Выбираем лучший M.2 SSD объёмом 240-256 Гбайт c интерфейсом NVMe: большой сравнительный тест

⇡#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.
• 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 проводились с установленными обновлениями микропрограммы процессора и операционной системы и с активированными «заплатками».

⇡#Список участников тестирования

Список протестированных моделей NVMe SSD вместе с использованными версиями прошивок выглядит следующим образом:

• ADATA XPG SX8000 256 Гбайт (ASX8000NP-256GM-C, прошивка C2.2.1);
• ADATA XPG SX7000 256 Гбайт (ASX7000NP-256GT-C, прошивка CB1.1.1);
• ADATA XPG SX6000 256 Гбайт (ASX6000NP-256GT-C, прошивка V6005-a9);
• Corsair Force Series MP500 240 Гбайт (CSSD-F240GBMP500, прошивка E7FM04.C);
• Intel SSD 600p 256 Гбайт (SSDPEKKW256G7X1, прошивка PSF121C);
• Intel SSD 760p 256 Гбайт (SSDPEKKW256G801, прошивка 001C);
• Kingspec NE-240 240 Гбайт (NE-240, прошивка Q1205A0);
• Kingston KC1000 240 Гбайт (SKC1000/240G, прошивка E7FT04.9);
• Patriot Hellfire M.2 240 Гбайт (PH240GPM280SSDR, прошивка E7FM04.C);
• Patriot Scorch M.2 240 Гбайт (PS240GPM280SSDR, прошивка E8FM11.4);
• Plextor M8Pe 256 Гбайт (PX-256M8PeG, прошивка 1.06);
• Plextor M9Pe 256 Гбайт (PX-256M9PeG, прошивка 1.03);
• Samsung 960 EVO 250 Гбайт (MZ-V6E250BW, прошивка 3B7QCXE7);
• Smartbuy M7 240 Гбайт (SSDSB240GB-M7-M2, прошивка E7FM04.C);
• Toshiba OCZ RD400 256 Гбайт (RVD400-M22280-256G, прошивка 57CZ4102);
• Transcend MTE850 256 Гбайт (TS256GMTE850, прошивка C2.3.13);
• Transcend MTE820 256 Гбайт (TS256GMTE820, прошивка CB1.1.A);
• Western Digital Black SSD 256 Гбайт (WDS256G1X0C, прошивка B35500WD).

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.

Для получения представления о том, как скорости современных NVMe SSD соотносятся с производительностью SATA-накопителей, на диаграммы с результатами мы также поместили показатели Samsung 860 EVO 250 Гбайт – одно из лучших решений для устаревающего интерфейса.

⇡#Особенности реализации SLC-кеширования

Большинство современных накопителей для повышения показателей производительности использует технологию ускоренной записи, основанную на SLC-кешировании. Суть данной технологии заключается в том, что первичная запись данных выполняется в высокоскоростном однобитовом режиме, а перепрограммирование ячеек в номинальные для них двухбитовые и трёхбитовые состояния, для работы с которыми требуется заведомо больше времени, происходит позднее, в моменты простоя накопителя. Такой подход в разы увеличивает реальную скорость записи, однако нужно понимать, что ускоренная запись возможна лишь для ограниченного объёма данных, определяемого объёмом SLC-кеша.

SLC-кеш может работать по статической, либо по динамической схеме. В первом случае флеш-память, работающая в однобитовом режиме выделяется в массиве флеш-памяти заблаговременно (например, на этапе производства SSD), и её объём заранее предопределён. Во втором случае для кеширования используются те же самые ячейки, которые впоследствии участвуют в хранении информации в обычном для них двухбитовом или трёхбитовом режиме. При таком подходе размер SLC-кеша определяется объёмом свободного пространства и может варьироваться в достаточно широких пределах.

Кроме того, различные накопители могут поддерживать или не поддерживать запись Direct-to-TLC. Если поддержки такого режима нет, сохранение новых данных возможно лишь в SLC-кеш, а в том случае, когда в нём не остаётся свободного места, контроллеру накопителя приходится приостанавливать обработку входящего потока данных и заниматься освобождением кеша, перенося данные из него в основной массив памяти. Такая реализация проще, но она приводит к утрате постоянства производительности и серьёзному падению скорости SSD при нехватке объёма SLC-кеша. Поддержка режима Direct-to-TLC требует от разработчиков контроллера и микропрограммы дополнительных затрат, но зато избавляет накопитель от многих негативных эффектов.

