Обзор PCIe 4.0-накопителя Patriot P400: безбуферный и быстрый — оказывается, так бывает

⇡#Программное обеспечение

Никаких сервисных утилит для Patriot P400 производителем не предлагается.

⇡#Описание тестовой системы и методики тестирования

С одной стороны, Patriot P400 – безбуферный NVMe-накопитель, который можно отнести к числу недорогих предложений. С другой стороны, его характеристики выглядят так, будто он собирается конкурировать с предложениями среднего уровня вроде Samsung 970 EVO Plus или даже PCIe 4.0-накопителей на базе платформы Phison E16. Из-за этого для тестирования Patriot P400 нам пришлось собрать довольно разношёрстную компанию соперников, состоящую из популярных SSD разных классов.

В конечном итоге в тестировании приняли участие восемь SSD, информация о которых приведена в таблице.

Конфигурация тестовой системы имела следующий вид:

• Процессор: Intel Core i7-12900K (Alder Lake, 8P+4E-ядер + HT, 3,6-5,0/2,7-3,8 ГГц, 25 Мбайт L3).
• Процессорный кулер: Noctua NH-D15.
• Материнская плата: ASUS ROG Strix Z690-F Gaming WiFi (LGA1700, Intel Z690).
• Память: 2 × 16 Гбайт DDR5-4800 SDRAM, 38-38-38-70 (Kingston Fury Beast KF548C38BBK2-32).

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 11 Pro (21H2) Build 22000.282.0 c установленным обновлением KB5008353, исправляющим производительность SSD при операциях случайной записи. В системе использовался драйвер Microsoft Standard NVMe Express Controller 10.0.18362.1.

Накопители для тестов устанавливались в слот M.2, к которому подведены линии PCI Express непосредственно от процессора.

⇡#SLC-кеширование: запись, чтение и удаление файлов

SLC-кеширование – важнейший алгоритм, который в современных накопителях отвечает за ускорение операций записи. Его суть состоит в том, что информация на SSD c TLC- или QLC-памятью сначала записывается в быстром однобитовом режиме, а её уплотнение происходит позднее, в моменты простоя накопителя. Это значит, что современные накопители могут демонстрировать высокие скорости лишь на ограниченных объёмах данных, размер которых зависит от конкретной реализации алгоритма SLC-кеширования.

Чтобы выяснить, как это работает на практике и каковы скорости массива флеш-памяти конкретных накопителей при работе в различных режимах, мы проводим тест непрерывной записи файлов на SSD до полного исчерпания его ёмкости с одновременным замером быстродействия. В этом тесте используются стандартные для ОС Windows операции однопоточного копирования файлов на проверяемый SSD (с RAM-диска), а испытание проводится в три прохода: для полностью чистого SSD; для SSD, заполненного данными наполовину; и для SSD, который изначально полон на три четверти.

Как показывает тест, алгоритм кеширования в Patriot P400 – динамический. В ускоренном режиме на чистый терабайтный накопитель можно записать 280 Гбайт данных, а если накопитель уже занят данными, то этот объём сокращается пропорционально оставшемуся свободному месту. В этом смысле к платформе Innogrit IG5220 нет никаких претензий – она умеет хорошо регулировать размеры кеша как при уменьшении, так и при увеличении не заполненной на SSD области данных.

Также на графиках скорости линейной записи можно увидеть два варианта скорости записи после исчерпания объёма кеша. Один – порядка 1,9 Гбайт/с – скорость прямой записи в память в TLC-режиме. Второй – чуть ниже 500 Мбайт/с – скорость, когда одновременно с записью контроллер занимается переключением ячеек из SLC- в TLC-режим. И среди этих двух показателей особое внимание нужно обратить на первый, потому что для четырёхканального массива TLC 3D NAND это очень высокая скорость. Получается, по «чистому» быстродействию флеш-памяти Patriot P400 может на равных соперничать с Samsung 980 PRO, что звучит просто невероятно. Но к таким показателям скорости записи нужно понемногу начинать привыкать – 176-слойная TLC 3D NAND компании Micron при правильном подходе способна и на большее.

