четыре кристалла, хотя на деле такой терабайтник можно «упаковать» и в габариты 2230 или, как минимум, 2242: контроллер компактный, а DRAM нет. И моделей на 2+ ТБ в линейке пока нет, но выпустить их при таком подходе элементарно — места на плате под еще пару чипов заранее есть, а контроллер поддерживает до 4 ТБ.

Изучать внешний вид легко — в коробке накопитель лежит «голым», а тонкая пластина-теплораспределитель аккуратно приложена рядышком: наклеивать ее при необходимости следует самостоятельно. При наличии каких-либо радиаторов для слотов М.2 на системной плате в общем-то и не нужна, хотя и не мешает. В случае опасений за температурный режим следует подыскать что-нибудь более серьезное. Но не обязательно — изготавливаемый по 12-нанометровому техпроцессу контроллер к перегреву не склонен.

Политика кэширования — традиционная на сегодняшний день: под SLC-кэш используются почти все свободные ячейки. После чего ненадолго включается режим прямой записи в TLC, а дальше свободное место кончается, так что нужно «переупаковывать» ранее записанное, продолжая принимать и новые данные. С другой стороны, результирующая скорость все равно остается высокой. А в пределах кэша — выходит за рамки PCIe Gen3, чего и добивались.

На деле же такой подход современным SSD жизнь способен даже испортить. Вот это — второй прогон, к которому, как видно, контроллер расчистил разве что статическую область кэша. А дальше — просто стираем и пишем, затратив на всю работу вдвое меньше времени.

Повторные запуски картину не меняют. Из чего можно сделать вывод, что SLC-кэширование только вредит — что и так, и не так. Если записывать большие объемы данных, то так и есть — без кэша было бы быстрее. Но при работе устройства в обычном ПК, да еще и «основным системным» накопителем записи много не бывает — а вот небольшие порции данных отлично «улетают» в кэш. И продавать устройство со скоростью записи 4,5 ГБ/с, разумеется, куда проще, чем если честно задекларировать 1,9 ГБ/с. Традиционные, кстати, для B47R — но еще и не все контроллеры этим могут воспользоваться. Потому и кэширование повсеместное.

В режиме PCIe Gen3 без него и вовсе можно было бы обойтись — пиковая скорость ограничена интерфейсом, а вот расплата за нее потом такая же: лишь порядка 400-500 МБ/с. Понятно, что это все равно быстро — в случае SATA на таком уровне находятся максимальные скорости, а жесткие диски и близко ничего не могут, однако все познается в сравнении: для современных скоростных SSD максимальная и минимальная скорости записи могут различаться на порядок. Причем это при быстрой памяти и быстром же контроллере — иначе можно и на пару порядков разойтись. Но это просто показывает, что ничего универсального в мире нет: SLC-кэширование (особенно в виде современных массовых реализаций) придумано как раз для увеличения пиковых скоростей. Но вот гарантированную устоявшуюся при записи больших объемов информации оно только лишь снижает. Такая данность — которую просто необходимо учитывать во избежание разочарований.

А теперь перейдем к более сложным сценариям. Упомянув для порядка разве что то, что гарантийные условия для серии Legend 840 тоже на данный момент типовые — пять лет с ограничением полного объема записи (TBW) 325 или 650 ТБ в зависимости от емкости. Таковых две — 512 ГБ и 1 ТБ. В общем-то, самые ходовые — первая вообще, а на вторую ориентируются как раз требовательные покупатели, которым может пригодиться и поддержка PCIe Gen4.

Тестирование

Методика тестирования

Методика подробно описана в отдельной статье, в которой можно более подробно познакомиться с используемым программным и аппаратным обеспечением. Здесь же вкратце отметим, что мы используем тестовый стенд на базе процессора Intel Core i9-11900K и системной платы Asus ROG Maximus XIII Hero на чипсете Intel Z590, что дает нам два способа подключения SSD — к «процессорным» линиям PCIe 4.0 и «чипсетным» PCIe 3.0. Мы считаем, что актуальны оба режима. Первый — поскольку именно он является штатным и позволяет получить максимальную производительность. А второй потому, что высокоскоростные SSD под PCIe 3.0 постепенно будут исчезать с рынка (что уже и начинают делать). Во всяком случае, новых интересных разработок такого уровня уже точно не будет — появляться будут только середнячки или и вовсе бюджетные накопители. Поэтому у покупающих быстрый SSD под старую платформу выбора не останется — либо новое устройство в режиме совместимости, либо что-нибудь заведомо ограниченное по производительности. А этих самых старых платформ в эксплуатации очень много, причем начиная со Skylake (LGA1151 «первой версии» 2015 года в настольных системах) и заканчивая прошлогодними Comet Lake (LGA1200 и соответствующие ноутбуки) у Intel в этом плане ничего не менялось — чипсетное подключение, практически одинаковые чипсеты, практически один и тот же контроллер PCIe 3.0.