К сожалению, производители SSD не горят желанием сообщать подробности о том, как в их детищах реализованы алгоритмы SLC-кеширования. Поэтому все подробности приходится выяснять практическим путём.

Приведённая ниже справочная таблица раскрывает основные параметры SLC-кеша у протестированных нами моделей SSD.

⇡#Производительность последовательного чтения и записи

Вот и яркое подтверждение того, что необходимость расширения пропускной способности интерфейса для твердотельных накопителей давно назрела. На приведённой диаграмме разные NVMe SSD показывают принципиально различные результаты даже при самой простой операции – линейном чтении.

При этом стоит отметить, что некоторые производители в спецификациях своих моделей накопителей указывают скорости последовательного чтения, близкие к пропускной способности шины PCI Express 3.0 x4, но надо иметь в виду, что такие результаты можно получить только в нереальных для десктопной нагрузки условиях многопоточных операций. В действительности же максимальные скорости последовательного чтения, достижимые сегодня с NVMe SSD, пока лишь достигли отметки в 2 Гбайт/с, причём наилучший результат в этом случае демонстрирует Samsung 960 EVO.

Отдельного упоминания заслуживают и высокие результаты Intel SSD 760p и Kingspec NE, основанных на платформах Silicon Motion нового поколения, а также Plextor M8Pe и Toshiba OCZ RD400, которые используют наработки Marvell и планарную MLC NAND.

Обратите внимание, лучшие NVMe SSD обеспечивают трёх-четырёхкратное преимущество в скорости линейного чтения над SATA-накопителями. Однако один лишь прогрессивный интерфейс значит далеко не всё. Среди участников испытаний есть модели, которые от Samsung 860 EVO ушли совсем недалеко.

Скорость линейной записи – характеристика, которая в первую очередь определяется не контроллером, а структурой и составом массива флеш-памяти накопителя. Лучшие скорости ожидаемо демонстрируют те накопители, в которых применена планарная MLC-память с размером кристаллов 128 Гбит. Мало того, что запись в устройства NAND с двухбитовыми ячейками выполняется быстрее в принципе, к тому же такие накопители имеют более параллелизованный массив флеш-памяти, и контроллер в таком случае может эффективнее обслуживать входящий поток данных. За примерами ходить далеко не надо. Группа лидеров сформирована из решений на платформе Phison E7, а также из накопителей Plextor M8Pe и Toshiba OCZ RD400 с одной и той же памятью – планарной 15-нм MLC NAND производства Toshiba.

Если же говорить о более доступных накопителях с трёхмерной памятью на борту, то лучшие результаты демонстрируют решения на базе флеш-памяти с ёмкостью кристаллов 256 Гбит. Среди них выделяются типовые накопители на контроллере SM2260 и Micron MLC 3D NAND первого поколения, Patriot Scorch M.2 на Toshiba BiCS3, Samsung 960 EVO на Samsung TLC 3D V-NAND четвёртого поколения и Intel SSD 760p на Intel TLC 3D NAND второго поколения.

⇡#Производительность произвольного чтения

Для выполнения операций случайного чтения с хорошим темпомот накопителей требуется не столько быстрая память с низкими задержками, сколько интеллектуальный контроллер и качественная оптимизация микропрограммы. Соответственно, в лидерах тут оказывается несколько разношёрстный набор накопителей. В первую очередь это – Intel SSD 760p, основанный на новом контроллере SMI SM2262, а также безбуферный Kingspec, построенный на родственном контроллере SM2263XT. Кроме того, хорошими результатами могут похвастать Samsung 960 EVO, Toshiba OCZ RD400 и Plextor M8Pe – три разнородных накопителя, над созданием и финальной оптимизацией прошивок которых работали мощные инженерные команды конечных производителей SSD, а не разработчиков контроллеров.

Попутно заметим, что случайное чтение в отсутствии очереди запросов – это операции, в которых преимущество NVMe SSD не особенно-то и заметно. Да, лидирующие NVMe-накопители опережают лучшие SATA SSD, но во-первых, уровень такого преимущества составляет лишь 20-25 процентов, а во-вторых, среди NVMe-решений есть большое число таких, которые проигрывают Samsung 860 EVO.

