⇡#Методика тестирования
Тестирование проводится в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise x64 Build 16299, 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 128 Кбайт (наиболее типичный размер блока при последовательных операциях в десктопных задачах). Тестирование проводится при различной глубине очереди запросов, что позволяет оценивать как реалистичные, так и пиковые параметры быстродействия.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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 6.0.0
- 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, 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
С выходом процессоров Coffee Lake и наборов логики трёхсотой серии мы решили обновить тестовую систему, которая используется для измерения производительности NVMe-моделей SSD. Всё-таки такие накопители в первую очередь покупают энтузиасты, переходящие на новые платформы, и поэтому логично было бы именно такую платформу использовать в тестовых испытаниях.
В итоге в качестве тестовой платформы используется компьютер с материнской платой ASUS Maximus X Hero, процессором Core i5-8600K со встроенным графическим ядром Intel UHD Graphics 630 и 8 Гбайт DDR4-2666 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) 15.9.0.1015. Накопители с интерфейсом M.2 устанавливаются в соответствующий слот материнской платы, запитанный от чипсета. Накопители в виде карт PCI Express устанавливаются в слот PCI Express 3.0 x4, также работающий через чипсет.
Объём и скорость передачи данных в бенчмарках указываются в бинарных единицах (1 Кбайт = 1024 байт).
Отдельное пояснение следует сделать относительно закрытия процессорных уязвимостей Meltdown (CVE-2017-5754) и Spectre (CVE-2017-5715). Дело в том, что разработанные патчи заметно снижают производительность твердотельных накопителей, но, учитывая важность тестирования SSD в реальных условиях, измерения мы проводили с установленными обновлениями микропрограммы процессора и операционной системы и с активированными «заплатками».
⇡#Список участников тестирования
Intel SSD 760p претендует на то, чтобы стать лучшим по соотношению цены и производительности предложением в сегменте потребительских NVMe SSD. Поэтому в первую очередь его целесообразно сравнивать с Samsung 960 EVO, который сейчас выступает эдаким универсальным ответом на запросы энтузиастов. Но кроме продукта южнокорейской компании, в тесты были включены и основные популярные альтернативы, которые могут предложить прочие производители. В их числе стандартные SSD на базе платформ Phison E7 (GOODRAM IRDM Ultimate) и SMI SM2260 (Transcend MTE850), а также уникальные решения Plextor и Toshiba.
Помимо этого, в тестах принял участие и заведомый аутсайдер, Intel SSD 600p, который нужен для наглядной иллюстрации того гигантского шага, который совершила Intel, выпустив на рынок SSD 760p.
В результате список протестированных моделей получился следующим:
Используемые версии NVMe-драйверов:
- Intel Client NVMe Driver 4.0.0.1007;
- Microsoft Windows NVMe Driver 10.0.16299.15;
- OCZ NVMe Driver 1.2.126.843;
- Samsung NVM Express Driver 2.3.0.1709.
⇡#Производительность последовательного чтения и записи
При линейном чтении с очередью запросов сравнительно небольшой глубины Intel SSD 760p выдаёт сравнительно неплохой результат. Фактически он отстаёт лишь от накопителей Samsung, причём отставание от прямого соперника – 960 EVO – сравнительно невелико. Это значит, что прошлый потребительский накопитель Intel, SSD 600p, можно забыть как страшный сон. Новинка, которая приходит ему на смену, в буквальном смысле лучше в разы.
Впрочем, если посмотреть на скорость линейной записи, то тут Intel SSD 760p заметно отстаёт не только от накопителей с MLC-памятью. Опережают его и некоторые модели, построенные на TLC 3D NAND. Причина достаточно очевидна: SLC-кеш у Intel SSD 760p имеет сравнительно небольшой размер, и его может не хватать при продолжительных нагрузках.
⇡#Производительность произвольного чтения
Удивительное дело, Intel SSD 760p оказывается близок к тому, чтобы поставить рекорд по скорости неконвейеризуемого произвольного чтения. Отстаёт он лишь от Samsung 960 PRO, который, впрочем, и стоит заметно дороже. Получается, что инженеры Silicon Motion блестяще оптимизировали свою платформу, и теперь контроллер SM2262 действительно может претендовать на то, чтобы стать лучшим общедоступным базовым чипом для потребительских NVMe SSD.
