Проверка накопителей, выпущенных в 2021 году.
Мы едва привыкли к SSD с интерфейсом PCIe Gen5 (ведь многим по-прежнему актуальнее SATA), как на рынке появились относительно недорогие платформы такого типа. «Относительно» — потому что сейчас высокая цена за сам шильдик. Разнообразия пока нет, но спрос всё же есть. Вот и разработчики спешат снимать сливки — те, у кого уже есть соответствующее устройство для этого.
Стоит ли обращать внимание на такие модели? Цены снижатся обязательно, а технически у подобных твердотельных накопителей немало интересных черт. В этом классе их всегда было много, пусть он всегда оставался в тени топовых платформ. За последними большинство следит лишь виртуально — слишком дорого вне зависимости от интерфейса. Четырехканальные безбуферные контроллеры обеспечили многим принципиальную возможность приобрести NVMe-устройство. Было это тогда, когда заметно доплачивать требовалось и за сам по себе шильдик. Не за интерфейс — на рынке господствовал PCIe Gen3 без вариантов. При этом именно бюджетные платформы всегда укладывались в две линии такового даже если контроллер поддерживал четыре. Но, напомним, и это в три раза быстрее SATA, что многих и привлекало.
Четыре года назад появились первые бюджетные контроллеры с поддержкой PCIe Gen4. Компании Phison и Silicon Motion поспешили выпустить их, хотя для них вполне хватило бы PCIe Gen3, так как ограничений последнего они не испытывали в принципе. Однако пиковые показатели почти удвоились по сравнению с предыдущим этапом, что уже привлекло внимание. Сначала интерес был теоретическим из-за высокой стоимости нового чипа (но уже не «NVMe», а «Gen4»). Но по мере развития рынка эти модели стали доступны и в бюджетный сегмент, заставляя прежних обитателей этого сегмента снижать цены ниже уровня SATA SSD. В итоге «приличные» SATA-накопители начали быстро исчезать, а «неприличные» пока еще существуют только благодаря наличию парка устаревшей техники, которую все еще нужно обновлять и ремонтировать. Во всяком случае, в развитие этого направления больше никто не инвестирует, так как окупить их невозможно. NVMe-устройства стали стандартом де-факто.
Развитие не прекращалось и шло по всем направлениям. Сейчас недорого продаются бюджетные накопители Gen4 «второй волны», достигшие пиковых скоростей 5 ГБ/с, то есть в полтора раза больше, чем PCIe Gen3, и на порядок — чем SATA. Старшие модели третьего поколения способны загрузить на полную четыре линии PCIe Gen4 в некоторых сценариях, то есть превзошли первые топовые модели этого направления. Но не всё определяется пиковыми скоростями. В недорогих моделях все активнее используется QLC-память со всеми ее особенностями. Это идет на пользу «субфлагманам», где экономия не нужна, а цены ниже, чем у топовых устройств.
Дальше двигаться тоже некуда. Например, SSD на контроллере Phison E27T уже достигают скоростей в 6—7 ГБ/с, то есть пропускная способность четырех линий PCIe Gen4 выбирается практически полностью. Улучшать там есть чего, но продать такие улучшения сложно — поскольку массовому покупателю они куда менее понятны, чем те же 5 ГБ/с или 7 ГБ/с.
Практически одновременно с E27T Phison на Computex 2023 анонсировал и E31T. Анонс был предварительным, так как выпуск привязывали к переходу контроллеров с техпроцесса TSMC 12 нм на 7 нм. Это позволяет заметно увеличить производительность без существенного повышения цены. Скорости уже превосходят возможности PCIe Gen4, поэтому логичным становится освоение PCIe Gen5. Но само по себе оно пока дорого, а прогрессивный техпроцесс увеличивает себестоимость контроллера. Нижние сегменты рынка хорошо заполняются E27T или E21T, а SSD на E15T (фактически E19T, но с отключенной «бумажной» поддержкой Gen4) всё ещё продаются.
