Обзор PCIe 4.0-накопителя WD Black SN770: фантастический SSD, который не найти

Характеристики. Внешний вид и внутреннее устройство

«Рыночек порешал» – эту фразу довольно часто можно услышать от скептиков, считающих, что свободная конкуренция в отсутствие регулирования неминуемо приводит к ухудшению качества товаров вследствие стремления производителей бесконечно снижать производственные расходы. Такое, безусловно, возможно, но в сегменте недорогих SSD с интерфейсом PCIe 4.0 события развиваются совсем в другую сторону – здесь рынок направил прогресс в пользу потребителей. И действительно, ведущие производители почти полностью отказались от использования в таких накопителях QLC-памяти и теперь удешевляют их не за счёт медленной флеш-памяти с низким ресурсом, а путём применения четырёхканальных контроллеров и внедрения технологии HMB вместо добавления в накопители буферной SDRAM-памяти.

Изначально такой дизайн тоже не казался хорошим вариантом – до недавних пор безбуферные NVMe-накопители выглядели не особенно привлекательно, предлагая заведомо более низкую производительность на фоне своих полноценных собратьев. Единственным относительно светлым пятном в этом сегменте был разве что Samsung 980, но и он не мог конкурировать с накопителями среднего уровня даже производства компаний второго-третьего эшелона, не говоря уже о более породистых продуктах. Но прогресс не стоит на месте, и совсем недавно рыночная конкуренция родила безбуферную платформу Innogrit IG5220 – бюджетное решение высокого класса. Первый попавший в нашу лабораторию накопитель на её основе, Patriot P400, произвёл настоящий фурор: как оказалось, безбуферность SSD перестала быть приговором, и в реальных нагрузках им вполне по силам предлагать быстродействие, близкое к флагманскому.

Ещё приятнее, что появление Patriot P400 расшевелило и других производителей, у которых тоже стали выходить подобные или даже лучшие по потребительским характеристикам решения. Так, совсем недавно не менее привлекательная новинка появилась у компании Western Digital. Несмотря на то, что в конце прошлого года она уже выпустила безбуферный PCI 4.0-накопитель WD Black SN750 SE на базе общедоступной платформы Phison E19T, теперь ему на смену пришла новая, усиленная по всем фронтам модель – WD Black SN770. И это – прямой результат работы рыночных механизмов.

WD Black SN750 SE, очевидно, не смог бы достойно конкурировать с решениями вроде Patriot P400, и Western Digital пришлось в срочном порядке перекроить модельный ряд. Причём на этот раз компания решила не наступать на те же грабли по второму разу и вместо выбора для недорогого PCIe 4.0 SSD другой общедоступной платформы сделала свою, которая должна быть ещё лучше. Именно так и появился новый герой, WD Black SN770, который пусть и вдохновлён платформой Innogrit IG5220, но от начала и до конца сделан внутренней инженерной командой SanDisk.

Если судить по паспортным показателям, то WD Black SN770 предлагает примерно в полтора раза лучшую производительность по сравнению с Black SN750 SE и попадает в одну лигу с Crucial P5 Plus, несмотря на то что речь идёт про простую безбуферную модель. При этом рекомендованная цена Black SN770 находится на одном уровне с ценой Black SN750 SE и почти не отличается от рекомендованной стоимости Samsung 980, что вызывает к новинке большой интерес. И хотя накопители Western Digital перестали поставляться в Россию по официальному каналу, есть надежда, что Black SN770 всё-таки доедет до отечественной розницы по схеме параллельного импорта. Чтобы подготовиться к этому моменту, мы провели всестороннее тестирование данного SSD.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

WD Black SN770 выполнен в виде односторонней M.2 2280-платы с чёрным текстолитом и без каких-либо предустановленных средств охлаждения. Можно было бы сказать, что он выглядит как типичный бюджетный SSD, но есть одна особенность – вся его начинка плотно упакована всего в две микросхемы.

