Шестеро разных: обзор актуальных SSD. Часть 2. NVMe

21 435
04 января 2022 в 13:50
Источник: Тимофей Каталожников

Шестеро разных: обзор актуальных SSD. Часть 2. NVMe

В прошлой статье мы рассмотрели и протестировали наиболее популярные среди пользователей Каталога SSD с интерфейсом SATA. Однако все чаще потребитель склоняется к выбору NVMe-накопителей, которые демонстрируют более высокие скорости и позволяют отказаться от лишних кабелей в системе. В обзоре, подготовленном совместно с командой N-TECH, нам предстоит выяснить, насколько оправдан подобный выбор и какую производительность обеспечивает более совершенный интерфейс.

О чем тут речь — коротко:

Список моделей

Первый взгляд и начинка

S.M.A.R.T.

Программное обеспечение

Тестовая конфигурация

Тестирование

Заключение

Список моделей

Для тестирования выбраны наиболее популярные модели NVMe SSD объемом 500—512 ГБ, исходя из покупок пользователей в Каталоге Onlíner в 2021 году:

500 ГБ, M.2, PCI Express 3.0 x4, контроллер Western Digital, микросхемы 3D TLC NAND, последовательный доступ: 2400/1750 MBps, случайный доступ: 300000/240000 IOps
500 ГБ, M.2, PCI Express 3.0 x4 (NVMe), контроллер Silicon Motion SM2262, микросхемы 3D TLC NAND, последовательный доступ: 3500/2200 MBps
512 ГБ, M.2, PCI Express 3.0 x4 (NVMe 1.3), контроллер Phison PS5013-E13, микросхемы 3D TLC NAND, последовательный доступ: 1700/1550 MBps, случайный доступ: 270000/340000 IOps
500 ГБ, M.2, PCI Express 3.0 x4 (NVMe 1.3), контроллер Samsung Phoenix, микросхемы 3D TLC NAND, последовательный доступ: 3500/3200 MBps, случайный доступ: 480000/550000 IOps
500 ГБ, M.2, PCI Express 3.0 x4 (NVMe 1.4), контроллер Samsung Pablo, микросхемы 3D TLC NAND, последовательный доступ: 3100/2600 MBps, случайный доступ: 400000/470000 IOps
500 ГБ, M.2, PCI Express 3.0 x4, микросхемы 3D TLC NAND, последовательный доступ: 2000/1700 MBps

Среди обозреваемых моделей хотелось бы видеть и сверхпопулярный в 2021 году накопитель Kingston A2000 500GB SA2000M8/500G, однако на момент проведения тестирования диск получил статус EOL (End of Life): производство накопителя емкостью 500 ГБ прекращено, а его доступность для конечных потребителей крайне низкая, она обусловлена остатками складских запасов.

WD Blue SN550

Начнем с самого продаваемого накопителя от WD. Диск поставляется в картонной упаковке. Внутри обнаруживается пластиковый блистер с надежно защищенным SSD и брошюрка. Какая-либо дополнительная комплектация отсутствует. Используется односторонняя компоновка. С обратной стороны платы нанесена только маркировка разнообразных сертификатов. Стикер накопителя на лицевой стороне не накрывает собой ни контроллер, ни единственную банку памяти, маркировку с которой так просто не прочесть. Приходится идти на ухищрение и немного испачкать ее термопастой. Память промаркирована SanDisk 060523 512G — это 96-слойная 3D TLC NAND. Контроллер также от SanDisk с маркировкой 20-82-10023-A1. Снять показатели более точно при помощи утилиты VLO с данного контроллера, к сожалению, невозможно. Буфер DRAM отсутствует.

Netac N950E PRO

Следующим участником становится накопитель от китайского производителя Netac. Покупателя встречает красочная картонная упаковка. Внутри пластиковый блистер непосредственно с диском и щедрыми допами: отверткой, винтиком для фиксации (очень актуально, если вы успели потерять комплектные к материнской плате) и радиатором для охлаждения SSD с термопрокладкой. Весьма богатая комплектация, которая у других вендоров теперь практически не встречается. Компоновка чипов двусторонняя, что осложняет охлаждение. С лицевой стороны наклейка отсутствует, и можно свободно рассмотреть восьмиканальный контроллер Silicon Motion SM2262ENG, два чипа K4B2G1646F-BCNB DDR3 SDRAM производства Samsung и две микросхемы NAND. С обратной стороны диска обнаруживаются еще две микросхемы NAND и собственно стикер производителя. При помощи утилиты VLO уточняем параметры NAND — используется 96-слойная TLC производства Micron.

