Тестирование накопителей, выпущенных в 2021 году.
В предыдущих публикациях мы рассмотрели карты CFexpress Type B от нескольких производителей и отметили, что для потребителя главная их проблема – цена. Безусловно, самые быстрые карты памяти не могут стоить дешево. Оборудование же, которому требуются такие скоростные характеристики носителей, пока не относится к массовому сегменту. Поэтому всё соотносится: на фоне цены самого устройства и оптики стоимость накопителей перестает иметь большое значение. Но все равно хочется сэкономить.
Понимание устройства таких карт, как CFexpress и SD Express (хотя пока не востребованный производителями форматом), добавляет масла в огонь. В основном, CFexpress и SD Express (несмотря на то, что пока не пользуется популярностью у производителей техники) представляют собой обычные NVMe SSD в специальном корпусе. Для SD Express требуется совместимость с интерфейсом SD UHS-I, что требует специальных контроллеров. В случае CFexpress это не обязательно. Уже обнаружены как минимум два знакомых контроллера — Maxio MAP1602 и Phison E21T — которые применяются как в картах CFexpress, так и в бюджетных твердотельных накопителях. Флэш-память аналогична. Цены отличаются. В итоге 2 ТБ в формате M.2 обычно обходятся дешевле, чем 512 ГБ в виде карты CFexpress Type B.
С сожалением можно сказать, особенно с учетом ограниченного бюджета. В сравнении с ценами на технику с такими накопителями, эти мысли кажутся смешными. Но места всегда не хватает, особенно при работе с 8К видео в RAW формате, где одна минута записи занимает десятки гигабайт памяти. Возникает необходимость в терабайтах такого хранения, которое по стоимости сравнимо с десятками терабайт обычных SSD. Поэтому нет ничего удивительного в том, что кому-то давно пришла идея объединить разные типы флэш-накопителей.
Адаптер CFexpress Type B для SSD M.2 2230
Идея основана на том, что формат Type B, унаследованный от XQD, по современным меркам громоздкий во всех трёх измерениях. Накопитель M.2 2280 в такие размеры не помещается, а вот M.2 2230 — да. Проблем с интерфейсом нет: и там, и там PCIe, причем в картах линий меньше. Достаточно механического переходника, выпуск которых освоили китайские компании.
Тридцать лет назад на развалах всех веселили штампованные в Китае CD с пиратским софтом с гордыми заголовками «Все мульtimedia для вашего ПК!». Судя по надписи «Made in China», и к английскому относились без особого уважения.
Железки для сборки карт стоят копейки, хотя сами SSD — конечно нет, да и выбор в этом формате ограничен. Но всё познаётся в сравнении, а сопоставление цен карт и дисков было озвучено выше. Самостоятельное «производство» карт поэтому совсем уж непопулярным не назовешь.
Процесс достаточно прост: купить SSD и переходник, или несколько штук каждого, и сделать карточки. На первый взгляд никаких неудобств нет — это своеобразный вид спорта, но нельзя сказать, что совсем уж непопулярный. Производители разных аксессуаров давно обратили на него внимание. Потенциальных покупателей также привлекает то, что всё аккуратно встаёт на свои штатные места, и с камерой ничего делать не нужно.
Этот подход существенно отличается от адаптеров-«выкидышей», подключающих к камере практически любой SSD формата M.2 2280, но создающих неудобную конструкцию. Большая ее часть будет выступать за пределы камеры, а крышка отсека для карт останется открытой. Поклонники такого решения (даже товары в продаже есть), но понятно, что… колхозингомДля работы можно использовать только в помещении, а сборка карты с накопителем M.2 2230 такого рода затруднений не представляет.
У нее есть недостатки, связанные с выбором SSD. По максимальной емкости ничего не выиграешь: большинство накопителей формата M.2 2230 ограничены объемом 1 ТБ. Модели на 2 ТБ обычно основаны на QLC-памяти, а для потоковой записи больших объемов информации это решение непригодно. И с TLC возможны скоростные проблемы из-за SLC-кэширования. В картах кэширование либо отключено, либо используется маленький статический кэш, не мешающий писать за его пределами без радикального снижения скорости. Для SSD характерно динамическое кэширование, приводящее к необходимости «разгребать» записанные раньше данные, что приводит к просадкам скорости ниже допустимой для старших видеорежимов. С этой проблемой столкнулись первопроходцы направления, выбравшие WD PC SN740. Но эта модель имеет SLC-кэш на все свободные ячейки с последующим снижением скорости записи ниже 600 МБ/с, чего не всегда будет достаточно. Сейчас появились накопители с более удачными схемами кэширования.