Одна микросхема – это фирменный контроллер SanDisk с маркировкой 20-82-10081-A1. Western Digital не раскрывает подробностей о своих разработках, однако известно, что этот чип построен на тех же функциональных блоках, что и контроллер 20-82-10034-A1, который используется во флагманском WD Black SN850. Но в данном случае он существенно упрощён: из него изъят интерфейс DRAM, вместо которого добавлена поддержка технологии HMB, а также сокращено количество каналов флеш-памяти — до четырёх. Впрочем, есть и хорошие новости. Во-первых, в контроллере WD Black SN770 осталась полноценная поддержка четырёх линий PCIe 4.0. Во-вторых, он получил совместимость с современной и быстрой 112-слойной BiCS5-памятью с частотой интерфейса 1,2 ГГц, которую Western Digital производит с начала прошлого года.

Собственно, вторая микросхема на WD Black SN770 как раз несёт в себе чипы BiCS5-памяти SanDisk. В данном случае это 512-Гбит устройства TLC 3D NAND в количестве, соответствующем ёмкости накопителя. В рамках этого обзора мы рассматриваем терабайтник, и в нём массив флеш-памяти собран из 16 кристаллов, при обращении к которым четырёхканальный контроллер пользуется четырёхкратным чередованием.

В прошлый раз BiCS5-память мы видели в составе WD Blue SN570, но там эта память не могла проявить себя из-за слабости контроллера. В WD Black SN770 она должна показать свои качества более явно – 112-слойный дизайн чипов TLC 3D NAND обещает не только 40-процентное улучшение плотности по сравнению с BiСS4, но и 50-процентное улучшение производительности.

Минимализм дизайна WD Black SN770 прослеживается не только в минимальном числе микросхем. Его признаки есть и в этикетке – она в данном случае вдвое меньше привычного размера и не закрывает компоненты SSD. Впрочем, содержательность при этом пострадала не сильно. На ней поместилось не только название, модельный номер и ёмкость накопителя, но и серийник, а также дата производства. Два QR-кода, которые занимают на наклейке довольно значительную площадь, дублируют серийный номер и идентификатор PSID, который в данном случае вряд ли когда-то потребуется, поскольку аппаратное шифрование в WD Black SN770 не работает.

Для классификации продуктов по производительности и предполагаемым сценариям работы Western Digital традиционно использует «цветовую дифференциацию». Серия Black по изначальному замыслу – это модели высокого класса, ориентированные на энтузиастов и геймеров, и видеть в этой серии минималистичный накопитель без DRAM-буфера довольно странно. Но, похоже, Western Digital считает, что хранение таблицы трансляции адресов в основной памяти ПК при условии использования интерфейса PCIe 4.0 x4 не слишком сильно подрывает реальную производительность, поэтому WD Black SN770 вполне можно включить в одну подгруппу с флагманским Black SN850. Однако технология HMB всё же не может заменить выделенный DRAM-буфер в полной мере хотя бы потому, что операционные системы готовы отдавать под нужды SSD не более 64 Мбайт памяти. Но в то же время WD Black SN770 явно лучше имеющихся в модельном ряду компании SSD массовой серии Blue – в неё входят устройства с более простыми интерфейсами: PCIe 3.0 и SATA.

⇡#Технические характеристики

Как и рассмотренный ранее Patriot P400 на базе Innogrit IG5220, WD Black SN770 обещает скорость линейных операций на уровне 5 Гбайт/с. При этом производительность мелкоблочных чтения и записи тоже смотрится вполне достойно – по этим характеристикам новинка Western Digital сопоставима с накопителями на восьмиканальном контроллере Phison E16. Иными словами, спецификации Black SN770 выглядят многообещающе.

WD Black SN770 существует в четырёх вариантах ёмкости от 250 Гбайт до 2 Тбайт. Самая быстрая версия – терабайтная, именно она фигурирует в нашем тестировании. В то же время 2-Тбайт вариант отстаёт от неё не сильно. Но вот накопители меньших ёмкостей уже сдают в характеристиках более заметно, поскольку в них ниже степень параллелизма массива флеш-памяти.

