Обзор PCIe 4.0-накопителя WD Black SN850X: каким должен быть геймерский SSD

Наиболее популярные высокопроизводительные SSD для потребительских ПК, Samsung 980 Pro и WD Black SN850, были выпущены примерно два года тому назад. Они всё ещё пользуются высоким спросом, однако, откровенно говоря, сегодня их уже нельзя назвать самыми лучшими и самыми быстрыми PCIe 4.0-накопителями. Ситуацию в корне переломило появление 176-слойной TLC-памяти Micron B47R, которая позволила другим разработчикам SSD выпустить не только сравнимые по скорости, но и даже более быстрые модели. Грозой Samsung 980 Pro и WD Black SN850 стали главным образом накопители на контроллере Phison E18. Их в исполнении производителей самого разного калибра представлено на сегодняшний день несчётное множество, и это, естественно, не могло долго оставаться без ответа со стороны лидеров рынка.

И Samsung, и Western Digital выбрали текущую осень для того, чтобы обновить флагманские модели SSD и попытаться вернуть своей продукции лидирующие позиции в табели о рангах лучших твердотельных накопителей для высокопроизводительных игровых и рабочих систем. Так, Samsung представила 990 Pro на новом чипе Pascal и 176-слойной памяти собственной разработки, а Western Digital выпустила Black SN850X с более современной BiCS5-памятью и улучшенным проприетарным контроллером. Обе модели обещают более высокие показатели быстродействия в сравнении с предшественниками, но при этом несколько различаются в том, как их преподносят производители. Если для 990 Pro компания Samsung обещает «невероятную скорость и бесконечные победы» всегда и во всём, то новинка Western Digital описывается как преимущественно геймерский продукт с «головокружительной скоростью в играх» и специальным режимом Game Mode 2.0.

Естественно, лаборатория 3DNews не может оставить такие амбициозные утверждения без практической проверки. И первым на подробный анализ к нам попал новый WD Black SN850X – этот накопитель уже можно приобрести в отечественных магазинах.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

WD Black SN850X – накопитель, явно ориентированный на аудиторию геймеров. Поэтому вряд ли для кого-то станет сюрпризом, что он оборудуется радиатором с конфигурируемой RGB-подсветкой.

Однако для тех пользователей, которые предпочитают системы охлаждения SSD, имеющиеся на современных материнских платах, выпускаются и версии Black SN850X без радиатора. Они, кстати, на целых $20 дешевле. Именно поэтому, выбирая версию накопителя для подробного знакомства, мы остановились на безрадиаторном терабайтнике. Такой накопитель имеет рекомендованную стоимость $135, а в России его можно купить за сумму порядка 13 тыс. руб. (речь, естественно, идёт о поставках по каналам параллельного импорта).

«Голый» WD Black SN850X вряд ли удивит кого-то своим внешним видом. Это односторонняя M.2 2280-плата с простой наклейкой, несущей на себе привычный набор информации: название, ёмкость, серийный номер, идентификатор PSID для сброса шифрования и проч. Из интересного на этикетке указана дата производства накопителя. Наш экземпляр, например, был выпущен в июле.

Без наклейки WD Black SN850X очень похож на своего предшественника, Black SN850. Дизайн печатной платы старой и новой моделей почти полностью совпадает. Схожи (но не идентичны) также размеры и маркировки установленных на плате микросхем. Но разница между накопителями существенна, она становится понятна при более пристальном изучении.

Во-первых, в новом Black SN850X применяется обновлённый контроллер: фактически речь идёт о версии 2.0 проприетарного восьмиканального чипа разработки инженеров SanDisk, который использовался в Black SN850. Его новая версия получила поддержку более скоростных типов флеш-памяти плюс те самые эксклюзивные геймерские оптимизации и режим Game Mode 2.0, наличие которых в новинке так старательно подчёркивает Western Digital.

Во-вторых, изменилась и сама флеш-память. Если в основе Black SN850 лежала 96-слойная BiCS4 (TLC 3D NAND), то новый накопитель переехал на BiCS5 c 112 слоями. В том, насколько быстра BiCS5, мы уже имели возможность убедиться на примере WD Black SN770 – именно благодаря ей четырёхканальный безбуферный SSD оказался недосягаемым лидером в своём классе. Однако при использовании BiCS5 в восьмиканальном Black SN850X возник неприятный нюанс. Такая память имеет возросший до 512 Гбит объём ядер, поэтому в терабайтном SSD снизилась степень параллелизма – контроллер может пользоваться лишь двукратным чередованием устройств в каналах.