Впрочем, стоит указать на то, что при увеличении глубины очереди запросов относительные результаты Intel SSD 760p в тестах случайного чтения становятся хуже и хуже. То есть сделанные оптимизации направлены именно на работу с очередями команд небольшой глубины. Но в этом есть определённая логика: глубина очереди более 4 команд практически никогда не встречается при реальной десктопной нагрузке.
⇡#Производительность произвольной записи
Ещё более впечатляюще, чем при чтении, Intel SSD 760p выступает при мелкоблочной записи. Именно тут сыграть свою положительную роль удаётся быстрому и ёмкому DRAM-буферу, который Intel встроил в свой новый SSD. Поэтому успех 760p, которому удаётся обогнать и Samsung 960 EVO, и 960 PRO, вполне закономерен. Фактически на операциях случайной записи с блоками небольшого размера Intel SSD 760p на данный момент – самый производительный массовый накопитель.
⇡#Производительность при смешанной нагрузке
Платформы, разрабатываемые Silicon Motion, традиционно хорошо работают при смешанной нагрузке. И новый Intel SSD 760p не стал исключением. На графиках и диаграммах в этом подразделе он уступает лишь двум наиболее быстрым NVMe SSD, которые используют проприетарные контроллеры и память с двухбитовыми ячейками. Иными словами, при необходимости одновременной обработки разнонаправленных операций Intel SSD 760p оказывается самым лучшим накопителем среди вариантов на базе TLC 3D NAND.
⇡#Производительность в CrystalDiskMark
Хотя мы и не считаем показатели CrystalDiskMark релевантными ввиду того, что этот тест использует тестовый файл небольшого размера, уделить им внимание всё-таки нужно из-за его популярности. И как следует из полученных результатов, Intel SSD 760p на фоне прямого конкурента, Samsung 960 EVO, выглядит более чем достойно. Фактически дерзкой интеловской новинке удаётся превзойти «эталонный» 960 EVO при любых вариантах однопоточной мелкоблочной нагрузки. И это значит, что в большинстве реалистичных сценариев работы с дисковой подсистемой Intel SSD 760p сможет предложить лучшую отзывчивость.
Отдельно стоит обратить внимание на скорость случайного чтения 4-килобайтными блоками в отсутствие очереди запросов. Показатель в 63 Мбайт/с – это на данный момент рекорд для SSD, построенных на обычной NAND-памяти. Столь высокое быстродействие в данной дисциплине CrystalDiskMark не способен обеспечить даже Samsung 960 PRO.
⇡#Производительность в PCMark 8 Storage Benchmark 2.0
Казалось бы, результат Intel SSD 760p в комплексном тесте Futuremаrk PCMark 8, который моделирует реальную дисковую нагрузку в различных распространённых приложениях, не так уж и высок. Но не надо забывать, что сегодня мы тестируем недорогой NVMe SSD, который совершенно не претендует на то, чтобы противостоять решениям, построенным на MLC-памяти. А среди моделей, в основе которых лежит TLC 3D NAND, Intel SSD 760p смотрится очень неплохо. Отличной иллюстрацией успешного выступления может служить тот факт, что он хоть и не намного, но всё же опережает «эталонный» Samsung 960 EVO.
Ну и естественно, нельзя не обратить внимание на тот факт, что Intel SSD 760p на 44 процента опережает своего предшественника, SSD 600p. Такое различие в производительности весьма впечатляет, особенно на фоне решения Intel продавать новинку по той же самой цене, по которой продавался предыдущий неудачный вариант.
Правда, Intel SSD 760p быстрее, чем Samsung 960 EVO, не во всех тестовых сценариях PCMark 8. Если посмотреть на показатели, выдаваемые флеш-приводами при прохождении отдельных тестовых трасс, то окажется, что интеловский накопитель уступает предложению южнокорейского производителя в Adobe Illustrator, Battlefield 3, Microsoft Excel и Adobe After Effects, что компенсируется его очень убедительным преимуществом в Adobe Photoshop.
Производительность при реальной нагрузке
Производительность Intel SSD 760p при файловых операциях приятно удивляет. Несмотря на то, что данный накопитель построен на TLC 3D NAND, а его SLC-кеш имеет сравнительно небольшой объём, ему удаётся превзойти большинство конкурентов, за исключением разве только Samsung 960 PRO. Получается так благодаря хорошей приспособленности выбранной Intel аппаратной платформы для обработки смешанных операций, а также за счёт того, что интеловская TLC 3D NAND второго поколения отличается неплохим быстродействием сама по себе.
