Обзор AMD Radeon R7 SSD: чёрный вектор

⇡#Методика тестирования

Тестирование проводится в операционной системе Microsoft Windows 8.1 Professional x64 with Update, 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, если не указано иное, используются рандомизированные несжимаемые данные.

Используемые приложения и тесты:

• Iometer 1.1.0

1. 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.
2. 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 трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
3. 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 трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
4. 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 трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
5. Измерение производительности при смешанной многопоточной нагрузке и установление её зависимости от соотношения между операциями чтения и записи. Используются последовательные операции чтения и записи блоков объёмом 128 Кбайт, выполняемые в два независимых потока. Соотношение между операциями чтения и записи варьируется с шагом 10 процентов. Оценка скоростей выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
6. 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 3.0.3b
  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 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. В качестве результатов теста учитывается как итоговая производительность, так и скорость выполнения отдельных тестовых трасс, сформированных различными приложениями.

⇡#Тестовый стенд

В качестве тестовой платформы используется компьютер с материнской платой ASUS Z97-Pro, процессором Core i5-4590K со встроенным графическим ядром Intel HD Graphics 4600 и 16 Гбайт DDR3-2133 SDRAM. Диски 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) 13.2.4.1000.

Объём и скорость передачи данных в бенчмарках указываются в бинарных единицах (1 Кбайт = 1024 байт).

⇡#Участники тестирования

• AMD Radeon R7 240 Гбайт (RADEON-R7SSD-240G, прошивка 1.0);
• Crucial M550 256 Гбайт (CT256M550SSD1, прошивка MU01);
• Crucial MX100 256 Гбайт (CT256MX100SSD1, прошивка MU01);
  • OCZ Vector 150 240 Гбайт (VTR150-25SAT3-240G, прошивка 1.2);
  • OCZ Vertex 460 240 Гбайт (VTX460-25SAT3-240G, прошивка 1.0);
  • Plextor M6 Pro 256 Гбайт (PX-256M6Pro, прошивка 1.01);
  • Samsung 850 Pro 256 Гбайт (MZ-7KE256, прошивка EXM01B6Q);
  • Samsung 840 EVO 250 Гбайт (MZ-7TE250, прошивка EXT0BB6Q);
  • SanDisk Extreme PRO 240 Гбайт (SDSSDXPS-240G, прошивка X21000RL).

⇡#Производительность. Последовательные операции чтения и записи, IOMeter

Уже при наиболее простых для SSD операциях — последовательных — оказывается, что AMD Radeon R7 SSD совсем не похож на копию OCZ Vector 150. Он обладает собственным характером, причём явно не самым приятным. На операциях последовательного чтения SSD под маркой Radeon почему-то выдаёт более низкую по сравнению с другими распространёнными SSD производительность. Если учесть, что от простой замены флеш-памяти её более современной версией такого произойти не могло, возникает вполне логичное предположение о том, что OCZ на уровне прошивки ограничила скорости флеш-накопителя, выпускаемого для AMD. Ну а если так, то получается, что паспортные показатели производительности AMD Radeon R7 SSD серьёзно завышены, по крайней мере в части последовательных операций. Всё это вызывает не самые позитивные эмоции, но давайте посмотрим, как поведёт себя накопитель AMD-OCZ при произвольных операциях.

Случайные операции чтения и записи, IOMeter

Не всё ладно у AMD Radeon R7 SSD и со скоростями случайного чтения. Впрочем, в данном случае это было вполне ожидаемо, так как на операциях такого типа невысокую производительность показывают любые SSD, в основе которых лежит контроллер Indilinx Barefoot 3. Более того, по сравнению с OCZ Vector 150 рассматриваемый Radeon R7 SSD стал даже немного быстрее. Впрочем, настигнуть флагманские накопители других производителей это ему совершенно не помогло. Иными словами, несмотря на то, что AMD и OCZ в спецификациях записали Radeon R7 в число производительных твердотельных накопителей, по скорости обслуживания операций чтения эта новинка выглядит как бюджетное решение со сравнительно невысоким быстродействием.

Зато в случае записи ситуация обратная. Все SSD на базе Barefoot 3 могут похвастать высокой производительностью записи, и AMD Radeon R7 — не исключение. Он немного медленнее OCZ Vector 150, но всё равно демонстрирует прекрасные результаты, особенно в том случае, если запросы не формируют очереди.

Давайте теперь взглянем на то, как зависит производительность AMD Radeon R7 SSD от глубины очереди запросов при работе с 4-Кбайт блоками.