Кстати, и по скорости записи в SLC-режиме Patriot P400 попадает в число рекордсменов. На диаграмме максимальной скорости он стоит в самом верху – рядом с Crucial P5 Plus, который (сюрприз!) базируется на точно такой же флеш-памяти Micron B47R.

А вот с точки зрения минимальной скорости записи Patriot P400 уже не так хорош, что совсем неудивительно для накопителя с безбуферным и удешевлённым контроллером. В наименее благоприятном случае этот накопитель проигрывает даже WD Black SN750 SE, который основан на безбуферной платформе Phison E19T.

Если же ориентироваться на среднюю скорость, получающуюся при последовательном и непрерывном заполнении всего накопителя данными, то результат Patriot P400 тоже не выглядит выдающимся. Терабайтную версию этого SSD можно полностью забить файлами примерно за 21 минуту, что является типичным показателем для накопителей среднего уровня и вдвое дольше времени, за которое заполняются данными флагманские SSD.

Скорость копирования файлов с Patriot P400 оказывается немного ниже, чем у быстрейших накопителей с восьмиканальными контроллерами. Но по меркам SSD c четырёхканальным массивом флеш-памяти рассматриваемый накопитель выглядит очень достойно. И Samsung 980, и WD Black SN750 SE оказываются позади.

Что же касается производительности при удалении файлов, то тут к платформе Innogrit IG5220 (и к Patriot P400, в частности) есть определённые претензии. Так же гладко обрабатывать команду TRIM, как, например, накопители на контроллере Phison PS5019-E19T, она не умеет. Это приводит к тому, что после стирания с рассматриваемого SSD файлов он на несколько секунд погружается в ступор, во время которого на порядок снижает свою производительность и очень вяло реагирует на какие-либо внешние воздействия. Для иллюстрации этого эффекта на следующем графике показано быстродействие случайного чтения и его латентность сразу после стирания с SSD восьми файлов объёмом 8 Гбайт каждый. Размер и количество файлов тут не имеет большого значения – подобное падение производительности следует после любой операции удаления с накопителя какого-то заметного массива информации.

Несмотря на то, что Patriot P400 располагает очень быстрым массивом флеш-памяти, это не всегда помогает ему показывать высокую производительность. Ведь многое зависит и от контроллера, а используемый в данном случае чип Innogrit IG5220 – всё-таки урезанное по возможностям безбуферное решение, пусть и более мощное на фоне других контроллеров этого типа.

⇡#Производительность комплексных файловых операций

Ситуация со скоростью Patriot P400 при обычных операциях с файлами внутри накопителя довольно любопытна. В этом накопителе уживаются две противоположные сущности: в пользу высокой производительности выступает быстрый массив флеш-памяти, а в пользу низкой – безбуферный контроллер, который не имеет возможности с высокой скоростью находить во флеш-памяти необходимые данные. Это выливается в неоднозначные результаты. При простом копировании файлов, при котором операции носят преимущественно последовательный характер, Patriot P400 находится в числе лидеров и уступает только Samsung 980 PRO. Но в тех случаях, когда выполняется архивация или разархивирование файлов и нагрузка становится более рваной и запутанной, относительная производительность Patriot P400 заметно снижается и он проигрывает не только всем накопителям с DRAM-буфером, но и безбуферному WD Black SN750 SE.

⇡#Производительность в приложениях

В тесте SPECworkstation, где моделируется поведение накопителя в ресурсоёмких нагрузках, характерных для производительных рабочих систем, Patriot P400 получает довольно высокую оценку. Для накопителей, используемых специалистами в профессиональной деятельности, важнее всего скорости мелкоблочного чтения и линейной записи. Обе эти операции, при условии, что речь идёт о сравнительно небольших объёмах данных, контроллер Innogrit IG5220 неплохо отрабатывает. И именно поэтому Patriot P400 в SPECworkstation оказывается быстрее многих SSD, построенных на полноценных восьмиканальных контроллерах, которые под такие операции оптимизированы не так хорошо. В частности, и решения на платформе Phison E16 (MSI Spatium M470), и даже Crucial P5 Plus накопителю Patriot проигрывают.

