Тестирование SSD с интерфейсом PCIe разных версий: Intel 600p, 750 и 760p, Kingston HyperX Predator и KC1000, Patriot Hellfire, Plextor M6e и M9Pe и WD Black

Методика тестирования накопителей образца 2018 года

Первое тестирование твердотельных накопителей по обновленной методике включало шесть уже изученных моделей с SATA-интерфейсом и одну условно новую — но на деле идентичную одной из упомянутой шестерки. Сделано это было специально — в целях оценки влияния изменений в методике на результаты. И заодно — чтобы можно было как-то соотносить показатели быстродействия «старых» моделей, которые мы больше тестировать не будем, с новыми, которые по старой методике не тестировались.

Сегодня мы немного углубим тему: героями статьи станут сразу 12 накопителей. Новых среди них три, остальные были изучены ранее, причем один настолько ранее, что по предыдущей версии методики уже не тестировался. Зато этот набор достаточно широк, чтобы затронуть несколько классов устройств, различающихся интерфейсами и протоколами. Заодно это нам пригодится в будущем: первые тесты после обновления методики всегда сложны отсутствием нормальной базы результатов для сравнения, поэтому ее стоит накапливать форсированными темпами, для чего хороши как изученные (и показательные) модели, так и новинки рынка.

Начнем мы, пожалуй, со вторых.

Intel SSD 760p 256 ГБ

Intel SSD 760p 512 ГБ

Компания является одним из локомотивов NVMe, но всегда рассматривала этот протокол как важный (в первую очередь) для серверного рынка. Собственно, когда понадобилось выпустить «свой» накопитель, но для публики попроще (типа компьютерных энтузиастов), в Intel попросту немножко адаптировали для этого рынка серверный же контроллер CH29AE41AB0 своей разработки (поразивший многих поддержкой аж 18 каналов флэш-памяти), используемый также на тот момент в линейках P3000, на чем и успокоились. Однако через некоторое понадобилось продемонстрировать всем, что NVMe-устройство не должно быть дорогим, над чем пришлось попотеть... и результатом стала серия SSD 600p, многих попросту разочаровавшая.

В принципе, правильнее, конечно, говорить о неоправданных ожиданиях — цель стояла сделать именно дешевое устройство, а не рекордсмена по производительности (для этого компания продолжала накачивать Optane). Причем разработка велась тогда, когда таких устройств в данном сегменте просто не было — вот то, что они появились позднее, вполне показатель того, что сигнал рынку был дан правильный. Соответственно, пришлось использовать бюджетный контроллер Silicon Motion SM2260H, бывший первым продуктом упомянутой компании с поддержкой PCIe и NVMe, и уступавший ее SATA-решениям по таким важным характеристикам, как коррекция ошибок (только BCH ECC, а не более эффективный LDPC) или работа с SLC-кэшированием (только буфер статического размера, после заполнения которого контроллер вообще переставал принимать данные до окончания «упаковки» уже записанного). И все б ничего — но совместно с ним пришлось использовать 32-слойную 3D NAND TLC первого поколения с кристаллами по 384 Гбит. Размер кристалла позволял снизить себестоимость производства, но вот и производительность из-за увеличения размеров блоков и страниц тоже. SATA-контроллеры Silicon Motion типа SM2258 или SM2259, и в комплекте с такой памятью способны демонстрировать неплохие результаты, благодаря динамическому подходу к записи данных — после заполнения буфера, они «умеют» записывать данные непосредственно в основной массив ячеек, причем используя до трети свободного места в SLC-режиме. А вот SM2260H таким фокусам был «не обучен» со всеми вытекающими.

Но в прошлом году, решив проблемы с переходом на производство 3D NAND (результатом чего стало появление 64-слойной памяти с кристаллами по 256 и 512 Гбит, причем в накопителях, емкостью до 512 ГБ компания использует только первые), решено было заняться наведением порядка в ассортименте собственных решений потребительского класса. Начали с SATA-сегмента, поскольку там положение дел было самым сложным — актуальная на тот момент линейка Intel SSD 540s представляла собой чистый OEM-продукт стороннего производства. Поэтому были выпущены уже знакомые нам накопители семейства 545s — на новой памяти и контроллере Silicon Motion SM2259. А «сменщик» для 600p был запланирован на осень, причем изначально предполагалось, что останется он в «шестой» линейке (фигурировало название 650p). На деле накопители отложились до конца года, однако, похоже, компании «понравились» настолько, что получили название 760p. Это уже не топовое семейство — выше есть «оптановые» линейки 800p и 900p, но близко к тому.