Таким образом, тестирование в двух указанных выше режимах позволяет получит информацию, релевантную для примерно 90%+ систем, в которые вообще есть смысл устанавливать NVMe-накопитель. За исключением AMD Ryzen — но в первом приближении там все эквивалентно одному из этих случаев. Где-то чуть лучше или чуть хуже — но без принципиальных отличий.

Образцы для сравнения

Большинство протестированных нами SSD на базе безбуферных четырехканальных контроллеров относятся явно к более низкому классу, но Transcend PCIe SSD 240S (на Silicon Motion SM2267) идеологически на эту модель похож. К тому же является близнецом XPG Gammix S50 Lite, который как уже сказано стоит в рознице чуть дешевле — а XPG Gammix S70 Blade немногим дороже наше главного героя. Возьмем для сравнения результаты обоих. Не забывая, впрочем, что за прошедшее время их скоростные результаты должны были увеличиться — мы тестировали эти SSD в версиях с памятью Micron B27B, а сейчас в них ее поменяли на ту же более быструю Micron B47R. Так что, по-хорошему, имеет смысл перетестировать. Но как ориентир — подойдет. Тем более, особой стабильности в этом сегменте не бывает — начинка накопителей меняется не так уж редко и иногда непредсказуемо.

Третьим будет MSI Spatium M470, где никакого разнообразия, напротив, нет — практически все накопители на Phison E16 идентичны. Именно с этого около двух лет назад рынок SSD с PCIe Gen4 и начинался — так что сравнить его с амбициозными недорогими новинками смысл есть.

Для экономии места результаты референсной тройки мы приведем только в режиме PCIe Gen4 — а вот для Adata Legend 840 как обычно используем и их, и «режим совместимости».

Предельные скоростные характеристики

Низкоуровневые бенчмарки в целом и CrystalDiskMark 8.0.1 в частности давно уже пали жертвой в неравной борьбе с SLC-кэшированием — так что ничего, кроме самого кэша, протестировать и не могут. Однако и публикуемая производителями информация о быстродействии устройств тоже ограничена его пределами, так что проверить их всегда полезно. Тем более, что вся работа над кэшированием как раз и ведется для того, чтобы и в реальной жизни как можно чаще «попадать в кэш». И демонстрировать высокие скорости, несмотря на снижение стоимости памяти.

Начнем с линейных скоростей. Хотя некоторые пользователи и считают их совсем не важными, на практике это не совсем так. Да и, вообще говоря, это основная причина увеличения скорости интерфейсов — прочие сценарии практически никогда не упираются и в PCIe 3.0, а многим более чем достаточно пропускной способности SATA600 (одна из причин наличия вау-эффекта при смене жесткого диска на SSD — и отсутствия таковых при дальнейшей модернизации).

InnoGrit IG5220 быстрее, чем Silicon Motion SM2267 даже в режиме PCIe Gen3 (во всяком случае, когда второй работает с Micron B27B). Но более показательно не это — а сравнение с М470. Напомним — больше года никаких других SSD с поддержкой PCIe Gen4 на рынке просто не было. А сейчас оказывается, что и четырехканальный контроллер способен выжимать даже более высокие скорости.

И речь не только о последовательных скоростях — несмотря на отсутствие DRAM и четыре канала, IG5220 хорош и в любимой некоторыми «мелкоблочке». «Сдувается» разве что при большой глубине очереди — но это чистая синтетика в квадрате.

Но обмануть законы физики не выходит. Запись дает больше возможностей для внутренней оптимизации — а вот отсутствие DRAM (напомним, что в сегодняшней четверке только IG5220 такой) не позволяет ими воспользоваться.