В этом году E31T вышел на уровень выше предыдущих моделей благодаря новому шильдику и повышенной производительности. Однако она пока ниже максимальной возможной, так как есть информация о возможности обмена данными с памятью со скоростью до 4800 МТ/с на канал, что потенциально позволяет ему работать с Gen5 и SLC-кэшем в последовательных операциях. Пока такой памяти нет, поэтому в спецификациях указаны «скромные» 3600 МТ/с, как у E27T или E29T, выпущенного без анонсов. Последний фактически представляет собой E27T с обновленным механизмом LDPC-коррекции ошибок Gen7, как и у E31T. Ключевые особенности последнего — производительность, которую необходимо измерить.
На примере Digma Meta P31 рассмотрим особенности работы SSD на контроллерах Phison. Практически все такие SSD производятся дочерним предприятием PTI и функционируют аналогично. Разные конфигурации встречаются, но все параметры находятся под контролем Phison. Не стоит считать устройства полностью идентичными. Даже формально одинаковая память может иметь разное качество, что сказывается на стоимости. Заказчики имеют свободу выбора по долговечности, но заранее сложно предсказать характеристики. Лучше полагаться на гарантию, которая у Digma составляет пять лет и не ограничена внешними факторами. Доступность устройств тоже не вызывает проблем.
Digma Meta P31 1 ТБ
Оценить внешний вид SSD формата M.2 2280 — дело затруднительное: все они слишком просты и функциональны. Производители в свое время охотно избрали этот формат по одной простой причине: у SATA-устройств лишний корпус (действующий фактически переходником под стандартный «винчестерный» отсек) сказывается на цене, а здесь ничего лишнего.
За исключением случая самого текстолита. В основном всё помещается в четыре компактные микросхемы. DRAM не требуется, поэтому плату можно было бы уменьшить — до 4 ТБ общей емкости. Однако стандартом для продажи является именно формата 2280, откуда и большое количество свободного места.
Обратная сторона традиционно полностью голая: здесь нет ни чипов, ни разводки под них. По виду этот Gen5 SSD не отличить от других, если не знать его особенности. Meta P27 (на Phison E27T) выглядит аналогично, а некоторые более бюджетные модели даже немного внушительнее — например, на терабайтниках стоит по четыре чипа памяти.
Здесь всего два типа памяти. Память пока слабая часть платформы: это 218-слойный TLC-флэш Kioxia BiCS8. Kioxia и WD решили пропустить BiCS7, поскольку такая память сильно уступала разработкам конкурентов, а эта тоже не удивляет — здесь терабитные 4-plane кристаллы, хотя Micron и YMTC при 200+ слоях как правило ориентируются на 6-plane. Причина — нужно увеличивать параллелизм. Внешний недостаточен из-за размера кристалла — таких на терабайт нужно восемь, так что четырехкратное (самое эффективное) чередование можно получить лишь при общей емкости 2 ТБ, а это пока еще дороговато для многих покупателей. Для компенсации этого эффекта разработчики и увеличивают внутреннее чередование, но в этой памяти такой механизм не реализован. Что обязательно ограничит производительность во многих сценариях. Но другого пути на данный момент нет — все SSD на Phison E31T поставляются именно с такой BiCS8.
Праздник устроился герою торжества — контроллера со своим верным спутником PMIC (контроллера питания) PS6231-70. От него зависят главные характеристики устройства: такую же BiCS8 можно припаять и к E27T, вместо более привычной в его случае BiCS6, но это получится совсем другой SSD.
Пока мало конфигураций памяти, поэтому и прошивок немного: фактически всего одна. Это творческий подход Phison, так как клиентам пока нет свободы выбора. Если сравнить Digma Meta P31 и Corsair MP700 Elite без наклеек, то отличить их будет невозможно. Программная часть тоже идентична: только название модели — других опознавательных знаков нет. Кioxia Exceria Plus G4 внешне отличается от остальных (для важных заказчиков Phison готов к этому), но не внутренне. Пока все эти SSD идентичны: Phison E31T с 1 ТБ или 2 ТБ Kioxia BiCS8, и прошивка одна на всех. Поэтому выбор нужно делать по цене или вообще по доступности — Corsair давно не поставляется в наши края, а вот Digma нет проблем.
Разнообразие может появиться, если Micron заинтересуется контроллером Phison. К собственной памяти Micron обратится, но память Kioxia использовать не будет.
Проблема в том, что топовым и предтоповым устройствам Crucial хватает и топовых Phison E26/E25, а недорогие потребительские линейки построены на QLC с Phison E21T (Crucial P3 / P3 Plus) и даже E27T (Crucial P310).
