Методика тестирования накопителей образца 2021 года

На рынке твердотельных накопителей марка Indilinx гремела около 15 лет назад, но сейчас ее вспомнят разве что аксакалы и саксаулы. Обычное дело для рынков в стадии становления — когда звезды первой величины появляются из ниоткуда, а потом столь же резко гаснут. И не обязательно сами по себе — иногда и соседей прихватывают. На эти процессы мы полюбовались в начале прошлого десятилетия достаточно, но многие их уже не помнят, так что короткое лирическое отступление не помешает.

Бум потребительских SSD начался с Intel X25-M, причем на базе опробованной тогда концепции этот рынок фактически и сейчас развивается. До этого в твердотельных накопителях использовались простые контроллеры, что заставляло применять качественную и дорогую память. Intel же предложил поступить наоборот: контроллер — всего одна микросхема, так что пусть уж он лучше будет дорогим и сложным. Зато мы научим его всяким трюкам, типа выравнивания износа, динамической трансляции адресов и многому другому, что позволит свободно использовать дешевую память, не страдая от низкой производительности или малой живучести устройства. А памяти нужно много, так что, если снизить ее цену, то и устройства могут радикально подешеветь. Главная же цель, которую преследовали в Intel — подстегнуть продажи памяти, так что сама компания активного участия в конкуренции на рынке конечных устройств не планировала. Задачей было дать рынку толчок, а далее всё завертелось.

Но любая революция всегда дает шанс новым именам. Особенно в данном случае — разработка контроллеров для SSD (коих начало требоваться всё больше) стала прибыльным занятием. И небольшой южнокорейский стартап Indilinx этим воспользовался — линейка Barefoot когда-то была известна всем специалистам. Накопители на ней выпускали многие, но впоследствии Indilinx был приобретен OCZ Technology — одним из крупнейших игроков того рынка. Тоже молодая компания, но очень амбициозная — почему и правильно решившая, что для успеха нужно иметь свои собственные контроллеры. Последующие события показали, что лучше бы иметь и «свою» память — это надежнее. А контроллеры всегда можно и купить или заказать «под себя» — чем с успехом пользуется, например, Micron. Но тогда рынок был другим. А проблемы OCZ в основном возникли из-за слишком бурной экспансии без твердой базы — компания выпускала SSD и на контроллерах Indilinx, и на SandForce (тоже уже почти забытая марка, хотя 10 лет назад такая продукция на рынке была чуть ли не самой массовой), экспериментировала с освоением интерфейса PCIe еще до того, как это стало мейнстримом — словом, пыталась продвинуться по всем направлениям. Распылила имеющиеся ресурсы и обанкротилась в 2013 году. Всё, что осталось, приобрела Toshiba и формально ликвидировала в 2014 году. Понятно, что речь шла лишь об упразднении торговых марок и прочих структур — покупка была сделана ради патентов и прочих технических наработок. Хотя сейчас даже не совсем понятно — использует ли их как-то Kioxia (бывшая Toshiba Memory) или нет: дальнейшая судьба компании тоже была не слишком простой, да и сейчас такой остается. Но это уже совсем другая история.

Почему мы вообще об этом вспомнили? Потому, что сейчас можно свободно приобрести SSD или оперативную память под маркой Indilinx. Но к той истории это никак не относится — Shenzhen Indilinx Technology Co. основана в 2012 году. Как и многие другие компании из Шэньчжэня, работает в первую очередь на мировом рынке — домашний китайский в структуре продаж занимает лишь 10%. Основные направление — OEM, ODM и продажа продукции под собственной маркой. Но во всех случаях речь идет о самом что ни на есть мейнстриме — никаких технологических новинок в этом сегменте обычно не бывает. Даже наоборот — иногда можно столкнуться и с чем-то по-настоящему архаичным с точки зрения любого энтузиаста. В общем, такой вал по плану — недорогой, вследствие чего и востребованный массами. Проще говоря, делающий в основном кассу :)

Есть ли смысл изучать его подробно? А почему бы и нет. Как уже сказано, такие SSD есть в массовой продаже — в том числе, представлены и на крупных маркетплейсах. Стоят недорого, свою работу выполняют. К тому же, (забегая вперед) ранее с конкретно такой конфигурацией мы ранее не сталкивались. Пусть итог встречи и предсказуем, но лучше один раз увидеть, чем сто раз предсказать. А заодно и можно полюбоваться на еще одну тенденцию современного бюджетного SSD-строения. Не уникальную, но, опять же, ранее мы ее не демонстрировали.

