⇡#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 5.5.0
  • 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, 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, 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

Plextor M8V позиционируются в качестве массового SATA-накопителя, построенного на самых современных технологиях флеш-памяти. Поэтому сравнивать его логично с подобными же моделями на 64-слойной трёхмерной флеш-памяти с трёхбитовыми ячейками, представленными и выведенными на рынок в течение последних месяцев большинством ведущих производителей.

В результате список протестированных моделей накопителей получается следующим:

• Crucial MX500 500 Гбайт (CT500MX500SSD1, прошивка M3CR010);
• Intel SSD 545s 512 Гбайт (SSDSC2KW512G8, прошивка LHF002C);
• Plextor M8V 512 Гбайт (PX-512M8VC, прошивка 1.01);
• Samsung 860 EVO 500 Гбайт (MZ-76E500, прошивка RVT01B6Q);
• Samsung 860 PRO 512 Гбайт (MZ-76P512, прошивка RVM01B6Q);
• Smartbuy Puls 512 Гбайт (SB512GB-PLS-25SAT3, прошивка SAFM13.2);
• Toshiba TR200 480 Гбайт (THN-TR20Z4800U8, прошивка SBFA12.4);
• Western Digital Blue 3D NAND 500 Гбайт (WDS500G2B0A, прошивка X61130WD).

Весь приведённый перечень составлен из накопителей, где применяется 64-слойная флеш-память. Однако аппаратные платформы в них различны. Crucial MX500 основан на памяти производства Micron; Intel SSD 545s базируется на памяти Intel; Plextor M8V вместе с Smartbuy Puls и Toshiba TR200 – накопители с Toshiba BiSC3; в WD Blue 3D NAND тоже используется BiSC3-память, но выпущенная SanDisk, и, наконец, накопители Samsung 860 EVO и PRO – это решения на базе трёхмерной памяти Samsung с трёхбитовыми и двухбитовыми ячейками соответственно.

⇡#Производительность последовательного чтения и записи

Скорость последовательного чтения с Plextor M8V, как это обычно и бывает у SATA-накопителей, ограничивается SATA-интерфейсом. По записи же он в число лидеров не входит, но в то же время демонстрирует вполне приемлемый результат на уровне 340 Мбайт/с. К тому же не стоит забывать о SLC-кеше, который позволяет записывать на M8V небольшие объёмы информации с максимальной скоростью.

Производительность произвольного чтения

К сожалению, комбинация из контроллера SM2258 и BiCS3-памяти, которую соорудили инженеры Plextor, показывает относительно низкую производительность при операциях произвольного чтения. Пожалуй, это – главное разочарование в сегодняшнем тестировании. Производительность M8V, конечно, выше, чем у накопителей на контроллерах Phison, но прочие SSD, построенные на контроллерах Silicon Motion, например Intel SSD 545s или Crucial MX500, выдают значительно лучшие результаты.

Производительность произвольной записи

Plextor M8V не блещет высокими показателями и при операциях случайной записи. В отсутствие очереди запросов этот SSD отстаёт лишь от накопителей Samsung, но при появлении очереди даже небольшой глубины ситуация сильно меняется и M8V отстаёт от большинства соперников, сравниваясь по производительности с Smartbuy Puls – накопителем на аналогичной BiSC3-памяти Toshiba, но с контроллером Phison.

Производительность при смешанной нагрузке

Вообще, накопители, построенные на контроллерах Silicon Motion, обычно очень резво обслуживают смешанные операции, за что мы их нередко хвалим. Однако с Plextor M8V ситуация нетипична. Отключив фирменную технологию динамического SLC-кеширования и реализовав вместо этого статический кеш, разработчики Plextor несколько ухудшили один из главных козырей платформы. Но при случайной смешанной нагрузке при примерно равном соотношении между числом операций чтения и записи производительность M8V всё-таки оказывается на сравнительно неплохом уровне. Приличную скорость он может обеспечить и при последовательных смешанных операциях, когда преобладающее число операций чтения разбавлено небольшим количеством записей. Иными словами, в определённых сценариях M8V вполне способен оказываться достаточно неплохим решением.

Производительность в CrystalDiskMark

С точки зрения CrystalDiskMark, Plextor M8V – относительно быстрая модель SSD, которая уступает Samsung 860 EVO или Crucial MX500 лишь по скорости случайного чтения. Однако не стоит забывать, что данный бенчмарк оперирует тестовым файлом небольшого объёма, поэтому измеренные им показатели характеризуют быстродействие SLC-кеша, а не накопителя в целом.

Производительность в PCMark 8 Storage Benchmark 2.0

Интегральный показатель PCMark8 – теста, который моделирует поведение пользователя при работе в распространённых приложениях, – ставит Plextor M8V на достаточно высокий уровень. Среди SATA SSD последнего поколения он смотрится вполне достойно, а это значит, что популярные в прошлом модели на планарной или 32-слойной флеш-памяти ему проигрывают. Более того, Plextor M8V превосходит здесь и современные модели, в основе которых лежат контроллеры Phison, и даже оставляет позади себя Intel SSD 545s.

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

Производительность при реальной нагрузке

В копировании и прочих файловых операциях Plextor M8V уступает накопителям Samsung 860 EVO, Intel SSD 545s и Crucial MX500, но при этом он оставляет позади любые решения, основанные на флеш-памяти BiCS3. Возможно, решение разработчиков Plextor использовать в своём новом продукте вместе с такой памятью чип SM2258 в чём-то было оправданно: контроллеры Phison и Marvell на трёх диаграммах, приведённых выше, проявляют себя явно хуже.

