⇡#Методика тестирования
Тестирование проводится в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise x64 Build 10586, 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
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Измерение производительности при смешанной многопоточной нагрузке и установление её зависимости от соотношения между операциями чтения и записи. Тест проводится дважды: для последовательных операций чтения и записи блоками объёмом 128 Кбайт, выполняемых в два независимых потока и для случайных операций с блоками объёмом 4 Кбайт, которые выполняются в четыре потока. В обоих случаях соотношение между операциями чтения и записи варьируется с шагом 20 процентов. Оценка скоростей выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
- 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 5.0.2
- 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.
Тесты копирования файлов
В этом тесте измеряется скорость копирования директорий с файлами разного типа, а также скорость архивации и разархивации файлов внутри накопителя. Для копирования используется стандартное средство Windows – утилита Robocopy, при архивации и разархивации – архиватор 7-zip версии 9.22 beta. В тестах участвует три набора файлов: ISO – набор, включающий несколько образов дисков c дистрибутивами программ; Program – набор, представляющий собой предустановленный программный пакет; Work – набор рабочих файлов, включающий офисные документы, фотографии и иллюстрации, pdf-файлы и мультимедийный контент. Каждый из наборов имеет общий объём файлов 8 Гбайт.
⇡#Тестовый стенд
В качестве тестовой платформы используется компьютер с материнской платой ASUS Maximus VIII Ranger, процессором Core i5-6600K со встроенным графическим ядром Intel HD Graphics 530 и 8 Гбайт DDR4-2133 SDRAM. Приводы 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) 14.6.0.1029.
Объём и скорость передачи данных в бенчмарках указываются в бинарных единицах (1 Кбайт = 1024 байт).
⇡#Участники тестирования
Поскольку Crucial BX200 приходит на смену накопителю BX100 нижней ценовой категории, большинство участвующих в этом сравнении SSD относятся к бюджетному сегменту. Однако мы не стали исключать с диаграмм и признанных лидеров среди SATA-накопителей с тем, чтобы полученная картина описывала производительность новинки по возможности более полно.
В итоге получился следующий перечень соперников:
Отдельно нужно подчеркнуть, что помимо Crucial BX200 в тестировании принимает участие ещё два SSD на базе TLC NAND. Это – SanDisk Ultra II на контроллере Marvell и Toshiba Q300 на контроллере Phison S10. Также напомним и о существовании стоящего особняком Samsung 850 EVO, в основе которого используется трёхмерная TLC V-NAND.
⇡#Производительность — последовательные операции чтения и записи
Скорость последовательного чтения у Crucial BX200 вполне нормальная – она лишь немного не дотягивает до пропускной способности SATA-интерфейса. Но вот при последовательной записи мы видим явно аномальную производительность. В этом случае Crucial BX200 оказывается самым медленным из твердотельных накопителей. Он не только в несколько раз отстаёт от привычных моделей на базе MLC-памяти, но и серьёзно уступает бюджетным моделям SSD с TLC NAND. Даже основанный на контроллере Phison S10 накопитель Toshiba Q300 может предложить в полтора раза более высокую скорость последовательной записи. Crucial BX200 же в этом испытании, пожалуй, впору сравнивать с механическими жёсткими дисками, да и то современные модели HDD выдают при последовательной записи заметно более высокое быстродействие.
⇡#Производительность — случайные операции чтения
Использование в основе твердотельных накопителей трёхбитной TLC NAND в первую очередь приводит к снижению скоростей записи. При чтении же они обычно выдают такую же производительность, как у MLC-накопителей. Однако нужно понимать, что необходимость применения в SSD с трёхбитовой памятью более сильных алгоритмов коррекции ошибок создаёт серьёзную нагрузку на базовый контроллер. И если он имеет недостаточную мощность, то мы получаем что-то похожее на Crucial BX200. Даже при случайном чтении эта новинка оказывается медленнее любых конкурирующих моделей SSD.
Несмотря на то, что операции с глубокой очередью запросов для персональных компьютеров не характерны, мы всё же посмотрим, как зависит производительность рассматриваемого SSD от глубины очереди запросов при чтении 4-килобайтных блоков.
Отставание Crucial BX200 от прочих современных SSD проявляется при любой глубине очереди запросов. Похоже, разработчики Silicon Motion несколько просчитались, когда решили перенести в новый контроллер SM2256, заточенный под работу с TLC NAND, свой одноядерный RISC-дизайн. Он очень хорошо подходил для подобных Crucial BX100 накопителей на базе MLC-памяти, но для BX200 оказался явно слабоват.
