Обзор SSD-накопителя Intel SSD 545s: и снова Intel Inside

Трёхмерная 64-слойная флеш-память всё чаще используется в массовых твердотельных накопителях. Нам уже удалось подробно познакомиться с одним из продуктов, где недавно появилась такая память, – с обновлённым Samsung 850 EVO. Но данный SSD – далеко не единственный на сегодняшний день пример накопителя с 64-слойной TLC 3D NAND внутри. Серьёзным опережением конкурентов в деле разработки и внедрения многослойной флеш-памяти, которое доходило порой до 12-18 месяцев, компания Samsung могла похвастаться раньше, но сегодня от этого разрыва не осталось и следа. Более того, Samsung 850 EVO – это даже не первый на рынке массовый продукт, в котором нашла применение 64-слойная флеш-память.

Опередить бывшего технологического лидера внезапно удалось компании Intel, которая смогла наладить выпуск накопителей на базе собственной 64-слойной TLC 3D NAND в начале лета, когда в Samsung 850 EVO всё ещё использовалась память прошлого поколения с 48 слоями. Правда, пусть Samsung и запустила производство 64-слойной флеш-памяти парой месяцев позднее, зато сделала это с гораздо большим размахом. Тем не менее факт остаётся фактом: 64-слойная NAND сегодня – далеко не уникальное явление, доступное лишь избранным.

Потребительских накопителей, построенных на базе трёхмерной 64-слойной 3D NAND, на самом деле уже немало. Кроме Samsung и Intel освоила производство подобной памяти собственного дизайна (BiCS3) и Toshiba вместе с Western Digital. А совсем недавно они также запустили и серии продуктов на её основе: Toshiba TR200, SanDisk Ultra 3D и Western Digital Blue 3D. Но и этими моделями дело не ограничивается. Toshiba при посредничестве Phison начала поставлять собственную трёхмерную 64-слойную TLC 3D NAND на открытый рынок, поэтому в самое ближайшее время мы увидим массу достаточно неожиданных новинок от производителей второго-третьего эшелонов, где тоже будет использоваться 64-слойная память.

Столь большой и резко возникший интерес к трёхмерной памяти нового поколения совсем не случаен. 64-слойная память наконец-то смогла явно обозначить все плюсы многослойной компоновки ячеек. Современное поколение 3D NAND предлагает заметно более высокую плотность хранения данных и обладает более низкой по сравнению с планарной памятью себестоимостью, а благодаря увеличенному размеру ячеек она способна обеспечить неплохой уровень производительности и надёжности. Массовый переход индустрии на повсеместное применение 3D NAND сдерживается разве только производственными возможностями полупроводниковых предприятий. Тем не менее ожидается, что уже в следующем году объёмы поставок трёхмерной флеш-памяти окончательно превзойдут поставки планарной памяти, а это неминуемо отразится на структуре ассортимента доступных в продаже твердотельных накопителей.

Но прежде чем заводить речь о перспективах рынка потребительских SSD в свете повсеместного внедрения 3D NAND нового поколения, неплохо бы посмотреть, с чего всё началось. Поэтому Intel SSD 545s мы решили посвятить отдельный обзор. Ведь этим твердотельным накопителем, который стал пионерским решением на базе 64-слойной TLC 3D NAND, Intel хочет вернуть себе утраченные позиции в потребительском сегменте. То, что Intel в своё время отказалась внедрять на своём производстве флеш-памяти 16-нм техпроцесс, в конечном итоге привело её к большим трудностям с формированием модельного ряда. Компании даже приходилось закупать память на стороне, у SK Hynix, и это серьёзно ограничивало свободу творчества интеловских инженеров и отрицательно сказывалось на производительности разрабатываемых ими решений. Теперь же никаких проблем подобного рода нет, и Intel SSD 545s – это продукт совершенно нового уровня, который с точки зрения потребительских характеристик не имеет почти ничего общего с прошлым и достаточно спорным SATA SSD компании — 540s.

⇡#Технические характеристики

Название новинки Intel SSD 545s недвусмысленно намекает на то, что мы имеем дело с апгрейдом модели SSD 540s, и это в общем-то верно. Однако, честно говоря, модельный номер справедливо было бы нарастить гораздо заметнее, ведь SSD 545s и его предшественник различаются как небо и земля. Они не сходятся ни по контроллеру, ни по используемой памяти. Да и найти что-то общее в характеристиках быстродействия этих моделей очень непросто.

