Обзор твердотельного накопителя Transcend SSD370 на контроллере Silicon Motion

⇡#Методика тестирования

Тестирование проводится в операционной системе Microsoft Windows 8.1 Professional x64 with Update, корректно распознающей и обслуживающей современные твердотельные накопители. Это значит, что в процессе прохождения тестов, как и при обычном повседневном использовании SSD, команда TRIM поддерживается и активно задействуется. Измерение производительности выполняется с накопителями, находящимися в «использованном» состоянии, которое достигается их предварительным заполнением данными. Перед каждым тестом накопители очищаются и обслуживаются с помощью команды TRIM. Между отдельными тестами выдерживается 15-минутная пауза, отведённая для корректной отработки технологии сборки мусора. Во всех тестах, если не указано иное, используются рандомизированные несжимаемые данные.

Используемые приложения и тесты:

• Iometer 1.1.0

1. Измерение скорости последовательного чтения и записи данных блоками по 256 Кбайт (наиболее типичный размер блока при последовательных операциях в десктопных задачах). Оценка скоростей выполняется в течение минуты, после чего вычисляется средний показатель.
2. Измерение скорости случайного чтения и записи блоками размером 4 Кбайт (такой размер блока используется в подавляющем большинстве реальных операций). Тест проводится дважды — без очереди запросов и с очередью запросов глубиной 4 команды (типичной для десктопных приложений, активно работающих с разветвлённой файловой системой). Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
3. Установление зависимости скоростей случайного чтения и записи при работе накопителя с 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов (в пределах от одной до 32 команд). Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
4. Установление зависимости скоростей случайного чтения и записи при работе накопителя с блоками разного размера. Используются блоки объёмом от 512 байт до 256 Кбайт. Глубина очереди запросов в течение теста составляет 4 команды. Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
5. Измерение производительности при смешанной многопоточной нагрузке и установление её зависимости от соотношения между операциями чтения и записи. Используются последовательные операции чтения и записи блоков объёмом 128 Кбайт, выполняемые в два независимых потока. Соотношение между операциями чтения и записи варьируется с шагом 10 процентов. Оценка скоростей выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
6. Исследование падения производительности SSD при обработке непрерывного потока операций случайной записи. Используются блоки размером 4 Кбайт и глубина очереди 32 команды. Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Продолжительность теста составляет два часа, измерения моментальной скорости проводятся ежесекундно. По окончании теста дополнительно проверяется способность накопителя восстанавливать свою производительность до первоначальных величин за счёт работы технологии сборки мусора и после отработки команды TRIM.

• CrystalDiskMark 3.0.3b
  Синтетический тест, выдающий типовые показатели производительности твердотельных накопителей, измеренные на 1-гигабайтной области диска «поверх» файловой системы. Из всего набора параметров, которые можно оценить с помощью этой утилиты, мы обращаем внимание на скорость последовательного чтения и записи, а также на производительность произвольных чтения и записи 4-килобайтными блоками без очереди запросов и с очередью глубиной 32 команды.
• PCMark 8 2.0
  Тест, основанный на эмулировании реальной дисковой нагрузки, которая характерна для различных популярных приложений. На тестируемом накопителе создаётся единственный раздел в файловой системе NTFS на весь доступный объём, и в PCMark 8 проводится тест Secondary Storage. В качестве результатов теста учитывается как итоговая производительность, так и скорость выполнения отдельных тестовых трасс, сформированных различными приложениями.
• Тесты копирования файлов
  В этом тесте измеряется скорость копирования директорий с файлами разного типа, а также скорость архивации и разархивации файлов внутри накопителя. Для копирования используется стандартное средство Windows — утилита Robocopy, при архивации и разархивации — архиватор 7-zip версии 9.22 beta. В тестах участвует три набора файлов: ISO — набор, включающий несколько образов дисков c дистрибутивами программ; Program — набор, представляющий собой предустановленный программный пакет; Work — набор рабочих файлов, включающий офисные документы, фотографии и иллюстрации, pdf-файлы и мультимедийный контент. Каждый из наборов имеет общий объём файлов 8 Гбайт.

⇡#Тестовый стенд

В качестве тестовой платформы используется компьютер с материнской платой ASUS Z97-Pro, процессором Core i5-4590K со встроенным графическим ядром Intel HD Graphics 4600 и 16 Гбайт DDR3-2133 SDRAM. Диски с SATA-интерфейсом подключаются к контроллеру SATA 6 Гбит/с, встроенному в чипсет материнской платы, и работают в режиме AHCI. Используется драйвер Intel Rapid Storage Technology (RST) 13.2.4.1000.

Объём и скорость передачи данных в бенчмарках указываются в бинарных единицах (1 Кбайт = 1024 байт).

⇡#Участники тестирования

Учитывая позиционирование Transcend SSD370, в качестве соперников для этого SSD мы подобрали наиболее дешёвые накопители других производителей из числа лидеров рынка, а также несколько «эталонных» высокопроизводительных накопителей.