Впрочем, разработчики Western Digital считают, что это с лихвой компенсируется ускоренным до 1,2 ГГц интерфейсом и 50-процентным снижением латентности BiCS5. И спецификации новой модели как будто подтверждают отсутствие негативного эффекта от смены памяти в терабайтнике: даже в такой ёмкости новый SSD обещает на 5-20 % более высокие линейные скорости по сравнению с прошлой моделью.

Что же касается последнего компонента Black SN850X, буферной DRAM, то она, по сути, не изменилась. Для работы с таблицей трансляции адресов в терабайтном SSD используется 1 Гбайт DDR4-1600 SDRAM, в данном случае представленный одной микросхемой Micron c 16-битной шиной.

⇡#Технические характеристики

С точки зрения паспортной производительности WD Black SN850X выглядит лучше старого WD Black SN850 почти по всем параметрам. Он обещает на 300 Мбайт/с более высокую скорость линейного чтения, на 1-1,5 Гбайт/с более высокую скорость линейной записи и в полтора раза возросшую скорость случайной записи. Не всё однозначно лишь с пиковой производительностью мелкоблочного чтения – она повысилась только у версий WD Black SN850X старших объёмов, а у терабайтника стала даже немного ниже.

Тест CrystalDiskMark, который позволяет выяснить пиковые показатели быстродействия SSD на практике, с официальными спецификациями согласен не во всём. Так, измеренная максимальная линейная скорость терабайтной версии Black SN850X составляет лишь 7 Гбайт/с, но остальные характеристики вполне подтверждаются.

WD Black SN850X 1TB

WD Black SN850 1TB

Рядом со скриншотом CrystalDiskMark, сделанным для Black SN850X, помещены результаты того же теста для терабайтной модели предшественника, Black SN850. Это сопоставление позволяет увидеть, что смену флеш-памяти на BiCS5 нельзя назвать однозначно позитивным шагом. Пиковые скорости записи выросли, но при чтении и смешанных операциях можно наблюдать некоторое ухудшение производительности, связанное со снижением параллелизма в массиве TLC 3D NAND. Впрочем, результаты синтетического теста нельзя считать достоверной метрикой быстроты SSD при реальных нагрузках, поэтому списывать Black SN850X со счетов по результатам одного только CrystalDiskMark явно не стоит.

Как следует из таблицы спецификаций, WD Black SN850X отличается от предшественника и изменившимся набором ёмкостей. Младшая версия WD Black SN850 имела объём 500 Гбайт, теперь такой модификации не существует. Зато среди версий WD Black SN850X появился вариант на 4 Тбайт, который по какой-то причине не может быть укомплектован радиатором и выпускается лишь в варианте без охлаждения.

А вот на заявленную выносливость переезд на более новую флеш-память никак не повлиял. На Black SN850X даётся пятилетняя гарантия, за время действия которой накопитель разрешается полностью перезаписать 600 раз. Но нужно иметь в виду, что, поскольку Western Digital свернула своё присутствие в России, официальная гарантия этой компании в нашей стране больше не работает, а магазины обычно дают на WD Black SN850X лишь один год гарантии.

Все материалы, посвященные новинке, в обязательном порядке упоминают новый игровой режим Game Mode 2.0, и про него действительно стоит рассказать отдельно. Он реализован на уровне микропрограммы и в действительности не увеличивает пиковые показатели производительности. Но зато он теоретически способен улучшить работу накопителя в реальных игровых сценариях (мы это проверим ниже).

В первоначальном WD Black SN850 уже присутствовал режим Game Mode, и там он блокировал переход контроллера накопителя в энергосберегающие состояния, что в ряде случаев позволяло снизить латентности при обращениях к данным. Впрочем, никакого особого прироста в реальной производительности это не давало, поэтому новый Game Mode 2.0 действует хитрее и сразу по трём направлениям. Во-первых, в нём реализована предиктивная загрузка данных для линейного чтения с низкой глубиной очереди запросов. Во-вторых, он включает адаптивный температурный менеджмент, подразумевающий «плавный» троттлинг без резких сбросов частоты контроллера. В-третьих, в игровом режиме контроллер пытается выделять запросы к данным, характерные для игр, и обрабатывать их с более высоким приоритетом.