Появление в операциях случайного чтения очереди запросов вносит в распределение накопителей некоторые коррективы. Решения, построенные на контроллерах Silicon Motion, отходят на второй план, а в числе лидеров закрепляются Toshiba OCZ RD400, Plextor M8Pe и Samsung 950 EVO. Также неплохими результатами здесь могут похвастать типовые решения на контроллере Phison PS5007-E7. И это позволяет сделать любопытное обобщение: в данном тесте на первые позиции вышли накопители на планарной MLC NAND производства Toshiba и «особенный» Samsung 960 EVO, в вертикально интегрированной платформе которого, очевидно, есть немало фирменных южнокорейских хитростей.

⇡#Производительность произвольной записи

Скорость произвольной записи (в отличие от последовательной) ограничивается контроллером, а не параметрами массива флеш-памяти. Поэтому вместе с Toshiba OCZ RD400, построенным на MLC-памяти, в числе лидеров находятся накопители Samsung 960 EVO и Intel SSD 760p с TLC 3D-памятью. Кроме того, некоторым сюрпризом можно посчитать пребывание в верхней части диаграммы и большого количества SSD на недорогих контроллерах Silicon Motion, использующих MLC 3D NAND или TLC 3D NAND компании Micron первого поколения.

Появление в нагрузке очереди запросов приводит к тому, что контроллер получает возможность распараллеливать нагрузку и скорость массива памяти начинает вносить в результаты определённый вклад. Это приводит к тому, что к лидерам присоединяются те SSD, которые построены на базе платформы Phison PS5007-E7, комплектующейся планарной MLC NAND.

⇡#Производительность при смешанной нагрузке

Тестам производительности при смешанной нагрузке мы уделяем особое внимание. С одной стороны, такие операции наиболее типичны для современных систем, где в любом случае существуют какие-то фоновые процессы, с другой стороны – здесь хорошо раскрывается потенциал, заложенный в аппаратных платформах накопителей.

Лидирует с большим отрывом при смешанных последовательных операциях Toshiba OCZ RD400. Это – уникальный на данный момент накопитель, где собраны воедино и мощный контроллер, и массив флеш-памяти с высокой степенью параллелизма, собранный из устройств MLC NAND.

Помимо Toshiba OCZ RD400 в группу лидеров попадает Plextor M8Pe, который отдалённо похож на него по внутреннему устройству, а также Kingspec NE-240, оказавшийся в такой компании благодаря какой-то специальной магии, реализованной в контроллере SMI SM2263XT.

Если смешанные операции носят случайный характер, картина немного меняется. Toshiba OCZ RD400 и Plextor M8Pe продолжают удерживать лидирующие позиции, но в их компанию нацеливаются попасть решения на платформе Phison E7, обладающие таким же с точки зрения строения массивом флеш-памяти.

Если же говорить о более доступных SSD, использующих 3D NAND, то среди них со смешанной нагрузкой лучше работают Intel SSD 760p, Kingspec NE-240 и Samsung 960 EVO.

Стоит отметить, что тесты выявляют существование среди современных NVMe SSD достаточно большой группы накопителей, которые совсем не лучше производительных SATA-моделей. Если быстродействие – один из ваших приоритетов, то из числа рассматриваемых вариантов нужно заведомо вычеркнуть решения на базе планарной TLC-памяти и TLC 3D NAND авторства Intel/Micron первого поколения. Кроме того, достаточно посредственными результатами отличается и новая бюджетная платформа Phison PS5008-E8.

⇡#Производительность в PCMark 8 Storage Benchmark 2.0

Тест PCMark 8 комплексный, и в его результатах в первую очередь учитывается способность SSD быстро работать в разноплановых режимах. Поэтому среди лидеров здесь оказываются те накопители, которые демонстрировали хорошее быстродействие не в каких-то отдельных сценариях, а повсеместно. И это – накопители на разных контроллерах, использующие в качестве флеш-памяти планарную 15-нм MLC NAND производства Toshiba. При этом нужно понимать, что такая память хороша не столько своей двумерной структурой или двухбитовостью ячеек, но и тем, что её кристаллы имеют ёмкость по 128 Гбит. В результате, контроллеры накопителей, задействующих такие кристаллы, имеют возможность пользоваться чередованием устройств в своих каналах, что закономерно повышает производительность. Наилучший результат показывает Plextor M8Pe, а вместе с ним в группу лидеров входит Toshiba OCZ RD400 и накопители на платформе Phison PS5007-E7.