Итого имеем следующий список протестированных моделей:

• Crucial M550 256 Гбайт (CT256M550SSD1, прошивка MU01);
• Crucial MX100 256 Гбайт (CT256MX100SSD1, прошивка MU01);
• Crucial MX100 512 Гбайт (CT512MX100SSD1, прошивка MU01);
• OCZ ARC 100 (ARC100-25SAT3-240G, прошивка 1.0);
• Plextor M6S 256 Гбайт (PX-256M6S, прошивка 1.03);
• Samsung 850 Pro 256 Гбайт (MZ-7KE256, прошивка EXM01B6Q);
• Samsung 840 EVO 250 Гбайт (MZ-7TE250, прошивка EXT0CB6Q);
• Samsung 840 EVO 500 Гбайт (MZ-7TE500, прошивка EXT0CB6Q);
• SanDisk Extreme PRO 240 Гбайт (SDSSDXPS-240G, прошивка X21000RL);
• SanDisk Ultra II 240 Гбайт (SDSSDHII-240G, прошивка X31000RL);
• SanDisk Ultra II 480 Гбайт (SDSSDHII-480G, прошивка X31000RL);
• Transcend SSD370 256 Гбайт (TS256GSSD370, прошивка 20140516);
• Transcend SSD370 1 Тбайт (TS1TSSD370, прошивка 20140402).

⇡#Производительность

⇡#Последовательные операции чтения и записи, IOMeter

Последовательные операции — самые простые виды нагрузки для контроллеров твердотельных накопителей. Поэтому какие-то проблемы с быстродействием здесь у нормальных современных накопителей с интерфейсом SATA 6 Гбит/с возникают нечасто. Совершенно неудивительно, что при последовательном чтении новые SSD компании Transcend оказываются в большой лидирующей группе. При записи же эти накопители, базирующиеся на четырёхканальном контроллере Silicon Motion SM2246EN, несколько отстают от лидеров, но продолжают демонстрировать вполне достойные результаты. Особенно хорошо смотрится результат терабайтной модификации Transcend SSD370 — благодаря предельно высокой степени параллелизма массива флеш-памяти при записи она оказалась ровно на треть быстрее версии объёмом 256 Гбайт.

⇡#Случайные операции чтения и записи, IOMeter

К сожалению, скорость случайного чтения у Transcend SSD370 хромает. Лучшие по быстродействию флеш-диски получаются сегодня на контроллерах Samsung и Marvell, а Silicon Motion SM2246EN по своей эффективности до них не дотягивает. Обеим версиям Transcend SSD370 при случайном чтении удаётся превзойти лишь OCZ ARC 100, отличающийся катастрофически низкой скоростью. Дешёвые же накопители лидеров рынка, в частности Crucial MX100 и SanDisk Ultra II, с лёгкостью опережают новое предложение Transcend.

Измерение скорости операций произвольной записи позволяет получить более позитивную для Transcend SSD370 картину. Без очереди запросов рассматриваемый SSD отстаёт от своих соперников совсем не намного, в пределах 5-10 процентов, а при увеличении глубины очереди обеим модификациям SSD370 удаётся обосноваться в средней части диаграммы. Конечно, народный Crucial MX100 всё равно работает быстрее, но зато линейка Transcend SSD370 включает в себя терабайтный накопитель, отсутствующий у Crucial, который при записи с очередью команд может предложить более высокую скорость, чем другой популярный бюджетный SSD, SanDisk Ultra II.

Впрочем, если судить по первым синтетическим тестам, производительность Transcend SSD370 не слишком впечатляет. Бюджетные решения лидеров рынка выдают в среднем более высокое быстродействие в наших базовых бенчмарках. Но исследование производительности на этом не заканчивается. Более развёрнутую картину производительности при различных вариантах нагрузки можно получить из приведённых ниже графиков. В первую очередь давайте взглянем на то, как зависит производительность Transcend SSD370 от глубины очереди запросов при работе с 4-килобайтными блоками. Для того чтобы излишне не загромождать графики, мы оставили на них линии, описывающие поведение моделей ёмкостью исключительно 240/250/256 Гбайт.

Вне зависимости от того, с очередью какой длины приходится иметь дело Transcend SSD370, в случае операций чтения он находится в числе аутсайдеров. А при средней или максимально глубокой конвейеризации команд он даже умудряется отстать от OCZ ARC 100, который до настоящего момента считался нами самой медленной бюджетной моделью из числа последних новинок. Иными словами, контроллер Silicon Motion SM2246EN, работая под высокой нагрузкой, которая состоит из операций чтения, явно уступает даже четырёхканальным контроллерам Marvell, использующимся, например, в Plextor M6S или SanDisk Ultra II, не говоря уже о более прогрессивных контроллерах Samsung и Marvell с вдвое большим количеством каналов.

Зато при записи Transcend SSD370, напротив, опережает накопители, базирующиеся на четырёхканальных контроллерах Marvell. Кроме того, он оказывается быстрее и флеш-приводов, использующих TLC-память. Поэтому результат SSD370 на операциях случайной записи кажется не таким плохим — он отстаёт лишь от тех недорогих накопителей, которые построены на восьмиканальных контроллерах и MLC-памяти. А таких моделей среди дешёвых SATA SSD, на самом деле, не так уж и много.