Indilinx 4XN80S 512 ГБ

Звучные имена устройствам в этом сегменте не положены, какая-то стабильность конфигураций — тоже. Про линейку 4XN80S можно утверждать лишь то, что в ней используется какая-то TLC-память (хоть не QLC пока — и на том спасибо) и какой-то из безбуферных контроллеров Silicon Motion. Ранее мы написали бы еще и слово «четырехканальных», но нет — в младших по емкости модификациях может встретиться уже и двухканальный Silicon Motion SM2261XT. Бояться чего не стоит — просто емкость кристаллов памяти растет постоянно, так что на отметке 256 ГБ загружать четыре канала особо и нечем. А что досталось нам?

«С лица» ничего не определишь — всё скрывает наклейка, удаление которой лишает гарантии. Впрочем, характерная внешность современной бюджетки на Silicon Motion видна и по самой плате.

С обратной стороны банально пустой — не требуется давно столько микросхем в этом сегменте ставить, чтоб вторую сторону занимать.

Поэтому снимаем наклейку. И видим действительно типичную плату под SM2263XT и два чипа памяти BGA304, что на ней прямо и написано.

Для сравнения — Netac N930E Pro. Видим ту же самую PCB — возможно, что с того же самого завода (потому что разделение труда — величайшее достижение цивилизации). Те же две микросхемы памяти — в каждой из которых в этом случае восемь кристаллов 176-слойного TLC-флэша Micron по 512 Гбит каждый, что дает емкость каждой в 512 ГБ и суммарный 1 ТБ. И Silicon Motion SM2263XT всем этим управляет. А что в нашем 4XN80S?

С памятью всё просто — 112-слойный TLC-флэш SanDisk и даже с родной маркировкой. Кристаллы тоже по 512 Гбит, причем не самые быстрые — всего 2-plane, а не 4-plane как в Netac. Ну хоть не самые медленные терабитные — опять же, и на том спасибо. Их тут вдвое меньше, поскольку и емкость вдвое ниже. Ничего неожиданного — в отличие от контроллера: здесь не SM2263XT, а SM2263. В чем различия? Только одно — один безбуферный, а второй внешнюю DRAM поддерживает. Но на плате ее, естественно, нет, да и места для этого не предусмотрено. Но никаких проблем это не вызывает — способность «середнячков» Silicon Motion прикидываться моделями начального уровня мы уже отмечали в обзоре Adata Legend 800. Только там компании пришлось использовать специальные PCB, поскольку SM2267 и SM2267XT по выводам несовместимы, а здесь и этой проблемы нет — микросхемы одинаковые. Достаточно просто не припаивать DRAM и залить прошивку для SM2263XT — и всё.

Зачем продавать более ценный мех по цене дешевого? А ничего более ценного в нем уже и нет. Silicon Motion SM2263 и без того высокой популярностью не отличался. Разве что Intel его использовал массово в своих SSD 660p и 665p, причем первый Solidigm и сейчас продолжает продавать, но явно до исчерпания имеющихся запасов. Остальные производители всегда предпочитали либо более дешевый SM2263XT, либо уже сразу топовые восьмиканальные SM2262 и SM2262EN. Сейчас SM2263 в штатной конфигурации совсем не интересен — DRAM только повысит себестоимость, но не привлекательность устройства для покупателей. Вот и пошла утилизация остатков.

В целом уровень SSD понятный — это бюджетное устройство, причем уже устаревшее бюджетное устройство. Но если не гоняться за рекордами, то ничего такого уж страшного в этом нет — если цена будет подходящей. А мы, как уже сказано, SM2263XT в паре с памятью SanDisk не тестировали — только с разной TLC Micron и YMTC. Понятно, что определяет производительность тут в первую очередь контроллер, но зачем гадать, когда можно просто воспользоваться тестовыми утилитами? А дальше уже решение за покупателем — если этот уровень устраивает, и цена окажется подходящей (равно как и условия гарантии), не за чем от такого предложения отказываться.