Проводим тестирование существующего функционала, ощущая удовлетворение от того, что повторения ситуации с первыми бюджетными Gen4-контроллерами не наблюдается. Те, как уже упоминалось, при любых нагрузках оставались в рамках лимитов Gen3, а вот Phison E31T в рамках Gen4 по определению иногда оказывается ограничен. Заявленные характеристики полностью подтверждаются, даже с небольшим запасом, но относятся исключительно к пиковым скоростям линейных операций. А что с более приближенными к реальности нагрузками? Сейчас проверим.
Тестирование
Методика тестирования
Методика подробно описана в отдельной статьеЗдесь вы можете узнать больше об используемом программном обеспечении.
С оборудованием труднее. Чаще всего применяем испытательный стенд с процессором Intel Core i9-11900K и материнской платой. Asus ROG Maximus XIII Hero На чипсете Intel Z590 доступны два способа подключения SSD: к «процессорным» линиям PCIe Gen4 и «чипсетным» PCIe Gen3. Ввиду актуальности лишь первого варианта, для тестирования SSD использовался другой стенд — с Core i9-12900K (превращённым в чистый восьмиядерник) и системной платой. Asus ROG Maximus Z690 Hero на чипсете Intel Z690.
В набор входит плата-адаптер с двумя слотами M.2 и радиатором, который сейчас не нужен — SSD имеет более мощное охлаждение. В втором PCIe слоте работает только первый M.2, но для тестирования этого достаточно. Главное, что всё функционирует — большинство простых переходников не поддерживают режим PCIe Gen5. Требования к качеству изготовления возросли.
Для большей научной строгости целесообразно было бы протестировать все SSD на этом стенде. Но для некоторых это уже представляется затруднительным, да и практического значения этого мало. Подобные проверки мы проводим регулярно, чтобы не упустить момент необходимости обновления стенда — пока такой момент не наступил. Вероятно, стимулом для обновления станет более широкое внедрение PCIe Gen5. Пока же это редкий товар, нет смысла отказываться от накопленных результатов. Когда потребуется, можно будет дополнить и тестовую методику — но не сейчас.
Образцы для сравнения
Несмотря на отсутствие прямых конкурентов, целесообразно сравнить результаты нового SSD с предыдущей бюджетной платформой Phison и старшей модификацией Gen5 от того же разработчика. Для этого использованы Digma Meta P7 1 ТБ на контроллере Phison E27T и Digma Pro Top P6 1 ТБ в «медленной» версии — с памятью на 1600 МТ/с. Раньше Gen5-накопители были либо дорогими, либо доступны только с более быстрой модификацией на 2000 МТ/с за ещё большую цену не у всех производителей. С ситуацией с доступностью быстрой памяти улучшилось и появилась третья модификация — уже с максимальными для контроллера 2400 МТ/с. Сегодня все они постепенно исчезают с прилавков, так как Phison готовится заменить E26 на более быстрый E28. Мы оценим прогресс и с этой стороны — сравнив самый доступный Gen5 образца конца 2023 года с современным.
Что случится, если вспомнить о ценах? В настоящий момент они вызывают грусть, поэтому терабайтную Meta P31 логично сравнивать с двухтерабайтной Meta P7, но такую модель мы не тестировали. Зато есть результаты двушки аналогичного класса на Maxio MAP1602 — HikVision G4000. В ассортименте Digma есть полный аналог этой модели (Meta M6), но ее тоже терабайтным тестировали, поэтому остаётся HikVision. К которому добавим еще Samsung 990 Pro 2 ТБ. Казалось бы, совсем другой класс — и по емкости тоже. На деле же на момент тестирования Meta P31 стоила дороже, чем 990 Pro аналогичной емкости — то есть терабайтник оказывался аккурат между 1 ТБ и 2 ТБ от Samsung. У которого, напомним, получился самый быстрый «бытовой» Gen4-накопитель, так что он послужит отличным ориентиром для сравнения.