Тест CrystalDiskMark, который мы запускаем, чтобы проверить заявленные производителем значения скоростей, подтверждает: WD Black SN770 – абсолютно нетипичный безбуферный SSD, который относится к числу лучших представителей этого класса. Он действительно выдаёт обозначенные в спецификации характеристики, несмотря на четырёхканальность массива флеш-памяти и безбуферность контроллера.

Более того, благодаря использованию BiCS5-памяти этот SSD показывает очень неплохую скорость при неконвейеризируемых 4-Кбайт операциях чтениях и не пасует перед смешанными нагрузками, с которыми неоднократно упоминавшийся Patriot P400 справляется не слишком хорошо. В сумме всё это значит только одно: WD Black SN770 – явный претендент на роль лучшего недорогого SSD с интерфейсом PCIe 4.0.

К плюсам рассматриваемого накопителя можно отнести и пятилетнюю гарантию со вполне типичными для флагманских моделей условиями, разрешающими 600-кратную перезапись полной ёмкости за время жизни. Но ещё более привлекательным WD Black SN770 становится, когда узнаёшь о его цене. Рекомендованная стоимость терабайтной версии составляет всего $110, то есть этот SSD позиционируется как прямой конкурент Samsung 980, обещая при этом и поддержку PCIe 4.0, и существенно более высокое быстродействие.

⇡#Программное обеспечение

Для своих накопителей компания Western Digital разработала и развивает сервисную утилиту WD SSD Dashboard, и это – одна из лучших программ такого плана. Она имеет понятный и приятный интерфейс и упакована всеми необходимыми функциями. С её помощью можно мониторить состояние, производительность и здоровье накопителя, обновлять его прошивку и выполнять операции по обслуживанию массива флеш-памяти.

А ещё в ней предусмотрен особый переключатель для активации «игрового» режима, в котором отключаются функции энергосбережения и за счёт этого снижается время реакции. Впрочем, переоценивать данную возможность не следует – она носит скорее идеологический характер, поддерживая геймерское амплуа WD Black SN770, но не оказывая заметного влияния на реальную производительность.

Помимо WD SSD Dashboard для рассматриваемого накопителя доступна и специальная брендированная версия ПО Acronis True Image, с помощью которой можно клонировать данные и переносить разделы с одного носителя информации на другой.

Результаты тестов. Выводы

⇡#Описание тестовой системы и методики тестирования

WD Black SN770 – очень интересный и необычный по характеристикам твердотельный накопитель, сравнивать который нам придётся с двумя группами соперников. Первая группа состоит из аналогичных Black SN770 по строению безбуферных накопителей с четырёхканальными контроллерами. В неё входят все упоминавшиеся выше модели: Samsung 980, Patriot P400, WD Black SN750 SE и некоторые другие. Вторая группа включает наиболее популярные PCIe 4.0 SSD высокого класса: Samsung 980 Pro, WD Black SN850 и Crucial P5 Plus.

В конечном итоге в тестировании приняли участие восемь SSD, информация о них приведена в таблице.

Конфигурация тестовой системы имела следующий вид:

• Процессор: Intel Core i9-12900K (Alder Lake, 8P+4E-ядер + HT, 3,6-5,0/2,7-3,8 ГГц, 25 Мбайт L3).
• Процессорный кулер: Noctua NH-D15.
• Материнская плата: ASUS ROG Strix Z690-F Gaming WiFi (LGA1700, Intel Z690).
• Память: 2 × 16 Гбайт DDR5-4800 SDRAM, 38-38-38-70 (Kingston Fury Beast KF548C38BBK2-32).

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 11 Pro (21H2) Build 22000.282.0 c установленным обновлением KB5008353, исправляющим производительность SSD при операциях случайной записи. В системе использовался драйвер Microsoft Standard NVMe Express Controller 10.0.18362.1.