Тем не менее преемственность всё же прослеживается хотя бы потому, что, как и раньше, Intel продолжает своё сотрудничество с тайваньским производителем контроллеров Silicon Motion. Иными словами, SSD 545s – это ещё один, уже третий по счёту, потребительский накопитель Intel, в основе которого лежит контроллер SMI. Но в данном случае это – не знакомая нам микросхема SM2258, которая используется в SSD 540s, а более новый чип SM2259. По всей видимости, у Intel выстроены с Silicon Motion какие-то особые отношения, поскольку никаких других твердотельных накопителей, где бы использовался контроллер SMI SM2259, на рынке пока нет. Но данная разработка общедоступна, и со временем производители второго-третьего эшелона должны взять её на вооружение вслед за Intel.

Тем более что смысл перехода с SM2258 на SM2259 вполне очевиден. Хотя архитектура в новой модификации контроллера не изменилась — он по-прежнему основан на 32-битном RISC-процессоре и использует для общения с массивом флеш-памяти четыре канала, его тактовая частота увеличена. Благодаря этому SM2259 способен обеспечивать примерно на 10 процентов более высокую производительность при случайных операциях. Кроме того, в новом чипе добавлена коррекция ошибок при обработке данных внутри контроллера, что увеличивает надёжность построенных на нём платформ.

Как и в случае с SSD 540s, для нового SATA SSD разработчики Intel не стали брать у Silicon Motion платформу SM2259 в её эталонном виде, а написали для неё собственную микропрограмму. Здесь следует напомнить, что в прошлый раз подобный опыт обернулся серьёзными проблемами, и интеловская микропрограмма для SM2258 оказалась даже хуже стандартной. Например, в Intel SSD 540s не было поддержки режима записи Direct-to-TLC, и это приводило к драматическому падению производительности накопителя, когда при записи данных заканчивалось место в SLC-кеше. Кроме того, в первых версиях прошивок для SSD 540s присутствовали откровенные баги, из-за которых накопитель при интенсивной нагрузке попросту зависал.

Но на этот раз никаких подобных проблем с микропрограммой не наблюдается. Программная часть Intel SSD 545s хорошо отлажена и оптимизирована; функция «Direct-to-TLC» работает, как ей и положено; да и вообще, новинка с полным правом претендует на то, чтобы потягаться силами с лучшими продуктами на TLC-памяти, например с тем же Samsung 850 EVO.

Во многом способствует этому новая 64-слойная интеловская память с трёхбитовыми ячейками, которая в SSD 545s пришла на смену планарной трёхбитовой памяти SK Hynix. Надо сказать, что 16-нм TLC NAND производства SK Hynix, которая устанавливалась в SSD 540s, – один из самых медленных вариантов современной флеш-памяти для твердотельных накопителей. Но и первая версия интеловской TLC 3D NAND, имеющая 32-слойный дизайн, не намного лучше. Например, она применяется в NVMe-накопителе Intel SSD 600p, который без особого труда удерживает звание самого медленного устройства в своём классе, и такому положению вещей во многом способствует именно интеловская трёхмерная флеш-память первого поколения.

Основная проблема 32-слойной TLC 3D NAND производства Intel заключается в том, что она имеет крупные 384-гигабитные ядра, которые требуют использования страниц увеличенного размера. Это создаёт определённые неудобства при операциях с данными и порождает дополнительные задержки. К тому же не являющийся степенью двойки объём кристаллов 32-слойной TLC 3D NAND приводит к тому, что в SSD приходится использовать массивы флеш-памяти со странной несимметричной конфигурацией каналов либо же вообще полностью отключать у контроллеров часть каналов.

Работая над второй версией TLC 3D NAND, компания Intel учла предыдущие просчёты, и память с удвоенным числом слоёв получила не 768-гигабитные ядра, как предполагалось изначально, а гораздо более удобные для использования в составе SSD кристаллы объёмом 256 Гбит. Это, безусловно, повысило их себестоимость, но тем не менее интеловская 64-слойная TLC 3D NAND всё равно выгодна в производстве: не стоит забывать об уникальной технологии CuA (CMOS Under-the-Array), которая позволяет помещать управляющую логику под матрицей ячеек флеш-памяти, что дополнительно сокращает площадь кристаллов и увеличивает их плотность.