Заполнение данными
Meta P31 против Top P6 в «родном» режиме демонстрируют разницу между топовым и бюджетным контроллерами. Скорость у первого выше на всех участках. Хотя память медленная, восемь каналов вместо четырёх сказываются, а также большее количество «плоскостей» в каждом терабитном кристалле Micron. Новая бюджетная платформа Phison неплоха: почти 8 ГБ/с записи в кэш, прямая запись на уровне гигабайта в секунду… при «разгребании» кэша традиционно проваливаемся ниже возможностей SATA, а топовые контроллеры чаще обходятся без таких штрафов. В целом результат неплох. Двукратное отставание от топовой платформы того же производителя — не самое страшное.
Переход с PCIe Gen5 на Gen4 снижает лишь скорость записи в кэш, но память быстро исчерпывается: больше времени тратится на следующие этапы,
где показатели остались прежними. В итоге время увеличивается всего на полминуты.
Новая платформа существенно отличается от предыдущей. E27T в SLC-кэш записывал данные чуть быстрее прежней версии при одинаковом интерфейсе, но поколение Gen5 ему недоступно. Такой результат частично достигнут за счёт крайне маленького кэша. Это, однако, положительно, ведь при последующем уплотнении данных скорость падает ниже возможностей SATA, а то и SATA300. Прямая запись на четверть медленнее – это может быть проблема памяти, а не контроллера. В целом ситуация улучшилась во всех отношениях.
Это не повод расслабляться, особенно покупателю. В настоящее время даже не самые дорогие платформы с парой терабайт памяти способны обеспечивать 2 ГБ/с прямой записи и не опускаться ниже SATA. О небюджетных, но не сильно отличающихся от Phison E31T по цене моделях говорить нечего. То есть 15—20 минут — это реальность для двух терабайт. И такая недорогая опция. Если интересуют скорости работы с большими массивами данных — а иначе и за быстрым интерфейсом гоняться нет смысла. Что никак не отменяет шаг вперед по сравнению с E27T, но ведь и Meta P7 при аналогичной (даже чуть более низкой цене) была бы двухтерабайтной и работала бы быстрее.
Предельные скоростные характеристики
Низкоуровневые бенчмарки, например CrystalDiskMark 8.0.1, давно оказались бессильны против SLC-кэширования. Такие тесты не могут проверить что-либо кроме кэша. Информация производителей о быстродействии устройств тоже ограничена этими рамками, поэтому проверка всегда полезна. Тем более, что вся работа над кэшированием направлена на то, чтобы и в… реальной жизни Чаще попадать в кэш и показывать высокую скорость работы даже при снижении цен на память.
С такими настройками программы и конфигурацией памяти без чередования Phison E26 не удалось превысить границу в 9 ГБ/с, поэтому новинка при чтении показала еще более быстрый результат. Однако мы бы рекомендовали обратить внимание на другой момент — скорость смешанных операций, которая даже сейчас позволяет мгновенно отличать топовые и бюджетные платформы. Скорости растут везде — а нюансы поведения остаются неизменными.
В данном случае влияние интерфейса отсутствует, а благодаря кэшированию и особенностям памяти различий не наблюдается — чистое представление задачи. на контроллерНовый контроллер очень быстр, всё понятно.
С оформлением дел труднее, но смысл этого высказывания остается актуальным. Заключение также верно.
В реальности существенны именно эти нагрузки. Это позволяет предположить, что в тестах приложений новая платформа опередит всех (или почти всех). Однако стоит воздержаться от преждевременных выводов, так как такие скорости уже превышают потребности современного программного обеспечения, и в таких условиях все возможно.
В данном случае ограничения интерфейса заметны уже давно: несмотря на то что заявленная пропускная способность PCIe Gen4x4 превышает 7 ГБ/с, реальные показатели зависят от модели его использования. Начало освоения Gen5 полезно по этой причине, как минимум теоретически.
Это имитация работы компьютера, с нюансами: CrystalDiskMark не выходит за пределы SLC-кэша, что обусловлено природой его работы. Поэтому результаты отражают производительность контроллера, прошивок и т. п., но не дают полного представления о реальной работе.
