Погрешности хранения информации на устройствах 2021 года выпуска.
Марка Indilinx известна на рынке твердотельных накопителей около 15 лет назад, но сейчас ее помнят только некоторые специалисты и энтузиасты. В рынках в стадии становления часто появляются новые компании, быстро достигающие успеха, а затем столь же стремительно исчезают. Иногда это происходит и с соседями по отрасли. Такие процессы были достаточно заметны в начале прошлого десятилетия, но многие уже не помнят об этом.
Развитие рынка потребительских SSD началось с Intel X25-M, основанного на концепции, которая до сих пор определяет его развитие. Прежде чем Intel предложила свой подход, в твердотельных накопителях применялись простые контроллеры, что требовало качественной и дорогой памяти. Intel пошло другим путем: создал контроллер как одну микросхему, максимально совершенную и дорогую. В результате мы получили возможности для оптимизации, таких как выравнивание износа, динамическая трансляция адресов и многое другое, что позволило использовать дешевую память без ущерба для производительности и долговечности устройства. Так как потребностей в памяти много, снижение ее стоимости привело к радикальному падению цен на устройства. Основной целью Intel было стимулирование продаж памяти, а сама компания не планировала активного участия в конкуренции на рынке конечных устройств. Задачей было дать рынку толчок, и все закрутилось само собой.
Любая революция открывает возможности для новых имен. В данном случае разработка контроллеров для SSD стала прибыльным делом из-за растущего спроса на них. Южнокорейский стартап Indilinx успешно использовал эту ситуацию — линейка Barefoot была известна специалистам. Многие производители выпускали накопители на этой платформе, но впоследствии Indilinx был приобретен OCZ Technology, крупным игроком рынка. OCZ, молодая и амбициозная компания, решила, что для успеха нужна собственная разработка контроллеров.
Последующие события показали, что иметь собственную память — надежнее. Контроллеры можно всегда приобрести или заказать по индивидуальным требованиям, как это делает Micron. Но тогда рынок был другим. OCZ столкнулась с проблемами из-за слишком стремительной экспансии без крепкой базы. Компания выпускала SSD на контроллерах Indilinx и SandForce (также уже почти забытая марка), экспериментировала с интерфейсом PCIe до его массового распространения — словом, пыталась занять все рынки.
В результате распыление ресурсов привело к банкротству в 2013 году. Toshiba приобрела остатки компании и формально ликвидировала ее в 2014 году. Покупка была сделана ради патентов и технических разработок. Сейчас непонятно, использует ли Kioxia (бывшая Toshiba Memory) эти наработки или нет: дальнейшая судьба компании также была не проста, и сейчас она остается сложной. Но это уже другая история.
Почему мы вспомнили об этом? Сейчас можно легко купить SSD или память под маркой Indilinx. Но это не относится к истории компании Shenzhen Indilinx Technology Co., основанной в 2012 году. Как и многие другие компании из Шэньчжэня, она работает прежде всего на мировом рынке — домашний китайский занимает лишь 10% продаж. Основные направления — OEM, ODM и продажи продукции под собственной маркой. Но всегда речь идет о самом мейнстриме, без технологических новинок. Иногда можно встретить даже что-то архаичное с точки зрения энтузиаста. В общем, это недорогой продукт, популярный у масс.
Нет ли смысла изучать его подробно? Наоборот, стоит. Такие SSD продаются массово — в том числе на крупных маркетплейсах. Стоят недорого и работают исправно. К тому же (забегая вперед), с такой конфигурацией ранее не сталкивались. Пусть итог встречи предсказуем, но лучше один раз увидеть, чем сто раз предсказать. Заодно можно полюбоваться на ещё одну тенденцию современного бюджетного SSD-строения. Не уникальную, но, опять же, ранее мы её не демонстрировали.
Indilinx 4XN80S 512 ГБ
Для этих устройств звучные имена неприемлемы, а стабильность конфигураций тоже желательна. О линейке 4XN80S можно сказать лишь то, что в ней используется TLC-память (хоть не QLC пока — и на том спасибо) и какой-то из безбуферных контроллеров Silicon Motion. Ранее мы бы еще и слово «четырехканальных» добавили, но нет — в младших по емкости модификациях может встретиться уже двухканальный Silicon Motion SM2261XT. Не стоит бояться — просто емкость кристаллов памяти постоянно растет, так что на отметке 256 ГБ загружать четыре канала особо нечего. А что досталось нам?
