Обзор твердотельного накопителя Crucial M550: M500 + N20

Сегодня твердотельные накопители получили очень широкое распространение, и в этом немалая заслуга компании Crucial. А модель M500 продолжает оставаться одним из лучших предложений (как по цене, так и по линейке объёмов) и на данный момент. Однако даже такой гигант, как Crucial, уже не может чувствовать себя спокойно. Рынок потребительских SSD активно пытается подмять под себя Samsung, которая недавно перешла в решительное наступление. В то время как Crucial, наряду с другими производителями, продолжает придерживаться традиционных принципов построения SSD и использует память MLC NAND, хранящую по два бита данных в каждой ячейке, Samsung сделала в своих массовых моделях ставку на более дешёвую в изготовлении трёхбитовую TLC NAND. Добившись хорошего качества таких чипов, корейский производитель разработал уникальную технологию кеширования Turbo Write, которая позволила наладить выпуск дешёвых и одновременно высокопроизводительных накопителей Samsung 840 EVO. Позиции Crucial M500 оказались под серьёзной угрозой.

Но Crucial, опирающаяся на инженерные и производственные ресурсы Micron, терять контроль над ситуаций не намерена. Пришло время контрудара, в роли которого выступает новая версия старого хита, получившая наименование M550. Её выпуском Crucial решила ввести в своём модельном ряду дополнительную сегментацию и нацелила новинку на категорию покупателей, более заинтересованных в хорошей производительности, нежели в низкой цене. Поэтому к таким характеристикам, как высокие ёмкости и гибкий модельный ряд, в Crucial M550 добавилось и значительно улучшенное быстродействие. Прогресс достигнут благодаря применению нового контроллера, оптимизации прошивки и пересмотру подхода к выбору флеш-памяти. В теории получившийся продукт претендует на роль одного из самых лакомых для энтузиастов твердотельных накопителей. Вполне естественно, обойти стороной столь многообещающий SSD мы не могли.

⇡#Технические характеристики

Если не вдаваться в подробности, Crucial M550 можно охарактеризовать как улучшенную версию предыдущего флеш-диска компании — M500. Однако это — очень поверхностная характеристика, которая не учитывает всех тонкостей архитектуры новой модели, которых на самом деле очень много. Но главное изменение, которое делает M550 принципиально отличающимся от своего предшественника, — использование флеш-памяти с иной организацией.

Тут надо совершить небольшой экскурс в историю. Crucial M500 стал первым твердотельным накопителем, в котором стала использоваться MLC NAND, построенная на ядрах емкостью 128 Гбит. Такие полупроводниковые кристаллы дешевле в производстве, чем повсеместно применяемые 64-гигабитные чипы, и именно они сделали Crucial M500 приводом с очень привлекательной стоимостью.

Однако использование более ёмких микросхем MLC NAND имеет две очень неприятных отрицательных стороны, отражающиеся на производительности. Во-первых, латентность 128-гигабитных устройств флеш-памяти несколько выше, чем вдвое меньших вариантов. Но это ещё не так страшно. Гораздо хуже, что более ёмкие кристаллы MLC NAND снижают степень параллелизма, с которой контроллер SSD может работать с массивом памяти. Например, в накопителе объёмом 256 Гбайт, построенном на 64-гигабитных чипах MLC NAND, обычно содержится 32 микросхемы флеш-памяти. Это значит, что стандартный контроллер, имеющий восьмиканальную архитектуру, способен работать с чипами флеша с четырёхкратным чередованием, и именно такая конфигурация обеспечивает максимальную скорость работы. Если же накопитель аналогичной ёмкости оснастить чипами по 128 Гбит, их потребуется вдвое меньше — 16. Соответственно, контролеру при обращениях к данным придётся ограничиваться двукратным чередованием, которое значительно менее эффективно, чем четырёхкратное. В результате флеш-диск на 128-гигабитной флеш-памяти окажется заметно медленнее, чем его аналог на памяти с более мелкими ядрами.

Именно эта проблема и затронула серию Crucial M500, в которой конкурентную производительность получили лишь самые ёмкие модификации — на 480 и 960 Гбайт. Самые же ходовые модели — 120 и 240 Гбайт — вышли значительно более медленными, и в итоге они проигрывают в производительности почти всем современным SATA3-приводам других производителей.

Решить эту проблему можно было двумя путями. По-хитрому, как, например, поступила Samsung в своём 840 EVO, где введён дополнительный уровень кеширования данных, основанный на эмуляции SLC-памяти, и в лоб. Инженеры Crucial избрали второй путь: в модификации M550 объёмом 128 и 256 Гбайт возвращена MLC NAND с 64-гигабитными ядрами. В результате производительность младших приводов в новой линейке Crucial M550 значительно увеличилась.