Проблема со скоростью случайного чтения, как мы видим, проявляется у AMD Radeon R7 при любой глубине очереди запросов. Какой бы она ни была, результат этого SSD — наихудший, если, конечно, не считать похожих по архитектуре OCZ Vector 150 и OCZ Vertex 460, которые ещё медленнее. Зато при записи ситуация складывается совсем иначе. При маленькой или при большой очереди операций Radeon R7 выдаёт очень неплохую производительность, сравнимую с показателями лучших флеш-накопителей с SATA 6 Гбит/с. Некоторый провал в быстродействии есть лишь при средней глубине очереди, но даже в этом случае записать AMD Radeon R7 в группу отстающих невозможно.

Следующая пара графиков отражает зависимость производительности случайных операций от размера блока данных.

Примерно то же, что и раньше, можно сказать и про работу накопителя Radeon R7 с блоками разных размеров. Чтение — явно не его конёк, при записи же производительность рассматриваемого флеш-диска компании AMD находится на достойном, хотя и не лидирующем уровне. При этом не следует забывать, что описываемый тест проведён при глубине очереди 4, а это, как мы видели, далеко не самый благоприятный для контроллера Barefoot 3 вариант.

Смешанная нагрузка, IOMeter

Тестирование смешанной нагрузки сравнительно недавно пополнило нашу методику испытаний SSD. По мере удешевления твердотельные накопители перестают использоваться в качестве исключительно системных и становятся обычными рабочими носителями информации. В таких ситуациях на SSD поступает не только рафинированная нагрузка в виде записи или чтения, но и смешанные запросы, когда операции чтения и записи инициируются разными приложениями и должны обрабатываться одновременно.

Однако работа в дуплексном режиме для современных контроллеров SSD остаётся существенной проблемой. При смешивании операций чтения и записи в одной очереди скорость большинства твердотельных накопителей потребительского уровня заметно просаживается. Это стало поводом для проведения отдельного исследования, в рамках которого мы проверяем, как работают SSD при необходимости обработки последовательных операций, поступающих вперемежку. Следующая диаграмма демонстрирует наиболее характерный для десктопов случай, когда соотношение количества операций чтения и записи составляет 4 к 1.

И вновь мы видим обескураживающий результат. Дуплексный режим — это одна из наиболее сильных сторон контроллера Indilinx Barefoot 3. Обычно потребительские SSD, базирующиеся на этом чипе, заметно превосходят прочие накопители, построенные на иных аппаратных платформах. Однако в случае AMD Radeon R7 это не так: при смешанной нагрузке этот SSD выдаёт откровенно средненькую производительность. Похоже, что здесь мы вновь натолкнулись на искусственные ограничения, введённые инженерами OCZ на уровне прошивки.

Следующий график даёт более развёрнутую картину производительности при смешанной нагрузке, показывая зависимость скорости SSD от того, в каком соотношении приходят на него операции чтения и записи.

Здесь очень хорошо прослеживается тот факт, что операции чтения выступают для AMD Radeon R7 своего рода камнем преткновения. И чем их меньше, тем выше на фоне конкурентов производительность этого накопителя. Впрочем, OCZ Vector 150 и OCZ Vertex 460 опережают AMD Radeon R7 при любом варианте смешанной нагрузки, что вновь наводит нас на мысли о существовании искусственных ограничений в прошивке устройства, выпущенного OCZ для AMD.

Деградация и восстановление производительности

Наблюдение за изменением скорости записи в зависимости от объёма записанной на диск информации — весьма важный эксперимент, позволяющий понять работу внутренних алгоритмов накопителя. В данном тесте мы загружаем SSD непрерывным потоком запросов на случайную запись 4-килобайтных блоков и попутно следим за той производительностью, которая при этом наблюдается. На приведённом ниже графике в виде точек отмечены результаты измерений моментальной производительности, которые мы снимаем ежесекундно, а чёрная линия показывает среднюю скорость, наблюдаемую в течение 30-секундного интервала.

Если вы читали хоть один наш обзор накопителей OCZ, то знаете, что такой странный график зависимости производительности записи от объёма записанной информации характерен для любых флеш-приводов, основанных на контроллере Indilinx Barefoot 3. Здесь можно выделить три особенности.

Во-первых, график изменения скорости записи имеет не одну, а две ярко выраженные ступеньки. И первое падение производительности происходит при заполнении флеш-диска наполовину — после записи на 240-гигабайтный накопитель примерно 120 Гбайт данных. Это падение связано с особенностями организации хранения информации. Твердотельные накопители OCZ стараются по возможности использовать MLC-память в SLC-режиме, переходя на хранение двух бит данных в каждой ячейке флеш-памяти только после того, как однобитовое заполнение ячеек становится невозможным из-за исчерпания свободного пространства. В то же время наблюдаемое падение производительности является обратимым: после любого небольшого простоя накопитель самостоятельно уплотняет данные в памяти и возвращает себе первоначальную скорость, получая возможность вновь использовать освободившиеся MLC-ячейки для хранения единичных битов. Именно поэтому в реальных условиях у AMD Radeon R7 наблюдается столь высокая скорость записи.