Вопреки расхожему заблуждению, на скорость работы реального ПО подобные операции оказывают куда большее значение: «длинным» очередям, как уже сказано, взяться на практике неоткуда — зато блоки, отличные от 4К байт, встречаются очень часто. Количество операций в секунду на «больших» блоках немного снижается, но сами они больше — так что результирующая скорость в мегабайтах в секунду оказывается более высокой. Поэтому по возможности все и стараются работать именно так. И тут Legend 840 (точнее, использованному в нем контроллеру) краснеть не за что.

Благодаря динамической трансляции адресов разница между последовательной и произвольной записью может и полностью стереться. Происходит это только при достаточно большом размере блока — но возможно на практике. А в этих случаях, естественно, очень важен контроллер — и поддержка им быстрого интерфейса тоже. И также качество этой самой «поддержки» — иначе фокус не получится.

Смешанный режим тоже важен — ведь в реальности (а не в тестовых утилитах) редко бывает такое, что долгое время данные приходится только писать или только читать. Особенно в многозадачном окружении — и с учетом богатой внутренней жизни современных операционных систем. С такой работой Adata Legend 840 справляется очень хорошо — иногда и лучше всех.

Работа с большими файлами

Но, как бы хороши не были показатели в низкоуровневых утилитах, достигнуть таких скоростей на практике удается далеко не всегда. Хотя бы потому, что это всегда более сложная работа — тот же CrystalDiskMark работает с небольшими (относительно) порциями информации, причем внутри одного файла. Во-первых, таковой в современных условиях практически всегда и гарантировано располагается в SLC-кэше все время тестирования, во-вторых, не нужно отвлекаться на служебные операции файловой системы — реальная запись одного файла это еще и модификация MFT, и журналы (основные используемые в работе файловые системы журналируемые — и не только NTFS), так что писать приходится не в одно место последовательно, а в разные (и частично — мелким блоком). В общем, большую практическую точность дает Intel NAS Performance Toolkit. При помощи которого можно протестировать не только кэш. И не только на пустом устройстве, где он имеет максимальные размеры — а и более приближенный к реальности случай, когда свободного места почти нет. Что мы всегда и делаем.

Работа в один поток — самый частый (146% случаев), но и самый сложный сценарий. Формально все испытуемые укладываются в ограничения PCIe Gen3 — фактически в таком режиме скорость еще ниже. С другой стороны, она постоянно растет — и благодаря улучшениям контроллеров, и за счет появления более быстрой памяти. Но растет куда медленнее, чем многим хотелось бы.

В многопоточном режиме некоторые бюджетные четырехканальные контроллеры до сих пор иногда скорость даже снижают. «Приличные» — напротив, наращивают. Так что с чувством глубокого удовлетворения отмечаем, что InnoGrit IG5220 относится ко второй категории. Несмотря на то, что он бюджетный четырехканальный.

При записи (как уже было не раз сказано) больше возможностей для внутренней оптимизации — распараллелить можно даже один поток, почему скорости оказываются и более высокими, чем при чтении. Но не всегда. Слабое место контроллеров Silicon Motion (точнее, большинства накопителей на их основе) — отсутствующий режим прямой записи, что радикально снижает скорость при недостатке свободного места. InnoGrit кэширование тоже использует достаточно агрессивно — но алгоритмы работы продуктов этого производителя явно лучше. Эффектом можно и пренебречь — многие потенциальные конкуренты куда медленнее.

Поскольку и однопоточная запись на деле внутри превращается в многопоточную, особой разницы в результатах этих сценариев нет.

Запись с чтением — из той же оперы, поскольку лимитирующим фактором обычно оказывается как раз скорость записи. Если с ней проблем нет, то и с результирующей скоростью тоже не будет.

Глобально твердотельные накопители хороши тем, что для них произвольный и последовательный доступ к данным принципиально не различаются. Однако, чтобы этим воспользоваться нужны мощные контроллеры. И заслуживает здесь внимания то, что InnoGrit IG5220 ведет себя не только лучше, чем Silicon Motion SM2267 (тоже четырехканальный — но с DRAM), но и Phison E16 (восьмиканальный — и не так давно флагманский) позади нередко.

