⇡#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 и латентности 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 6.0.2
- Синтетический тест, выдающий типовые показатели производительности твердотельных накопителей, измеренные на 1-гигабайтной области диска «поверх» файловой системы. Из всего набора параметров, которые можно оценить с помощью этой утилиты, мы обращаем внимание на скорость последовательного чтения и записи, а также на производительность произвольных чтения и записи 4-килобайтными блоками без очереди запросов и с очередью глубиной 32 команды.
- PCMark 8 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 Refresh мы решили в очередной раз 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 использовать в тестовых испытаниях новейшую платформу.
В итоге в качестве тестовой платформы используется компьютер с материнской платой ASRock Z390 Taichi, процессором Core i7-9700K со встроенным графическим ядром Intel UHD Graphics 630 и 8 Гбайт DDR4-2666 SDRAM. Накопители с интерфейсом M.2 во время тестирования устанавливаются в соответствующий слот материнской платы, подключенный к чипсету. 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 и Spectre. Существующие патчи заметно снижают производительность твердотельных накопителей, поэтому измерения проводятся с деактивированными «заплатками» OC, которые закрывали бы эти уязвимости.
⇡#Список участников тестирования
Как бы то ни было, платформа Phison E12 используется в составе флагманских накопителей у многих производителей третьего эшелона. Поэтому Silicon Power P34A80 мы решили сравнить с наиболее распространёнными производительными NVMe SSD, представленными в настоящее время на рынке. Иными словами, в тестовом сравнении вы найдёте как передовые решения компании Samsung, так и накопители Intel, Western Digital и ADATA. Кроме того, в тесты включён и накопитель Kingston A1000, который можно считать «идеологическим предтечей» Silicon Power P34A80, потому что он основывается на прошлом NVMe-контроллере Phison, PS5008-E8.
В результате список протестированных моделей получил следующий вид:
Используемые версии NVMe-драйверов:
- Intel Client NVMe Driver 4.0.0.1007;
- Microsoft Windows NVMe Driver 10.0.16299.371;
- Samsung NVM Express Driver 3.0.0.1802.
⇡#Производительность последовательного чтения и записи
В эпоху гегемонии SATA-накопителей решения, построенные на контроллерах Phison, имели весьма неплохую репутацию — в первую очередь благодаря их высокой производительности при линейных нагрузках. Однако NVMe-платформа Phison E12 подобными достижениями похвастать не может. Если говорить о скорости линейных операций с невысокой глубиной очереди запросов, то есть о стандартной для типовых ПК нагрузке, то получается, что Phison E12 может тягаться лишь с бюджетными платформами, не имея шансов дотянуть до производительности флагманов. Поэтому Silicon Power P34A80 оказывается всего лишь лучше накопителя Kingston A1000, но хуже любого другого SSD с восьмиканальным массивом флеш-памяти, включая и решения на базе общедоступного контроллера Silicon Motion SM2262XT.
Что же до тех впечатляющих характеристик Silicon Power P34A80, которые были заявлены в спецификациях, то оказывается, что получить их в реальности не так-то просто. При чтении нужно использовать очередь с максимально возможной глубиной команд, а при записи – ограничиваться небольшими объёмами информации, чтобы не выходить за пределы SLC-кеша.
⇡#Производительность произвольного чтения
Не может похвастать Silicon Power P34A80 и хорошими скоростями произвольного мелкоблочного чтения. Построенный на контроллере Phison PS5012-E12 накопитель оказывается ближе к Kingston A1000, чем к современным производительным моделям Samsung, ADATA или Western Digital. Причём отставание решения Silicon Power от флагманских накопителей других производителей в скорости мелкоблочного чтения может доходить до полуторакратного размера, что совершенно однозначно отправляет P34A80, как и все остальные накопители на платформе Phison E12, в разряд компромиссных решений, интересных только при условии сравнительно низкой стоимости.
⇡#Производительность произвольной записи
Никакими принципиально лучшими результатами Silicon Power P34A80 не может блеснуть и в случае наблюдения за скоростями произвольной записи. Здесь это во многом связано со слабыми алгоритмами SLC-кеширования. И хотя в новой прошивке для контроллера Phison PS5012-E12 и наблюдается некоторое улучшение эффективности кеширования за счёт увеличения количества флеш-памяти, переведённой в ускоренный режим, принципиально ситуация не изменилась. Платформа Phison E12 продолжает опираться на статический SLC-кеш, от которого остальные разработчики контроллеров планомерно отказываются в пользу более прогрессивных динамических алгоритмов. Иными словами, эволюция платформ NVMe SSD ушла вперёд, а в контроллере Phison PS5012-E12 всё ещё продолжают использоваться устаревшие подходы.
