Обзор PCIe 4.0-накопителя Seagate FireCuda 530: покушение на флагманы

⇡#SLC-кеширование: запись, чтение и удаление файлов

SLC-кеширование – важнейший алгоритм, который в современных накопителях отвечает за ускорение операций записи. Его суть состоит в том, что информация на SSD c TLC- или QLC-памятью сначала записывается в быстром, однобитовом режиме, а её уплотнение в ячейках флеш-памяти происходит позднее, в моменты простоя накопителя. Это значит, что современные накопители могут демонстрировать высокие скорости лишь на ограниченном объёме данных, который зависит от конкретной реализации алгоритма SLC-кеширования.

Чтобы выяснить, как это работает на практике и каковы скорости массива флеш-памяти конкретных накопителей при работе в различных режимах, мы проводим тест непрерывной записи файлов на SSD до полного исчерпания его ёмкости с одновременным замером быстродействия. В этом тесте задействуются стандартные для Windows операции однопоточного копирования файлов на испытуемый SSD (с RAM-диска), причём испытание проводится в три прохода: для полностью чистого SSD; для SSD, предварительно заполненного данными наполовину; и для SSD, который изначально полон на три четверти.

SLC-кеширование в Seagate FireCuda 530 реализовано очень топорно. В теории используется динамический алгоритм, и объём кеша для чистого терабайтного SSD составляет 130 Гбайт. Однако на практике выясняется, что этот SLC-кеш как бы одноразовый. После однократного заполнения массива флеш-памяти данными кеширование попросту перестаёт работать, и никаких увеличенных скоростей уже не наблюдается даже после освобождения на SSD значительного пространства. Все новые операции записи всё равно осуществляются со скоростью, которую обеспечивает TLC-память, до тех пор, пока накопитель не будет полностью отформатирован. Именно поэтому на приведённом ниже графике кривые скорости копирования на FireCuda 530 для ситуаций с 50- и 75-процентным заполнением не имеют характерных всплесков на начальном отрезке. И всё это очень странно – алгоритм высвобождения SLC-кеша в накопителях на базе платформы Phison E18 первого поколения работал без каких-либо нареканий. Хочется надеяться, что проблема будет поправлена с будущими версиями микропрограммы.

Но справедливости ради нужно заметить, что быстрая 176-слойная TLC-флеш-память Micron несколько сглаживает эту проблему и без исправления прошивки. Даже если речь идёт о накопителе, в котором SLC-кеш уже полностью заполнился и перестал работать, скорость копирования на FireCuda 530 составляет почти 2,0 Гбайт/с. SSD c аналогичным контроллером, но с 96-слойной памятью записывали файлы за пределами SLC-кеша с вдвое меньшей скоростью.

Если же говорить о минимальной и максимальной скорости копирования файлов на FireCuda 530, то она колеблется от 785 Мбайт/с до 3,8 Гбайт/с. И если по второй характеристике накопитель Seagate оказывается на лидирующих позициях, то по первой – заметно уступает лидерам.

Впрочем, по средней скорости записи FireCuda 530 проигрывает лишь флагманскому Samsung 980 PRO. На то, чтобы под завязку заполнить файлами терабайтник Samsung, нужно потратить восемь с половиной минут. А время полного заполнения Seagate FireCuda 530 аналогичной ёмкости – лишь на минуту больше.

Что касается скорости копирования файлов не на накопитель, а с него, то в этой дисциплине у FireCuda 530 всё уже не так хорошо. Он проигрывает флагманам Samsung и Western Digital и выдаёт производительность, близкую к показателям середнячка Crucial P5 Plus, который основан на такой же 176-слойной TLC 3D NAND компании Micron. Здесь узким местом в конструкции FireCuda 530 выступает контроллер Phison PS5018-E18 – претензии к его эффективности при чтении данных возникали и раньше.

Не слишком лидерское поведение присуще FireCuda 530 и в случае удаления с него файлов. Обработка каждой операции TRIM не проходит незамеченной – на время проведения операции у накопителя падает производительность и на порядок ухудшается отзывчивость. Как это выглядит на практике, наглядно отображено на следующем графике, где показано быстродействие случайного чтения и его латентность после удаления файлов. В данном эксперименте мы стираем с SSD восемь файлов объёмом 8 Гбайт каждый — и это замедляет FireCuda 530 на пару секунд.

Впрочем, обрабатывать удаление файлов полностью незаметно для пользователя умеют совсем немногие потребительские накопители: либо Samsung 980 PRO, либо SSD на контроллере Innogrit IG5236.