Gigabyte NVMe 512GB

Накопитель от Gigabyte также поставляется в полноценной упаковке. У диска есть некоторая странность: он не имеет собственного названия, только маркировку. Внутри упаковки пластиковый блистер надежно защищает диск. Присутствует брошюрка. Никаких дополнений производитель не положил. Стикер полностью накрывает микросхемы NAND и частично контроллер. Аккуратно отгибаем и видим, что охлаждающих свойств стикер точно не имеет — обычная наклейка. Под ней четырехканальный контроллер Phison PS5013-E13-31 и четыре чипа TLC NAND производства YMTC. Собственный DRAM отсутствует, но есть поддержка технологии HMB (Host Memory Buffer): диск обращается к оперативной памяти ПК, используя ее как DRAM-буфер, и хранит там таблицу трансляции адресов, что должно положительно сказаться на производительности.

Samsung 970 Evo Plus

Диск от Samsung в картонной упаковке черного цвета, которая задает общий стиль с дизайном накопителя и черным цветом его текстолита. Внутри пластиковый блистер без дополнительных «подарков» от производителя. Размещение чипов одностороннее. С обратной стороны стикер с разнообразными сертификатами, информация нанесена поверх медной пластины, которая имеет охлаждающие функции. С лицевой стороны обычная наклейка. Снимать мы ее не будем: Samsung отличается постоянством исполнения своих накопителей, а информация в избытке представлена в интернете, к тому же диск не новинка на рынке. В основе накопителя лежит Samsung Phoenix — восьмиканальный контроллер с пятью ARM-ядрами. Чипы 3D TLC V-NAND производства Samsung соседствуют с 512 МБ LPDDR4 SDRAM также собственного производства.

Samsung 980

Новинка от Samsung, выпущенная на рынок в начале 2021 года. Дизайн упаковки в уже узнаваемом стиле, он практически неотличим от 970 Evo Plus. Внутри один лишь накопитель в пластиковом блистере. Исполнение самого диска также без изменений: черный текстолит, охлаждающая медная пластина-наклейка с обратной стороны и обычный стикер с лицевой. В основе накопителя Samsung Pablo — четырехканальный контроллер, который по своей сути является урезанной версией Samsung Phoenix. Также под наклейкой размещен один чип 128-слойной TLC 3D V-NAND. Собственный DRAM у диска отсутствует, но доступна технология HMB, как у накопителя Gigabyte.

Kingston NV1

Бюджетник от Kingston с ходу демонстрирует свой класс: самая простая упаковка, более подходящая для USB-флешек. Ничего, кроме накопителя, в таком варианте и не разместить. Монтаж чипов односторонний: с обратной стороны абсолютная пустота. С лицевой — обычный стикер-наклейка с информацией. Аккуратно отгибаем и обнаруживаем уже знакомый четырехканальный Phison PS5013-E13-31 — такой же, как у Gigabyte. Четыре микросхемы флеш-памяти имеют собственную маркировку Kingston, однако утилита VLO определяет их как 96-слойную TLC производства Toshiba. Отсутствие DRAM-буфера компенсируется поддержкой технологии HMB.

Таким образом, у нас сформировалось полное представление об аппаратной начинке каждого из накопителей:

Модель Емкость фактическая Контроллер DRAM NAND
WD Blue SN550 NVMe 500GB WDS500G2B0C 465 ГБ SanDisk 20-82-10023-A1 отсутствует SanDisk TLC NAND 96-L
Netac N950E PRO 500GB 465 ГБ Silicon Motion SM2262EN 512МБ DDR3 SDRAM Samsung Micron TLC NAND 96-L
Gigabyte NVMe 512GB GP-GSM2NE3512GNTD 476 ГБ Phison PS5013-E13-31 отсутствует YMTC TLC NAND
Samsung 970 Evo Plus 500GB MZ-V7S500BW 465 ГБ Samsung Phoenix 512МБ LPDDR4 SDRAM Samsung Samsung TLC V-NAND 96-L
Samsung 980 500GB MZ-V8V500BW 465 ГБ Samsung Pablo отсутствует Samsung  TLC V-NAND 128-L
Kingston NV1 500GB SNVS500G 465 ГБ Phison PS5013-E13-31 отсутствует Toshiba TLC BiCS4 96-L

S.M.A.R.T.