Накопители для тестов устанавливались в слот M.2, к которому подведены линии PCI Express непосредственно от процессора.

⇡#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 происходит позднее, в моменты простоя накопителя. Это значит, что современные накопители могут демонстрировать высокие скорости лишь на ограниченных объёмах данных, размер которых 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 используются стандартные для ОС Windows операции однопоточного копирования файлов на проверяемый SSD (с RAM-диска), а испытание проводится в три прохода: для полностью чистого SSD; для SSD, заполненного данными наполовину; и для SSD, который изначально полон на три четверти.

Кеширование записи работает в WD Black SN770 по динамическому принципу. С максимальной скоростью порядка 3,6 Гбайт/с на терабайтный SSD удаётся безостановочно записать около 130 Гбайт, затем производительность ступенчато снижается, падая в конечном итоге до 440 Мбайт/с. Также SLC-кеш может ускорять запись и в том случае, если накопитель частично занят данными. При половинном заполнении ёмкости SSD размер кеша составляет порядка 55 Гбайт, а если на накопителе занято три четверти места, то с высокой скоростью он способен принять 48 Гбайт информации. Всё это можно охарактеризовать как довольно эффективную работу ускорения записи – SLC-кеш играет отнюдь не номинальную роль, он действительно заметно убыстряет работу SSD даже тогда, когда на нём уже хранятся значительные объёмы файлов.

При этом по максимальной скорости записи, которая достигается в случае пустого SLC-кеша, WD Black SN770 выглядит не хуже флагманских PCIe 4.0-накопителей, а значит, при копировании на него файлов обычные пользователи не смогут заметить разницу с дорогими Samsung 980 PRO или WD Black SN850.

Но минимальная наблюдаемая у WD Black SN770 скорость записи такого же оптимизма уже не внушает. Всё-таки речь идёт о безбуферном накопителе, и поэтому при длительных нагрузках, например при непрерывной записи больших объёмов данных, скорость этого SSD может падать до совсем невысоких значений. Впрочем, продолжительные операции – очень специфический случай: вряд ли в реальной жизни кому-то потребуется одним махом скопировать на SSD терабайт данных.

То, что WD Black SN770 далёк от флагманов, можно увидеть, если посмотреть на усреднённую скорость копирования на накопители терабайта данных. В этом случае его производительность мало отличается от скорости других безбуферных SSD с четырёхканальными массивами флеш-памяти. Так, терабайтный Black SN770 можно забить файлами под завязку примерно за полчаса, и, значит, в этом случае высокая скорость BiCS5-памяти совсем не спасает.

Зато при копировании файлов с WD Black SN770 производительность получается очень неплохой. SSD способен отдавать данные операционной системе с темпом 2,5 Гбайт/с, что превышает показатели большинства других флеш-накопителей, участвующих в тесте. Быстрее копируются файлы только с самых дорогих PCIe 4.0 SSD – Samsung 980 PRO или WD Black SN850.

Ещё один тип операций, где можно отчётливо увидеть бюджетную сущность WD Black SN770, — это удаление файлов. Незаметно для пользователя такие операции этот накопитель проводить не умеет. Если стереть с него несколько крупных файлов (мы в эксперименте удаляли восемь файлов по 8 Гбайт), SSD на несколько секунд впадает в ступор для обработки команды TRIM и процедуры сборки мусора во флеш-памяти. На графике ниже хорошо видно, что продолжительность такого фриза, когда SSD уходит в себя и почти полностью перестаёт откликаться на внешние воздействия, достигает трёх секунд.

Обобщая результаты, приведённые в этом разделе, можно в общих чертах обрисовать формулу WD Black SN770: в нём с мощным безбуферным контроллером соседствует массив быстрой флеш-памяти, производительность которой несколько сдерживается четырёхканальной архитектурой. Похоже, безбуферные SSD нового поколения будут опираться именно на такой принцип построения, и он действительно преображает их, поднимая в некоторых случаях быстродействие на несколько ступеней.