Если посмотреть на результаты Patriot P400 на отдельных трассах SPECworkstation, то в глаза бросается его блестящее выступление в подтесте Media and Entertainment. В нём моделируется типичная нагрузка по созданию контента – рендеринг сложных сцен в пакетах вроде 3ds Max, Maya и Blender, а также обработка и перекодирование видео. При этом в сценарии Product Development, где речь идёт об инженерном моделировании в Solidworks, CATIA, Showcase, Patriot P400, напротив, высокими показателями производительности не блещет.

chart 9.png

Смотреть все изображения (5)

chart 10.png

chart 11.png

chart 12.png

chart 13.png

Смотреть все
изображения (5)

⇡#Производительность в играх

Результаты бенчмарка 3DMark Storage недвусмысленно указывают – перед нами превосходный накопитель для игровых конфигураций. Patriot P400 обходит в этом тесте и Crucial P5 Plus, и Samsung 980 PRO и вообще кажется самым лучшим вариантом для игр.

Но есть нюансы, которые проявляются в отдельных сценариях теста. Если говорить конкретно о скорости запуска с Patriot P400 игровых приложений, то этот накопитель точно не самый быстрый. В этом случае его скорее можно охарактеризовать как вариант среднего уровня, сопоставимый, например, с Samsung 980 и MSI Spatium M470, но никак не с Samsung 980 PRO и Crucial P5 Plus. Лидерство же с точки зрения интегрального показателя 3DMark Storage обуславливается тем, что Patriot P400 показывает высокие скорости при записи на него данных в случаях сохранения игрового прогресса, установки на него игр и простого копирования директории с игрой.

chart 15.png

Смотреть все изображения (7)

chart 16.png

chart 17.png

chart 18.png

chart 19.png

chart 20.png

chart 21.png

Смотреть все
изображения (7)

⇡#Синтетические тесты: линейные операции

В синтетических тестах скоростей линейного чтения и записи Patriot P400 вновь демонстрирует высокую пропускную способность своего массива флеш-памяти, собранного на 176-слойных чипах Micron. При нагрузке такого рода этот накопитель с четырёхканальной архитектурой выступает почти на равных с производительными моделями SSD, у которых каналов для общения с флеш-памятью вдвое больше. Отдельно хочется отметить довольно показательный факт: недорогая безбуферная платформа Innogrit IG5220 при работе с последовательными нагрузками проявляет себя лучше, чем платформа Phison E16, которая два года тому назад считалась флагманским решением.

⇡#Синтетические тесты: мелкоблочные операции

Накопители с безбуферным дизайном не могут предложить хорошую производительность при мелкоблочных операциях в силу своей конструкции. Вернее, могут, но лишь при условии, что такие операции выполняются с ограниченным объёмом данных. В наших же тестах фигурирует достаточно большой массив данных — 32 Гбайт, поэтому Patriot P400 занимает невысокие позиции на диаграммах, а при измерении производительности при смешанной нагрузке оказывается и вовсе на последнем месте, уступая прочим безбуферным SSD. Здесь проявляется главное слабое место рассматриваемого SSD, но нужно понимать, что это скорее теоретический, нежели практический изъян. В общеупотребительных пользовательских сценариях масштабных мелкоблочных операций практически не бывает.

⇡#Температурный режим

Хотя в спецификациях контроллера Innogrit IG5220 говорится, что его максимальное тепловыделение не превышает 2,5 Вт (а это по меркам таких микросхем сравнительно немного), Patriot P400 оказался неожиданно горячим. Фактически с точки зрения тепловыделения этот SSD превосходит все остальные безбуферные модели, и теплорассеивающая пластина на нём установлена не просто так.