Считать атрибуты SMART можно посредством разнообразных утилит. Как правило, разрабатываемое ПО от производителей дисков великолепно справляется с этой задачей, но перегруженный графический интерфейс усложняет восприятие. Каждый пользователь сам выбирает удобный и привычный ему способ, хотя большинство попросту не заглядывают в этот раздел. Мы использовали для считывания атрибутов раздел «Хранение данных» утилиты AIDA64 Engineer, но кому-то может показаться более наглядным GUI утилиты CrystalDiskInfo. Заострять внимание на атрибутах не станем, отметим лишь, что все диски до начала тестирования были новые и они не имеют проблем по части SMART. А чтобы научиться понимать атрибуты, рядовому пользователю достаточно ознакомиться со статьей в «Википедии» по ссылке.

Программное обеспечение

При разработке собственных утилит вендоры ничем не ограничены и вольны проявлять фантазию. В случае с рассматриваемыми накопителями софт имеет весьма сдержанный, а местами и аскетичный интерфейс. Что касается прикладного значения, то ключевой особенностью такого ПО является обновление прошивки накопителя. Все остальные функции, как правило, можно реализовать при помощи стороннего софта, часто более понятного, удобного и дружелюбного пользователю. Хочется отметить лишь утилиту Samsung Magician, которая обладает по-настоящему приятным интерфейсом, широким функционалом, возможностью мониторинга температуры и нагрузки на накопитель в режиме реального времени. С другой стороны, Samsung Magician держит в диспетчере активную службу Samsung MagicianSVC, которая постоянно опрашивает диск и может приводить к заниженным показателям в бенчмарках. По этой причине софт от производителя устанавливался только для проверки актуальности прошивки, а после удалялся, чтобы он не оказывал скрытое влияние на ход тестирования. Производитель Netac собственным программным обеспечением пока не обзавелся, как и в случае с интерфейсом SATA.

Тестовая конфигурация

Процессор AMD Ryzen 9 5900X
Материнская плата ASUS ROG STRIX B550-E Gaming
Система охлаждения ID-Cooling Zoomflow 360XT
Оперативная память DDR4 G.Skill Trident Z RGB 2x16GB F4-3866C18D-32GTZR
SSD (системный) Kingston A400 120GB SA400S37/120G
SSD (папка Uplay) Samsung 980 Pro 500GB MZ-V8P500BW
Блок питания Seasonic Focus Plus 650 Gold SSR-650FX
Видеокарта MSI GeForce GT 1030 OC LP 2GB DDR4
Корпус Cooler Master MasterCase H500M
Операционная система Microsoft Windows 11, версия 21H2, сборка 22000.376

Для тестовой конфигурации NVMe-накопителей следует учитывать ограничения, иногда накладываемые на процесс тестирования особенностями материнской платы и параметрами диска, с которого будет осуществляться чтение при копировании на тестовые экземпляры. Так как в тестировании принимают участие топовые накопители с интерфейсом PCI Express 3.0 x4, с целью избежать ограничения по скорости в тесте заполнения дисков на 75% в качестве исходного SSD используется Samsung 980 Pro 500GB MZ-V8P500BW с интерфейсом PCI Express 4.0 x4. Это один из самых быстрых потребительских накопителей на рынке.

Также в течение последних месяцев в сети возникло множество отзывов о проблемах Windows 11. Ошибки новой операционной системы связали с резким падением производительности некоторых популярных NVMe-накопителей, а именно в операциях записи. Представители Microsoft совсем недавно отчитались об устранении неисправности, необходимые правки содержит обновление Windows Preview KB5007262. Выбор в пользу тестирования на базе Windows 11 был обусловлен именно желанием проверить наличие или отсутствие проблем.

Забегая вперед, отметим, что негативного влияния мы обнаружить не смогли и все накопители показали себя в рамках своих заявленных характеристик.