В дополнение к этому предлагаем посмотреть, как зависит скорость случайного чтения от размера блока данных:
Однако справедливости ради стоит заметить, что с ростом размера блоков относительные результаты Crucial BX200 улучшаются. Иными словами, когда нагрузка по своему характеру становится похожей на последовательное чтение, этот SSD способен показывать вполне нормальные для современного накопителя результаты.
⇡#Производительность — случайные операции записи
Полученные результаты сильно расходятся с тем, что обещает в спецификациях Crucial. Дело тут в том, что производитель указывает наиболее выгодные для себя характеристики, описывающие быстродействие при работе с SLC-кешем. Наши же тесты создают достаточно длительные нагрузки, для которых объёма кеша оказывается недостаточно.
Поэтому представленные диаграммы иллюстрируют, что случайная запись в основной массив TLC-памяти даётся Crucial BX200 с очень большим трудом. Даже без очереди запросов производительность этого SSD втрое ниже, чем у MLC-накопителей, и вдвое хуже, чем у бюджетного решения на базе контроллера Phison и TLC-памяти Toshiba Q300. В том же случае, когда случайные операции конвейеризируются, ситуация для Crucial BX200 становится совсем печальной.
При этом свалить низкую производительность BX200 исключительно на TLC-память невозможно. Обратите внимание на SanDisk Ultra II. Этот накопитель тоже основан на трёхбитовой памяти, но он вполне успешно конкурирует с MLC-моделями и демонстрирует в разы более высокое быстродействие, чем новинка Crucial. Иными словами, вероятнее всего, виноват в низкой производительности Crucial BX200 именно контроллер SM2256.
Отчасти подтверждается это следующим графиком, показывающим зависимость скорости произвольной записи 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов:
Увеличение глубины очереди запросов почти не приводит к росту у Crucial BX200 скорости записи. А это значит, что достаточно высокий уровень параллелизма массива флеш-памяти этого накопителя остаётся невостребованным. Узким местом здесь является не память, а контроллер, который при возникновении очереди из операций банально захлёбывается.
Следующий график отражает зависимость производительности случайной записи от размера блока данных.
Не спасает положение и увеличение размеров блоков. Мы уже видели, что Crucial BX200 отличается крайне низкой производительностью при последовательной записи, поэтому то, что он отстаёт от всех конкурентов при операциях с большими блоками данных, совершенно неудивительно.
⇡#Производительность — смешанная нагрузка
По мере удешевления твердотельные накопители перестают использоваться в качестве исключительно системных и становятся обычными рабочими дисками. 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 проседает. Это стало поводом для проведения отдельного исследования, в рамках которого мы проверяем, как работают SSD при необходимости обработки последовательных операций, поступающих вперемежку. Следующая пара диаграмм демонстрирует наиболее характерный для десктопов случай, когда соотношение количества операций чтения и записи составляет 4 к 1.
Предшественник установленного в Crucial BX200 контроллера SM2256, SM2246EN, отличался успешной оптимизацией под работу со смешанной нагрузкой. Отголоски этой оптимизации можно заметить и в результатах BX200 – в тестах производительности при одновременных разнородных операциях результаты новинки Crucial по крайней мере не вызывают чувства горького разочарования. Более того, здесь BX200 даже удаётся превзойти TLC-накопитель на платформе Phison S10, Toshiba Q300, а значит, при смешанных нагрузках новинка Crucial может оказаться быстрее и многих других популярных TLC SSD последнего поколения: OCZ Trion, Kingston UV300 и проч.
Следующая пара графиков даёт более развёрнутую картину производительности при смешанной нагрузке, показывая зависимость скорости SSD от того, в каком соотношении приходят на него операции чтения и записи.
По графикам нетрудно определить наиболее благоприятные для Crucial BX200 сценарии работы. Лучшую относительную производительность этот накопитель способен выдавать при последовательных операциях с преобладанием чтения или при смешанной случайной нагрузке, состоящей из разнородных обращений. Впрочем, при этом следует иметь в виду, что в любом случае Crucial BX200 заметно медленнее своего предшественника, BX100, который в тестах смешанной нагрузки вёл себя совсем не как бюджетное решение, а как качественный SSD среднего уровня.
⇡#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 с очередью максимальной глубины и оцениваем демонстрируемую при этом производительность. 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.
В первую очередь приведённый график заставляет вновь ужаснуться удручающе низкой производительности Crucial BX200 при записи. Подумать только, за время двухчасового теста мы смогли сохранить на этот накопитель лишь чуть более 300 Гбайт информации!