⇡#Производительность комплексных файловых операций

Уже по результатам в прошлом разделе было понятно, что обычные файловые операции – не та нагрузка, где FireCuda 530 может проявить себя с лучшей стороны. Это подтверждается при измерении скорости работы с файлами внутри накопителя. И если при обычном копировании данных результат FireCuda 530 вполне соответствует флагманскому уровню, то при работе с архивами, когда одновременные операции чтения и записи принципиально различаются по характеру, рассматриваемый накопитель претендует лишь на места в середине диаграмм. Причём ниже него остаются лишь заведомо более слабые конкуренты: либо решения на базе прошлых платформ Phison, либо Transcend MTE240S, который основан на четырёхканальном контроллере.

⇡#Производительность в приложениях

Зато в тесте SPECworkstation, где моделируется работа накопителей в ресурсоёмких приложениях, Seagate FireCuda 530 выглядит очень уверенно. Он попадает в группу лидеров, отставая лишь от Samsung 980 PRO. Причём превосходство новой версии платформы Phison E18 над прошлой можно охарактеризовать как принципиальное: перевод на новую память увеличил интегральную производительность на 26 %.

Высокие результаты FireCuda 530 показывает во всех вариантах профессиональной нагрузки. Иными словами, этот накопитель хорошо подойдёт для использования в рабочих станциях любого назначения.

chart 9.png

Смотреть все изображения (5)

chart 10.png

chart 11.png

chart 12.png

chart 13.png

Смотреть все
изображения (5)

⇡#Производительность в играх

Ещё одну важную высоту Seagate FireCuda 530 берёт в 3DMark Storage – тесте, который моделирует использование SSD в геймерских системах. Здесь рассматриваемый накопитель снова оказывается на втором месте, лишь незначительно отставая от лучшего игрового SSD – WD Black SN850.

Однако в данном случае есть некоторые нюансы. Развёрнутые результаты 3DMark Storage показывают, что при запуске с FireCuda 530 крупных игровых проектов (например, Battlefield V) производительность может оказаться несколько ниже ожидаемого уровня.

chart 15.png

Смотреть все изображения (7)

chart 16.png

chart 17.png

chart 18.png

chart 19.png

chart 20.png

chart 21.png

Смотреть все
изображения (7)

⇡#Синтетические тесты: линейные операции

Контроллеры Phison давно заслужили звание героев синтетики, поскольку благодаря специальным оптимизациям выдают максимальные результаты именно при такой нагрузке. И в данном случае мы видим ещё одно тому подтверждение: по скорости рафинированных линейных операций чтения и записи основанный на контроллере Phison PS5018-E18 накопитель Seagate FireCuda 530 – чемпион. Лишь при смешанных операциях он отдаёт первое место WD Black SN850, но отставание совсем незначительно и с лихвой компенсируется высокими скоростями в других дисциплинах. Впечатляющие показатели FireCuda 530 во многом обеспечиваются быстрым массивом 176-слойной флеш-памяти Micron: аналогичный по аппаратной платформе накопитель, но основанный на 96-слойной памяти предыдущего поколения (речь о MSI Spatium M480), отстаёт от решения Seagate на 10-15 %.

⇡#Синтетические тесты: мелкоблочные операции

Уверенно смотрится FireCuda 530 и при измерении производительности операций с 4-Кбайт блоками. По скорости чтения он и вовсе показывает феноменально высокий результат, а при смешанных операциях уступает исключительно флагманскому WD Black SN850. Лишь только при случайной записи производительность по каким-то причинам оказывается ниже ожиданий, но это скорее связано с особенностями прошивки, нежели с какими-то аппаратными проблемами. Такой вывод напрашивается, поскольку FireCuda 530 в этом тесте проигрывает даже предыдущей версии платформы Phison E18 с более медленной памятью, и это единственный раз во всём тестировании, когда такой казус имеет место.

⇡#Температурный режим

Среди современных M.2-накопителей с интерфейсом PCIe 4.0 наибольшим нагревом отличаются именно модели, построенные на контроллере Phison PS5018-E18. Под нагрузкой этот чип стремительно разогревается выше 100 градусов и уходит в троттлинг, поэтому любая модель на его основе должна охлаждаться эффективным радиатором. В этом отношении к Seagate FireCuda 530 претензий быть не может. Комплектный радиатор, разработанный EKWB, прекрасно справляется со своей задачей. Однако если вы приобретаете версию FireCuda 530 без радиатора, не забудьте позаботиться о её охлаждении.