Тестирование

Методика тестирования

Методика подробно описана в отдельной статье, в которой можно более подробно познакомиться с используемым программным и аппаратным обеспечением. Здесь же вкратце отметим, что мы используем тестовый стенд на базе процессора Intel Core i9-11900K и системной платы Asus ROG Maximus XIII Hero на чипсете Intel Z590, что дает нам два способа подключения SSD — к «процессорным» линиям PCIe Gen4 и «чипсетным» PCIe Gen3. Первое — как раз то, на что рассчитаны современные SSD, что позволяет им работать в полную силу. Но и «режим совместимости» тоже нередко важен — фактически чипсетный контроллер PCIe в таком виде появился еще в микросхемах Intel «сотой» серии (т. е. в 2015 году), а дальше принципиально не менялся. Сегодня же вообще в большинстве тестовых конфигураций будет использоваться именно он, а то и вовсе встроенный в чипсет SATA-контроллер, который не меняется более 10 лет.

Образцы для сравнения

Связано это с тем, что какое-то глубокое изучение возможностей устройства нам сегодня не требуется. Но с кем-то его сравнивать нужно, так что главным ориентиром будет Kingston NV1 той же емкости на SM2263XT и памяти Micron. Заметим, что NV1 уже сменился NV2, а тот в свою очередь получил замену в виде NV3, но многие производители пока еще не торопятся расставаться и со старыми конфигурациями. Да и Kingston мог бы не спешить, поскольку все NVx — солянка сборная из самых разных контроллеров и памяти. Принципиального тут только то, что NV1 — PCIe Gen3, NV2 — формальный Gen4 со скоростями Gen3, а NV3 — работающий Gen4, в пике способный на 5+ ГБ/с. Но это в пике — чем в нынешние времена развитого SLC-кэширования никого не удивить. Попадется что-нибудь на QLC — местами производительность будет и хуже допотопного NV1 на TLC.

Хотя в целом технический прогресс — полезная вещь, что продемонстрирует нам SmartBuy Helix Pro 512 ГБ на контроллере Maxio MAP1608. Использовать мы его будем не в полную силу, поскольку прямое сравнение интересно в первую очередь владельцам компьютеров без поддержки PCIe Gen4 (а если покупателю нужен конкретно Gen4, то тут старые платформы в принципе ничем помочь не могут). Он немного дороже, но и побыстрее. Что перевесит — решать самостоятельно. Мы же просто дадим информацию, позволяющую уточнить процесс выбора. Такая оценка сверху для всего сегмента, а не для конкретного устройства.

А снизу нам нужен SATA. И желательно — самый лучший. Что ж — у нас есть результаты Samsung 870 Evo как раз нужной емкости, а что-то более быстрое на рынке вряд ли когда-то появится уже. Причем это очень условный низ — 870 Evo намного дороже остальных собравшихся. Но у привязанных к интерфейсу жестко выбор мал. А без такой привязки многие до сих пор задаются вопросом, стоит ли покупать бюджетный NVMe-накопитель или лучше ограничиться теплым ламповым SATA, пусть даже и дороже, но заведомо «хорошим». Так что и с этой стороны зайдем заодно.

Заполнение данными

Небольшие различия есть, но принципиальными их назвать сложно. У Kingston NV1 скорость записи в SLC-кэш немного выше, да и сам он чуть больше. Зато уменьшение размеров кэша в Indilinx 4XN80S позволяет начинать его уплотнять чуть раньше, чем свободные блоки кончатся вообще, что увеличивает скорость записи в этом случае. Нормальный размен — причем полное время по второй схеме оказалось немного меньшим.

Хотя понятно, что это имеет во многом уже историческое значение. Если скорость действительно волнует, нужно присматриваться к современным платформам — даже при отсутствии современного интерфейса. Зато «старый» получится утилизовать полностью, а не на 2/3 хотя бы в пределах SLC-кэша, да и вне его скорости зачастую куда выше. В результате чего общее время выполнения теста уменьшается в два с половиной раз — развернутые комментарии, думаем излишни. И это ведь мы даже не воспользовались поддержкой PCIe Gen4 — а компьютеров без таковой с каждым днем становится всё меньше и меньше в относительном исчислении. А многим сохраняющимся в эксплуатации не подходит ни то, ни другое, а только SATA.