Следует изначально быть готовым к тому, что такие конструкции могут в принципе не заработать в каких-то камерах: сейчас или в дальнейшем — по мере обновления их прошивок. Пока всё это направление живо лишь потому, что производители фото- и видеотехники не слишком злобствуют, но кто им запретит? А запросить нужную информацию у носителя не так уж сложно. Различия начинаются буквально сразу же: например, выше приведены скриншоты с данными двух карт на одном контроллере, но у «настоящей» карты скоростной режим ограничен PCIe Gen3 прямо на уровне прошивки. Что забавно, количество линий при этом полное — просто еще две физически некуда развести. Можно, конечно, обойти это, выбирая SSD на контроллерах поколения PCIe Gen3, но тогда возможны потенциальные проблемы со скоростями.
В режиме быстрого выполнения работы и последующего «сна» прошивки SSD оптимизируются под энергопотребление не всегда.
Длительная работа на максимальной скорости сильно разогревает контроллер, а при снижении скорости нагрев незначительный, но возможность «отдохнуть» у контроллера всё равно отсутствует. Теплоотвод в многих камерах изначально оставляет желать лучшего, и иногда при записи сжатого видео перегревается центральный процессор за несколько десятков минут.
Карты для такого режима не предъявляют особых требований ни по емкости, ни по скорости. Но два источника тепла нагревают устройство эффективнее, чем один.
На протяжении всего текста используется слово «они», поэтому необходимо перефразировать текст так, чтобы это слово исчезло.
Почему же данное направление относительно популярно, несмотря на все недостатки? Цена. Как уже было сказано в начале, стоимость гигабайта в разном исполнении может отличаться в 3-4 раза. Этим можно пренебречь при покупке одной карты на 512 ГБ, но такой емкости слишком мало, чтобы «поиграться» со многими возможностями современных камер. А дальше — простая арифметика. Одни из самых дешевых карт CFexpress Type B на AliExpress под хоть под мало-мальски знакомым названием делает Reletech, но их карта на 1 ТБ стоит как два их же SSD M.2 2230 той же емкости каждый. То есть даже в таком случае будет двукратный выигрыш, усугубленный тем, что еще неизвестно содержимое таких экстремально дешевых карт, а с SSD разобраться попроще. Кроме того, самостоятельная сборка карт памяти — это изначально не российская забава, поэтому те, кто освоил её, сравнивали несколько другие цены. И экономили, по своим расчетам (при удачном стечении обстоятельств), долларов этак 500, а то и 1000 — что уже никак не назовешь незаметным даже на фоне цены соответствующих камер.
Каждый сам решает, стоит ли связываться с этим. Нам же, зайдя в карты данного формата, представилась возможность посмотреть и с этой стороны. В короткой статье все нюансы рассмотреть невозможно. Но пару примеров того, что ожидать по скоростным характеристикам — стоит. Больше пары и не получится: адаптеры оказались малопригодны для многоразового использования. Собрать просто, разобрать без повреждений — сложно. Можно было бы докупить еще, но нет необходимости: у нас есть три SSD нужного формата, однако один из них непригоден для такой переделки из-за QLC-памяти.
Тестирование
Методика тестирования
Методика подробно описана в отдельной статьеВ данном документе доступна подробная информация о применяемом программном и аппаратном обеспечении. Кратко упомянем, что в качестве тестовой площадки используется стенд с процессором Intel Core i9-11900K и материнской платой Материнская плата Asus ROG Maximus XIII Hero на базе чипсета Intel Z590. .
Участники тестирования
По адаптеру уже рассказали всё необходимое, а проверить SSD решили двумя экземплярами из имеющихся.
WD PC SN740 безусловно лидирует. Как уже говорилось, это одна из самых востребованных моделей для преобразования в карту памяти. Впрочем, у неё очевидны проблемы со скоростью работы из-за алгоритмов SLC-кэширования: всего два режима — либо пишем быстро благодаря кэшу, либо медленно без него. Как SSD будет справляться с обслуживанием именно в камере, а не в компьютере, — отдельный вопрос.
Для уменьшения проблем, о которых говорилось ранее, мы выбрали KingSpec XF-1TB 2230, поддерживающий режим прямой записи в TLC-массив. Контроллер MAP1602, установленный здесь, встречается в картах памяти — именно его мы видели в Exascend Vigor. Сейчас XF-1TB 2230 стоит дешевле, чем PC SN740 той же емкости. Если экономить, то это нужно делать с умом. SN740 на 2 ТБ на данный момент тоже выгоднее двух терабайтников и почти единственная в своем роде по емкости «одним куском». Но целесообразность применения этой модели будет зависеть от скоростных показателей, которые у «двушки» WD не лучше, чем у терабайтной модификации. Так что для начала достаточно ее.