Для того чтобы продемонстрировать разницу между интерфейсами подключения и преимущества NVMe, в сводные графики был добавлен зарекомендовавший себя наилучшим образом Samsung 870 Evo 500GB MZ-77E500BW с результатами тестирования из первой статьи.

Тестирование

CrystalDiskMark 8.0.4

В первой статье о SSD был сделан упор на необходимость анализа именно мелкоблочных операций при сравнительной оценке твердотельных накопителей. Среди тестируемых моделей по этому показателю выделяются Samsung 980 500GB MZ-V8V500BW и Netac N950E PRO 500GB, остальные SSD демонстрируют схожую производительность, в среднем на 10% обходя лучшего представителя SATA-накопителей.


ATTO Disk Benchmark

В следующей утилите сфокусируемся уже на работе с блоками размером по 8 KB. Здесь в лидерах снова диск от Samsung, но в этот раз модель 970 Evo Plus 500GB MZ-V7S500BW, компанию ему составил Netac N950E PRO 500GB. Худшие результаты продемонстрировал WD SN550, тем не менее почти в два раза превзойдя лучший потребительский SATA-диск. Остальные три участника показывают схожие результаты, немного недобрав до 900МБ/с.


AS SSD Benchmark

Неожиданный после двух предыдущих тестов провал по общему баллу со стороны Netac N950E PRO 500GB обусловлен тестом 4K-64Thrd, который демонстрирует, насколько хорошо накопитель обрабатывает случайные блоки с глубиной очереди 64. В потребительском компьютере диску крайне редко приходится обрабатывать более двух запросов одновременно, так что данный параметр скорее важен для серверного сегмента. Лучший общий балл выбивает Kingston NV1 500GB SNVS500G, и это весьма впечатляющий результат для самого бюджетного, по сути, накопителя из обозреваемых.

PassMark Performance Test

Никаких неожиданностей не случается, и диски демонстрируют показатели полностью в соответствии с предыдущими бенчмарками. Отдельно стоит отметить, что с глубиной очереди 32 накопитель от Netac справляется в этот раз прекрасно и на уровне других участников тестирования, в отличие от глубины 64 в тесте AS SSD.

Отдельно стоит указать на то, что максимальное время доступа у накопителей Gigabyte NVMe 512GB GP-GSM2NE3512GNTD и Samsung 970 Evo Plus 500GB MZ-V7S500BW заметно меньше остальных конкурентов.

AIDA64 Engineer, Linear Write

Данный тест можно считать самым жестким для SSD-накопителей. Происходит заполнение диска линейной записью, все разделы и информация на диске удаляются, мониторинг показателей и температуры посредством софта, как правило, не функционирует. Тест позволяет выявить реальное поведение диска при работе с большим массивом данных за пределами SLC-кеша. Рассмотрим каждый диск подробнее.

WD Blue SN550 NVMe 500GB WDS500G2B0C — минимальный размер SLC-кеша и резкое падение скорости от 1700 МБ/c к среднему значению около 700 МБ/c уже после 4% объема, на которых диск и пишет все оставшееся свободное пространство.

Netac N950E PRO 500GB — около 23% своего объема, или немногим более 100 ГБ, диск пишет на скорости 1400 МБ/с. Диапазон от 23 до 65% объема запись проходит в постоянном падении скорости до 700 МБ/с и обратном восстановлении до максимальных значений. На отметке приблизительно в 65% случается резкое снижение до скорости 260 МБ/с, и диапазон 65—80% объема накопитель пишет со средней скоростью 350 МБ/c, после начинает постепенно восстанавливать запись до 550—1400 МБ/с на последних 20% объема.

Gigabyte NVMe 512GB GP-GSM2NE3512GNTD — менее 5% объема в качестве SLC и максимальная скорость линейной записи около 1800 МБ/c на данном отрезке. Далее снижение записи до уровня хорошего SATA-накопителя, и весь оставшийся объем неизменно пишется на скорости около 317 МБ/c.

Samsung 970 Evo Plus 500GB MZ-V7S500BW — феноменальный результат для данного теста. Весь объем диск записывает практически ровной линией по графику со скоростью чуть выше 1600 МБ/с. Изредка случаются падения скорости до минимальных 1250 МБ/с, такие показатели останутся недоступны всем остальным участникам.