По виду никак не поймёшь, что там внутри – всё закрыто наклейкой, которую если снять, то потеряется гарантия. Но вид современной бюджетной платы от Silicon Motion выдаётся и так.
На другой стороне достаточно просторно — сейчас в таких устройствах не нужно столько микросхем, чтобы заполнить всю поверхность.
В результате удаляем наклейку и обнаруживаем обычную плату с чипом SM2263XT и двумя микросхемами памяти BGA304, указанные надписи четко видны на плате.
Для сравнения — Netac N930E Pro. Видим идентичную печатную плату — возможно, с того же завода (ведь разделение труда — величайшее достижение цивилизации). Те же две микросхемы памяти — в каждой из которых восемь кристаллов 176-слойного TLC-флэша Micron по 512 Гбит каждый. Получается емкость каждой в 512 ГБ и суммарный 1 ТБ. И Silicon Motion SM2263XT всем этим управляет. А что у нас, в 4XN80S?
Память представлена 112-слойным TLC-флэшем SanDisk, кристаллы емкостью 512 Гбит. Скорость работы не самая высокая из-за двухплоскостной (2-plane) структуры, в отличие от четырехплоскостной (4-plane) в Netac. Количество кристаллов вдвое меньше, так как емкость памяти также уменьшена. Неожиданностью является контроллер — здесь SM2263 вместо SM2263XT. Различия заключаются только в возможности поддержки внешней DRAM, которую на плате нет и место для нее не предусмотрено. Это не вызывает проблем, поскольку контроллеры Silicon Motion могут работать как начального уровня, как показано в обзоре Adata Legend 800. Там использовались специальные печатные платы из-за несовместимости SM2267 и SM2267XT по выводам, но здесь такая проблема отсутствует. Достаточно просто не устанавливать DRAM и загрузить прошивку для SM2263XT.
В чём смысл продажи дорогостоящего меха по цене дешёвого, если ценности в нём больше нет? Silicon Motion SM2263 и без того не пользовался большой популярностью. разве что Intel широко использовал его в SSD 660p и 665p, причём первый Solidigm и сейчас продолжает продавать, но явно до исчерпания имеющихся запасов. Другие производители всегда отдавали предпочтение либо более дешёвому SM2263XT, либо уже топовым восьмиканальным SM2262 и SM2262EN. Сейчас SM2263 в базовой конфигурации совсем не интересен — DRAM только повысит себестоимость, но не сделает устройство привлекательнее для покупателей. Вот и идёт утилизация остатков.
В целом SSD представляет собой бюджетное устройство, устаревшее по своим характеристикам. Однако, при отсутствии стремления к максимальной производительности это не является критичным недостатком, если цена будет приемлемой. Тестирование проводилось только с памятью SanDisk и TLC Micron/YMTC. Производительность, как правило, определяется контроллером. Лучше всего убедиться в этом, воспользовавшись тестовыми утилитами. Далее решение за покупателем: при подходящей цене и гарантии от такого предложения можно отказаться.
Тестирование
Методика тестирования
Методика подробно описана в отдельной статьеВ документе более подробно представлена информация о применяемом программном и аппаратном обеспечении. Кратко упомянем, что используется тестовый стенд с процессором Intel Core i9-11900K и материнской платой. Asus ROG Maximus XIII HeroНа чипсете Intel Z590 доступно два способа подключения SSD: к линиим PCIe Gen4, подключаемым к процессору, и к линиям PCIe Gen3, подключаемым к чипсету. в полную силуРежим совместимости также часто важен — чипсетный контроллер PCIe такого типа появился еще в микросхемах Intel сотой серии (в 2015 году) и с тех пор принципиально не изменился. В большинстве тестовых конфигураций сегодня используют именно его, а то и встроенный в чипсет SATA-контроллер, который не меняется более десяти лет.
Образцы для сравнения
Проводим сравнение с Kingston NV1 такого же объема, оснащенным SM2263XT и памятью Micron, поскольку глубокое изучение возможностей устройства не требуется в текущий момент. Обратим внимание, что NV1 заменили на NV2, который затем уступил место NV3, но многие производители пока предпочитают старые конфигурации. Kingston также может медлить с обновлением, так как все модели NVx — сборка из разных контроллеров и памяти. Главное отличие: NV1 — PCIe Gen3, NV2 — формально Gen4 с скоростями Gen3, а NV3 — работающий Gen4, способный достичь пиковой скорости 5+ ГБ/с. Но это в пике — SLC-кэширование развито настолько, что никого не удивляет. При встрече с QLC производительность может быть ниже даже у допотопного NV1 на TLC.