Обычно мы проверяем температурный режим накопителей во время смешанных линейных операций с преобладанием чтения, и Patriot P400 при такой нагрузке разогрелся до 94 градусов. Правда, как следует из приведённого ниже снимка с тепловизора, такую температуру мы зафиксировали только на торчащей из-под теплорассеивателя части платы SSD. Сама же система охлаждения разогревается не так сильно. Её ближний к разъёму M.2 край, где находится контроллер, достигал температуры 83 градуса, а противоположный край прогревался «лишь» до 72 градусов.

При этом температура, которую накопитель сообщал о себе через S.M.A.R.T., составляла всего лишь 77 градусов, что позволяет говорить о некотором занижении реальных показателей программными средствами. График изменения температуры при пятиминутной нагрузке по данным собственной телеметрии SSD выглядит следующим образом.

Главный вывод, который следует из этого графика: несмотря на то, что Patriot P400 нельзя назвать холодным, в троттлинг во время работы он не сваливается. Его прошивка настроена таким образом, что занижение производительности происходит лишь при пересечении накопителем отметки в 115 градусов, а до неё – очень далеко.

⇡#Выводы

Обзор, который вы сейчас прочитали, – не простой отчёт о тестировании очередной модели SSD производителя второго эшелона. Это – принципиально важный материал, который в корне меняет представление о том, какими могут быть твердотельные накопители с безбуферным дизайном. Если раньше отсутствие у накопителя собственной DRAM-памяти означало довольно низкую производительность и автоматически отправляло его в раздел недорогих компромиссных решений, то Patriot P400 показал, что от подобных стереотипных суждений пришло время отказаться.

До сих пор самым быстрым безбуферным накопителем считался Samsung 980. Более того, как показала практика, его производительность в целом устраивает массового пользователя, и благодаря этому Samsung 980 удалось даже стать одним из наиболее популярных SSD на рынке. Но Patriot P400 – безбуферное решение классом выше: с точки зрения быстродействия этот накопитель не только превосходит Samsung 980, но и может соперничать со многими полноценными SSD, которые ранее считались очень хорошими вариантами. Так, он как минимум не хуже хитового Samsung 970 EVO Plus и многочисленных PCIe 4.0-накопителей, построенных на платформе Phison E16.

Столь значительных успехов Patriot P400 добился благодаря комбинации нового контроллера Innogrit IG5220 и 176-слойной TLC 3D NAND производства Micron. Сила такого сочетания компонентов проявляется как минимум в двух ситуациях. Во-первых, Patriot P400, несмотря на безбуферность и четырёхканальность массива флеш-памяти, способен реально задействовать пропускную способность шины PCIe 4.0 – его пиковая скорость линейного чтения превышает 5 Гбайт/с. Во-вторых, он выделяется и исключительно высокой скоростью случайного неконвейеризируемого чтения, которую он может развивать при работе с небольшими объёмами данных. Оба фактора в сумме делают Patriot P400 хорошим вариантом для типовых потребительских систем, пользователям которых не требуется исключительная производительность при высоких дисковых нагрузках.

Безусловно, Patriot P400 не может поколебать позиции флагманских SSD лидеров рынка. Накопители вроде Samsung 980 PRO или WD Black SN850, несомненно, быстрее, особенно если говорить о выборе SSD для систем, которые попадают под понятие «рабочая станция». Однако они и стоят дороже, не имея шансов стать массовыми решениями. А вот популярность «народного» Samsung 980 рассмотренный накопитель Patriot запросто способен поколебать, если, конечно, Patriot назначит ему похожую цену.

На вопрос цены приходится обратить особое внимание, так как на данный момент Patriot P400 почему-то стоит существенно дороже Samsung 980, хотя так быть явно не должно. Утверждать это позволяет тот факт, что аналогичный накопитель ADATA Legend 840, который тоже основан на контроллере Innogrit IG5220, продаётся заметно дешевле решения Patriot. Поэтому мы ожидаем, что цена Patriot P400 снизится, и вот тогда его можно будет смело рекомендовать к покупке тем, кто ищет недорогой, но быстрый флеш-накопитель.