На чем же основан такой оптимизм? Во-первых, как уже сказано, новая память — по крайней мере более быстрая, чем кристаллы первого поколения. Во-вторых, у Silicon Motion появился контроллер SM2262 (точнее, речь идет о целом семействе контроллеров), наконец-то догнавший по функциональности последние SATA-модели: т. е. LDPC-коды (теоретически повышающие надежность хранения данных в три раза) и динамическое кэширование. Заодно и поддержку протокола NVMe улучшили: формально речь идет о смене спецификации 1.2 на 1.3, фактически же (подозреваем) — в исправлении ошибок.

Других изменений нет — по сути серия 760p целиком и полностью заменяет 600p, поскольку имеет ту же рекомендованную цену (при равном объеме) и пятилетнюю гарантию с тем же ограничением полного объема записанных данных: 72 ТБ на каждые 128 ГБ емкости. Именно «на 128»: в линейке есть и модификация такой емкости. Понятно, что предназначена она в первую очередь не для розницы, а для более других заказчиков, но при необходимости этим можно воспользоваться. А вот терабайтного накопителя пока (в отличие от 600p) нет — впрочем, в семействе 545s такая модель тоже появилась с задержкой в несколько месяцев, так что здесь, по-видимому, будет аналогично. Но пока ее нет, так что мы ограничились парой более ходовых модификаций — чтобы заодно оценить и зависимость производительности от емкости (обычно она есть).

Kingston KC1000 480 ГБ

Первый свой накопитель с интерфейсом PCIe компания представила еще в 2015 году, но тогда речь шла лишь о PCIe 2.0 x4 и протоколе AHCI. В том же году началось поэтапное внедрение NVMe, с чем в Kingston не спешили — все-таки в то время такие устройства сильно страдали от проблем с совместимостью (использовать-то в старых системах было можно, а вот загрузку поддерживали далеко не все). К прошлому году проблема рассосалась, так что летом компания анонсировала линейку KC1000.

Отметим, что ничего радикально нового для нас в ней нет, поскольку применена связка из контроллера Phison PS5007-E7 и 15 нм MLC-памяти Toshiba (с которой мы уже знакомились на примере Patriot Hellfire). Причем чаще всего Kingston такую память корпусирует сам для себя, да и дизайн SATA-накопителей этого производителя обычно отличается от других «Phison-based», а вот в данном случае нет ни того, ни другого: память имеет маркировку Toshiba, дизайн идентичен другим моделям на Е7, т. е. по сути это референсная модель самого Phison, а, значит, в таком же виде будет доступна и от других поставщиков.

Достоинствами этой модели (и аналогичных) является использование MLC-памяти, недостатком — фактически оно же. Скоростные характеристики обеспечить можно хорошие — с ценой дело обстоит куда хуже: TLC все-таки заведомо дешевле, особенно в больших объемах. Еще один потенциальный недостаток — кристаллов 15 нм планарной MLC-памяти по 128 Гбит нужно много, так что и в модификации на 480 ГБ (кроме нее традиционно доступны 240 и 960 ГБ) приходится применять двухсторонний монтаж. При этом Е7 потребляет достаточно много энергии и, соответственно, быстро нагревается, так что об его охлаждении не мешает и позаботиться — во всяком случае, если нужна максимальная производительность. В комплекте с адаптером для полноразмерного слота PCIe часть тепла от устройства отводится, но, к сожалению, не с контроллера, а с обратной стороны платы M.2. Если же купить только таковую, причем использовать в слоте M.2 на системной плате — что-то нужно будет придумывать. Тем более, что в Kingston зачем-то решили приклеить «гарантийную» наклейку именно на сторону с контроллером: в принципе, это может немного защитить его от механических повреждений (поскольку кристалл открыт), зато мешает работать над охлаждением. С другой стороны, в обычных режимах работы оно и не требуется — но создавать проблемы на пустом месте, как нам кажется, изначально неверный подход.

Что еще остается добавить? Срок гарантии, как и следовало ожидать, пять лет, причем при очень щадящих ограничениях на полный объем записанных данных: 300, 550 ТБ и 1 ПБ соответственно. Как видим, немного не линейный, но в любом случае заведомо превосходящий потребности типичного пользователя ПК. Для накопителей на TLC свойственны намного более суровые ограничения гарантии — еще один плюс «немодной» памяти, в какой-то степени оправдывающий и цену заодно.