В качестве сравнения мы взяли карту Exascend Vigor, упомянутую ранее. Здесь тот же контроллер и память, аналогичные по скоростным возможностям (128-слойная YMTC и 176-слойный Micron в SSD на одинаковых контроллерах практически неотличимы), но прошивки существенно разные. Это позволит оценить их влияние.
Карте Vigor противодействует ее емкость: из терабайта можно выжать гораздо больше, чем из 512 ГБ. Но Exascend и в этом случае добился огромного запаса производительности для практического применения. Что же будет с самодельными устройствами?
Заполнение данными
Этот тест — ключевой этап, после которого многое станет ясно.
WD PC SN740 демонстрирует описанное ранее явление: быстрая запись только в кэш (причем такая скорость на практике не всегда требуется), за его пределами скорость падает ниже 500 МБ/с. Для обычного использования в компьютере это также быстро, конечно. Но придется отказаться от записи 8K N-RAW в камерах Nikon и некоторых режимах ProRes RAW. Правда, если вести запись небольшими порциями и уплотнять записанные на карту данные в паузах, то проблем не будет. Но будет ли это работать? Необходимо тестировать в конкретной камере. Если же не ориентироваться на сложные для карт режимы, то экономия от «самосбора» как-то резко исчезает: ведь терабайты дискового пространства просто перестанут быть необходимыми, а цена пропорциональна объему.
У бюджетной модели «из Поднебесной» всё получше — благодаря части с прямой записью. Местные провалы можно оставить без внимания, в работе их размазывается. достаточныхМожно заполнить три четверти емкости, а не треть. Но записывать всю карту за один раз не получится: на последней четверти камера будет ругаться на низкую скорость и остановит запись. За небольшие деньги результат хороший, но не идеальный. С другой стороны, учитывая, что такой «мутант» терабайтной емкости стоит дешевле, чем настоящие карты на 512 ГБ, а порой даже гораздо дешевле. в разыДля многих такой итог будет приемлем. Доводить до конца необязательно. Всё равно прибыльно.
Сравнение с результатами, полученными при заполнении «действительной» карты памяти, демонстрирует, что в случае использования SSD… Не до «железа», а до прошивки дело. Обе самодельные карты умеют быстро записывать информацию в кэш. На практике — быстрее, чем нужно в данном сценарии. Но за это приходится платить при уплотнении кэша, переписывая записанные в однобитном режиме данные. Если же кэш отключить, то до 1,6 ГБ/с, возможно, не допрыгнем, но зато и проваливаться до 500 МБ/с не придется. Обеспечить стабильные 800+ МБ/с (больше на практике пока, напомним, не требуется) с запасом мог бы любой из двух SSD. Мог бы. Но не может. А карты памяти — могут. Причем при тщательном отборе компонентов они могут и больше — даже при меньшей емкости. То есть разная цена все-таки возникает не на пустом месте. немножко другой товар.
Можно закончить на этом, так как для обычного применения таких карт данная информация вполне достаточна. Однако, воспользуемся возможностью и продолжим тестирование: дополнительная информация никогда не помешает.
Работа с большими файлами
Предлагаем один комментарий к двум диаграммам. Чтение — простая задача, поэтому оба раза измеряли пропускную способность PCIe Gen3 x2, то есть внешнего интерфейса. Результаты немного различаются, но это нормально для разных режимов и носителей. Разница в два процента от Солнца из-за отличающихся возможностей в «нормальном» режиме, слегка влияющих и на «ограниченный».
При записи одного комментария хватит для двух участников. Размер тестовых файлов ограничен, поэтому на самодельных картах оба варианта помещаются в SLC-кэш. Проблемы могут возникнуть только при существенном превышении его размеров, то есть при достижении «хвостов». Однако у SSD KingSpec это сделать очень сложно, а у WD требовалось записать данные на порядок больше. У Exascend Vigor проблем не возникает: SLC-кэширование не используется, поэтому скорости стабильны независимо от объема записываемых данных.
Для карт памяти такой сценарий вымышленный, но для SSD он вполне реальный. Скажем, скачал большой архив и распаковываешь его на тот же диск (чаще всего именно на тот же, поскольку в среднем компьютере один диск и есть). Скорость распаковки (в отличие от сжатия) мало зависит от процессора и других систем компьютера, поэтому для SSD в такой ситуации высокая скорость работы желательна. Производителей карт памяти это не волнует, и результат видим.
Несмотря на это, испытуемые в следующем тесте ведут себя противоположно. Нагрузка для карт памяти по-прежнему далека от типичной, а для SSD довольно близка (даже максимально близка) к реальной. Это свидетельствует о том, что оптимизации бывают разными. Для карт памяти стремятся получить не столько высокие, сколько стабильно высокие скорости. Потребительские SSD же ориентированы на высокие пиковые результаты, так как функционируют обычно в режиме «немного работы — много сна»Чем быстрее выполнялась работа, тем больше времени тратилось на сон. Однако скорость работы в смешанном режиме может существенно отличаться от пиковых показателей в чистом режиме записи или чтения.