И здесь же хорошо заметна природа столь низких скоростных показателей. Контроллер SM2256 действительно очень медленно взаимодействует с массивом TLС-флеш-памяти. Даже в том случае, когда накопитель находится в свежем состоянии, скорость записи составляет всего лишь порядка 50 Мбайт/с. Имеющаяся же в Crucial BX200 технология SLC-кеширования SLC Write Acceleration спасает дело совсем ненадолго. На следующей иллюстрации мы воспроизвели начальную часть графика с производительностью при записи. По ней хорошо виден размер и эффективность SLC-кеша.
Формально размер SLC-кеша у 240-гигабайтной версии Crucial BX200 — 3 Гбайт. Но из-за усиления записи его эффективная ёмкость составляет порядка 2 Гбайт. Именно такой объём данных можно записать на Crucial BX200 с нормальной, подобающей современному SSD скоростью. Затем производительность снижается в 6-7 раз, и именно это – большая проблема рассматриваемого накопителя.
При этом надо иметь в виду и ещё один момент. На то, чтобы перекинуть содержимое заполненного SLC-кеша в TLC-память, с учётом крайне низкой скорости записи последней, требуется примерно минута. То есть для того, чтобы после очередной записи на BX200 можно было вновь писать информацию с высокой скоростью, необходимо выдержать достаточно продолжительную паузу.
На этом фоне меркнут все остальные проблемы BX200. А их тоже немало. Тут налицо и плохая стабильность производительности, проявляющаяся в серьёзном разбросе латентностей последовательных операций. И заметное снижение быстродействия при переходе массива флеш-памяти SSD из свежего в использование состояние, в котором скорость записи может снижаться вплоть до 5 Мбайт/с.
Давайте посмотрим теперь, как у тестируемого SSD работает сборка мусора. Для исследования этого вопроса после завершения предыдущего 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 быстродействие. Затем на накопитель принудительно подаётся команда TRIM — и скорость измеряется ещё раз, что позволяет убедиться в способности SSD с помощью TRIM полностью восстанавливать свою паспортную производительность.
С точки зрения работоспособности алгоритмов сборки мусора к Crucial BX200 у нас нет никаких претензий. Этот накопитель способен упреждающе готовить блоки чистых страниц как с помощью команды TRIM, так и без неё. Однако в реальной жизни помогает это мало, потому что даже на абсолютно свежий SSD этой марки с большой скоростью можно записать лишь объём данных, помещающийся в SLC-кеш. То есть для 240-гигабайтной версии BX200 это всего 2 Гбайт. При единовременном же сохранении на накопитель большего объёма данных пользователю в любом случае придётся столкнуться с медлительным массивом TLC-памяти, скорость записи в который у рассматриваемого SSD составляет порядка 50 Мбайт/с при случайных операциях и около 80 Мбайт/с – при последовательных.
⇡#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 обычно почти не отличается от показателей, которые были получены нами в тяжёлом и многофункциональном пакете Iometer.
Удивительно, но показатели, которые можно увидеть при тестировании новинки в CrystalDiskMark, катастрофически низкими совсем не кажутся. Но дело тут в том, что данный бенчмарк с настройками по умолчанию оперирует сравнительно небольшими объёмами данных и фактически выдаёт нам лишь информацию о производительности SLC-кеша Crucial BX200. Если опираться на эти числа, то BX200 выглядит даже привлекательнее своего предшественника, BX100. Однако на самом деле это совсем не так.
И даже с использованием того же CrystalDiskMark можно получить немного иную картину, достаточно лишь увеличить объём тестового файла.
⇡#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 Adobe 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.
Несмотря на то, что Crucial BX200 показывает крайне низкую производительность при любых операциях записи, в которых объём данных превышает объём SLC-кеша, в PCMark 8 2.0 ему удаётся опередить Toshiba Q300 и выдать второй с конца результат. Спасло BX200 от полного разгрома здесь то, что при работе в реальных приложениях накопителям приходится сталкиваться со смешанными операциями, а при такой нагрузке контроллер SM2256 всё-таки не совсем плох. Кроме того, многие приложения не инициируют записи больших объёмов информации, а по скорости чтения Crucial BX200 уступает прочим бюджетным SSD не так уж и заметно.
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.
Впрочем, в любом случае показатели производительности Crucial BX200 заметно хуже, чем у его предшественника, BX100. И соперничать он может лишь с примерно таким же тормозным TLC-накопителем Toshiba Q300 либо с MLC-аутсайдером в лице Kingston HyperX Savage. То есть на большее, чем эпизодическое соперничество с различными SSD на базе бюджетной платформы Phison S10, новинка Crucial не способна.