Samsung 980 500GB MZ-V8V500BW — выйдя на пиковое значение скорости 1700 МБ/c, диск продержался чуть более 20% объема, что позволяет реализовать запись 100 ГБ данных. Однако после следует падение ниже 400 МБ/с, такая средняя скорость накопителя остается до самого конца теста. Данные показатели для Samsung можно считать провальными, особенно на фоне результатов предыдущей модели.

Kingston NV1 500GB SNVS500G — поведение диска крайне напоминает модель от Gigabyte с той лишь разницей, что за пределами SLC скорость оказывается выше и держится на отметке 570 МБ/c.

AIDA64 Engineer, Random Read

Несколько странно в данном тесте вел себя Samsung 970 Evo Plus 500GB MZ-V7S500BW, такую «пилу» при случайном чтении можно было бы списать на какие-то фоновые процессы, но в рамках тестирования все лишние службы в системе были отключены, в том числе защита от вирусов. В лидерах по результатам три диска — WD Blue SN550 NVMe 500GB WDS500G2B0C, Gigabyte NVMe 512GB GP-GSM2NE3512GNTD и Kingston NV1 500GB SNVS500G.

Переходим к имитации реальных задач. PCMark10

В тесте Full System Drive используется широкий набор реальных трассировок из популярных приложений и общих задач для полного тестирования производительности самых быстрых современных накопителей. Этот тест записывает 204 ГБ данных.

Тест Quick System Drive — это более короткий тест с меньшим набором менее требовательных реальных трассировок. Вы можете использовать этот тест для испытания небольших системных дисков, которые не способны запустить тест Full System Drive. Этот тест записывает 23 ГБ данных.

В более коротком тесте накопители Quick System Drive — Samsung 980 500GB MZ-V8V500BW и Netac N950E PRO 500GB впечатляюще хороши и выбивают более 2500 баллов. Практически «в спину дышит» WD Blue SN550 NVMe 500GB WDS500G2B0C. Остальные участники «топчутся» в районе 1500—1600 баллов, не выходя за рамки результата SATA-диска.

В более тяжелом тесте в роли единоличного лидера выступает Samsung 980 500GB MZ-V8V500BW, набирая практически такой же балл, как и в тесте Quick System Drive. Накопитель от Netac все еще хорош и уверенно держит второй результат. Диски от Gigabyte и Kingston показывают производительность на уровне Samsung 870 Evo.


Заполнение диска на 75%

В качестве реальной нагрузки на диск использовалась папка игр библиотеки Uplay емкостью 335 ГБ, размещаемая на Samsung 980 Pro 500GB. Вполне реальная ситуация: вы купили диск и хотите перекинуть на него свою библиотеку игр. Как и в случае с линейной записью в AIDA64, накопитель Samsung 970 Evo Plus 500GB MZ-V7S500BW впечатляюще быстрее всех оппонентов. Аутсайдером при тестировании в таком типе нагрузки снова становится Samsung 980 500GB MZ-V8V500BW, который умудряется уступить даже SATA-накопителю. Самый высокий нагрев демонстрируют Netac N950E PRO 500GB и Samsung 970 Evo Plus 500GB MZ-V7S500BW, но их 64—65 градусов вписываются в норму, и для охлаждения более чем достаточно штатного радиатора материнской платы. Но в случае отсутствия в комплектации материнской платы радиатора для накопителя Samsung будет не лишним отдельно докупить радиатор, а вот Netac заботливо укомплектовал свой диск собственным охлаждением.

AIDA64 Engineer, Linear Read

Линейное чтение с заполненного накопителя вновь демонстрирует лидерство Samsung 970 Evo Plus 500GB MZ-V7S500BW и Netac N950E PRO 500GB: минимальное время, высокая средняя скорость более 2000 МБ/с и ровные линии на графиках. Остальные участники выходят на пиковые показатели только на последних 30%. Тяжелее всего в данном тесте пришлось Gigabyte NVMe 512GB GP-GSM2NE3512GNTD и Kingston NV1 500GB SNVS500G: затраченное время более трех раз выше, чем у лучших участников, а в минимуме скорость опускается практически до 1000 МБ/с.