Работа с большими файлами
Даже если показатели низкоуровневых утилит хороши, достичь таких скоростей на практике бывает не всегда возможно. Это сложнее из-за того, что CrystalDiskMark и подобные программы работают с малыми порциями информации внутри одного файла. Такая информация в современных условиях практически всегда находится в SLC-кэше все время тестирования. Кроме того, не нужно отвлекаться на служебные операции файловой системы — реальная запись одного файла это ещё и модификация MFT, журналов (многие используемые файловые системы являются журналируемыми), поэтому писать приходится не в одно место последовательно, а в разные. мелким блокомIntel NAS Performance Toolkit обеспечивает большую практическую точность. С его помощью можно протестировать не только кэш, но и в условиях, близких к реальным, когда свободного места практически нет. Именно так поступаем мы всегда.
Работа в одном потоке — самый распространенный сценарий, в котором современные SSD обычно превосходят предшественников хотя бы того же класса. Иногда даже более чем — особенно если удается перейти на новый интерфейс. Важно обращать внимание на результаты в режиме с заполненным данными: это чтение из основного массива, а не из кэша, который современные контроллеры используют для ускорения чтения.
Phison E31T самый быстрый при чтении из кэша, но «по-честному» не слишком обгоняет MAP1602. При использовании PCIe Gen4 даже отстает. Но по сравнению с E27T улучшения все равно есть — это главное.
Выжимание всех соков в многопоточном режиме позволяет получить до 7+ ГБ/с, но практически никто данные так не читает. Многолетнее господство жестких дисков приучило программистов считать параллельные потоки ввода-вывода вредными. Стоит воспринимать такие результаты просто как показатели, например, сравнивая их с показателями низкоуровневых утилит, где получалось и 10 ГБ/с. При использовании файловых функций ОС — нет. Но это никак не умаляет скорости платформы в «родном» режиме, да и на старом интерфейсе ей краснеть особо не за что.
Запись в современных условиях сталкивается с неэффективными файловыми функциями операционных систем. Предел этот гибкий: можно прожать его выше 5 ГБ/с — например, SSD на Phison E26 иногда это удается при использовании PCIe Gen4. Phison E31T объективно уступает, но тоже один из самых быстрых. Насколько это может иметь значение при жестких внешних ограничениях.
Два сценария принципиально различаются для «механики» жестких дисков, а SSD в любом случае всё приводит к общему знаменателю, распараллеливая работу. Разница между контроллерами хорошо видна: новейшему Samsung хватает мощности, чтобы увеличить результирующую скорость, а все остальные ее даже снижают. Но в целом это давно уже происходящие колебания где-то в диапазоне 4-5 ГБ/с, которые определяют внешние факторы, а не сами SSD.
В конце господства PCIe Gen3 многие удивлялись, наблюдая результаты топовых устройств, превышающие пропускную способность этого интерфейса. Однако это обусловлено суммарной скоростью чтения и записи, поскольку PCIe — двунаправленный интерфейс. Теперь переход на PCIe Gen5 начался, но до Gen4 по сумме скоростей еще далеко. К тому же этот сценарий ускорился гораздо слабее, чем чистое чтение или чистая запись, хотя к практике он ближе.
Учитывая богатый внутренний мир современных операционных систем и приложений, этот вариант еще ближе. За время чтения большой программы файлом другие могут тоже что-нибудь почитать или записать. На современных скоростях отдельные файловые операции укладываются в секунды. А тут особо ничего не оптимизируешь и интерфейсами не ускоришь. И вообще такая «мешанина» до сих пор бы поместилась бы в PCIe Gen3 с запасом. По иронии судьбы самым быстрым оказывается SSD совсем не с модным интерфейсом. Когда он станет востребован при таких нагрузках — сложно прогнозировать. Может, к тому моменту мы уже и PCIe Gen7 освоим. чтобы было.
Комплексное быстродействие
В настоящий момент лучшим комплексным бенчмарком для накопителей является PCMark 10 Storage, краткое описание которого можно найти в нашем обзоре. Там же отмечено, что не все три теста, включенные в набор, одинаково полезны — лучше всего оперировать «полным» Full System Drive, включающим практически все массовые сценарии: от загрузки операционной системы до копирования данных (внутреннего и внешнего). Остальные два теста лишь его подмножества, причем на наш взгляд, не слишком «интересные». А вот Full System Drive полезен в том числе точным измерением реальной пропускной способности при решении практических задач 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 оценок «в целом», а не только отдельных моментов, пока нет возможности. Поэтому следует изучить эту информацию.