Intel SSD 545s 256 ГБ

Intel SSD 545s 512 ГБ

Intel SSD 750 400 ГБ

Intel SSD 600p 512 ГБ

Теперь перейдем к старым знакомым, взятым для сравнения. Очевидно, что нам не обойтись без пары Intel 545s той же емкости, что и 760p — в них та же память, но SATA-контроллер. Того же разработчика и с аналогичной функциональностью, однако меньшей производительностью из-за более архаичных интерфейса и протокола работы. Не менее очевидно, что нам нужен и 600p — ведь новая линейка, как уже сказано выше, старую целиком и полностью заменяет. А 750 мы решили добавить к испытуемым просто потому, что новая серия называется 760p — т. е. по позиционированию не хуже этого дорогостоящего «старичка» серверной природы.

Kingston HyperX Predator 480 ГБ

Plextor M6e 256 ГБ

В отличие от предыдущего случая, официально KC1000 не вытесняет Predator, но сравнить их все равно интересно. Тем более, что удалось протестировать и M6e — с которого начинались PCIe-накопители Plextor. Напомним, что используется в нем контроллер Marvell 88SS9183 с поддержкой интерфейса PCIe 2.0 x2, а в Predator — Marvell 88SS9293, который уже PCIe 2.0 x4. Еще одной общей чертой устройств является 19-нанометровая MLC-память Toshiba Toggle Mode и, разумеется, поддержка протокола AHCI, что роднит их с SATA-накопителями: просто сам интерфейс физически быстрее раза в полтора-три.

Patriot Hellfire 240 ГБ

Plextor M9Pe 512 ГБ

WD Black 512 ГБ

Первый накопитель интересен той же платформой, что и в Kingston KC1000 — только емкость другая, так что они хорошо дополнят друг друга. Остальная пара взята больше «для коллекции» — раз уж устройств все равно получилось много, так почему бы и не добавить еще. WD Black, кстати, интересен тем, что, будучи также недорогим и не слишком быстрым накопителем, Intel 600p он все-таки обгонял. А как будет выглядеть на фоне 760p — уже интереснее. Тем более, что в этой серии компания пока еще не внедрила 3D NAND. А когда сделает это, результаты данного устройства нам все равно понадобятся.

Тестирование

Методика тестирования

Методика подробно описана в отдельной статье. Там можно познакомиться с используемым аппаратным и программным обеспечением.

Производительность в приложениях

Как уже не раз было отмечено, быстродействие массовых твердотельных накопителей все еще выше, чем требуется массовому же прикладному ПО, так что решающее влияние на суммарную производительность оказывают другие компоненты системы. Или само ПО. Или вообще пользователь :)

Потенциально же из устройств с интерфейсом PCIe можно выжать больше, чем из, например, накопителей с SATA-интерфейсом. А вот «ширина» шины или поддерживаемые протоколы уже не оказывают определяющего значения — несложно заметить, что Intel 600p работает даже немного медленнее, чем старичок Plextor M6e (где лишь PCIe 2.0 x2 и AHCI), да и WD Black от этого уровня недалеко ушел. Сегодняшние же наши герои весьма неплохи. А Kingston KC1000 так и вовсе оказывается самым быстрым из представленных в обзоре. Что неудивительно — достаточный объем быстрой MLC-памяти позволяет получать хорошие результаты с любым контроллером данного класса.

Предыдущая версия тестового пакета оперирует несколько более «легкими» сценариями, что позволяет сильнее нагружать накопители. Но вот запись данных в ней менее интенсивная, чем в PCMark 8, так что КС1000 свое преимущество подрастерял. Но это не так уж важно — в любом случае мы не наблюдаем повторения того фиаско, которым были первые попытки создания бюджетного NVMe-накопителя. Тройка основных сегодняшних героев по крайней мере устойчиво опережает SATA-устройства и ранние PCIe-модели, выступая на уровне современных одноклассников.

Последовательные операции

В подобных сценариях интерфейс подключения давно уже стал определяющим — для твердотельных накопителей, но не для их механических собратьев, которые еще и в SATA300 вовсе не «уперлись». Неудивительно, что вопросами его ускорения производители занялись уже давно. Однако несложно заметить, что первые попытки, сопряженные с использованием PCIe 2.0 x4 (как в Predator) или, тем более, х2 (Plextor M6e) радикально повысить скорость не могли, хотя и позволяли обгонять любые SATA-накопители. А вот PCIe 3.0 x4 оказался в какой-то степени заделом на будущее — его потенциальные возможности до сих пор «выбирают» не все накопители. Впрочем, если говорить о наших сегодняшних героях, то Intel 760p 512 ГБ в многопоточном режиме на это способен. А вот модификация меньшей емкости – уже нет, хотя и ее можно считать быстрым накопителем: устройства на контроллерах Phison или Marvell в лучшем случае догоняют. И аутсайдеры тут тоже хорошо видны — «старый» Intel 600p и WD Black. Обоим, как видим, нужна более быстрая память. Эту проблему Intel как раз и решил выпуском новой серии устройств, а WD, скорее всего, ограничится переходом на 3D NAND (что в этой серии еще не сделано). Но главное, что нужно запомнить — в отличие от SATA-сегмента, где все равны как на подбор (в основном) производительность NVMe-накопителей может различаться в разы даже на таком простом сценарии: до двух раз в многопоточном режиме и до шести в однопоточном (так что в последнем «медленный» PCIe может даже отстать от быстрого SATA).