Отчасти из-за режима Game Mode 2.0, который включается через фирменную утилиту WD SSD Dashboard, Black SN850X преподносится производителем как продукт, специально оптимизированный для игровых систем. Впрочем, геймерская ориентация распространяется не только на мир ПК, но и на консоли. В частности, WD Black SN850X объёмом 1 и 2 Тбайт, оснащённый радиатором, прекрасно подходит для установки в PlayStation 5 – это производитель тоже акцентирует отдельно.

⇡#Программное обеспечение

Для своих накопителей компания Western Digital разработала и развивает сервисную утилиту WD SSD Dashboard, и это – одна из лучших программ такого плана. Она имеет понятный и приятный интерфейс и упакована всеми необходимыми функциями.

С её помощью можно мониторить состояние, производительность и здоровье накопителя, обновлять его прошивку и выполнять операции по обслуживанию массива флеш-памяти.

А ещё в ней предусмотрен особый переключатель для активации того самого игрового режима Game Mode 2.0. Причём этот режим можно не только включить или выключить, но и перевести в состояние Auto. В нём предиктивная загрузка данных и приоритизация игровых операций будет работать лишь для избранных приложений, список которых нужно задать в явном виде в соответствующем разделе утилиты.

Помимо WD SSD Dashboard для рассматриваемого накопителя доступна и специальная брендированная версия ПО Acronis True Image, с помощью которой можно клонировать данные и переносить разделы с одного носителя информации на другой.

⇡#Описание тестовой системы и методики тестирования

Поскольку WD Black SN850X – новый флагманский накопитель одного из лидеров рынка, сравнивать его логично как с предшествующей моделью, так и с лучшими и самыми производительными SSD сегодняшнего дня, предлагаемыми другими производителями. В итоге в тестировании приняли участие шесть SSD, информация о которых приведена в таблице.

Конфигурация тестовой системы имела следующий вид:

• Процессор: Intel Core i9-12900K (Alder Lake, 8P+8E-ядер + HT, 3,5-5,3/2,4-3,9 ГГц, 30 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.

Кеширование в WD Black SN850X работает по динамическому принципу, это хорошо видно по приведённому графику скорости копирования на него файлов. При однопоточном копировании на пустой терабайтник скорость благодаря SLC-кешированию достигает 3,5 Гбайт/с. После записи примерно 280 Гбайт объём SLC-кеша заканчивается, и скорость падает до 880 Мбайт/с. Однако этот показатель не характеризует массив BiSC5-памяти, так как при исчерпании SLC-кеша скорость дополнительно сдерживается контроллером, который вместе с записью занимается реорганизацией хранения уже записанных данных из SLC- в TLC-режим.

Что же касается BiSC5, которая работает в «родном» для себя трёхбитовом режиме, то её восьмиканальный массив в составе Black SN850X позволяет записывать данные значительно быстрее – со скоростью порядка 1,5 Гбайт/с. Её можно наблюдать на графике при копировании файлов на полностью заполненный, но потом частично очищенный SSD. Такая последовательность действий переводит SLC-кеш в статический режим, в котором пользователю предоставляется возможность записывать в ускоренном однобитном режиме не более 16 Гбайт данных, но зато вся остальная память при этом работает «в полную силу».

Впрочем, в любом случае WD Black SN850X – далеко не лидер по скорости копирования файлов на накопитель. Если говорить о максимальной скорости однопоточной файловой записи, то она у него ниже, чем у большинства флагманских SSD. И даже Black SN850 двухлетней давности, основанный на 256-Гбит устройствах BiCS4, мог писать данные в SLC-кеш на 200 Мбайт/с быстрее.

Минимальная скорость записи на WD Black SN850X тоже стала ниже, чем была у Black SN850. Но в целом по этому параметру новинка всё равно лучше многих флагманских устройств. Так, она превосходит любые накопители, в конструкции которых использована 176-слойная TLC 3D NAND компании Micron.

Однако по средней скорости записи, полученной по всей терабайтной ёмкости SSD, WD Black SN850X оказывается худшим вариантом среди современных флагманских SSD. Чтобы заполнить всю его ёмкость копированием файлов, нужно потратить примерно 15 минут. Для сравнения: лучший по этой характеристике Samsung 980 Pro аналогичного объёма можно забить под завязку менее чем за 9 минут.

Зато при копировании файлов с накопителя скорость WD Black SN850X выглядит куда лучше. В этом испытании новинка не отстаёт от предшественника и делит с ним второе место вслед за Samsung 980 Pro, опережая флагманские модели на различных контроллерах с памятью Micron.