В результате Intel SSD 545s выглядит очень привлекательно. Суммируя всё вышесказанное, можно заключить, что в нём проведён в жизнь очень убедительный набор позитивных перемен, ставящих его на голову выше Intel SSD 540s. Вместо контроллера SM2258 используется более новый чип SM2259 с увеличенной производительностью; прошивка значительно оптимизирована и получила поддержку режима Direct-to-TLC; а вместо медленной планарной TLC NAND производства SK Hynix применяется собственная интеловская 64-слойная TLC 3D NAND с архитектурой, подогнанной под потребности SSD. Всё это, естественно, сказалось на характеристиках, которые у новинки выглядят следующим образом:

Прогресс по сравнению с Intel SSD 540s очевиден даже по паспортным показателям, которые учитывают технологию SLC-кеширования. Но лучше всего о том, насколько новая платформа с трёхмерной памятью Intel второго поколения может быть производительнее предшественницы с планарной памятью SK Hynix, может сказать практическое измерение скорости 512-гигабайтной версии Intel SSD 545s при непрерывной последовательной записи.

SLC-кеш, у Intel SSD 545s статический, а его объём составляет около 1,5 Гбайт на каждые 128 Гбайт ёмкости. Таким образом, 512-гигабайтная версия этого SSD может записывать на высокой скорости, ограничиваемой лишь пропускной способностью SATA-интерфейса, до 6 Гбайт данных. Затем производительность падает, но совсем незначительно. Массив памяти этого SSD может принимать данные со скоростью порядка 410 Мбайт/с и без всякого кеширования. Понятно, что у накопителей меньшей ёмкости эта величина будет ниже, но всё равно результат впечатляет, поскольку и трёхмерная интеловская флеш-память первого поколения, и планарная TLC NAND в Intel SSD 540s при прямой записи выдавали вчетверо более низкие показатели. Пожалуй, справедливо будет говорить, что из памяти с трёхбитовыми ячейками быстрее 64-слойной TLC 3D NAND компании Intel в составе потребительских SATA SSD работает лишь трёхмерная память компании Samsung, которую она ставит в накопители серии 850 EVO.

Справедливости ради стоит заметить, что в спецификациях Intel SSD 545s можно найти параметры, по которым этот накопитель уступает предшествующей модели, SSD 540s. Это – ширина модельного ряда. В то время как SSD 540s существует в версиях объёмом до 1 Тбайт, ёмкость самого вместительного Intel SSD 545s ограничивается величиной 512 Гбайт. Но так будет продолжаться недолго. На самом деле Intel планирует постепенно расширять ассортимент и добавить в серию 545s модификации объёмом 1 и 2 Тбайт. Препятствие лишь в том, что пока производство 64-слойной флеш-памяти у Intel носит несколько ограниченный характер, и на ёмкие модификации банально не хватает исходного материала.

К тому же и имеющиеся версии Intel SSD 545s пользуются немалой популярностью у пользователей. В кои-то веки у Intel получилась весьма достойная по характеристикам массовая модель SSD, цена которой представляется почти адекватной (с поправкой на торговую марку Intel). Конечно, тот же универсальный Samsung 850 EVO на базе 64-слойной TLC 3D NAND сейчас можно купить несколько дешевле, но следует учитывать, что у новинки Intel есть свои преимущества, например более либеральные условия гарантийного обслуживания. В частности, предельно допустимый объём записи превышает самсунговские рамки примерно вдвое, а срок гарантии составляет те же самые пять лет.

Intel, похоже, придерживается весьма высокого мнения о надёжности собственной 64-слойной TLC 3D NAND, использующей ячейки с плавающим затвором. Об этом говорит не только продолжительная гарантия, но и то, что в SSD 545s сильно урезан объём резервной области. Ёмкости накопителей, входящих в модельный ряд SSD 545s, кратны 128 Гбайт, а это значит, что пользователю недоступно лишь около 7 процентов от общего объёма флеш-памяти. Если из этого вычесть пространство, используемое для SLC-кеширования, то получится, что доля резервных ячеек составляет лишь чуть более 3 процентов — такой скромный запас можно встретить нечасто.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Итак, Intel SSD 545s – это типичный SATA SSD среднего уровня, имеющий в своей основе новую интеловскую 64-слойную TLC 3D NAND, которую на данный момент можно встретить исключительно в этом накопителе и нигде больше. Для тестирования этой многообещающей модели мы выбрали старшую на данный момент модификацию с объёмом 512 Гбайт. Она имеет достаточный уровень параллелизма для того, чтобы раскрыть весь потенциал спроектированной компанией Intel аппаратной платформы нового поколения.