Операций записи это тем более касается — здесь и большинству представленных на рынке (а не только в тестировании) PCIe-накопителей до ограничений стандарта еще далеко. И лучшими по-прежнему остаются постепенно уходящие (к сожалению) устройства на базе MLC-памяти. TLC уже может обеспечить «хорошие» скорости, но только на больших объемах, что хорошо видно на примере 760p: модификация на 512 ГБ способна уже выйти за ограничения старых интерфейсов, типа PCIe 2.0 x4, а вот младшая модель держится на уровне старенького Plextor M6e той же емкости — который, напомним, использовал еще PCIe 2.0 x2. Впрочем, серия 760p на фоне 600p получилась вполне удачной — прирост производительности в три раза это заметно. Предыдущая разработка Intel представляла собой чуть ли не самое медленное устройство в этом классе, новая — одно из самых быстрых. А Kingston пока просто продолжает использовать MLC-память, что дороже — зато и вопросов по поводу производительности даже не возникает.

Случайный доступ

Пара PCIe-накопителей «первой волны» использует протокол AHCI, так что и ведет себя подобно SATA-устройствам — просто скорости чуть выше за счет более быстрой передачи данных. NVMe же позволяет утилизировать длинные очереди команд (причем несколько), так что тут уже расклад более интересный. Хотя в принципе в первую очередь в таких режимах мы тестируем сами контроллеры, но вот они-то как раз и отличаются. Например, Intel 750 — по сути серверный накопитель, волевым решением занесенный в этот сегмент, откуда и (до сих пор) выдающийся результат в режиме 8х8. А продукты Silicon Motion, которые компания использует сейчас в 600p и 760p производительность явно ограничивают — именно сами: делать они будут это с любой памятью. Phison плюс большое количество «мелких» MLC-чипов — напротив: хорошая связка. К сожалению, дороговатая априори.

Да и по производительности, как видим, с ней уже могут потягаться и более дешевые — пусть и не во всех режимах. Собственно, с чем и связана постепенная миграция производителей в сторону TLC и в этом сегменте — стоит дешевле, а работать уже тоже может достаточно быстро. Во всяком случае, через SATA600 такое количество данных априори никогда «не пролезет», так что превосходство над до сих пор массовыми устройствами будет всегда. А чтоб они стали менее массовыми (в пользу NVMe-решений), важнее цены — что TLC как раз и обеспечивает.

Да и соответствующие нагрузки — тоже: в типичном (и даже атипичном) персональном компьютере запросов к накопителю недостаточно, чтобы они «успевали» выстроиться в очередь. В таких условиях (как уже не раз было сказано) основное значение имеют собственные задержки носителя, т. е. NAND-флэш, которые, конечно, более чем на порядок ниже, чем у механических накопителей, но выше, чем у перспективных типов памяти. А вот интерфейсы и протоколы особого значения не имеют — в результате чего мы и получаем примерный паритет в тестах высокого уровня, поскольку прикладному ПО достаточно и самого медленного современного твердотельного накопителя. Другой вопрос, что почему бы при прочих равных (особенно когда речь идет о цене) не выбрать более быстрый? :)

Работа с большими файлами

Картинка в общих чертах напоминает то, что мы видели в CrystalDiskMark, но местами несколько отличается в конкретных цифрах. В этом случае мы склонны более доверять NASPT, хотя главным выводом (но вовсе не новым) является то, что в таких сценариях определяющей является пропускная способность интерфейса и «умение» контроллера ее утилизировать. А также не будет ли ему мешать медлительность конкретных чипов флэш-памяти и/или их малое количество (в накопителе низкой емкости, например), но эти факторы уже на третьем месте.