Во-вторых, основное падение производительности, которое должно происходить после полного заполнения накопителя данными, у AMD Radeon R7 SSD объёмом 240 Гбайт происходит значительно позднее записи на него 240 Гбайт. Это означает, что данный привод наделён агрессивной и эффективной технологией уборки мусора, которая при работе в рамках резервной области, составляющей 14 % от его общей ёмкости, успевает подготовить чистые блоки памяти даже в то время, когда SSD атакуется непрерывным потоком запросов на запись информации. Здесь контроллер Barefoot 3 показывает свою высокую мощность и способность решать параллельные задачи.

И в-третьих, постоянство производительности оказалось слабым местом AMD Radeon R7 SSD. Даже в том случае, когда этот накопитель находится в состоянии «из коробки», предсказуемой и высокой скоростью записи он похвастать не может. Спорадические падения быстродействия с 90 до 20-30 тыс. IOPS делают его очень плохим выбором в тех случаях, когда от SSD требуется гарантированная скорость.

В то же время нельзя не отметить тот факт, что в целом масштаб снижения производительности при переходе рассматриваемого накопителя из свежего в использованное состояние выглядит достаточно неплохо. Даже после записи 1 Тбайт данных средняя скорость случайной записи остаётся на уровне 22 тыс. IOPS, что примерно вдвое выше тех показателей, которые выдают в аналогичных условиях другие потребительские SATA SSD.

Впрочем, всё, что изображено на приведённом выше графике, — синтетическая ситуация, интересная лишь для изучения особенностей контроллера, но не иллюстрирующая поведение SSD в реальной жизни. Что же действительно важно, так это то, как после такой деградации происходит восстановление производительности до первоначальных величин. Для исследования этого вопроса после завершения теста, приводящего к деградации скорости записи, мы выжидаем 15 минут, в течение которых SSD может попытаться самостоятельно восстановиться за счёт сборки мусора, но без помощи со стороны операционной системы и команды TRIM, и замеряем скорость. Затем на накопитель принудительно подаётся команда TRIM — и скорость измеряется ещё раз.

Все современные накопители, за исключением основанных на платформе SandForce, умеют восстанавливать свою производительность до первоначального уровня без каких-либо проблем, для этого нужна лишь поддержка команды TRIM со стороны операционной системы. Однако только избранные SSD могут возвращать свою первоначальную скорость без участия TRIM. AMD Radeon R7 SSD в этом ключе нужно отнести к числу достаточно удачных решений. Он не только полностью возвращает себе высокую скорость записи после обработки TRIM, но и способен отчасти приводить свои скоростные параметры к первоначальным рубежам самостоятельно, без помощи со стороны операционной системы. Правда, в этом случае его производительность на операциях записи возвращается к изначальному уровню лишь ненадолго, после простоя записать с высокой скоростью удаётся чуть более 10 Гбайт данных. Впрочем, большинство других десктопных флеш-накопителей не способно и на такое. Иными словами, сборка мусора у AMD Radeon R7 SSD работает лучше, чем у многих конкурирующих устройств. И это роднит его с "настоящими" накопителями OCZ на базе контроллера Indilinx Barefoot 3.

Результаты в CrystalDiskMark

CrystalDiskMark — это популярное и простое тестовое приложение, работающее «поверх» файловой системы, которое позволяет получать результаты, легко повторяемые обычными пользователями. И то, что выдаёт этот бенчмарк, с качественной точки зрения почти не отличается от показателей, которые были получены нами в тяжёлом и многофункциональном пакете IOmeter.

Полученные результаты — ещё одно подтверждение тому, что AMD Radeon R7 хорош на операциях записи, но, когда дело касается любых чтений, он сразу проигрывает большинству современных твердотельных накопителей. И это — достаточно печальный факт, так как пользователей настольных систем, приобретающих себе SSD, в первую очередь интересует именно скорость чтения. Особенно если они выберут для себя имеющий сравнительно низкую выносливость при записи файлов Radeon R7, использовать который вследствие этого целесообразно именно как системный накопитель, предназначенный для установки операционной системы и программ.