Технический прогресс в целом полезен, что демонстрирует SmartBuy Helix Pro 512 ГБ на контроллере Maxio MAP1608. Прямое сравнение с ним интересно прежде всего владельцам компьютеров без поддержки PCIe Gen4, поскольку для пользователей, нуждающихся именно в Gen4, старые платформы не смогут помочь. Он немного дороже, но и побыстрее. Решать, что важнее, самостоятельно. Мы предоставим информацию для уточнения процесса выбора. Эта оценка относится к всему сегменту, а не конкретному устройству.
Для нижней части системы необходим SATA, желательно самый качественный. У нас есть результаты Samsung 870 Evo нужной емкости, скорее всего ничего более быстрого уже не появится. Конечно, это условный минимум — 870 Evo дороже остальных вариантов. Однако привязка к интерфейсу ограничивает выбор. Без такой привязки многие до сих пор сомневаются: стоит ли покупать бюджетный NVMe-накопитель или лучше выбрать теплый ламповый SATA, пусть даже он и дороже, но заведомо «хороший». Поэтому мы выберем этот вариант.
Заполнение данными
Существуют незначительные отличия, но назвать их принципиальными сложно. Kingston NV1 демонстрирует немного более высокую скорость записи в SLC-кэш и сам работает быстрее. В свою очередь, уменьшение размера кэша в Indilinx 4XN80S позволяет начать его уплотнение раньше, чем закончится свободное место, что повышает скорость записи в этой ситуации. Общий результат практически идентичный — полное время по второй схеме оказалось немного меньше.
Понимание того, что это имеет историческое значение, очевидно. Если скорость действительно важна, следует обратить внимание на современные платформы, даже если интерфейс устарел. «Старый» вариант можно полностью использовать, а не как минимум 2/3 внутри SLC-кэша. За его пределами скорости часто выше. Это сокращает общее время выполнения теста в два с половиной раза. Комментарии здесь излишни. Это достигнуто без использования поддержки PCIe Gen4, которая все меньше встречается в новых компьютерах. Многие существующие системы не подходят ни для одной, ни для другой платформы и используют только SATA.
Современным SATA-пятисоткам, даже топовым моделям, трудно превзойти интерфейс при записи по всему объему. Есть модели, которым это удаётся, но их меньше, чем было пять лет назад. С другой стороны, на фоне многих бюджетных NVMe-накопителей кэширование здесь нужно в меньшей степени — поскольку без него скорость записи всё равно исчисляется сотнями мегабайт в секунду. Именно поэтому несколько лет назад бытовало мнение о том, что нет смысла гоняться за быстрыми интерфейсами, поскольку в некоторых сценариях реальная скорость недорогих устройств… и до SATA не достает. Однако, как видим, она и у SATA до SATA не достаетЧасто встречается у моделей низкой стоимости. Во-первых. Во-вторых, современные бюджетные NVMe-накопители в данном случае ощутимо быстрее. При этом остаются доступными по цене. Если хороший SATA-накопитель уже имеется и устраивает, то спешить с заменой не обязательно. А если ещё нет, то стимулов выбирать устройство именно с этим интерфейсом всё меньше.
Предельные скоростные характеристики
Низкоуровневые бенчмарки и CrystalDiskMark 8.0.1 давно проигрывают в противостоянии с SLC-кэшированием, поэтому могут тестировать только его возможности. Информация от производителей о быстродействии устройств также ограничена этим фактором, поэтому проверка всегда полезна. Тем более что вся работа над кэшированием направлена на то, чтобы и… реальной жизниЧасто попадать в кэш и показывать высокую скорость работы при уменьшении цены памяти.
Предсказуемая картина: 870 Evo явно не претендует на победу, а SmartBuy Helix Pro, благодаря своей инновационности, лидирует. Kingston и Indilinx занимают промежуточное положение, практически не отличаясь друг от друга.