⇡#Производительность комплексных файловых операций

При файловых операциях внутри накопителя WD Black SN770 проявляет себя очень достойно. Отсутствие сложностей при обработке разнонаправленных потоков данных и объёмный SLC-кеш позволяет этому SSD занимать верхние позиции на диаграммах. Фактически Black SN770 не отстаёт даже от флагманов уровня Samsung 980 PRO и WD Black SN850 – новая BiCS5-память, управляемая мощным контроллером, позволила Western Digital сделать недорогой накопитель, блестяще исполняющий роль файлового хранилища.

⇡#Производительность в приложениях

В тесте SPECworkstation, где моделируется поведение накопителя в ресурсоёмких нагрузках, характерных для производительных рабочих систем, WD Black SN770 получает очень высокую оценку. Для накопителей, используемых в профессиональной деятельности, важнее всего скорости мелкоблочного чтения и линейной записи. Обе эти операции не вызывают у Black SN770 никаких затруднений. Именно поэтому в SPECworkstation он оказывается даже быстрее SSD, построенных на полноценных восьмиканальных контроллерах, которые под такие операции оптимизированы не так хорошо. Например, в этом тесте Black SN770 обходит относящийся к более высокому классу накопитель Black SN850, и это – совсем не случайность, а закономерный результат применения в новом накопителе флеш-памяти с более низкими задержками.

Что характерно, высокий результат WD Black SN770 прослеживается во всех входящих в SPECworkstation сценариях. Иными словами, перед нами накопитель, который без проблем может стать основным SSD в ПК, собранном для профессиональной работы.

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

Накопители серии Black компания Western Digital позиционирует в первую очередь как геймерские решения. И WD Black SN770 отлично вписывается в эту концепцию – в тесте 3DMark Storage, моделирующем игровые сценарии нагрузки на SSD, он вместе с Black SN850 делит первое-второе место.

Различные игровые сценарии не вызывают у WD Black SN770 особых затруднений. Из группы лидеров он выпадает лишь в одном случае – при внутриигровом сохранении.

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

Синтетика, в отличие от моделирования реальных сценариев, загружает SSD работой более интенсивно. Поэтому в этой подгруппе тестов WD Black SN770 уже не стоит на первых местах на диаграммах. Но поскольку у данного накопителя в распоряжении есть мощный контроллер, он продолжает выдавать достойные результаты. При линейных операциях Black SN770 уступает разве только тем накопителям, которые располагают DRAM‑буфером и взаимодействуют с массивом TLC 3D NAND по восьми каналам.

⇡#Синтетические тесты: мелкоблочные операции

Мелкоблочные операции – главное слабое место любого SSD без выделенного DRAM-буфера. Если в процессе работы контроллеру приходится обеспечивать доступ к большому количеству разрозненных данных и постоянно обращаться к таблице трансляции адресов, отсутствие этой таблицы на минимальном расстоянии от контроллера может вызывать заметные негативные последствия. Именно это наблюдается в тесте случайного чтения – из-за необходимости постоянно залезать в память ПК через шину PCIe по технологии HMB рассматриваемый WD Black SN770 показывает низкий результат. Более того, в этом случае из-за каких-то нюансов реализации HMB он проигрывает даже заведомо более медленному Black SN750 SE.

Вместе с тем при случайной записи или при смешанных операциях, где нагрузка на таблицу трансляции адресов ниже, WD Black SN770 восстанавливает статус-кво и возвращает себе позиции в средней части диаграмм.

⇡#Температурный режим

WD Black SN770 не имеет никакого охлаждения в стандартной поставке, и в отличие от Black SN850 для него не предусмотрены никакие опциональные радиаторы охлаждения. Всё выглядит так, будто Western Digital полагается на относительную простоту контроллера и надеется, что четырёхканальный безбуферный SSD не будет чрезмерно нагреваться.