Примерно то же самое можно сказать и о том, с какой скоростью с Plextor M8V загружаются игры и приложения. Этот накопитель здесь – лучший среди конкурентов с такой же памятью BiCS3 производства как Toshiba, так и SanDisk. К сожалению, при этом он не обыгрывает решения на 64-слойной трёхмерной памяти авторства Intel, Micron или Samsung, но тем не менее показывает вполне достойные результаты. Иными словами, имея давние и налаженные связи именно с Toshiba, разработчики Plextor попытались сделать из чипов этого производителя максимально быстрый SATA SSD, и им это действительно удалось. По крайней мере, никаких иных платформ, которые бы позволяли выжать из BiCS3-памяти больше, мы до настоящего момента не встречали.

⇡#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.

До исчерпания свободных страниц флеш-памяти Plextor M8V отличается сравнительно неплохим для потребительского SSD постоянством производительности. Моментальная скорость при случайной записи данных на накопитель практически не меняется (за исключением момента окончания SLC-кеша). Это значит две вещи. Во-первых, что в M8V поддерживается прямая запись в TLC 3D NAND в обход SLC-кеша – режим Direct-to-TLC. Во-вторых, что микропрограмма накопителя сравнительно неплохо оптимизирована и позволяет контроллеру заниматься фоновой активностью без ущерба для «внешней» производительности. Содействует этому и то, что в M8V используется более вместительный, чем обычно, DRAM-буфер.

Однако после окончания свободного пространства в массиве флеш-памяти Plextor M8V постоянство производительности теряется, а производительность заметно падает. В итоге поведение этой модели SSD характерно для добротного, но всё же построенного на бюджетной платформе решения.

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.

Plextor M8V оказывается способен освобождать блоки флеш-памяти под будущие операции не только по команде операционной системы TRIM, но и даже без неё. Это – характерная особенность практически любых SSD компании Plextor. В случае M8V ёмкостью 512 Гбайт во время простоя контроллер накопителя «собирает мусор» автономно и высвобождает тем самым порядка 7 Гбайт флеш-памяти под будущие операции. Это делает возможным применять такой SSD даже в тех средах, где TRIM не поддерживается.

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 у Plextor M8V занимает до 4 секунд при удалении файла объёмом 32 Гбайт. Причём в течение этого времени накопитель практически полностью «выпадает из жизни». Скорости любых операций падают до околонулевого уровня, а время отклика возрастает до десятых долей секунды. Иными словами, владельцам M8V стоит быть готовыми к тому, что SSD будет заметно «тормозить» после удаления больших объёмов данных. Впрочем, подобным образом ведут себя и другие накопители на базе контроллера SM2258.

⇡#Выводы

Фирма Plextor продолжает придерживаться курса, взятого много лет назад. Она не пользуется стандартными платформами, предлагаемыми разработчиками контроллеров, и всегда пытается на основе имеющихся на рынке компонентов создать что-то своё. Для этой цели в первую очередь используются программные средства, но, как показывает практика, микропрограмма для твердотельных накопителей значит очень многое, и подход Plextor нередко позволяет получить весьма интересные результаты.

Plextor M8V как раз и является ярким примером такого «интересного результата». В нём разработчики скрестили «ужа и ежа»: контроллер SM2258, который изначально был оптимизирован под флеш-память Intel/Micron, с BiSC3 (TLC 3D NAND) производства Toshiba. Получилось неплохо: M8V оказался самым быстрым накопителем на базе трёхмерной памяти Toshiba/SanDisk, который превосходит не только решения на платформах Phison, но и даже накопитель WD Blue 3D NAND с контроллером Marvell. Однако при этом надо иметь в виду, что 64-слойная флеш-память Toshiba оказалась по скоростным характеристикам хуже, чем подобная по структуре память других производителей. Поэтому обогнать по производительности SATA-накопители последнего поколения, выпускаемые компаниями Crucial, Intel или Samsung, у Plextor M8V не получилось.

Впрочем, это совсем не значит, что новинка Plextor не представляет интереса. Напротив, M8V заведомо лучше подавляющего большинства SATA SSD прошлых поколений, которые основывались на планарной памяти. Кроме того, его проигрыш лучшим современным SATA-накопителям отнюдь не категоричен по своему масштабу. Поэтому при условии правильного ценообразования Plextor M8V будет представлять немалый интерес для массового пользователя. Правда, пока ситуация с ценами, к сожалению, выглядит далеко не лучшим образом. Очевидно, производство чипов BiSC3 у Toshiba всё ещё не развёрнуто на полную мощность, и партнёры этого производителя необходимых объёмов чипов не получают. Это затрагивает и Plextor M8V: данная модель поставляется в магазины с перебоями и продаётся явно дороже, чем должна.

Так что пока этот накопитель не подешевеет до уровня WD Blue 3D NAND и Smartbuy Puls и не станет доступнее, чем Samsung 860 EVO или Crucial MX500, предлагаемое им сочетание цены и производительности нельзя назвать выгодным. Однако, повторимся, технологический потенциал для того, чтобы стать популярным SATA SSD, у этой модели есть. Посмотрим, как будут развиваться события.