Как мы уже отмечали, современным SATA-пятисоткам (даже топового уровня) сложно упереться в интерфейс при записи по всему объему. Есть модели, которым это удается, но их гораздо меньше, чем было лет пять назад. С другой стороны, на фоне многих бюджетных NVMe-накопителей и здесь кэширование необходимо в несколько меньшей степени — поскольку и без него скорость записи исчисляется сотнями мегабайт в секунду. Собственно, почему несколько лет назад и бытовало мнение, что нет смысла гоняться за быстрыми интерфейсами, поскольку в некоторых сценариях реальная скорость реальных недорогих устройств и до SATA не достает. Однако, как видим, она и у SATA до SATA не достает часто — и не только у дешевых. Это, во-первых. Во-вторых же, несложно заметить, что современные недорогие NVMe-накопители и в этом случае намного быстрее. Но по-прежнему дешевле. Так что, если хороший SATA-накопитель уже есть и в целом устраивает, то спешить с его заменой, может, и не стоит. А вот если еще нет, то без железной необходимости стимулов выбирать именно устройство с этим интерфейсом всё меньше и меньше.

Предельные скоростные характеристики

Низкоуровневые бенчмарки в целом и CrystalDiskMark 8.0.1 в частности давно уже пали жертвой в неравной борьбе с SLC-кэшированием — так что ничего, кроме самого кэша, протестировать и не могут. Однако и публикуемая производителями информация о быстродействии устройств тоже ограничена его пределами, так что проверить их всегда полезно. Тем более, что вся работа над кэшированием как раз и ведется для того, чтобы и в реальной жизни как можно чаще «попадать в кэш». И демонстрировать высокие скорости, несмотря на снижение стоимости памяти.

Всё предсказуемо. Однозначный аутсайдер — 870 Evo: выше головы не прыгнешь. Однозначный лидер — самый современный SmartBuy Helix Pro: железная поступь прогресса и всё такое. Kingston и Indilinx где-то посередине — и очень слабо отличаются друг от друга на этом фоне.

Та же картина. Все-таки переход на PCIe и внедрение протокола NVMe в первую очередь для снижения задержек и проводились, и только во вторую — для увеличения последовательных скоростей. Это сегодня приходится активно апеллировать к последним — иначе сложно обосновать необходимость освоения PCIe Gen5. Да и Gen4 — тоже: Gen3 не для всех такой уж и ограничитель до сих пор.

А вот на операциях записи эффект куда более скромный. Нет — SATA-накопители (даже лучшие) тут безусловно в пролете, но и эффективность новых технологий тоже не слишком велика. Впрочем, серьезных поводов для расстройства (равно как и в предыдущем случае для радости) всё равно нет — в реальной жизни все эти очереди выстроиться всё равно не успевают, поскольку любой SSD выполняет запросы системы быстрее, чем они появляются.

Поэтому основной способ увеличения производительности, работающий и с жесткими дисками испокон веков — увеличение размеров блоков данных. До максимально-возможного — Windows XP, к примеру, ограничивалась 64К, а в последующих версиях предел был существенно отодвинут. Понятно, что что иногда приходится работать совсем не максимальными блоками (особенно это касается всяких разных служебных операций), но и это часто доступно — с учетом современных объемов данных, да и система банально старается группировать запросы. Количество операций в секунду снижается (почему пики и измеряют на 4К, а вовсе не из-за какой-то сакральной важности этого значения), результирующая скорость в мегабайтах в секунду растет — почему этот метод оптимизации по-возможности используется. А его эффективность зависит от работы прошивки, возможностей контроллера — и уже и от интерфейса. SATA может оказаться (и оказывается!) столь же узким местом, как и на операциях с линейной адресацией — PCIe банально быстрее. Так что существенный выигрыш можно получить и на не слишком современных платформах — но и они тем более небесполезны.