Однако практическая проверка показала, что расчёт на это сделан опрометчиво и при интенсивной работе температура WD Black SN770 может доходить до предельного значения. Согласно спецификации, оно составляет 85 градусов, но фактически температурный троттлинг у этого SSD активируется при достижении контроллером чуть более высокой температуры – 88 градусов.

Во время эксперимента, в котором мы загружали накопитель непрерывными смешанными линейными операциями с преобладанием чтения, он разогрелся до 88 градусов за пару минут. Но поскольку в реальности столь продолжительные нагрузки в потребительских ПК редки, за температурный режим Black SN770 можно особо не опасаться.

Отдельно нужно подчеркнуть, что S.M.A.R.T.-мониторинг накопителя Western Digital возвращает истинную температуру контроллера без каких-либо искажений, и ему можно полностью доверять. Это показывает тепловизионный снимок.

В целом приходится констатировать, что современные безбуферные SSD стали довольно сильно нагреваться, и применение радиаторов с ними будет явно не лишним. Но случилось это не само по себе, а вместе с существенным увеличением производительности. Иными словами, эмпирический принцип, связывающий нагрев SSD со скоростью, остаётся верен и здесь. Высокое быстродействие всегда влечёт за собой рост тепловыделения.

⇡#Выводы

WD Black SN770 оказался ещё одним представителем принципиально нового поколения быстрых безбуферных NVMe-накопителей, с которым мы впервые столкнулись во время недавних тестов Patriot P400. Причём решение Western Digital оказалось даже более удачным. Совместив в вертикально интегрированном продукте контроллер с проприетарной архитектурой со скоростной BiCS5-памятью собственного производства, компания смогла взять сразу два важных рубежа. Во-первых, ей удалось получить в четырёхканальном SSD линейные скорости, реально требующие пропускной способности интерфейса PCIe 4.0 x4. А во-вторых, такой SSD оказался лишён главного родового недостатка безбуферных моделей – низкого быстродействия при смешанных нагрузках.

В итоге производительность WD Black SN770 в привычных потребительских нагрузках оказалась неожиданно хороша: такой SSD, выглядящий на первый взгляд как недорогое компромиссное устройство, выступает почти на равных с флагманскими PCIe 4.0 SSD. В игровых и рабочих сценариях он не только кардинально быстрее безбуферных SSD класса Samsung 980, но и обходит, например, Crucial P5 Plus – полноценный накопитель с восьмиканальным массивом флеш-памяти. Иными словами, WD Black SN770 не требует делать скидки на безбуферность и четырёхканальность – он достоин включения в число лучших вариантов для массовых конфигураций без каких-либо оговорок.

При этом дизайн WD Black SN770 позволил Western Digital установить на него очень агрессивную цену – примерно на 25 % дешевле Samsung 980 PRO и WD Black SN850. А значит, соотношение производительности и цены у Black SN770 выглядит просто фантастически: это недорогая и при этом весьма быстродействующая модель.

Безусловно, у WD Black SN770 можно найти недостатки, обусловленные его дизайном. Из-за отсутствия собственного DRAM-буфера он пасует перед затяжными и масштабными нагрузками. Его контроллер не умеет незаметно для пользователя обрабатывать операции удаления файлов. В нём не предусмотрено аппаратное шифрование данных. А технология HMB требует поддержки со стороны операционной системы, поэтому WD Black SN770 не сможет так же хорошо, как в ПК, показать себя в PlayStation 5. Однако все такие недостатки имеют довольно частный характер, и большинство пользователей, скорее всего, их просто проигнорирует.

Поэтому в конечном итоге мы имеем все основания для того, чтобы присвоить WD Black SN770 статус «Лучшая покупка», но с одной важной оговоркой. Приобретение этого накопителя на территории России – довольно непростая задача. Но если решения Western Digital всё-таки доедут до нашей страны по параллельному импорту и их цены будут похожи на рекомендованные, имейте в виду: WD Black SN770 – это супер.