Внешность Intel SSD 545s немного необычна. В нём используется новый тип корпуса, который до сих не встречался нам ни в продуктах Intel, ни среди решений других производителей. В отличие от SSD 540s верхняя поверхность корпуса накопителя получила углублённую каёмку по контуру, а его нижняя часть изготовлена из другого сплава. В то же время корпус остался полностью металлическим, что полезно для теплоотвода.

Необходимая маркировка и техническая информация о накопителе представлены на наклейке на нижней части SSD. Она имеет чуть лучшую, чем обычно, информативность. Помимо базовых данных здесь сообщается версия предустановленной на заводе прошивки. Если учесть, что Intel достаточно часто обновляет микропрограммы своих SSD, такая информация может иметь определённую ценность.

При вскрытии Intel SSD 545s обнаруживается весьма любопытная деталь: производитель не поскупился на теплопроводящие прокладки, которыми оказался снабжён не только контроллер, но и микросхемы флеш-памяти. Однако это совсем не значит, что компоненты сильно греются. В процессе практического тестирования температуры микросхем не выходили за 50 градусов даже при самой сильной нагрузке.

Массив флеш-памяти в Intel SSD 545s набран четырьмя микросхемами, каждая из которых содержит по четыре полупроводниковых кристалла 64-слойной TLC 3D NAND ёмкостью по 256 Гбит. Таким образом, четырёхканальный контроллер SMI SM2259 работает с массивом памяти с четырёхкратным чередованием.

Помогает контроллеру динамическая память DDR3L-1600 SDRAM, необходимая для буферизации обращений к таблице трансляции адресов и мелкоблочных операций. Её объём – абсолютно типичный. Так, в накопителе ёмкостью 512 Гбайт используется 512-мегабайтный DRAM-буфер, представленный одним чипом производства SK Hynix.

Все компоненты, составляющие конструкцию Intel SSD 545s, смогли уместиться на текстолите половинного размера. Мы видели платы 2,5-дюймовых SSD и поменьше, но Intel, судя по всему, не стремилась экономить на мелочах. И действительно, SSD 545s для накопителя среднего ценового диапазона действительно сделан нарочито добротно. Чего, например, стоят термопрокладки и собранный с помощью винтов полностью металлический корпус.

⇡#Программное обеспечение

Компания Intel традиционно снабжает свои накопители достаточно функциональной утилитой SSD Toolbox, которая в последних версиях совместима и с Intel SSD 545s. По возможностям она во многом похожа на другие подобные программы. Так, утилита не только позволяет получить подробную информацию о состоянии накопителя, но и имеет целый набор дополнительных инструментов для его настройки и оптимизации.

Например, с её помощью можно отослать на накопитель пакет команд TRIM – в интерфейсе SSD Toolbox эта функция называется SSD Optimizer. Причём это действие сервисная утилита может выполнять не только одноразово, но и в автономном режиме по расписанию.

В SSD Toolbox есть возможность диагностического сканирования, во время которого можно проверить состояние и работоспособность флеш-памяти. Сканирование выполняется как в быстром, так и в полном режиме – разница состоит в том, затронет ли проверка весь массив флеш-памяти или лишь какую-то его часть.

Также с помощью SSD Toolbox можно проверить актуальность используемой накопителем микропрограммы и инициировать операцию Secure Erase (только в Windows 7).

Фирменная особенность интеловской сервисной утилиты – средство System Tuner. С его помощью можно посмотреть, какие критичные настройки, касающиеся дисковой подсистемы, имеются в операционной системе, а также получить рекомендации по их изменению.

⇡#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 используются рандомизированные несжимаемые данные.

Раздел, в пределах которого тестируется скорость операций, имеет размер 32 Гбайт, а продолжительность каждого теста составляет сорок секунд. Такие параметры, в частности, позволят получать более релевантные результаты для тех SSD, которые используют различные технологии SLC-кеширования.