Для записи такой подход тем более полезен, поскольку на SSD мы банально не можем просто взять и записать один сектор — блоки записи существенно больше. Поэтому, в любом случае, нужна консолидация нескольких запросов и обмен данными с накопителем большими блоками. Плюс и возможностей по оптимизации при записи больше — благодаря динамической трансляции адресов. Но общая картина сравнительно с предыдущим типом нагрузки не меняется.

Кстати, не исключено, что увеличение максимального размера блока в современных версиях Windows делалось и с оглядкой на освоение новых скоростных интерфейсов накопителей. Польза от них максимальная на блоках от 64К — ниже и SATA нормально справлялся. Но общая картина — понятна: она не в пользу старых интерфейсов. В смысле совсем старых — парочка из интерфейса PCIe и протокола NVMe будет неплохо справляться с работой вне зависимости от версии PCIe. Соответственно, получается, что и формально «устаревшие» платформы SSD могут оказаться разумным компромиссом даже в настоящее время. А могут и не оказаться — тут всё существенно зависит от конкретных цен, которые еще и постоянно меняются.

Работа с большими файлами

Как бы хороши не были показатели в низкоуровневых утилитах, достигнуть таких скоростей на практике удается далеко не всегда. Хотя бы потому, что это всегда более сложная работа — тот же CrystalDiskMark работает с небольшими (относительно) порциями информации, причем внутри одного файла. Во-первых, таковой в современных условиях практически всегда и гарантированно располагается в SLC-кэше всё время тестирования, во-вторых, не нужно отвлекаться на служебные операции файловой системы — реальная запись одного файла это еще и модификация MFT, и журналы (основные используемые в работе файловые системы журналируемые — и не только NTFS), так что писать приходится не в одно место последовательно, а в разные (и частично — мелким блоком). В общем, большую практическую точность дает Intel NAS Performance Toolkit. При помощи которого можно протестировать не только кэш. И не только на пустом устройстве, где он имеет максимальные размеры — а и более приближенный к реальности случай, когда свободного места почти нет. Что мы всегда и делаем.

SATA-накопители, естественно, оказываются однозначными аутсайдерами — поскольку и бюджетные NVMe-платформы предыдущих поколений в таких условиях подбираются к двум гигабайтам в секунду. Их наследницы же эту отметку существенно переваливают, но разница между этими двумя уровнями куда меньше, чем между медленным из них и привычным SATA.

Вот здесь различия между современными и не очень NVMe-накопителями увеличивается, но общую картину это существенно не меняет. Понятно, что уж при чтении-то данных без быстрого интерфейса в принципе никуда.

Да и при записи в немалой степени в общем тоже. Как минимум, когда данные попадают в кэш, однако, как было показано выше, современные устройства нередко за возможности SATA далеко выходят и вне кэша. Но не все, конечно — так и далеко не все SATA-накопители хотя бы приближаются к возможностям своего интерфейса. Так что результат битвы заранее предопределен.

У более-менее приличных моделей скорость в многопоточном режиме должна как минимум не уменьшаться, так что этому критерию приличности SM2263XT не удовлетворяет. Впрочем, его никто и не стремился научить такому, а для основного целевого назначения главное, что всё равно достаточно быстро.

Равно как и здесь. Это второе поколение бюджетных NVMe-контроллеров должно было конкурировать с первым. MAP1608 же уже скорее третье — от которого требовалось превзойти и второе. А у первого конкурент долгое время был один. И справиться с ним несложно.

Очевидно, что, если при последовательной адресации новые платформы у старых выигрывали за счет увеличения производительности контроллеров, то при произвольной ситуация только усугубится. А вот интерфейс здесь сам по себе менее критичен — просто и формально устаревший PCIe Gen3 новые контроллеры утилизируют полнее, чем бюджетные разработки первой волны, типа Silicon Motion SM2263XT. Впрочем, перед ними и задачи ставились всегда более простые — заменить SATA без увеличения себестоимости накопителей. С таковыми справляются и сейчас — просто сейчас уже можно еще быстрее и не сильно-то дороже. Но обычно дороже.