Однако оптимизацией флеш-памяти дело не ограничилось. В Crucial M550 применение нашёл новый контроллер Marvell 88SS9189, который мы ранее ещё нигде не встречали. Информации про него немного, но, судя по всему, он представляет собой улучшенную версию Marvell 88SS9187, который использовался в серии M500. Согласно заявлениям Crucial, внедрение новой версии контроллера не только положительно сказалось на производительности, но и позволило снизить потребление представителей модельного ряда Crucial M550 в режиме простоя.

В довершение к этому для Crucial M550 инженерами компании была разработана новая оптимизированная прошивка с улучшенной отзывчивостью. В результате быстродействие M550 превысило скорость работы M500 на величину до 25 процентов даже в старших моделях, где по-прежнему используется 128-гигабитная память. Младшие же SSD серии Crucial M550, где теперь применяется 64-гигабитная флеш-память, оказались быстрее предшественников по скорости записи почти вдвое. В результате спецификации новинки выглядят следующим образом:

Среди прочих характеристик следует обратить внимание на предлагаемые варианты объёма. Как вы наверняка помните, в предыдущей серии Crucial M500 ёмкости устанавливались кратными 120 Гбайт. Теперь же Crucial перешла на более вместительные «двоичные» объёмы, кратные 128 Гбайт. Однако ресурс в серии M550 не уменьшился, так как доступный для контроллера массив резервных ячеек флеш-памяти остался таким же. Дополнительную же доступную для пользователей ёмкость удалось вычленить за счёт изменений в технологии RAIN (Redundant Array of Independent NAND), которая предназначена для дополнительной защиты целостности данных.

Суть RAIN заключается в том, что вся сохраняемая на SSD информация накрывается контрольными суммами. В флеш-дисках серии M500 на каждые 15 байт данных 1 байт отводился на контрольную сумму, которая не только позволяла следить за отсутствием ошибок при операциях чтения-записи, но и давала возможность восстанавливать данные, попавшие в дефектные ячейки MLC NAND. Такой подход был вполне оправдан. В Crucial M500 устанавливалась флеш-память, выпускаемая по новой для Micron на тот момент 20-нм технологии, поэтому существовала вероятность сбоев в её работе. Контрольные суммы дали возможность решить эту проблему и обеспечить в серии M500 хорошую избыточную надёжность, которая позволяла накопителю оставаться в живых даже в тех случаях, когда полностью отказывал один из чипов MLC NAND.

Теперь же 20-нм техпроцесс перешёл в разряд вполне зрелых технологий. Качество сходящих с конвейера Micron чипов MLC NAND значительно возросло, и необходимость в перестраховке отпала. В новой серии накопителей Crucial M550 технология RAIN сохранилась, но теперь контрольные суммы стали менее избыточными: 1 проверочный байт сохраняется на каждые 127 байт полезных данных. Освободившийся же объём отдан в распоряжение пользователя.

Следует подчеркнуть, что надёжность Crucial M550 осталась при этом на старом уровне. Производитель гарантирует возможность писать на накопитель до 40 Гбайт данных ежедневно в течение 5-летнего срока, а общий ресурс записи новинки составляет 72 Тбайт. Правда, гарантийный срок установлен в 3 года, но это связано в первую очередь с ценовой оптимизацией, а не низкой надёжностью SSD.

Серия Crucial M550 получилась слегка дороже Crucial M500 в производстве, поэтому пока она не вытеснит предшественницу с рынка: обе разновидности SSD будут продаваться в магазинах параллельно. Однако Crucial M550 останется выгодным накопителем, предлагающим стоимость хранения гигабайта на уровне $0,65. Терабайтная же модель (её ёмкость на самом деле достигает 1024 Гбайт) привлекательна вдвойне: здесь цена за гигабайт снижается до $0,55, что делает её одним из самых соблазнительных предложений такого объёма.

К сказанному остаётся только добавить, что преимущество Crucial M500 в виде легкодоступного шифрования на базе спецификаций TCG Opal 2.0 и IEEE-1667 унаследовано и в M550. Это значит, что включение и настройка шифрования возможна в среде операционной системы, например через функцию Windows 8 BitLocker. Пока что подобное удобство могут предложить лишь SSD двух производителей — Crucial и Samsung.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Для проведения тестирования компания Crucial предоставила нам две модификации M550 — ёмкостью 256 и 512 Гбайт. То есть мы получили в своё распоряжение обе разновидности новой аппаратной платформы, построенной на памяти с 64- и 128-гигабитными ядрами.