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 тридцати секунд, 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 тридцати секунд, 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 тридцати секунд, 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 независимых потока. В обоих случаях соотношение между операциями чтения и записи варьируется с шагом 20 процентов. Оценка скоростей выполняется в течение тридцати секунд, 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 5.1.2
  • Синтетический тест, который выдает 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 Storage Benchmark 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 2.0. В качестве результатов теста учитывается как итоговая производительность, так и скорость выполнения отдельных тестовых трасс, сформированных различными приложениями.
• Тесты реальной файловой нагрузки
  • Измерение скорости копирования директорий с файлами разного типа. Для копирования применяется стандартное средство Windows – утилита Robocopy, а в качестве тестового набора используется рабочая директория, включающая офисные документы, фотографии и иллюстрации, pdf-файлы и мультимедийный контент общим объёмом 8 Гбайт.
  • Измерение скорости архивации файлов. Тест проводится с той же рабочей директорией, что и копирование, а в качестве инструмента для компрессии файлов избран архиватор 7-zip версии 9.22 beta. Для уменьшения влияния производительности процессора используется метод Deflate.
  • Исследование скорости разворачивания архива. Тест проводится с архивом, полученным при измерении скорости архивации.
  • Оценка скорости запуска игрового приложения. Измеряется производительность дисковой подсистемы при выполнении сценария, захваченного при запуске игры Far Cry 4 и загрузке в ней уровня с пользовательским сохранением. Для минимизации влияния производительности процессора и памяти все задержки, возникающие по их вине, из тестового сценария убраны.
  • Оценка скорости старта приложений, формирующих типичную рабочую пользовательскую среду. Измеряется производительность дисковой подсистемы при выполнении сценария, захваченного при запуске пакета приложений, который состоит из браузера Google Chrome, текстового редактора Microsoft Word, графического редактора Adobe Photoshop и видеоредактора Adobe Premiere Pro с рабочими файлами. Для минимизации влияния производительности процессора и памяти все задержки, возникающие по их вине, из тестового сценария убраны.

⇡#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) 14.8.0.1042.

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

⇡#Список участников тестирования

Кажется, что из Intel SSD 545s вполне может получиться очень неплохой накопитель среднего уровня: производительный, надёжный и недорогой. Однако не стоит забывать, что этот рыночный сегмент давно заполнен многочисленными альтернативными вариантами, предлагаемыми прочими производителями. Поэтому в тестовый набор соперников для интеловской новинки мы включили несколько SSD подобного же позиционирования, которые благодаря сочетанию потребительских качеств привлекают наибольшее внимание пользователей. В этом наборе оказались SSD на базе трёхмерной памяти Intel/Micron двух поколений, трёхмерной памяти Samsung и планарной памяти Toshiba/WD как с двухбитовыми, так и с трёхбитовыми ячейками. Все тестовые накопители были подобраны близкой ёмкости – 480-525 Гбайт.

В итоге получился следующий перечень соперников:

• ADATA Ultimate SU900 512 Гбайт (ASU900SS-512GM-C, прошивка Q0125A);
• Crucial MX300 525 Гбайт (CT525MX300SSD1, прошивка M0CR060);
• Intel SSD 540s 480 Гбайт (SSDSC2KW480H6, прошивка LSF041C);
• Intel SSD 545s 512 Гбайт (SSDSC2KW512G8, прошивка LHF002C);
• Kingston HyperX Savage 480 Гбайт (SHSS37A/480G, прошивка SAFM00.r);
• Transcend SSD230 512 Гбайт (TS512GSSD230S, прошивка P1025F8);
• Samsung 850 EVO 500 Гбайт (MZ-75E500, прошивка EMT03B6Q);
• Western Digital Blue SSD 500 Гбайт (WDS500G1B0A, прошивка X41000WD).

Напомним, что Kingston HyperX Savage – это накопитель на базе планарной MLC NAND, Intel SSD 540s и Western Digital Blue основываются на планарной TLC-памяти, ADATA Ultimate SU900 использует MLC 3D NAND, а Crucial MX300, Intel SSD 545s, Transcend SSD 230 и Samsung 850 EVO – это продукты, в который применяется TLC 3D NAND.