Если же говорить о более доступных по цене моделях NVMe SSD на базе различных видов 3D NAND, то среди них отметить стоит три накопителя: Plextor M9Pe, Samsung 960 EVO и Intel SSD 760p. Именно они обеспечивают более высокую производительность, которая где-то в полтора раза превышает показатели эталонного SATA SSD – Samsung 860 EVO.

Интегральный результат PCMark 8 нужно дополнить и показателями производительности, выдаваемыми накопителями при прохождении отдельных тестовых трасс, которые моделируют различные варианты реальной нагрузки. Дело в том, что при разноплановой нагрузке флеш-приводы могут вести себя каким-либо особым образом.

⇡#Реальные сценарии нагрузки

Копирование файлов внутри накопителя – хороший пример смешанной нагрузки. И поэтому высокую производительность здесь выдают те накопители, которые имеют более подходящую для таких сценариев работы конструкцию. Иными словами, нет ничего удивительного в том, что в верхней части диаграммы сгруппировались накопители с устаревающей, но всё ещё актуальной планарной MLC NAND. Будет действительно жалко, когда такие модели уйдут с рынка, потому что другой флеш-памяти с ядрами небольшого объёма у нас нет. Поэтому нужно готовиться к тому, что среди NVMe SSD объёмом в четверть терабайта постепенно пропадут модели, которые можно будет относить к флагманскому уровню.

Если же говорить о NVMe SSD с более новыми типами многослойной памяти, то в этой весовой категории лучшую производительность могут предложить Samsung 960 EVO и решения, использующие MLC 3D NAND первого поколения производства Micron.

С быстродействием при архивации ситуация примерно такая же, как и с копированием, но Samsung 960 EVO здесь оказывается на одном уровне с накопителями класса Plextor M8Pe и Toshiba OCZ RD400.

В задачах разархивации (установки ПО) на первое место неожиданно вырывается Samsung 960 EVO. Ему помогает в этом эффективная система SLC-кеширования вместе с высокой производительностью контроллера Polaris. Что же касается накопителей на базе планарной MLC NAND, то их скорость примерно одинакова и хуже, чем у предложения Samsung.

Тесты скорости запуска приложений имеют огромную практическую ценность, ведь по ним можно судить о том, насколько тот или иной вариант хорош в роли системного накопителя, на котором разворачивается операционная система и часто запускаемые программы. И если судить по приведённым результатам, геймерам лучше всего подойдут Toshiba OCZ RD400, Intel SSD 760p и Plextor M9Pe. Эти три накопителя имеют лучшую оптимизацию под операции разнородного чтения, возникающие в процессе старта тяжёлых игровых приложений и во время подгрузки игровых уровней.

Кстати, обратите внимание, при запуске игры любые NVMe SSD показывают лучшую, чем SATA SSD, скорость несмотря на то, что во многих синтетических тестах Samsung 860 EVO удавалось легко обгонять наиболее медленные NVMe SSD, основанные на 32-слойной TLC 3D NAND Intel и Micron первого поколения.

Нагрузка, возникающая при старте рабочих приложений, немного отличается. Здесь выше ценится не последовательное, а произвольное чтение, и в число лидеров добавляется Plextor M9Pe. Неплохие результаты демонстрируют в том числе и типовые накопители на платформе Phison PS5007-E7, а также Samsung 960 EVO.

⇡#Работа TRIM и фоновой сборки мусора

Испытывая различные твердотельные накопители, мы всегда проверяем то, как они отрабатывают команду операционной системы TRIM и способны ли они собирать мусор во флеш-памяти и тем самым восстанавливать свою производительность без какой-либо помощи со стороны операционной системы, то есть в такой ситуации, когда команда TRIM им не передаётся. Такое тестирование было проведено и в этот раз. Схема испытания стандартна: на накопитель накладывается длительная непрерывная нагрузка на запись, которая приводит к заполнению данными полного объёма флеш-памяти и деградации производительности, после чего мы отключаем отсылку команды TRIM и предоставляем SSD возможность самостоятельно восстановиться за счёт собственного автономного алгоритма сборки мусора, но без явных указаний со стороны операционной системы. По прошествии 15-минутной паузы мы измеряем скорость и сравниваем её с производительностью свежего SSD. Затем на накопитель принудительно подаётся команда TRIM — и после небольшой паузы, в течение которой SSD обрабатывает эту команду, скорость измеряется ещё раз.