Довольно показательно, что при проверке скорости копирования как с накопителя, так и на накопитель мы не увидели преимуществ WD Black SN850X перед Black SN850. Положительный эффект от перехода на более современную и более быструю память полностью нейтрализован снижением параллелизма её массива, вследствие чего сильные стороны новинки пока что остались нераскрытыми.

Не видно принципиальных изменений и в поведении нового флагмана Western Digital при стирании с него файлов. Незаметной сборкой мусора после подачи команды TRIM он, как и его предшественник, похвастать не может. При тестировании SSD мы стираем с накопителя восемь файлов по 8 Гбайт, и через несколько секунд после этой операции Black SN850X полностью прекращает как-то реагировать на любые запросы на целых четыре секунды. Иными словами, удаление файлов способно загнать рассматриваемый накопитель в кратковременный ступор.

В итоге первая часть тестирования не позволяет говорить о WD Black SN850X как о флагмане нового поколения. Этот накопитель больше похож на результат какой-то производственной оптимизации при выпуске классического Black SN850, чем на его дальнейшее развитие. Но не будем спешить с выводами, возможно, заложенные в новинке специальные геймерские улучшения смогут проявить себя в каких-то других сценариях нагрузки.

⇡#Производительность комплексных файловых операций

Нельзя сказать, что WD Black SN850X стал заметно быстрее своего предшественника при файловых операциях, которые выполняются исключительно внутри накопителя. Но прошлый Black SN850 справлялся с такими нагрузками очень неплохо, поэтому и новинка тоже оказалась в числе лидеров, отставая разве только от Samsung 980 Pro. При этом включение у WD Black SN850X игрового режима Game Mode 2.0 позволяет немного увеличить производительность, но о принципиальном изменении скоростных характеристик речь не идёт.

⇡#Производительность в приложениях

При работе в ресурсоёмких приложениях новый WD Black SN850X выглядит существенно лучше, чем прошлый флагман Western Digital. Судя по всему, достигнуто это главным образом пресловутыми оптимизациями в микропрограмме. И если WD Black SN850 выдавал в тесте SPECworkstation довольно посредственный результат, то Black SN850X выступает куда увереннее, конкурируя даже с основанным на платформе Phison E18 накопителем Seagate FireCuda 530. Впрочем, до лидера в лице ADATA XPG Gammix S70 он всё равно серьёзно не дотягивает.

Отдельно нужно упомянуть, что включение игрового режима несколько улучшает работу Black SN850X с нагрузками, создаваемыми профессиональными приложениями. По всей видимости, предвыборка данных, активируемая в этом случае, эффективна на широком диапазоне алгоритмов. Особенно заметно благотворное влияние Game Mode 2.0 проявляется в сценарии Product Development, где моделируется работа с приложениями для 3D-проектирования, подобными Solidworks, Creo, CATIA и проч.

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

Звёздный час WD Black SN850X наступает при тестировании его игровой производительности. Western Digital не обманула – компании действительно удалось создать такой SSD, который очень хорошо подходит для применения в геймерских ПК. Как показывает 3DMark Storage, Black SN850X имеет очень заметное преимущество перед флагманскими продуктами других компаний. И более того, его превосходство по средней игровой скорости над «эталонным» Samsung 980 Pro достигает внушительных 25 %.

Если посмотреть, как WD Black SN850X справляется с различными игровыми задачами, то оказывается, что особенно хорошо у этого SSD дело обстоит с запуском игр. В этом случае он заметно быстрее любых альтернатив. Однако включение режима Game Mode 2.0 в этом случае совсем не помогает, а в некоторых сценариях даже откровенно вредит.

chart 15.png

Смотреть все изображения (6)

chart 16.png

chart 17.png

chart 18.png

chart 19.png

chart 20.png

Смотреть все
изображения (6)

⇡#Синтетические тесты: линейные операции

Напомним, в этом разделе мы сравниваем не малоинтересные для пользователей пиковые величины производительности, которые выдаёт CrystalDiskMark, а приближенные к реальной жизни показатели. Для измерений используется IOmeter c нагрузками с глубиной очереди запросов не выше 4 команд – именно с такими операциями SSD приходится иметь дело при работе в ПК.

И в этом случае WD Black SN850X демонстрирует относительно высокие скорости при записи и смешанных операциях и средние результаты – при чтении. При этом отличия от прошлого Black SN850 по производительности в этих тестах не выглядят убедительными, и назвать новую модель самым передовым флагманским накопителем не получится. При последовательных операциях эффективнее себя показывает не BiCS5, а TLC 3D NAND компании Micron и платформа Phison E18.