Комплексное быстродействие

На данный момент лучшим комплексным бенчмарком для накопителей является PCMark 10 Storage, с кратким описанием которого можно познакомиться в нашем обзоре. Там же мы отметили, что не все три теста, включенных в набор, одинаково полезны — лучше всего оперировать «полным» Full System Drive, как раз включающим в себя практически все массовые сценарии: от загрузки операционной системы до банального копирования данных (внутреннего и «внешнего»). Остальные два — лишь его подмножества, причем, на наш взгляд, не слишком «интересные». А вот этот — полезен в том числе и точным измерением не только реальной пропускной способности при решении практических задач, но и возникающих при этом задержек. Усреднение этих метрик по сценариям с последующим приведением к единому числу, конечно, немного синтетично, но именно что немного: более приближенных к реальности оценок «в целом», а не только в частных случаях, все равно на данный момент нет. Поэтому есть смысл ознакомиться с этой.

Результаты впечатляют. Но есть один серьезный нюанс — очень быстрыми с точки зрения этого теста оказались и два ранее протестированных SSD на той же памяти, но с другими контроллерами. А сейчас она, как уже сказано, все чаще встречается и с SM2267, и с IG5263 — так что и эти накопители могут подрасти (мы же их тестировали еще с В27В). Впрочем, больших надежд на первый нет — все равно все будет портить излишне агрессивное SLC-кэширование. Да и то, что у кого-то результаты улучшатся, не значит, что тот же Legend 840 станет хуже. С точки зрения «системного быстродействия» это очень быстрый SSD. И аналогичные модели тоже такими должны быть.

Итого

Бум потребительских SSD начался с Intel X25-M — снабженного 10-канальным контроллером. Последующие события показали, что и восьми может оказаться достаточно — но не меньшего количества. Связано это было с двумя причинами: низкая скорость и «емкость» каждого канала памяти. Первое — из-за медлительности интерфейсов флэша, второе — по причине низкой емкости каждого кристалла. Но со временем эти параметры улучшались, так что в SATA-сегменте бал начали под конец править уже четырехканальные контроллеры. А вот для создания «приличного» NVMe-накопителя долгое время этого было недостаточно. Нет, безусловно, бюджетные контроллеры постоянно появлялись и свое место под солнцем заняли. Но, как мы не раз отмечали, они бы прекрасно обошлись и PCIe Gen3 x2 (либо Gen2 x4) — полная скорость четырех линий оставалась невостребованной.

Естественно, и освоение PCIe Gen4 началось с восьмиканальных контроллеров. И первое время казалось, что и этого маловато: Phison E16 неоднократно ругали, что в его исполнении новый интерфейс выглядит как-то не убедительно. В серверном сегменте проблема стояла менее остро — там и сейчас в ходу контроллеры с 16-18 каналами. Одна проблема: на платы М.2 такая конструкция, мягко говоря, не лезет. Вторая проблема: емкость каждого кристалла доросла до таких значений, что «многоканальность» в самых ходовых на розничном рынке объемах все равно никак не получалась. Так что оставался единственный способ решения проблемы — ускорять интерфейс между контроллером и чипами, что и начали делать все производители. Сначала эти мероприятия позволили топовым восьмиканальным решениям с емкостями от терабайта полностью утилизовать пропускную способность PCIe Gen4, а сейчас начали появляться и быстрые четырехканальные модели. Чудес на свете, впрочем, не бывает: разумеется, при прочих равных они всегда медленнее топовых решений. Но с существенным нюансом: топовых решений своего поколения. А вот более старые разработки более высокого уровня могут и обгонять.

InnoGrit IG5220 — типичная иллюстрация происходящих на рынке процессов: это безбуферный четырехканальный контроллер, позволяющий создавать высокопроизводительные SSD. Во многом он нацелен на будущее — пока для него нет достойной памяти, чтобы развернуться в полную силу, и со временем скорость может еще увеличиться. Однако и существующие реализации, типа Adata Legend 840, выглядят отлично. Единственный недостаток на сегодня — от устройств такого класса покупатели ждут все-таки более низких цен.

В заключение предлагаем посмотреть наш видеообзор SSD Adata Legend 840 1 ТБ:

Наш видеообзор SSD Adata Legend 840 1 ТБ можно также посмотреть на iXBT.video