Intel SSD 760p смотрится в реальных сценариях даже лучше, чем в синтетических тестах. Этому SSD удаётся затесаться в число лидеров и по скорости загрузки игр и приложений. Получается, что для того, чтобы стать практически идеальным (на современном этапе) вариантом для производительных систем средней ценовой категории, интеловская новинка имеет всё, что необходимо.
⇡#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.
Хорошо выдержанной моментальной производительностью при непрерывных конвейеризованных операциях записи Intel SSD 760p не отличается. Впрочем, по меркам потребительских решений имеющегося постоянства скорости вполне достаточно. Никаких катастрофических провалов в быстродействии, которые наблюдались у Intel SSD 600p, при длительной непрерывной работе с новым SSD не встречается.
На приведённом графике можно выделить три участка. При записи первых нескольких гигабайт информации, когда накопитель использует свой SLC-кеш, производительность случайной записи может доходить до 180 тысяч IOPS. После окончания пространства в SLC-кеше скорость приёма данных падает на 25 процентов – до 135 тысяч IOPS. Когда же заканчивается весь набор чистых страниц во флеш-памяти и контроллер параллельно с записью вынужден заниматься ещё и очисткой блоков памяти, скорость резко падает до 70 тысяч IOPS с дальнейшим постепенным снижением.
Посмотрим теперь, как происходит восстановление 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.
Удивительное дело, Intel SSD 760p умеет проводить в массиве флеш-памяти сборку мусора даже в том случае, если команды TRIM на него не передаются. Среди NVMe SSD, которые прошли через нашу лабораторию за последнее время, это – чуть ли не первый такой случай. Обычно разработчики SSD, подключающихся через интерфейс PCI Express, справедливо считают, что автономная сборка мусора – не востребованный в современных условиях алгоритм, потому что все актуальные версии операционных систем давно приобрели поддержку TRIM. Но инженеры Intel всё же уделили внимание и такому аспекту.
Впрочем, назвать автономную сборку мусора в Intel SSD 760p агрессивной вряд ли получится. За время простоя 512-гигабайтный накопитель освобождает под будущие операции лишь около 4,5 Гбайт памяти, что даже меньше объёма SLC-кеша.
Что же касается того, как рассматриваемый накопитель откликается на команду TRIM, то тут к Intel SSD 760p трудно предъявить какие-либо претензии. При получении данной инструкции контроллер сразу запускает процессы освобождения вышедших из использования в файловой системе страниц и сбора мусора. Таким образом, никакой деградации производительности во время использования Intel SSD 760p не подвержен.
⇡#Особенности реализации TRIM
Выполнение команды TRIM современным накопителям даётся не столь 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. 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.
Обработка TRIM в Intel SSD 760p происходит сравнительно быстро и с относительно небольшим штрафом для производительности. Явная заторможенность обслуживания входящих запросов, когда и падает скорость чтения, и возрастает время реакции, наблюдается лишь в течение одной секунды. Ещё несколько секунд после этого наблюдаются некие афтершоки в виде увеличения на один-два порядка времени реакции на входящие запросы, но производительность при этом не падает.
В целом такая обработка TRIM вряд ли сможет доставить какие-то неудобства при практической эксплуатации SSD 760p. Особенно на фоне предшественника, Intel SSD 600p, в котором в ответ на TRIM производительность могла упасть до нуля на период в несколько секунд. Кстати сказать, незаметным для пользователя откликом на TRIM не отличается и Samsung 960 EVO. В нём при работе контроллера над выполнением этой инструкции быстродействие снижается где-то вдвое, причём время, в течение которого наблюдается этот эффект, может легко достигать и десятка секунд.
⇡#Проверка температурного режима
Проверка температурного режима – одно из важных испытаний при тестировании накопителей с интерфейсом NVMe. Обычно быстродействующие накопители, особенно выполненные в M.2-форм-факторе, быстро перегреваются, и этот момент нужно учитывать, чтобы заранее позаботиться об организации их охлаждения.
Прошлый контроллер Silicon Motion, SM2260, был весьма горячим чипом. И накопители на его основе, например тот же Intel SSD 600p, часто снижали производительность для поддержания приемлемой рабочей температуры не только при операциях записи, но и даже при чтении. К счастью, новый контроллер SM2262, используемый в Intel SSD 760p, получил заметно более сдержанное тепловыделение. Поэтому ситуация с температурным режимом свежего интеловского накопителя стала не в пример лучше.