Комплексное быстродействие
В настоящее время PCMark 10 Storage является наилучшим комплексным бенчмарком для накопителей. В обзоре можно найти краткое описание этого бенчмарка. Там же указано, что не все три теста, входящие в набор, одинаково полезны. «Полный» Full System Drive, включающий практически все распространенные сценарии — от загрузки операционной системы до копирования данных (внутреннего и внешнего), наиболее информативен. Остальные два теста представляют собой лишь подмножества Full System Drive и не столь интересны. Full System Drive полезен благодаря точным измерениям не только реальной пропускной способности при выполнении практических задач, но и возникающих задержек. Усреднение этих показателей по сценариям с последующим приведением к единому числу несколько синтетично, но всё равно является наиболее приближенным к реальности способом оценки «в целом», а не только в частных случаях. Поэтому стоит ознакомиться с этим бенчмарком. Тем не менее он немного избыточен для оценки даже «полноформатных» и небюджетныхВнешние жесткие диски, а также карты памяти, интересны для сравнительного анализа с точки зрения исследовательских задач.
Быстродействие карт памяти CFexpress Type B сравнимо с SSD. Быстрые карты обеспечивают очень высокую скорость. Результаты Exascend Vigor соответствуют топовым моделям восьмилетней давности, оснащенным восьмиканальными контроллерами с DRAM-буфером.
Это достигается не в ограниченном скоростном режиме. Такие показатели уже не вызывают особого удивления, даже бюджетные модели работают быстрее. Интересно то, что Exascend Vigor и KingSpec XF-1TB 2230 используют один и тот же контроллер, а характеристики памяти схожи. Различается емкость, но для этой платформы объем в 512 ГБ уже почти достаточныйОбъём одинаков, а производительность сильно отличается из-за прошивки. Особенно это заметно благодаря SLC-кэшированию, которое хорошо видно по скорости заполненного данными диска. В этих условиях кэширование не может раскрыть весь свой потенциал, поэтому производительность карты и «карты» оказывается близкой. Пока свободной памяти достаточно, разница есть. Но на практике в сфере использования «карт» слишком высокая производительность не нужна. А для того, что нужно, кэширование только мешает.
Итого
Мы решили изучить вопрос самостоятельной сборки карт памяти CFexpress Type B, поскольку уже взялись за эти карты. Тему «самосборных» карт сразу же начали обсуждать в комментариях. На первый взгляд, идея очень привлекательна: получить 2 ТБ по цене в лучшем случае 1 ТБ. Места вечно не хватает, носители недешевые, элементная база у таких карт и у SSD одинаковая, одно в другое легко переделывается «физически». Казалось бы, что может пойти не так?
Прошивка и другие оптимизации могут сказаться (и сказываются) иначе в случае с SD-картами. В SSD они нацелены на высокую производительность штатного режима, а у карт режим этот принципиально иной. Фактически единственное требование к картам — стабильная скорость записи больших объемов информации. Причем не слишком высокая по современным меркам: 800 МБ/с пока достаточно для любых практически значимых режимов съемки. Но ее нужно… вынуть да поло́житьБез гарантированной скорости съемка некоторых форматов станет невозможной. Стабильная скорость превышающая пороговое значение — это не просто показатель, а условие качества работы.
Требования к потребительским SSD низкие. Стабильность скоростных характеристик здесь не всегда требуется.
Даже если скорость падает в неудобных условиях, пользователь этого может и не заметить. Прерывание съемки из-за невозможности опустошить буфер камеры — другое дело. В случае SSD всё оптимизировано под выполнение краткосрочных запросов с максимальной скоростью, что позволяет больше времени проводить в состоянии сна и экономить энергию. При практических тестах в камере это могло бы составить проблему для самодельных карт: писать данные. очень долгоНесмотря на то, что скорость невысокая, стандартный встроенный SSD используется нечасто, поэтому его никто специально не оптимизирует.
Исследование показало, что с обычными настройками кэширования бюджетных SSD невозможно обеспечить стабильную скорость записи.
Некоторые модели будут лучше подходить, другие — хуже, но идеально подходящей модели не найдено. Полноразмерные M.2 2280 SSD предлагают больше вариантов, но для самодельных карт памяти подходит формат M.2 2230 со своими ограничениями.
Стабильно высокая скорость записи нужна только для видео с максимальными настройками без сжатия, которые занимают много места. Если снимать только фото, можно купить пару недорогих карт по 512 ГБ, что относительно недорого по сравнению с ценой камеры.
Реально экономия получается только при большой емкости карт памяти, но в этом случае данный метод экономии неудобен. Получается сложная дилемма.