⇡#Копирование файлов
Имея в виду, что твердотельные накопители внедряются в персональные компьютеры всё шире и шире, мы решили добавить в нашу методику измерение производительности при обычных файловых операциях – при копировании и работе с архиваторами, которые выполняются «внутри» накопителя. Это – типичная дисковая активность, возникающая в том случае, если SSD исполняет роль не системного накопителя, а обычного диска.
Хотя копирование файлов – суть смешанные операции, производительность Crucial BX200 при таком сценарии использования совсем не радует. Этот накопитель существенно уступает по скорости другим моделям SSD, использующим TLC-память. А уж модели на базе MLC NAND копируют файлы быстрее в разы.
Вторая группа тестов проведена при архивации и разархивации директории с рабочими файлами. Принципиальное отличие этого случая заключается в том, что половина операций выполняется с разрозненными файлами, а вторая половина – с одним большим файлом архива.
Аналогичным образом дело обстоит и при работе архиватора. Иными словами, использовать Crucial BX200 в качестве обычного рабочего диска противопоказано. Несмотря на то, что модели BX200 большого объёма имеют достаточно привлекательную стоимость, единственным допустимым сценарием для этой новинки может быть применение в роли системного накопителя, запись данных на который выполняется редко и исключительно небольшими порциями.
⇡#Выводы
От очередного накопителя на базе TLC-памяти мы не ожидали никаких рекордов быстродействия. Трёхбитовая память медленнее привычной MLC NAND, и потому использующие её SSD не могут претендовать на места в верхнем или среднем рыночном сегменте. Однако в пользу того, что Crucial BX200 мог бы оказаться весьма примечательной новинкой нижнего ценового диапазона, говорило сразу несколько обстоятельств. И особенно обнадёживало то, что этот накопитель пришёл на смену очень удачной модели Crucial BX100, а в его официальных спецификациях указаны весьма конкурентоспособные характеристики. Поэтому, готовясь к знакомству с BX200, мы ожидали увидеть очередную привлекательную и недорогую модель SSD, коими славится марка Crucial. Это казалось более чем реальным ещё и потому, что с TLC-накопителями, способными выдавать неплохую скорость, нам уже не раз приходилось встречаться. Таковы, например, SanDisk Ultra II или Samsung 840 EVO. Иными словами, ждать со стороны Crucial какого-то подвоха не было никаких причин.
Но в реальности всё обернулось иначе и Crucial BX200 оказался настоящей катастрофой. Он не только продемонстрировал поразительно низкие скорости случайной и последовательной записи, но и отстал от всех прочих потребительских накопителей в тестах случайного чтения. Более-менее приемлемый результат мы увидели лишь при последовательном чтении и при смешанной нагрузке, но этого явно не хватает для того, чтобы Crucial BX200 можно было всерьёз порекомендовать хотя бы для каких-нибудь конфигураций ПК.
Основная проблема BX200 кроется в новом контроллере Silicon Motion SM2256, который в силу своей невысокой мощности работает с массивом TLC NAND крайне неэффективно. В результате все обращения, выходящие за пределы SLC-кеша, обрабатываются очень медленно. И более того, освобождение единожды заполненного кеша требует заметного времени, что дополнительно снижает скорость всех последующих операций.
Всё это означает, что новая модель бюджетного SSD компании Crucial оказалась настолько слабой, что спасти её вряд ли смогут даже низкие цены. В последние несколько лет Crucial раз за разом радовала нас своими блестящими продуктами, но BX200 – это настоящий провал. И нет никаких сомнений в том, что подавляющее большинство других дешёвых SSD на отличном от SM2256 контроллере, пусть даже и начинённых TLC NAND, сможет предложить заметно более высокую производительность.
В заключение же следует сказать, что столь неудачный дебют Crucial BX200 загоняет компанию Micron в крайне непростую ситуацию. Популярная и востребованная модель BX100 снимается с производства с тем, чтобы уступить место более выгодной для производителя новинке. Однако совершенно очевидно, что продажи BX200 будут в любом случае невысокими. Micron же тем временем уже развернул масштабное производство 16-нм TLC NAND, которая теперь рискует остаться невостребованной. Поэтому в ближайшее время мы либо станем свидетелями серьёзного падения цены BX200, и в особенности на ёмкие версии, либо под маркой Crucial вскоре выйдет какой-то иной TLC-накопитель с более приемлемыми характеристиками. Благо подходящих вариантов платформ на рынке предостаточно.
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
Подписаться