Результаты такого тестирования приведены в следующей таблице, где для каждой протестированной модели указано, реагирует ли она на TRIM очисткой неиспользуемой части флеш-памяти и может ли она заготавливать чистые страницы флеш-памяти под будущие операции, если команда TRIM на неё не подаётся. Для накопителей, которые, как выяснилось, способны осуществлять сборку мусора и без команды TRIM, мы также указали тот объём флеш-памяти, который был самостоятельно освобождён контроллером SSD под будущие операции. Для случая эксплуатации накопителя в среде без поддержки TRIM это как раз тот объём данных, который можно будет сохранить на накопитель с высокой первоначальной скоростью после простоя.

Как можно заметить, глобальной тенденцией, затрагивающей современные NVMe-накопители, является если не отказ от реализации алгоритмов автономной сборки мусора, работающей в отрыве от TRIM, то по меньшей мере снижение её агрессивности. И это вполне закономерно. NVMe-драйверы, необходимые для работы твердотельных накопителей с прогрессивным интерфейсом, существуют лишь для наиболее свежих версий операционных систем, в которых передача команды TRIM заведомо реализована. Следовательно, попасть в среду, где полностью автономная сборка мусора нужна по-настоящему, SSD с NVMe-интерфейсом будет очень непросто.

Тем не менее, моделей, способных готовить память под будущие операции безо всяких инструкций от операционной системы, достаточно много. Правда, высвобождением значительного пространства в таких условиях не может похвастать ни одна модель. Но это вполне объяснимо: в SSD нового поколения, основанных на 3D NAND, резервная область гораздо важнее для работы SLC-кеша, выравнивания износа ячеек и для подменного фонда. Поэтому наибольшее пространство в рамках автономной сборки мусора выделяют модели SSD с большим резервом: либо имеющие уменьшенную до 240 Гбайт доступную для пользователя ёмкость и построенные на планарной MLC памяти, либо модели на базе TLC 3D NAND Intel/Micron первого поколения, которые имеют раздутый до 288 Гбайт массив флеш-памяти.

⇡#Температурный режим

Температурный режим – достаточно критичная проблема для NVMe SSD в форм-факторе M.2. Такие накопители имеют небольшие габариты, но сосредотачивают на себе набор микроэлектронных компонентов, отличающихся заметным тепловыделением. Нормальный же отвод тепла в этом случае затруднён имеющимися ограничениями на занимаемое M.2-накопителями пространство. Даже установка элементарных радиаторов на чипах формально спецификацией NVMe не допускается, не всегда возможна и организация элементарного обдува накопителя воздушным потоком. В результате, очень важным параметром имеющихся аппаратных реализаций является их способность функционировать без перегрева без какого-либо специального теплоотвода.

Впрочем, справедливости ради стоит упомянуть, что в последнее время стали появляться достаточно эффективные средства противодействия чрезмерному нагреву NVMe SSD в формате M.2. Производители материнских плат стали размещать слоты M.2 таким образом, чтобы накопители попадали под чипсетные радиаторы, а производители охлаждения освоили выпуск радиаторов, которые можно добавлять на M.2 SSD в десктопных системах, где пространственные ограничения не столь суровы.

Идут на какие-то хитрости и сами разработчики NVMe SSD. Например, два накопителя в сегодняшнем тестировании, Corsair Force Series MP500 и Samsung 960 EVO, оказались укомплектованы специальной теплорассеивающей этикеткой, сделанной с применением слоя медной фольги. А некоторые модели, например, ADATA XPG Gammix S10, Plextor M8Pe и Plextor M9Pe, сразу поставляются с предустановленным производителем радиатором.

Перед тем, как привести результаты натурных температурных измерений, необходимо пояснить, что для разных накопителей приемлемым считается различный температурный режим. К сожалению, производители практически никогда не приводят информации о предельно допустимой температуре для своих продуктов, поэтому нам пришлось собирать такую информацию программно – через S.M.A.R.T. В следующей таблице приведены значения предельных температур для каждого из протестированных NVMe SSD: максимально допустимая температура – нагрев, при котором накопитель начинает предпринимать активные действия для его снижения, например, включает троттлинг, и критическая температура, которая классифицируется контроллером накопителя как полный Армагеддон, когда происходит аварийное отключение.