PCMark 8 2.0, реальные сценарии использования

Тестовый пакет Futuremark PCMark 8 2.0 интересен тем, что он имеет не синтетическую природу, а напротив — основывается на том, как работают реальные приложения. В процессе его прохождения воспроизводятся настоящие сценарии-трассы задействования диска в распространённых десктопных задачах и замеряется скорость их выполнения. Текущая версия этого теста моделирует нагрузку, которая взята из реальных игровых приложений Battlefield 3 и World of Warcraft и программных пакетов компаний Abobe и Microsoft: After Effects, Illustrator, InDesign, Photoshop, Excel, PowerPoint и Word. Итоговый результат исчисляется в виде усреднённой скорости, которую показывают накопители при прохождении тестовых трасс.

Понятно, что накопитель вроде AMD Radeon R7, демонстрирующий невысокие скорости чтения, при реальной комплексной нагрузке ничего выдающегося продемонстрировать не способен. На фоне большинства современных производительных SSD он выглядит явным аутсайдером. Если же восстановить в памяти результаты бюджетных решений, то окажется, что в PCMark 8 рассматриваемый Radeon R7 может конкурировать лишь с накопителями, построенными на контроллерах SandForce или Phison.

Интегральный результат PCMark 8 нужно дополнить и показателями производительности, выдаваемыми флеш-дисками при прохождении отдельных тестовых трасс, которые моделируют различные варианты реальной нагрузки. Дело в том, что при разной нагрузке флеш-приводы зачастую ведут себя немного по-разному.

AMD Radeon R7 не может опередить родственные OCZ Vector 150 и Vertex 460 ни в одном сценарии. Итог печален: существует лишь только одно приложение, в котором скорость работы нового накопителя AMD может быть противопоставлена быстродействию современных приводов высокого класса. Это — Adobe Photoshop. Во всех остальных случаях Radeon R7 ведёт себя как типичное бюджетное решение.

⇡#Выводы

Сегодняшнее знакомство с новым твердотельным накопителем OCZ, который выпущен под торговой маркой AMD Radeon R7, пошло по сценарию «начали за здравие, а кончили за упокой». И дело вовсе не в завышенных ожиданиях. К сожалению, подробное исследование потребительских свойств этого нового SSD привело нас к однозначному выводу о том, что заявленные характеристики AMD Radeon R7 рисуют чересчур оптимистичную картину, а установленная на него цена совершенно неадекватна тому уровню производительности, который этот накопитель выдаёт на практике.

Действительно, исходя из спецификаций AMD Radeon R7, его следует отнести к числу флагманских и высокопроизводительных решений. Примерно то же самое обещает и использованная в нём аппаратная платформа, которая позволяет считать Radeon R7 SSD обновлённой версией основанного на контроллере Indilinx Barefoot 3 M00 популярного накопителя OCZ Vector 150. На первый взгляд, настораживает разве только заметно урезанный ресурс записи, по которому Radeon R7 SSD проигрывает продуктам Samsung, SanDisk и Crucial как минимум вдвое.

Но на деле всё оказывается гораздо хуже. В результате каких-то намеренных или случайных изменений в микропрограмме быстродействие AMD Radeon R7 SSD на операциях чтения получается провальным и характерным скорее для бюджетных, а не производительных решений. Поэтому ожидать от него приличного быстродействия в реальных пользовательских сценариях бесполезно: хорошие скорости рассмотренный накопитель выдаёт только при нагрузке с преобладающими операциями записи.

Конечно, невысокое быстродействие AMD Radeon R7 SSD не закрывает для него рынок полностью. Спрос есть и на такие продукты, ведь это всё равно полноценный твердотельный накопитель, который в любом случае выведет отзывчивость персонального компьютера на новый уровень. Просто стоимость подобных моделей должна быть заметно ниже, чем у альтернатив высокого класса. Но AMD, несмотря на изъяны в производительности, бюджетным вариантом свой Radeon R7 SSD считать не намерена. Сегодня эти твердотельные накопители продаются по достаточно высокой цене и поэтому не выдерживают конкуренции с такими популярными и доступными SSD, как Crucial MX100 или Samsung 840 EVO.

Однако всё это вовсе не означает, что AMD Radeon R7 SSD не имеет шансов обрести сколько-нибудь заметную популярность. Во-первых, даже если AMD не захочет корректировать цены, всегда найдутся те, кто приобретёт этот накопитель из-за слова Radeon на упаковке. Во-вторых, AMD наверняка предусмотрит какие-то выгодные комплекты для системных интеграторов, в состав которых будет входить в том числе и рассмотренный SSD. И этих двух путей вполне хватит для того, чтобы AMD смогла продать достаточное количество своих накопителей, тем более что на самом деле задача как-то выделиться на этом рынке перед ней не стоит.