Несмотря на такие основополагающие различия в начинке, все приводы в линейке Crucial M550 выглядят совершенно одинаково. Более того, внешний вид не изменился и по сравнению с M500. Для упаковки начинки SSD используются всё те же алюминиевые корпуса с серебристой шершавой поверхностью. Обновилась только маркетинговая наклейка на лицевой стороне приводов: она приобрела более насыщенную цветовую палитру.

На первый взгляд кажется, что стенки корпуса приводов Crucial тонковаты, потому что они прогибаются под нажимом, но тем не менее с защитой внутренностей от внешних воздействий они нормально справляются. Если, конечно, использовать SSD по своему прямому назначению.

Толщина корпуса SSD — 7 мм, что позволяет использовать их в ультратонких ноутбуках, имеющих посадочное место под 2,5-дюймовый привод. Crucial M550 хорошо подходит для этой цели — по сравнению с другими твердотельными накопителями он не только тонкий, но и лёгкий. Для установки же рассматриваемых SSD в корзины для полноразмерных 2,5-дюймовых накопителей в комплект поставки входит дополнительная пластиковая рамка, увеличивающая толщину до стандартных 9,5 мм.

Внутри Crucial M550 обнаруживаются печатные платы, которые почему-то кажутся уже знакомыми. Удивляться этому не стоит: разводка плат осталось почти неизменной со времён M500. Фактически именно здесь наиболее явно прослеживается близкое родство между M550 и M500.

Вот, например, как выглядит плата Crucial M550 ёмкостью 256 Гбайт.

Сердцем (а точнее, мозгом) накопителя является новый контроллер Marvell 88SS9189, к которому по восьми каналам подключено шестнадцать микросхем Micron NW631 (MT29F128G08CECDBJ4-10:D). Каждая такая микросхема собрана из двух 64-гигабитных 20-нм кристаллов MLC NAND с интерфейсом ONFI 2.0, так что в целом контроллер пользуется четырёхкратным чередованием устройств в каждом канале. Это — один из самых производительных вариантов внутренней конфигурации, так что Crucial M550 256 Мбайт должен не уступать по скорости более ёмким моделям.

Рядом с контроллером на плате располагается 512-мегабайтный чип памяти стандарта LPDDR2-1066, служащий буфером для хранения таблицы трансляции данных и работы микропрограммы. Следует напомнить, что в Crucial M500 стояла существенно более производительная память DDR3-1600, но теперь производитель сделал ставку на низкое энергопотребление, а не на скорость. Однако в данном конкретном случае это не влечёт никаких неприятных последствий. Дело в том, что архитектура Crucial M550 не предполагает использование SDRAM-памяти для кеширования обращений к данным, она нужна лишь для внутренних нужд контроллера.

Большой процент накопителей Crucial распространяется по OEM-каналам (в том числе и под маркой Micron) и устанавливается в готовых компьютерах ведущих производителей. Поэтому в M550, как и в предшествующей модели, сохранился полный набор решений, направленных на автономное предупреждение возможных проблем. Флеш-диск обладает технологией Adaptive Thermal Protection, снижающей частоту работы контроллера при подъеме температуры выше критических значений, а на плате имеется батарея SMD-конденсаторов, способная дать контроллеру возможность штатно завершить все операции при внезапном отключении питания.

Плата, использующаяся в Crucial M550 ёмкостью 512 Гбайт, почти такая же, как и у вдвое меньшей модели.

То же касается и контроллера, и 512-Мбайт оперативной памяти LPDDR2-1066, абсолютно такая же и разводка печатной платы. Разница есть лишь в микросхемах флеш-памяти. Тут их тоже шестнадцать, но маркировка NW386 (MT29F256G08CECABH6-10:A) указывает, что эти чипы внутри себя содержат по паре кристаллов 20-нм MLC NAND объёмом 128 Гбит. То есть 512-гигабайтная модификация Crucial M550 по своему внутреннему устройству близка к M500 аналогичной ёмкости.

Благодаря тому, что в Crucial M550 объёмом 256 и 512 Гбайт применяется флеш-память с разными размерами ядер, обе эти версии базируются на 32 устройствах MLC NAND устройствах и имеют одинаковую внутреннюю структуру. В обоих случаях контроллер может пользоваться четырёхкратным чередованием, что в теории должно делать эти SSD очень близкими по производительности. Так ли это на самом деле, покажут тесты.