Приведённые данные устанавливают некие ориентиры, которые позволяют судить о том, какие из NVMe-накопителей могут отличаться наибольшим нагревом. В частности, увеличение температуры свыше 100 градусов допускают модели, построенные на аппаратной платформе Phison PS5007-E7, и именно такие SSD стоит считать наиболее ожогоопасными.

Но более полную картину даёт, естественно, практическое тестирование. В первом испытании мы измерили ту температуру, которую NVMe SSD приобретают в состоянии простоя, без какой-либо активной нагрузки. При тестировании SSD устанавливались в M.2-слот на материнской плате, расположенной на открытом стенде, какого-либо целенаправленного обдува накопителей воздухом не проводилось.

Тройка самых холодных NVMe-накопителей в состоянии простоя состоит из ADATA XPG SX7000 (в варианте с радиатором – Gammix S10), Samsung 960 EVO и Intel SSD 760p. Самые горячие накопители – это ADATA XPG SX6000 и Kingston KC1000.

Второй тест был проведён при нагрузке, которая создавалась четырьмя потоками, проводящими одновременно операции произвольной и линейной чтения и записи. Это – достаточно тяжёлый для накопителей режим, хорошо нагревающий как контроллер, так и чипы памяти. Приведённые на диаграмме величины зафиксированы после непрерывной трёхминутной работы SSD.

Всё более чем логично. Сильнее всего греются накопители на платформе Phison PS5007-E7: как и было обещано, они могут раскаляться до температур, превышающих 100 градусов. Самые же холодные накопители – это изделия с медленным контроллером SMI SM2260. Разумный компромисс между температурой и производительностью предлагают Samsung 960 EVO, Plextor M9Pe и Intel SSD 760p.

⇡#Выводы

Тестирование показало, что никаких веских причин сторониться NVMe-накопителей нет. Если речь идёт про современные системы, то у NVMe SSD в форм-факторе M.2 нет никаких проблем совместимости, а их потребительские качества заведомо лучше, чем у SSD с наследственным SATA-интерфейсом. Инженерные усилия производителей накопителей направлены сейчас именно на развитие темы NVMe, поэтому наиболее быстрые и надёжные модели предлагаются сегодня именно с этим прогрессивным интерфейсом. Единственный оставшийся фактор, который может удерживать от предпочтения NVMe-накопителей, – их стоимость. Однако ситуация быстро выправляется. Например, в начале 2017 года среднестатистический SATA SSD был дешевле условного NVMe SSD примерно на 30 процентов, сегодня же ценовая разница снизилась до 10-20 процентов, и очевидно, что это далеко не финальная точка этого процесса.

Впрочем, нужно понимать, что не все NVMe SSD «одинаково полезны». Тестирование выявило весьма забавное обстоятельство: среди NVMe-накопителей существуют модели, которые притворяются высокопроизводительными и даже используют шину PCI Express 3.0 x4, но при этом по реальным показателям быстродействия оказываются всего лишь подобны добротным SATA SSD. Подобным поведением в первую очередь отличаются SSD, основанные на контроллере SM2260 и укомплектованные TLC 3D NAND-памятью Intel/Micron первого поколения. В качестве яркого примера «обманного» накопителя можно привести Intel SSD 600p, которому благодаря недюжинным маркетинговым усилиям микропроцессорного гиганта даже удалось стать весьма популярным продуктом. Как раз такие «предатели» и портят имидж NVMe: именно они зачастую виновны в том, что у многих пользователей складывается не совсем верное мнение про новые технологии.

Если же отмести заведомо неудачные модели, то качественные NVMe SSD при реальной нагрузке обеспечивают примерно полутора-двукратное увеличение скорости доступа к данным (загрузки приложений, файловых операций) по сравнению с лучшими SATA SSD без особого труда. И это – весьма впечатляющий прогресс, пренебрегать которым явно не стоит.