Переход на PCIe и протокол NVMe первоначально планировался для уменьшения задержек, а увеличение последовательных скоростей являлось лишь побочным эффектом. Сегодня же акцент делается именно на последних, иначе сложно оправдать инвестиции в PCIe Gen5. Аналогично и с Gen4: Gen3 пока не является серьезным ограничением для всех.
Эффект новых технологий на операциях записи более сдержан. SATA-накопители, даже лучшие, явно отстают, но и новинки пока не впечатляют своей эффективностью. Впрочем, причин для разочарования (как и радости) нет — в повседневной жизни очереди не успевают образовываться, поскольку любой SSD обрабатывает запросы системы быстрее, чем они появляются.
Основным способом повышения производительности жестких дисков всегда было увеличение размера блоков данных до максимально возможного значения. Например, Windows XP ограничивалась 64К, а в последующих версиях предел был существенно поднят.
В некоторых случаях приходится работать с не максимальными блоками, особенно во время служебных операций, но и это часто доступно: современные объемы данных и система, старающаяся группировать запросы, позволяют оптимизировать количество операций в секунду. Это снижает пиковые нагрузки (поэтому измеряют на 4К), а результирующая скорость в мегабайтах в секунду растет.
Эффективность этого метода зависит от прошивки, возможностей контроллера и интерфейса. SATA может оказаться узким местом, как и при линейной адресации — PCIe банально быстрее.
По этой причине существенный выигрыш можно получить на не очень современных платформах.
Такой подход полезен для записи, так как на SSD нельзя записать просто один сектор – блоки записи значительно больше. В любом случае необходима консолидация запросов и обмен данными с накопителем большими блоками. Кроме того, возможности оптимизации при записи больше — благодаря динамической трансляции адресов. Но общая картина сравнительно с предыдущим типом нагрузки не меняется.
Повышение максимального размера блока в последних версиях Windows, возможно, связано с новыми скоростными интерфейсами накопителей. Выгода новых интерфейсов проявляется на блоках от 64К — SATA справляется хуже. В целом тенденция понятна: старые интерфейсы уступают новым. Новые интерфейсы PCIe и NVMe работают эффективно независимо от версии PCIe. Таким образом, устаревшие платформы SSD могут быть разумным вариантом сейчас, но всё зависит от цен, которые постоянно меняются.
Работа с большими файлами
Несмотря на высокие показатели низкоуровневых утилит, достичь таких скоростей в реальности не всегда возможно. Это сложнее, поскольку CrystalDiskMark работает с небольшими частями информации внутри одного файла. Во-первых, во время тестирования всё время находится в SLC-кэше. Во-вторых, не нужно отвлекаться на операции файловой системы — запись файла это ещё и изменение MFT, журналов (системы используют журналируемые файловые системы). Поэтому писать приходится не последовательно в одно место, а по разным. мелким блокомIntel NAS Performance Toolkit обладает большой практической точностью. С его помощью можно протестировать не только кэш, но и устройство в ситуации, близкой к реальной, когда свободного места практически нет, что мы всегда и выполняем.
SATA-накопители становятся аутсайдерами, так как даже бюджетные NVMe-платформы прошлых поколений достигают двух гигабайт в секунду. Новые же модели NVMe значительно превышают эту отметку, но разница между ними и предыдущими поколениями меньше, чем между медленными NVMe и обычными SATA-накопителями.
Различия между современными и устаревшими NVMe-накопителями более заметны именно здесь, однако общая тенденция остается неизменной. Скорость чтения информации без быстрого интерфейса не позволяет добиться приемлемых результатов.
При записи ситуация в целом схожая. По крайней мере, когда данные попадают в кэш, но, как ранее было показано, современные устройства часто превосходят возможности SATA и работают за его пределами. Однако не все так и далеко не все SATA-накопители хотя бы приближаются к возможностям своего интерфейса. Поэтому исход битвы заранее предрешен.
При должном уровне качества скорости работы многопоточных моделей как минимум не должны снижаться. критерию приличностиSM2263XT не подходит. Для основной задачи, которую предназначен этот чип, это не так важно. всё равно достаточно быстро.
Так же, как и здесь, второе поколение бюджетных NVMe-контроллеров должно было соревноваться с первым. MAP1608 же скорее третье, которому предстояло превзойти и второе. У первого долгое время был один конкурент. С ним было несложно справиться.