⇡#Производительность при смешанной нагрузке
Накопители на базе контроллеров Phison никогда не блистали хорошей производительностью при смешанной нагрузке. Silicon Power P34A80 – не исключение: по результатам теста он может соревноваться только с безбуферными NVMe SSD, то есть с теми накопителями, которые заведомо к высокому классу не относятся. Очевидно, понимают это и в Silicon Power, поэтому стоимость P34A80 гораздо ниже, чем у флагманских накопителей Samsung, Western Digital и даже ADATA.
⇡#Производительность в CrystalDiskMark
Простой синтетический бенчмарк CrystalDiskMark, который не обладает никакими средствами защиты против «оптимизаций» разработчиков контроллеров, мы используем для того, чтобы сопоставить Silicon Power P34A80 c ADATA XPG SX8200 Pro. Эти накопители основываются на контроллерах разных разработчиков (Phison и Silicon Motion), но используют примерно одинаковые подходы для улучшения показателей тестов, поэтому в данном случае они находятся в равном положении. Фактически и для того, и для другого SSD на скриншотах ниже приводятся скорости при работе с SLC-кешем.
Silicon Power P34A80 512 Гбайт
|
|
ADATA XPG SX8200 Pro 512 Гбайт
|
Здесь накопители на контроллерах Phison PS5012-E12 и SMI SM2262EN показывают в среднем близкие результаты. Silicon Power P34A80 выигрывает при мелкоблочных операциях с глубокими очередями запросов. Но ADATA XPG SX8200 Pro берёт реванш в случае неконвейеризуемого мелкоблочного чтения. Впрочем, не стоит забывать, что данные показатели имеют отдалённое отношение к производительности SSD в реальных задачах.
⇡#Производительность в PCMark 8 Storage Benchmark 2.0
По результату PCMark 8 становится отлично понятно, ради чего разработчики контроллеров затеяли историю с оптимизацией микропрограмм под тестовые приложения. Здесь Silicon Power P34A80 выглядит как один из лидеров, выступая на уровне Samsung 970 EVO Plus, что кажется совершенно нереальным на фоне его показателей в синтетических тестах.
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-накопители могут вести себя каким-либо особым образом.
⇡#Производительность при реальной нагрузке
При файловых операциях Silicon Power P34A80 показывает средний уровень производительности. Он заведомо проигрывает решениям Samsung и Western Digital, но на фоне ADATA XPG SX8200 Pro смотрится вполне достойно.
Для роли системного накопителя, с которого предполагается запускать операционную систему и программы, решение Silicon Power подходит далеко не лучшим образом. Даже бюджетный и безбуферный ADATA XPG SX6000 Pro способен предложить в некоторых сценариях лучшую производительность. А это значит, что Silicon Power P34A80 в роли первичного накопителя, на котором хранится операционная система и активно используемые приложения, окажется далеко не оптимальным вариантом, даже с учётом его относительно невысокой стоимости. К сожалению, хотя разработанный Phison контроллер PS5012-E12 и казался поначалу перспективным решением, ему не суждено изменить ландшафт на рынке потребительских NVMe SSD в свою пользу.
⇡#Деградация и восстановление производительности
Наблюдение за изменением скорости записи в зависимости от объёма записанной на диск информации — 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.
Разброс показателей моментальной скорости при записи у Silicon Power P34A80 достаточно велик, что свидетельствует о слабом потенциале производительности, заложенном в Phison PS5012-E12. Двух ARM-ядер этого контроллера, очевидно, не хватает для «гладкой» обработки непрерывного потока запросов, из-за чего моментальная производительность при обслуживании следующих друг за другом операций может различаться чуть ли не вдвое. Иными словами, платформу Phison E12 стоит рассматривать исключительно как потребительское решение, плохо приспособленное к высоким нагрузкам. Забавно, что Phison при этом предпринимает определённые усилия по продвижению контроллера PS5012-E12 для серверных SSD. Однако нетрудно представить себе, что такие накопители получатся, скажем так, странными.
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.
С обслуживанием TRIM у Silicon Power P34A80 проблем нет: после подачи этой команды контроллер корректно высвобождает выведенные из обращения страницы флеш-памяти. Самостоятельно же, без указаний со стороны операционной системы, неиспользуемая флеш-память не освобождается. Хотя какие-то попытки оптимизировать производительность под предстоящие операции во время простоя контроллер всё же предпринимает. Но их успешность, если судить по графику, пока можно поставить под вопрос. Примерно такая же ситуация наблюдалась и в накопителях на базе платформы Phison E12 с прошлыми версиями прошивок, а это значит, что этот аспект работы SSD разработчики Phison пока обходят стороной.