⇡#Производительность последовательного чтения и записи

Скорость линейного чтения у Intel SSD 545s, как и у других современных накопителей, упирается в пропускную способность SATA-интерфейса. А вот скорость записи несколько ниже её, поскольку в основе этого накопителя лежит память с трёхбитовыми ячейками, а объём SLC-кеша не столь велик. Впрочем, по сравнению с решениями на базе планарной TLC NAND новый Intel SSD 545s выглядит очень неплохо, и отстаёт он лишь от Samsung 850 EVO и от тех SSD на TLC 3D NAND, которые используют динамический SLC-кеш.

⇡#Производительность произвольного чтения

Тесты скорости случайного чтения показывают, насколько удачный накопитель удалось спроектировать инженерам Intel. Произвольное мелкоблочное чтение – один из самых распространённых видов нагрузки, и с ней Intel SSD 545s справляется просто блестяще. Трёхмерная интеловская флеш-память второго поколения действительно оказалась очень удачным вариантом для потребительских SSD, не подвёл и новый контроллер SMI SM2259. В итоге на коротких очередях запросов SSD 545s удаётся не просто выдать лидирующую производительность, а обогнать все остальные конкурирующие SATA SSD среднего уровня. И даже с увеличением длины очереди команд относительные результаты Intel SSD 545s остаются на достаточно высоком уровне, несмотря на их некоторое снижение, связанное с недостаточной мощностью одноядерного контроллера.

⇡#Производительность произвольной записи

В произвольной записи Intel SSD 545s не столь силён, но тем не менее новая быстрая трёхмерная память позволяет ему добиваться значительно лучших результатов в сравнении с накопителями на планарной TLC NAND. В результате Intel SSD 545s вполне подтверждает свою репутацию достаточно производительного SSD среднего уровня.

⇡#Производительность произвольной записи

Накопители, основанные на контроллерах Silicon Motion, всегда неплохо справлялись со смешанной нагрузкой. Intel SSD 545s продолжает эту традицию. Особенно удачно выглядят его результаты при одновременных мелкоблочных операциях чтения и записи. В этом случае интеловская новинка проигрывает лишь признанному лидеру, Samsung 850 EVO. Но и при смешанных линейных операциях Intel SSD 545s достаточно проворен: он не только превосходит все SSD на базе планарной TLC NAND, но и обгоняет основанный на MLC NAND накопитель Kingston HyperX Savage, который является типичным воплощением платформы Phison S10.

⇡#Производительность в CrystalDiskMark

Intel SSD 545s 512GB

Samsung 850 EVO 500GB

Для сравнения рядом с результатом Intel SSD 545s мы поместили показатели производительности, которые выдаёт «эталонный» Samsung 850 EVO, тоже основанный на 64-слойной памяти, но другой – разработанной компанией Samsung. Такое сопоставление позволяет наглядно убедиться в том, что эти накопители вполне допустимо относить к одной и той же весовой категории. Решение южнокорейского производителя позволяет получить более высокую производительность при записи, зато Intel SSD 545s выигрывает по скорости как линейного, так и произвольного неконвейеризируемого чтения. Правда, при этом нужно понимать, что числа, которые выдаёт CrystalDiskMark, получены на тестовом файле небольшого размера, поэтому они отражают скоростные параметры при работе накопителей с SLC-кешем.

⇡#Производительность в PCMark 8 Storage Benchmark 2.0

В комплексном тесте Futuremark PCMark 8, который измеряет скоростные параметры накопителя при прохождении тестовых сценариев, составленных из распространённых приложений, Intel SSD 545s получает не слишком высокий рейтинг. Хотя ему удаётся опередить некоторые популярные накопители, использующие планарную память как с двухбайтовыми, так и с трёхбайтовыми ячейками, основному конкуренту в лице Samsung 850 EVO он ощутимо проигрывает. Отставание доходит почти до 20 процентов.

Однако приведённый выше усреднённый результат скрывает весьма любопытные детали. Если посмотреть на показатели производительности, выдаваемые флеш-приводами при прохождении отдельных тестовых трасс, то окажется, что Intel SSD 545s по какой-то причине слаб лишь в Adobe Photoshop. Все остальные тестовые сценарии он выполняет со скоростью, близкой к скорости Western Digital Blue. И это позволяет говорить о новинке как о весьма неплохом с точки зрения производительности накопителе для среднестатистических персональных компьютеров.