Заключение

Сделав подборку накопителей из разных ценовых групп, мы ожидали получить существенные различия между моделями. Но по результатам тестирования лишь линейная запись больших объемов данных смогла разделить SSD на классы. Да, такой тип тестирования наиболее жесткий, но он объективно показывает различия между контроллерами и их работой с NAND. Справедливости ради стоит сказать, что при реальном домашнем применении обычный пользователь ПК практически не сталкивается с такой нагрузкой и уж точно крайне редко будет перемещать файлы объемом более 100 ГБ разом, в особенности на моделях с общим объемом около 500 ГБ дискового пространства.

Основным же испытанием для дисков будет работа с мелкими блоками 4—8K, и в данном типе нагрузки все модели показали себя весьма прилично. Даже самые бюджетные представители NVMe продемонстрировали результаты, превосходящие SATA-диски из первой статьи. Проблем не доставила ни новая операционная система Windows 11, вовремя получившая необходимые обновления, ни нагрев, ни применение технологии HMB, призванной компенсировать отсутствие собственного буфера DRAM в недорогих моделях.

Главным очарованием потребительских накопителей с интерфейсом PCI Express 3.0 x4 остается Samsung 970 Evo Plus 500GB MZ-V7S500BW, который великолепно продемонстрировал себя при выполнении всех задач. Программные ухищрения конкурентов местами подвинули его в «синтетике», но по совокупности всех типов нагрузок диск остается безусловным лидером потребительского сегмента. Именно благодаря своим свойствам и бесподобному контроллеру Samsung Phoenix модели этого диска объемом 1—2 ТБ многими без опаски применяются в системах с нагрузкой, близкой к серверной.

500 ГБ, M.2, PCI Express 3.0 x4 (NVMe 1.3), контроллер Samsung Phoenix, микросхемы 3D TLC NAND, последовательный доступ: 3500/3200 MBps, случайный доступ: 480000/550000 IOps

Модель накопителя Netac N950E PRO 500GB можно с гордостью назвать приятным открытием. Накопитель порадовал не только производительностью, но и богатой комплектацией. В большинстве задач диск продемонстрировал себя очень достойно и превзошел большинство протестированных экземпляров. Выбор в пользу приобретения этой модели может обусловить и более низкая относительно Samsung цена, и присутствие честного DRAM-буфера (на базе памяти Samsung).

500 ГБ, M.2, PCI Express 3.0 x4 (NVMe), контроллер Silicon Motion SM2262, микросхемы 3D TLC NAND, последовательный доступ: 3500/2200 MBps

Модели от WD, Gigabyte и Kingston справедливо возглавляют топ продаж по количеству реализованных экземпляров. Диски продемонстрировали прекрасную производительность и с учетом ценового сегмента не вызывают особых нареканий. Среднебюджетные NVMe уверенно обходят лучший потребительский SATA в большинстве сценариев, при этом доступны по более приятной цене, не требуют дополнительных кабелей подключения, что слегка улучшает кабель-менеджмент.

500 ГБ, M.2, PCI Express 3.0 x4, контроллер Western Digital, микросхемы 3D TLC NAND, последовательный доступ: 2400/1750 MBps, случайный доступ: 300000/240000 IOps
500 ГБ, M.2, PCI Express 3.0 x4, микросхемы 3D TLC NAND, последовательный доступ: 2000/1700 MBps

И лишь новичок на рынке Samsung 980 500GB MZ-V8V500BW вызвал эмоцию легкого разочарования. С одной стороны, в большинстве тестов он показал высокую производительность, с другой — это явно упрощенный продукт, чего меньше всего ожидаешь от Samsung. Урезанный контроллер и посредственная производительность в операциях линейной записи — весьма странная графа в резюме лидера рынка SSD. Да, компании Samsung нужно было выпустить модель накопителя, которая заняла бы образовавшуюся под 970 Evo Plus «дыру», и тем самым предложить конкурента в сравнительно бюджетном для них сегменте. Но сделать это можно было и с большим изяществом.

500 ГБ, M.2, PCI Express 3.0 x4 (NVMe 1.4), контроллер Samsung Pablo, микросхемы 3D TLC NAND, последовательный доступ: 3100/2600 MBps, случайный доступ: 400000/470000 IOps

SSD для теста предоставлены импортером компьютерной техники ООО «Надежная техника».

Наш канал в Telegram. Присоединяйтесь!

Есть о чем рассказать? Пишите в наш телеграм-бот. Это анонимно и быстро

Источник: Тимофей Каталожников
Без комментариев