Разницу в температурном режиме вариантов FireCuda 530 с радиатором и без нетрудно проиллюстрировать термоснимками. Ниже показан нагрев SSD при тестовой нагрузке из смешанных линейных операций с преобладанием чтения.

Упакованный в охлаждение SSD нагревается до 61 градуса.

А вот раздетый накопитель демонстрирует запредельные температуры. На чипе контроллера фиксируется 102 градуса, на флеш-памяти – 71 градус. При этом максимально допустимая рабочая температура FireCuda 530, согласно спецификации производителя, составляет всего 70 градусов. Правда, Phison с этим не согласна и говорит о допустимости нагрева чипа PS5018-E18 до 125 градусов.

Что касается той температуры, которую сообщает о себе сам SSD, то она традиционно для накопителей на чипах Phison существенно занижается. Ниже приводится график с показаниями из S.M.A.R.T.-телеметрии, которые пытаются создать впечатление, что никакого вопиющего нагрева на самом деле нет. Так, максимальное значение температуры, по мнению самого накопителя, в случае его работы без радиатора не превышает 75 градусов.

Иными словами, встроенный в Seagate FireCuda 530 мониторинг показывает какую-то параллельную реальность. Единственный достоверный вывод, который можно сделать на основе приведённого графика, касается того, что в случае работы без радиатора FireCuda 530 разогревается до границы троттлинга примерно за минуту. Зато радиатор, который выбрала для своего SSD компания Seagate, проблему высоких температур действительно решает.

⇡#Выводы

До сих пор PCIe 4.0-накопители, построенные на контроллере Phison PS5018-E18 и 96-слойной Micron TLC 3D NAND, не выглядели как сколь-нибудь выдающиеся решения. Однако 176-слойная TLC 3D NAND компании Micron способна всё изменить. Обычно флеш-память в устоявшихся платформах накопителей меняют в целях оптимизации себестоимости, и это почти никогда не приводит к улучшению производительности. Но в случае с новой памятью Micron всё получилось совершенно по-другому: с ней платформа Phison E18 обрела второе дыхание и из варианта среднего уровня превратилась во флагманский.

Seagate FireCuda 530 – один из первых примеров SSD, использующих свежую версию платформы Phison E18. И как показали тесты, по уровню быстродействия он действительно очень близок к лучшим потребительским PCIe 4.0 SSD. Фактически FireCuda 530 – это ещё один накопитель уровня WD Black SN850 и Samsung 980 PRO, а если судить по синтетическим тестам, то и превосходящий их. К тому же, будучи основанным на одной из самых передовых разновидностей NAND-памяти, он обещает и гораздо лучшую выносливость.

Однако при реальных нагрузках FireCuda 530 хоть и быстр, но неоспоримым лидером всё-таки не является. Он выступает на одном уровне с флагманами Samsung и Western Digital в ситуациях, связанных с игровым или профессиональным использованием, но в том случае, когда дело доходит до ординарных файловых операций, выглядит слабее их. К этому нужно добавить, что у FireCuda 530 есть и другие изъяны. Например, он не имеет поддержки аппаратного шифрования. Но ещё неприятнее то, что реализованный в этом SSD алгоритм SLC-кеширования совсем не отличается интеллектуальностью, а версия накопителя без радиатора во время работы разогревается до запредельных температур.

В конечном итоге назвать Seagate FireCuda 530 «убийцей флагманов» было бы не совсем честно, пусть его паспортные спецификации и выглядят именно так. Однако при выборе высокопроизводительного PCIe 4.0 SSD для современной системы его всё равно можно и нужно рассматривать в качестве одного из возможных вариантов. Тем более что Seagate не стала перегибать палку с ценами, и FireCuda 530 вполне вписывается в тот же бюджет, что и передовые накопители Samsung и Western Digital.

Кроме того, не нужно забывать, что рассмотренный продукт Seagate – вовсе не оригинальный SSD, основанный на проприетарном дизайне. Напротив, речь идёт о воплощении общедоступной платформы, выход на которую имеют все партнёры Phison. А это значит, что вскоре на рынке появятся многочисленные похожие решения других производителей. Собственно, первые аналоги FireCuda 530 уже встречаются в продаже (например, Kingston KC3000 и Fury Renegade), причём некоторые из них дешевле накопителя Seagate, а значит, представляют для текущих флагманов куда большую опасность, нежели рассмотренный в этом обзоре SSD.