Давайте теперь обратим внимание на то, насколько большую нагрузку на контроллер создаёт обработка команда TRIM. 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.
Удаление больших объёмов информации с Silicon Power P34A80 почти не вызывает негативных последствий — накопитель практически не страдает от падений производительности или увеличения времени отклика. И в этом платформа Phison E12 уникальна. Подавляющее большинство современных NVMe SSD отвечают на удаление файлов и TRIM временным замедлением.
⇡#Проверка температурного режима
Казалось бы, выпущенный по 28-нм технологии чип Phison PS5012-E12 не должен сильно нагреваться. Но не всё так просто. Во-первых, для этого контроллера установлена достаточно низкая температурная планка включения троттлинга – 70 градусов. Во-вторых, многие производители NVMe SSD, использующие этот контроллер, зачем-то устанавливают на свои продукты радиаторы, в то время как на Silicon Power P34A80 такого радиатора нет. И в-третьих, в сравнительном тестировании терабайтных NVMe SSD мы видели, что накопителям на платформе Phison E12 при определённых условиях могут разогреваться до критической температуры.
Поэтому мы последили за температурным режимом при работе накопителя с последовательными операциями с глубиной очереди запросов в 32 команды. Измерения проводились на открытом стенде, какой-либо дополнительный обдув SSD воздушным потоком не производился.
Как показывают графики, опасения были отнюдь не напрасны. Температурный троттлинг для Silicon Power P34A80 – обычное дело. Не опасаться критических температур можно лишь при операциях чтения. При записи же в непрерывном режиме контроллер перегревается и начинает сбрасывать свою частоту уже буквально через минуту, что приводит к заметному снижению производительности.
Иными словами, фольгированная наклейка Silicon Power P34A80 не спасает — этот накопитель рекомендуется использовать с полноценным радиатором. Благо производители материнских плат пришли к пониманию того, что слоты M.2, предназначенные для установки скоростных накопителей, должны снабжаться какими-либо средствами отвода тепла в обязательном порядке.
⇡#Выводы
Очередная попытка Phison сделать контроллер для NVMe SSD флагманского уровня не привела к желаемому результату. Чип PS5012-E12 не смог даже стать достойным конкурентом для другого общедоступного контроллера, SMI SM2262XT, не говоря уже о том, что он получился заведомо слабее проприетарных разработок Samsung и Western Digital. В заложниках этой ситуации оказались многочисленные партнёры Phison – производители SSD второго и третьего эшелона, которым в какой уже раз не досталась платформа, позволяющая им включиться в игру в высшей лиге.
В результате Silicon Power, как и массе «товарищей по несчастью», пришлось искать обходные пути, при помощи которых можно было бы скомпенсировать инженерные прочёты разработчиков Phison. Впрочем, очевидное решение этой проблемы нашлось на поверхности: если NVMe SSD получаются не слишком производительными, то их просто нужно продавать дешевле, чтобы в глазах потребителя они противопоставлялись не флагманским высокопроизводительным накопителям, а заведомо более медленным решениям с интерфейсом SATA.
Silicon Power именно так и поступила. Цена рассмотренного в этом обзоре твердотельного накопителя P34A80 выбрана так, чтобы он был самым доступным NVMe SSD с полноценной конфигурацией (в смысле, с DRAM-буфером и трёхбитовой памятью). Дешевле P34A80 из NVMe-вариантов можно купить разве только накопитель на базе QLC 3D NAND либо безбуферный SSD, а значит, продукт Silicon Power действительно может рассматриваться в качестве альтернативы SATA-моделям среднего класса.
При этом Silicon Power пошла даже немного дальше: P34A80 ко всему прочему стоит меньше других SSD на платформе Phison E12, что делает его чуть интереснее многих аналогичных предложений компаний Corsair, Patriot, Goodram, Seagate и тому подобных. Тем более что в данном случае репутация марки Silicon Power совершенно не должна отпугивать, ведь речь идёт про SSD эталонного дизайна, который производится под полным контролем авторов контроллера, а Silicon Power в этой схеме отвечает лишь за упаковку и реализацию.
Подытожим. Если говорить о производительности, то к P34A80 существует солидный список различных претензий. Но Silicon Power пытается парировать их при помощи гибкого ценообразования — и в целом такой подход имеет право на существование, поскольку итоговая стоимость у этого продукта получается вполне справедливой.
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
Подписаться