Комплексное быстродействие

На данный момент лучшим комплексным бенчмарком для накопителей является PCMark 10 Storage, с кратким описанием которого можно познакомиться в нашем обзоре. Там же мы отметили, что не все три теста, включенных 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 банального 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 немного: более приближенных к реальности оценок «в целом», а не только в частных случаях, всё равно на данный момент нет. Поэтому есть смысл ознакомиться с этой.

Напомним, что общий объем записи от всех подтестов составляет 200 ГБ — то есть мы гарантированно не вместимся в кэш, когда свободного места всего 100 ГБ. Расчищать же его оперативно некогда — пауз практически нет. Нагрузки PCMark 10 Storage «рисовали» с реальной жизни, но он представляет собой пессимистичный взгляд на таковую. Именно из-за плотности рабочих операций — в реальности то, что он делает за час, растягивается у кого на день, а у кого и на неделю, так что тех же пауз достаточно, мусор убирать время есть — и проблем будет меньше, чем показывает балл этой программы. Но хороший преферансист считает именно те взятки, которые отдаст, а не может взять — так что при планировании будущего мы тоже за подобный пессимизм. Не так обидно ошибаться :)

У двух платформ с одним контроллером есть явно различия на уровне прошивок. Как мы помним (и в очередной раз полюбовались) Kingston NV1 кэш немного «недочищает», даже когда это возможно. Когда-то это было визитной карточкой почти всех SSD на SM2263XT, позднее от такой практики производители, казалось бы, отказались. Но не так давно мы с ней в очередной раз встретились, причем во внешнем SSD — где у такого подхода нет никаких достоинств, зато ярко выражены недостатки. При работе внутри компьютера всё немного сложнее. Пиковые результаты он, например, увеличивает, зато при недостатке места устройство сдувается почти до уровня лучших SATA-накопителей. Но почти — и лучших. У Indilinx 4XN80S снижение скорости почти незаметно, что хорошо — пусть пиковые результаты и похуже, зато здесь мы гарантированно имеем существенное превосходство над SATA-накопителями. Понятно, что эти мелкие нюансы существенно меркнут на фоне современной бюджетки. Но здесь, как уже сказано, всё будет зависеть от цен.

Итого

В отличие от SATA-рынка, где ничего хорошего давно уже не происходит, а вся конкуренция сводится к тому, кто сумеет сильнее прочих удешевить накопители (наплевав на побочные эффекты), «бюджетное NVMe-строение» развивается в разных направлениях. В первом поколении основной задачей разработчиков был сам по себе выпуск недорогих устройств с «новым» интерфейсом, далее кто-то больше концентрируется на цене, а кто-то — на производительности. При этом постоянно появляются новые контроллеры, и они, как правило, быстрее старых. С одной стороны, это делает старые контроллеры ненужными. SATA пока еще держит многих пользователей за проблемы совместимости, но в этом случае их нет: где вообще работает хоть какой-то NVMe SSD, там и любой другой NVMe SSD работать будет. А иногда совместимость бьет как раз по старым устройствам. Самый яркий пример — это PlayStation 5, которая отвергнет даже самый лучший SSD под Gen3, хотя нормально переварит любую модель с Gen4.

С другой же стороны, ценовой фактор важен всегда, но в бюджетном сегменте он важен вдвойне. А здесь старые платформы хороши тем, что позволяют утилизировать остатки уже выпущенных микросхем. Вплоть до таких странных с технической точки зрения решений, как использование Silicon Motion SM2263 в режиме более дешевого SM2263XT: в каноническом виде он уже не нужен, но имеющиеся запасы чипов куда-то девать нужно. Плюс сверхбыстрая память ему в пару не требуется, что тоже положительно сказывается на цене. И наценки за модный интерфейс нет. Впрочем, как уже не раз было показано, его поддержка — не единственное и даже не основное достоинство новых контроллеров. Однако SSD с самыми современными интерфейсами достаются покупателям хоть немного, но дороже. И тут уже каждому придется сделать выбор между чуть более высокой производительностью и чуть более низкой ценой. Однозначного решения нет. Кто-то сочтет правильным доплатить, кто-то — сэкономить, пойдя на компромисс. А для реализации такого компромисса и нужны SSD типа Indilinx 4XN80S.