Если при последовательной адресации новые платформы у старых выигрывали за счет производительности контроллеров, то при произвольной ситуации положение только ухудшится. Интерфейс в этом случае менее критичен — устаревший PCIe Gen3 новые контроллеры используют эффективнее, чем бюджетные разработки первой волны, например Silicon Motion SM2263XT.
Но перед ними и задачи были проще — заменить SATA без повышения себестоимости накопителей. С этим справляются и сейчас — просто сейчас можно сделать это быстрее и не сильно дороже. Но обычно всё же дороже.
Комплексное быстродействие
На данный момент лучшим комплексным бенчмарком для накопителей является PCMark 10 Storage. Там же отметили, что не все три теста, включенные в набор, одинаково полезны — лучше всего оперировать «полным» Full System Drive, как раз включающим в себя практически все массовые сценарии: от загрузки операционной системы до копирования данных (внутреннего и внешнего). Остальные два — лишь его подмножества, причем, на наш взгляд, не слишком «интересные». А вот этот — полезен в том числе и точным измерением не только реальной пропускной способности при решении практических задач, но и возникающих при этом задержек. Усреднение этих метрик по сценариям с последующим приведением к единому числу, конечно, немного синтетично, но именно что… немногоДля получения более достоверных общих оценок вместо отдельных ситуаций пока недостаточно данных. Стоит всё же изучить это.
Общий объем записи от всех подтестов составляет 200 ГБ. Это значит, что даже с доступными 100 ГБ свободного места не получится поместиться в кэш. Оперативное очищение его не представляется возможным из-за постоянной нагрузки. Нагрузки PCMark 10 Storage основаны на реальной жизни, но представляет собой пессимистичный взгляд на неё. Плотность рабочих операций в программе высока — в реальности то, что программа делает за час, занимает у кого-то день, а у кого-то и неделю. Поэтому пауз достаточно, чтобы убирать мусор и меньше проблем, чем показывает эта программа. Хороший планировщик же считает именно те взятки, которые отдаст, а не может взять — поэтому при планировании будущего учитываем подобный пессимизм. Ошибки случаются, это не так обидно 🙂
Две платформы с одним контроллером демонстрируют различия в прошивках. Kingston NV1 кэш «недочищает», даже когда это возможно. Ранее такая практика была характерна для многих SSD на SM2263XT, но позже производители вроде бы отказались от неё. Но недавно мы снова столкнулись с ней в внешнем SSD, где подобный подход лишен преимуществ, зато обладает ярко выраженными недостатками. Внутри компьютера ситуация немного сложнее. Например, он повышает пиковые результаты, но при дефиците места устройство падает почти до уровня лучших SATA-накопителей. Но почти — и лучшие. У Indilinx 4XN80S снижение скорости едва заметно, что хорошо. Пусть пиковые результаты и похуже, зато здесь мы гарантированно имеем существенное превосходство над SATA-накопителями. Понятно, что эти мелкие нюансы становятся не столь значимыми на фоне современной бюджетки. Но как уже сказано, всё будет зависеть от цен.
Итого
В отличие от рынка SATA, где конкуренция сводится к снижению стоимости накопителей, «бюджетное NVMe-строение» развивается в разных направлениях. Первое поколение фокусировалось на выпуске недорогих устройств с новым интерфейсом, затем кто-то больше концентрируется на цене, а кто-то — на производительности. Контроллеры постоянно совершенствуются и становятся быстрее прежних. Это делает старые контроллеры ненужными. SATA все еще удерживает многих пользователей из-за проблем совместимости, но в случае с NVMe таких проблем нет: где работает хоть какой-нибудь NVMe SSD, там будет работать любой другой. Иногда же проблема совместимости может возникнуть именно со старыми устройствами. Самый яркий пример — PlayStation 5, которая не принимает даже самый лучший SSD под Gen3, хотя нормально функционирует с любым устройством на базе Gen4.
Цена всегда имеет значение, но в бюджетном сегменте это особенно актуально. Старые платформы хороши тем, что позволяют использовать остатки уже выпущенных микросхем, даже если они технически устарели, например, Silicon Motion SM2263 в режиме SM2263XT.
Сверхбыстрая память не требуется, и наценки за новый интерфейс отсутствуют. Новые контроллеры обладают другими достоинствами, помимо поддержки новых интерфейсов, но SSD с самыми современными интерфейсами дороже.
Покупателям приходится выбирать между производительностью и ценой. И для компромисса нужны SSD типа Indilinx 4XN80S.