⇡#Синтетические тесты: мелкоблочные операции

Как и в случае последовательных операций, при случайных запросах WD Black SN850X лучше всего проявляет себя при записи. В чтении и при смешанной нагрузке новинка Western Digital, к сожалению, проигрывает другим флагманским моделям, что не позволяет считать её полностью универсальным SSD верхнего уровня. Тем не менее WD Black SN850X по меньшей мере смотрится лучше предшественника и на фоне передовых потребительских накопителей выглядит абсолютно достойно.

⇡#Температурный режим

Существование среди модификаций WD Black SN850X версий, снабжённых радиатором, сразу указывает на то, что без охлаждения этот SSD лучше не использовать. Варианты без радиатора Western Digital предлагает в первую очередь для тех ситуаций, когда накопитель должен отправиться под радиатор материнской платы.

Поэтому высокие рабочие температуры Black SN850X неожиданностью не стали. Однако на фоне предшественника, который при активной нагрузке мог уходить в троттлинг буквально через полминуты, новая модель показывает существенный прогресс. До срабатывания встроенной защиты от перегрева она может работать под высокой смешанной нагрузкой более трёх минут. И это хороший результат, среди современных высокоскоростных накопителей греется слабее разве только Samsung 980 Pro.

Температурный график WD Black SN850X при смешанной нагрузке приведён ниже, он построен по данным, которые возвращает S.M.A.R.T. Троттлинг у накопителя включается при нагреве контроллера до 90 градусов.

Как следует из графика, достичь максимального нагрева рассматриваемого SSD при реальных пользовательских нагрузках будет непросто. Длительные дисковые операции, выполняемые без перерывов, для потребительских систем совершенно не характерны: ведь даже при однопоточном доступе за три минуты с Black SN850X можно считать примерно 500 Гбайт данных, а записать на него – около 200 Гбайт.

Греется в WD Black SN850X не только контроллер. BiCS5-память – ещё один источник высоких температур. Это хорошо видно на термоснимке.

Также по этому снимку можно заметить, что температура контроллера накопителя в S.M.A.R.T. занижается. Дельта составляет порядка 10 градусов.

⇡#Выводы

Этот обзор мы начали с того, что причислили WD Black SN850X к числу решений нового поколения, которое, как ожидалось, обеспечит заметный прирост производительности по сравнению с хорошо знакомыми флагманами. Однако в большинстве практических тестов ничего подобного увидеть не удалось. В целом WD Black SN850X работает примерно так же, как Samsung 980 Pro или накопители на платформах Phison E18 и Innogrit IG5236 с современной памятью Micron. И в этом смысле его логичнее считать слегка отполированной и оптимизированной версией старого WD Black SN850, а отнюдь не принципиально новым решением, штурмующим недосягаемые до сих пор рубежи быстродействия.

Но есть важное исключение: по одному из направлений Western Digital всё-таки удалось достичь заметного прогресса. Речь об игровой производительности, по которой Black SN850X без какого-либо преувеличения оказался наилучшим решением среди имеющихся альтернатив. Проведённая в его контроллере и микропрограмме оптимизация серьёзно увеличила быстродействие при запуске игр, и в этой дисциплине Black SN850X заметно опережает все остальные флагманские PCIe 4.0 SSD, доступные на рынке. К тому же в новинке оказался реализован специальный режим Game Mode 2.0, предназначенный для дополнительного ускорения работы с игровыми нагрузками, аналогов которому другие производители не предлагают. И хотя в реальной полезности этого режима для игр можно усомниться, в отдельных сценариях он действительно улучшает скорость работы за счёт предиктивной загрузки данных.

В итоге WD Black SN850X выглядит добротным геймерским SSD с высочайшей производительностью при загрузке игр и достойной – в остальных случаях, с хорошей программной поддержкой, с не слишком пугающим тепловыделением и с опциональным радиатором с RGB-подсветкой. И такой SSD можно было бы не стесняясь рекомендовать к приобретению, если бы не два больших но. Во-первых, данный накопитель поставляется в Россию по параллельному импорту, что выливается в завышенную стоимость и отсутствие фирменной гарантии. А во-вторых, WD Black SN850X – не единственная флагманская новинка текущего сезона, заслуживающая пристального внимания. Впереди у нас – знакомство с накопителем Samsung 990 Pro, обладающим ещё более впечатляющими паспортными характеристиками. И только после тестирования этой модели мы сможем окончательно выбрать тот потребительский SSD, который заслуживает звания лучшего.