Это подтвердили практические тесты, в рамках которых мы нагружали SSD последовательными операциями с глубиной очереди запросов в 32 команды. Измерения температуры проводились на открытом стенде, какой-либо дополнительный обдув SSD воздушным потоком не производился.
Критической температурой для Intel SSD 760p, при которой накопитель уходит в троттлинг, производителем выбрана величина в 70 градусов. Но как следует из приведённого графика, интенсивные операции чтения разогреть SSD до такой температуры не могут.
Однако во время операций интенсивной записи добиться включения троттлинга оказывается всё-таки возможно. Однако сделать это не так уж и просто. В наших условиях потребовалось непрерывно совершать операции с SSD в течение почти двух минут – только в этом случае температура приблизилась к 70-градусному рубежу. Кроме того, нельзя не отметить, что троттлинг у Intel SSD 760p имеет очень «нежный» характер: при включении «щадящего» режима производительность падает всего на 5-10 процентов, что в реальном использовании практически незаметно.
В итоге Intel SSD 760p можно отнести к числу относительно холодных накопителей с NVMe-интерфейсом. Его тепловыделение кардинально ниже, чем у многих распространённых моделей. До сих пор наиболее благоприятным температурным режимом среди NVMe-накопителей в форм-факторе M.2 выделялся Samsung 960 EVO, но и рассмотренная в этом обзоре новинка не сильно отличается от предложения южнокорейского производителя с точки зрения практического нагрева. Intel SSD 760p вполне можно использовать в современных производительных системах без дополнительных радиаторов и обдува и при этом не страдать от снижения быстродействия дисковых операций.
⇡#Тестирование выносливости
Результаты тестирования надёжности Intel SSD 760p приведены в отдельном специальном материале «Надёжность SSD: результаты ресурсных испытаний».
⇡#Выводы
То, что Intel делает в последнее время в сегменте потребительских твердотельных накопителей, вызывает как минимум уважение. После того как у компании заработало производство 64-слойной 3D NAND и появилась инновационная технология 3D XPoint, она раз за разом представляет очень интересные и привлекательные для пользователей SSD, явно намереваясь повоевать с Western Digital за второе место на рынке. И рассмотренная в этом обзоре новинка, SSD 760p, вслед за 545s, 800P и 900P, продолжает ряд удачных накопителей Intel, которые могут стать прекрасным оружием для конкурентной борьбы.
Для нового NVMe-накопителя на базе традиционной флеш-памяти разработчикам Intel удалось собрать лучшие доступные им сегодня составляющие: 64-слойную TLC 3D NAND второго поколения с 256-гигабитными ядрами и доработанный контроллер Silicon Motion SM2262, который получен глубокой оптимизацией из чипа SM2260. В результате на выходе получилось очень достойное решение, которое не только превзошло актуальные предложения производителей второго-третьего эшелона, но и внезапно оказалось способно потягаться с таким «твердотельным авторитетом», как Samsung 960 EVO.
И даже больше того, детальное знакомство показало, что Intel SSD 760p по многим параметрам определённо лучше самого популярного самсунговского NVMe SSD. В частности, интеловская новинка превосходит Samsung 960 EVO по быстродействию при произвольных операциях и при смешанной нагрузке, чего вполне хватает, чтобы со многими реальными задачами она справлялась быстрее, чем 960 EVO. Кроме того, Intel даёт на свой накопитель пятилетнюю, а не трёхлетнюю гарантию с более высоким объёмом разрешённой записи. И сопровождается это всё более низкой, чем у Samsung 960 EVO, рекомендованной ценой. Суммарно такой набор аргументов выглядит весьма убедительно, а единственная серьёзная претензия, которую можно выдвинуть в адрес Intel SSD 760p, – небольшой по современным меркам размер SLC-буфера, что может негативно проявиться при продолжительных операциях записи данных.
В конечном счёте Intel SSD 760p вполне может претендовать на то, чтобы сместить Samsung 960 EVO с позиции наиболее привлекательного потребительского NVMe SSD современности. Разумеется, безапелляционно утверждать, что интеловская новинка однозначно интереснее, нельзя, ведь SSD 760p и 960 EVO – относительно близкие по потребительским свойствам накопители. Но нам всё же представляется, что на сегодняшний день вариант компании Intel более выгоден по соотношению цены и потребительских качеств. Поэтому по итогам тестирования Intel SSD 760p получает нашу награду «3DNews рекомендует!».
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
Подписаться