Практическое сравнение представленных на рынке NVMe SSD ёмкостью в четверть терабайта позволяет обрисовать ситуацию и более конкретно. Наилучшую производительность в этой весовой категории обеспечивают те накопители, которые располагают массивом флеш-памяти с наивысшей степенью параллелизма. На сегодня это – модели с планарной 15-нм MLC NAND, которые хотя и уходят с рынка, в продаже всё ещё доступны. Именно такие накопители, например, Toshiba OCZ RD400, Plextor M8Pe или Smartbuy M7, занимают в большинстве случаев лидирующие позиции на диаграммах производительности.

Впрочем, редкая память с высокой себестоимостью приводит к тому, что и стоят такие модели дороже, поэтому оптимальным выбором они становятся далеко не всегда. Решения на базе более доступной 3D NAND могут почти не проигрывать им по производительности, но при этом быть более привлекательными по цене. Для того, чтобы представить себе всю картину, сложившуюся на отечественном рынке NVMe SSD, мы составили традиционную карту соотношения цены и производительности, на которой совмещена усреднённая скорость SSD согласно результатам проведённого тестирования и их средняя стоимость по данным «Яндекс.Маркета» (для Москвы на 11.04.18). Форма маркеров на диаграмме указывает на тип памяти накопителей: треугольный маркер соответствует планарной MLC NAND, квадратный – MLC 3D NAND, круглый – TLC 3D NAND и ромбовидный – планарной TLC NAND.

Приведённая иллюстрация вряд ли нуждается в каких-то подробных комментариях. Поэтому нам остаётся лишь выдать список рекомендуемых для приобретения моделей.

Высочайшая производительность

Наилучшую производительность среди имеющихся на российском рынке M.2 NVMe SSD объёмом 240–256 Гбайт способен выдать накопитель Toshiba OCZ RD400. Эта модель побеждает за счёт использования планарной 15-нм MLC NAND производства Toshiba, которая управляется проприетарным контроллером.

Для тех, кому накопитель Toshiba кажется переоценённым (а он действительно стоит дороговато), разумной альтернативой может стать Plextor M8Pe. В основе этого накопителя лежит точно такая же память, выступающая гарантией хороших скоростных характеристик и высокой надёжности, но управляемая иным контроллером – Marvell 88SS1093. Производительность из-за этого получается чуть ниже, чем у продукта Toshiba, но разрыв совсем некритичный.

Рациональный вариант

Если немного поступиться требованиями к производительности, и не ориентироваться на передовые модели, то можно серьёзно сэкономить. Наиболее разумным вариантом по соотношению потребительских качеств уже давно считается Samsung 960 EVO, и в проведённом тестировании он вновь подтвердил свой статус. Хотя SSD компании Samsung и построен на TLC 3D V-NAND, благодаря продвинутому контроллеру Polaris он легко может соревноваться в скорости с некоторыми MLC-моделями, а по практической надёжности этому накопителю попросту нет равных.

В качестве альтернативного варианта для Samsung 960 EVO мы предлагаем рассмотреть одно из типовых воплощений платформы Phison PS5007-E7 – Smartbuy M7. В этом SSD применяется такая же MLC-память Toshiba, как и в SSD из категории «высочайшая производительность», и это обуславливает достаточную неплохие показатели быстродействия. Стоимость же решения Smartbuy такова, что в некоторых торговых точках он может быть даже дешевле, чем Samsung 960 EVO.

Начальный уровень

Покупать бюджетный NVMe SSD в розничном магазине смысла практически нет. Такие модели вряд ли покажут какое-то ощутимое преимущество по сравнению с более доступными SATA SSD. Но есть исключение: можно заказать на Aliexpress.com твердотельный накопитель Kingspec NE-240. Эта модель обладает феноменально привлекательно ценой, а её производительность благодаря новому контроллеру SMI SM2263XT с поддержкой технологии HMB заведомо лучше, чем у любых других бюджетных предложений, в особенности на сценариях, связанных с чтением данных.

Если же вы не хотите связываться с китайским интернет-магазином или не уверены в качестве продукции Kingspec (а к ней действительно есть вопросы), то можно посоветовать обратить внимание на новый накопитель Patriot Scorch M.2, основанный на новом контроллере Phison и Toshiba BiCS3-памяти. Однако переплата окажется на уровне 1,5–2 тысяч рублей, которые не будут компенсированы более высоким быстродействием.

Накопители для тестирования предоставлены компанией «Регард», где всегда есть широкий выбор SSD по выгодным ценам.