⇡#Производительность при реальной нагрузке

Массированные файловые операции – не самый выигрышный сценарий для Intel SSD 545s. Всё-таки SLC-кеш этого накопителя не так велик, а скорость интеловской TLC 3D NAND второго поколения хоть и высока, но не настолько, чтобы опережать Samsung 850 EVO и решения с динамически изменяемым SLC-кешем. Тем не менее результаты, выдаваемые Intel SSD 545s, отнюдь не провальные, напротив, он ведёт себя как добротный SATA SSD среднего уровня. И даже более того, прирост производительности новинки по сравнению с прошлым массовым интеловским SSD достигает в среднем двукратного размера, что служит прекрасной иллюстрацией того гигантского шага, который смогла совершить Intel.

В сценариях, в которых измеряется скорость запуска приложений, Intel SSD 545s оказывается среди наилучших вариантов. Это закономерно. По синтетическим тестам мы видели, что он хорошо справляется с чтением данных, и в данном случае такое преимущество обретает реальные очертания. Следовательно, Intel SSD 545s может стать хорошим вариантом системного диска, на котором развёрнута операционная система и часто используемые приложения.

⇡#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 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.

Постоянство производительности нельзя назвать сильным местом Intel SSD 545s. Даже в том случае, когда контроллеру этого накопителя не требуется заниматься предварительной очисткой блоков страниц флеш-памяти, моментальные показатели скорости записи могут гулять в сравнительно широких пределах. Таким образом, для RAID-массивов и тех сред, где важно предсказуемое время отклика, новый SSD компании Intel мы бы рекомендовать не стали.

Вместе с тем стоит подчеркнуть, что даже при записи данных за пределами SLC-кеша производительность Intel SSD 545s остаётся на высоком уровне – порядка 75 тысяч IOPS. Это ещё раз иллюстрирует гигантские отличия, которые пролегли между новинкой и предшествующей моделью SSD 540s. Прошлая версия потребительского SATA SSD при записи за пределами SLC-кеша, напомним, демонстрировала производительность порядка 30 тысяч IOPS.

Посмотрим теперь, как происходит восстановление её скоростных характеристик до первоначальных величин за счёт работы технологии сборки мусора. Для исследования этого вопроса после завершения предыдущего теста, приводящего к снижению 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.

К обработке команды TRIM в Intel SSD 545s не может быть никаких претензий. Всё происходит так, как и должно. В случае же, когда накопитель функционирует в среде без TRIM, помогут алгоритмы автономной сборки мусора. В Intel SSD 545s они есть, и за время простоя контроллеру удаётся освободить под будущие операции примерно 5 Гбайт пространства. Это значит, что некоторый объём данных новый интеловский накопитель сможет записать с высокой скоростью даже в том случае, если команда TRIM на накопитель не передаётся. Впрочем, подобным образом вёл себя и SSD 540s, поэтому полученный при практической проверке новинки результат совсем не удивляет.

⇡#Особенности реализации TRIM

Выполнение команды TRIM современным накопителям даётся не так просто, как можно было бы подумать. Когда операционная система передаёт накопителю информацию о том, что какие-то сектора выводятся файловой системой из обращения, контроллер SSD должен консолидировать эти сектора и очистить освобождающиеся страницы флеш-памяти для выполнения будущих операций. Такая перегруппировка требует перезаписи и очистки областей памяти, и это не только занимает заметное время, но и серьёзно нагружает контроллер работой. В результате после удаления с диска больших объёмов данных владельцы SSD могут столкнуться с эффектом временного замедления или даже с «фризами» накопителя.

Выглядит это следующим образом:

Провал в Disk transfer rate с одновременным ростом загрузки SSD – результат обработки TRIM

Проблему фиксирует даже стандартный диспетчер задач Windows 10. Спустя несколько секунд после удаления большого файла SSD на некоторое время оказывается полностью загружен внутренними процессами и отказывается реагировать на какие-либо поступающие извне запросы. В это время он «погружается в себя» и при самом плохом сценарии прекращает обслуживать даже элементарные запросы на чтение данных. На практике это может вызвать серьёзный дискомфорт, ведь никто не ожидает, что SSD, основным достоинством которого является моментальная реакция на внешние воздействия, будет замирать на несколько секунд.