Объем записи от всех подтестов – 200 ГБ, поэтому при 100 ГБ свободного места в кэше гарантированно не поместится вся информация. Оперативно освобождать его нет возможности из-за отсутствия пауз. Нагрузки PCMark 10 Storage основаны на реальности, но представляют её с пессимистичной стороны. Из-за плотности рабочих операций то, что программа делает за час, в жизни может растянуться на день или неделю. В таком случае появляются паузы, хватает времени на уборку мусора, и проблем меньше, чем показывает эта программа. Но хороший планировщик учитывает именно те трудности, которые возникнут, а не те, которые могут быть предотвращены. Поэтому при планировании будущего мы тоже ориентируемся на такой пессимизм. Не так обидно ошибиться.
С учетом сказанного, понятно, почему Digma Pro Top P6 так серьезно «сдувается» — у него самый маленький кэш в относительном исчислении. Digma Meta P31 ведет себя куда ровнее и работает очень быстро, способен соперничать с Samsung 990 Pro большей емкости. С учетом того, что для этой памяти всего терабайт — не оптимальное количество, «двушка» могла бы выступить еще убедительнее. Единственное, что смущает — у P6, что у P31 очень уж мала разница между обоими способами подключения. Понятно, что быстрые платформы приходится делать во многом, чтобы хоть где-то был толк от быстрого интерфейса. Но в итоге они оказываются высокопроизводительными и в отрыве от него: запуск приложений в скорость передачи данных не упирается. А задержки (которые здесь критичны) примерно одинаковы.
Итого
В развитии PCIe Gen4 наблюдалась схожая ситуация. Главной движущей силой не являлись исключительные возможности нового интерфейса. Подумаешь, скорость передачи данных вдвое возросла; многих ещё накопители на интерфейсе SATA служат. Новая платформа SSD само по себе была мощнее предыдущих. Сначала это не было так важно, поскольку нужно было платить за технику и за логотип. Со временем вторая плата исчезла благодаря усилению конкуренции и тому, что первыми под нож пошли флагманские модели со старым интерфейсом. В бюджетном сегменте он всё ещё неплохо себя чувствует только из-за цены. Если хочешь что-то побыстрее — выбирай накопители Gen4, пусть даже недорогие.
Будет ли так же и дальше? Разумеется. Но не сегодня. Пока только начало пути. Рынок переполнен хорошими SSD под PCIe Gen4, а модели под Gen5 продаются с большой наценкой самым нетерпеливым покупателям.
Более высокая цена может быть объяснена объективными причинами: например, в таких SSD обязательно используется самая быстрая память, да и более тонкий техпроцесс пока, скорее всего, лишь увеличивает цену Phison E31T, а вовсе не уменьшает ее. Так или иначе, получается недешево — и покупать такие SSD стоит только если без PCIe Gen5 жить совсем невмоготу. Но со временем цены будут снижаться. Возможности для этого есть — куда бо́льшие, чем в случае Phison E26, где и более сложная разводка, и сам чип контроллера большой и дорогой, и еще нужен чип DRAM. Просто всё это ещё дело завтрашнего дня.
Сегодня накопители доступны в продаже. Это не эксклюзив; их можно найти у многих партнеров Phison. Например, Digma Meta P31 можно приобрести или заказать доставку. Впрочем, эти SSD сами по себе быстрые, а в некоторых сценариях скорости могут превышать возможности PCIe Gen4. Но за это приходится платить слишком много, на наш взгляд. два терабайта по цене одного В данном случае важность заключается не в погоне за чуть большей производительностью в классе, где разница прослеживается лишь в тестах. Речь не о бюджетных SSD, где недостаток скорости иногда бросается в глаза (и даже там не всегда заметен). Это позволяет многим комфортно использовать самые дешевые накопители без ощутимых неудобств. А здесь все улучшения — класса… Было стремительно, теперь ещё больше. Появление платформы Phison с точки зрения прогресса — важный шаг. Однако для всех ее время еще не настало. Исключение составляют самые нетерпеливые, которым хочется перейти на PCIe Gen5, независимо от стоимости.
В контексте цены современного топового компьютера (особенно игрового) доплата будет незаметной. В остальных случаях беспокоиться пока не стоит.