А вот при записи данных — по-прежнему, на первом. И как бы производители не старались, но на больших объемах данных (малые-то можно «подстегнуть» SLC-кэшированием) все протестированные нами на данный момент накопители на базе TLC-памяти в этих сценариях добиваются всего лишь паритета с древним (по компьютерным меркам) Plextor M6e, использующим интерфейс PCIe 2.0 x2. Впрочем, на прогресс вполне тянет (без шуток), поскольку медленные NVMe-накопители тут и от некоторых SATA-решений (причем тоже на TLC-памяти) отстают.

При записи одновременно с чтением (что на практике случается чаще, чем «чистые» операции) новые NVMe-устройства на TLC несколько реабилитируются — во многом за счет высокой скорости чтения, конечно, но и это результат. Итоговое распределение мест может оказаться довольно хаотичным — не зная кто где по результатам и не скажешь: слишком много факторов влияет на производительность. Так что при выборе придется либо учитывать их все в совокупности, либо вообще не обращать внимания :)

Рейтинги

По скорости низкоуровневых операций любые NVMe-накопители быстрее, чем SATA-устройства — собственно, для чего выпуск бюджетных представителей этого класса и затевался. Правда и сам по себе класс становится весьма размытым — ведь некоторые его представители лишь немногим быстрее SATA, да и то не всегда. Будем надеяться, что таких устройств со временем будет становиться меньше. Во всяком случае, в Intel провели отличную работу над ошибками — если 600p во всех сравнительных тестированиях обычно приглашался лишь на роль «мальчика для битья», то семейство 760p имеет неплохую производительность. Не рекордную, конечно, но для рекордов у Intel есть Optane. А с Kingston KC1000 в принципе все было понятно еще до тестирования: MLC-память стоит достаточно дорого, зато очень предсказуема. И в паре с пристойным контроллером позволяет получать высокую производительность без каких-либо дополнительных ухищрений.

Общий же рейтинг протестированных на данный момент устройств, учитывающий также и результаты тестов высокого уровня, таков. Как видим, даже Intel 600p 512 ГБ хоть немного, но быстрее всех протестированных на данный момент SATA-устройств (впрочем, мы сомневаемся, что среди не протестированных найдется что-то быстрее, чем Samsung 860 Pro). Правда, настолько немного, что неудивительно разочарование некоторых потенциальных покупателей. Так что хорошо, что компания эту проблему исправила — устройства серии 760p по-прежнему недорогие, но и претензий к их производительности уже нет.

Кстати, что касается производительности по разным версиям методики, то NVMe-накопители немножко подросли. Не слишком заметно, но процентов 10 для быстрых моделей есть. Для SATA, напомним, и того не было. Хотя и 10%, как нам кажется, оставляют результаты разных тестов вполне сравнимыми.

Цены

В таблице приведены средние розничные цены протестированных сегодня SSD-накопителей, актуальные на момент чтения вами данной статьи:

Итого

В очередной раз протестировать PCIe-устройства «первого» (если не считать RAID-мутантов OCZ) поколения было полезно хотя бы для того, чтобы напомнить, почему они вообще появились на свет и почему практически исчезли. Тогда требовалось (поскольку имелся спрос) сделать устройство, работающее быстрее, чем SATA-накопители. Но и «закат» направления произошел по той же причине: при прежней себестоимости стало получаться делать «еще быстрее». Действительно, Predator и KC1000, например, различаются фактически только контроллером, а львиную долю себестоимости по-прежнему обеспечивает флэш-память. И продвигать в таких условиях более медленное устройство, которое обходится в ту же сумму, что и более быстрое, сложно и не нужно. Поэтому формально Predator никуда из ассортимента компании Kingston не делся, а фактически на КС1000 установлена даже более низкая цена. До сих пор есть ниши, где PCIe-устройства с поддержкой AHCI-протокола интересны (например, в системе может не быть свободных SATA-портов или поддержки SATA600), но это именно ниши. И тем, кого угораздило попасть в них, приходится платить больше.

Постепенная миграция производителей в сторону решений на базе TLC-памяти — тоже следствие финансовых вопросов, а вовсе не производительности: несложно убедиться, что сценарии, в которых отличить MLC от TLC можно просто по результатам тестов, существуют до сих пор. Но такие решения, как правило, и дешевле — со всеми вытекающими. А производительность при этом все равно получается неплохой — во всяком случае, превышающей возможности интерфейса SATA (ради чего всё изначально и затевалось). Правда, к сожалению, это до сих пор относится не ко всем накопителям, поэтому можно только порадоваться тому, что одной такой «неудачной» моделью на деле стало меньше: Intel 760p стоит столько же, сколько и 600p, а работает намного быстрее при тех же условиях гарантии и прочих потребительских характеристиках, что делает «первенца» бытового сегмента компании Intel полностью ненужным.