Поэтому мы добавили в методику дополнительное исследование, которое позволяет отслеживать, насколько незаметно для пользователя тот или иной SSD обслуживает команды TRIM. Способ проверки очень прост: сразу после удаления крупного файла объёмом 32 Гбайт мы проверяем, как накопитель справляется с операциями произвольного чтения данных, контролируя как скорость чтения, так и время ожидания, которое проходит с момента каждого запроса данных до ответа накопителя. На следующей диаграмме показано падение производительности, наблюдаемое у разных моделей SSD после удаления крупного файла средствами операционной системы.

Существует два разных похода к реализации TRIM. Некоторые накопители на время TRIM прекращают реагировать на запросы извне практически полностью, демонстрируя стопроцентное падение производительности. Другие обрабатывают TRIM в фоновом режиме. Intel SSD 545s относится ко второй подгруппе, причём падение производительности оказывается не слишком заметным.

Однако, если взглянуть на то, как выглядит у Intel SSD 545s время отклика после получения команды TRIM, становится понятно, что совсем бесследно для пользователя процесс освобождения пространства происходить не может. В какой-то момент задержки могут достигать 0,1 с, и на фоне средней латентности SSD на уровне долей миллисекунд такие резко возникающие паузы могут быть хорошо ощутимы.

В дополнение к сказанному приведём ещё одну диаграмму, отображающую время, в течение которого у накопителей могут проявляться последствия получения ими команды TRIM, в пересчёте на каждый гигабайт удалённой информации. Иными словами, это – удельное время, на которое накопитель может замедлиться или «уйти в себя» после удаления гигабайтного файла или папки.

Быстрым обслуживанием TRIM рассматриваемый Intel SSD 545s похвастать не может. Но на фоне того, что на время обработки этой команды накопитель теряет в производительности не так сильно, как его собратья, это ему вполне можно простить. Тем более что по сравнению с тем, как ухудшается время реакции на запросы при обработке TRIM у других накопителей, интеловская новинка выглядит совсем недурно. Для сравнения приведём аналогичный график, построенный для предшествующей модели, Intel SSD 540s.

Как видите, у Intel SSD 540s ситуация с задержками во время обслуживания TRIM обстоит гораздо хуже. Здесь время отклика может доходить до половины секунды, причём такая медлительность оказывается свойственна накопителю по несколько секунд подряд.

⇡#Тестирование ресурса

Результаты практической проверки надёжности рассматриваемого накопителя приведены в отдельном материале «Надёжность SSD: результаты ресурсных испытаний».

⇡#Выводы

Если коротко, то Intel SSD 545s удался. После долгих поисков у компании Intel наконец-то получилось создать такой массовый SATA-продукт, за которой ей должно быть по меньшей мере не стыдно. Новинка сделала просто-таки астрономический бросок вперёд по сравнению с предшествующей моделью, SSD 540s, и во многом это произошло благодаря тому, что компания наконец-то вернулась к использованию в потребительских SSD собственной флеш-памяти. Причём не абы какой, а специально оптимизированной под твердотельные накопители трёхмерной TLC 3D NAND второго поколения с 64 слоями. В итоге из Intel SSD 545s получился очень хороший и универсальный вариант среднего уровня, который вполне можно поставить в один ряд с общепризнанным и образцовым Samsung 850 EVO.

Правда, совсем без изъянов не обошлось. Как это часто и бывает, положительное впечатление о новинке портит типично интеловское ценообразование. Сегодня Intel SSD 545s стоит существенно дороже Samsung 850 EVO, а это значит, что он представляет собой не слишком выгодное приобретение. Однако интеловские SSD периодически участвуют в различных акциях, поэтому вполне можно допустить, что в каких-то ситуациях его можно будет приобрести на достаточно привлекательных условиях. Кроме того, существует надежда, что, по мере расширения производства интеловской 64-слойной TLC 3D NAND, цены на Intel SSD 545s будут постепенно снижаться.

Помимо же несправедливой цены, никаких других крупных претензий к Intel SSD 545s у нас нет. Даже новый контроллер Silicon Motion SM2259, который лежит в основе этой модели, вписался в неё вполне органично и прекрасно справляется с типичными для потребительских накопителей сценариями нагрузки. Попенять можно разве только на отсутствие постоянства скорости записи, но это – совсем небольшая проблема для SSD, который вовсе не ориентирован на работу в высоконагруженных средах. А с остальными аспектами всё отлично: к производительности SSD 545s вопросов нет, смешанную нагрузку он переваривает превосходно, сборка мусора без TRIM работает, да и обработка самой команды TRIM не вызывает критичных эффектов.