Следующая пара графиков отражает зависимость производительности случайных операций от размера блока данных.

Ничего принципиально нового в наши представления о производительности Transcend SSD370 эта пара графиков не привносит. Рассматриваемый накопитель слаб при операциях чтения, а при записи он превосходит только те SSD, которые используют TLC NAND. Такая картина наблюдается при работе с блоками любого размера.

⇡#Смешанная нагрузка, IOMeter

Тестирование смешанной нагрузки — относительно новое добавление в нашу методику испытаний SSD. По мере удешевления твердотельные накопители перестают использоваться в качестве исключительно системных и становятся обычными рабочими дисками. В таких ситуациях на SSD поступает не только рафинированная нагрузка в виде записи или чтения, но и смешанные запросы, когда операции чтения и записи инициируются разными приложениями и должны обрабатываться одновременно.

Однако работа в дуплексном режиме для современных контроллеров SSD остаётся существенной проблемой. При смешивании операций чтения и записи в одной очереди скорость большинства твердотельных накопителей потребительского уровня заметно проседает. Это стало поводом для проведения отдельного исследования, в рамках которого мы проверяем, как работают SSD при необходимости обработки последовательных операций, поступающих вперемежку. Следующая диаграмма демонстрирует наиболее характерный для десктопов случай, когда соотношение количества операций чтения и записи составляет 4 к 1.

Вот так, совершенно неожиданно для себя, мы смогли нащупать сильное место Transcend SSD370. Аппаратная платформа, лежащая в основе этих накопителей, оказывается, может хорошо обрабатывать смешанные запросы, когда к операциям чтения подмешивается некоторое количество операций записи. Обычно такая нагрузка резко снижает пропускную способность твердотельных накопителей потребительского класса, но контроллер Silicon Motion SM2246EN может похвастать сравнительно небольшим падением скорости в такой ситуации.

Следующий график даёт более развёрнутую картину производительности при смешанной нагрузке, показывая зависимость скорости SSD от того, в каком соотношении приходят на него операции чтения и записи.

Благоприятным сценарием для Transcend SSD370 является обработка операций чтения, которые перемежаются с небольшим числом операций записи. И это — хороший пример правильной оптимизации SSD. В современных операционных системах при многопоточной нагрузке соотношение между операциями чтения и записи обычно именно таким и бывает. Всё это наводит на мысли о том, что в обычной общеупотребительной системе для Transcend SSD370 гораздо лучше подойдёт роль универсального рабочего диска, чем системного накопителя, для которого основное значение имеет скорость операций чтения.

⇡#Деградация и восстановление производительности

Наблюдение за изменением скорости записи в зависимости от объёма записанной на диск информации — весьма важный эксперимент, позволяющий понять работу внутренних алгоритмов накопителя. В данном тесте мы загружаем SSD непрерывным потоком запросов на случайную запись 4-килобайтных блоков и попутно следим за той производительностью, которая при этом наблюдается. На приведённом ниже графике в виде точек отмечены результаты измерений моментальной производительности, которые мы снимаем ежесекундно, а чёрная линия показывает среднюю скорость, наблюдаемую в течение 30-секундного интервала. Тесты проводились с накопителем Transcend SSD370 ёмкостью 256 Гбайт.

Твердотельные накопители, построенные на дешёвых аппаратных платформах, при работе под длительной тяжёлой и непрерывной нагрузкой сразу же выдают свою сущность. Дело в том, что обычно они не могут похвастать сохранением постоянной производительности ни в свежем состоянии, ни уж тем более в использованном. Transcend SSD370 — прекрасная тому иллюстрация. Даже находясь в состоянии «из коробки», этот SSD страдает от периодических падений производительности с 73 до 35 тысяч IOPS. Впрочем, справедливости ради заметим, что для решения нижней ценовой категории это вряд ли является какой-то значительной проблемой. Периодические падения скорости нежелательны лишь в системах, где по характеру нагрузки важно постоянное высокое быстродействие (например, при обработке видеопотока в реальном времени), либо при комбинировании нескольких накопителей в RAID-массиве. Маловероятно, что бюджетный Transcend SSD370 сможет попасть в такие среды.

В целом же картина зависимости скорости записи от объёма записанных данных выглядит как и должна. Полный объём накопителя можно заполнить с высокой производительностью (с некоторыми оговорками), затем скорость падает. Однако нижняя граница скорости накопителя, находящегося в использованном состоянии, составляет всего 1800 IOPS, что для современных SSD — катастрофически мало. Поэтому допускать Transcend SSD370 к тяжёлым нагрузкам, в процессе которых может произойти деградация, или к работе в средах без TRIM категорически не рекомендуется.

Впрочем, всё, что изображено на приведённом выше графике, — синтетическая ситуация, интересная лишь для изучения особенностей контроллера, но не иллюстрирующая поведение SSD в реальной жизни. Что же действительно важно, так это то, как после такой деградации происходит восстановление производительности до первоначальных величин. Для исследования этого вопроса после завершения теста, приводящего к деградации скорости записи, мы выжидаем 15 минут, в течение которых SSD может попытаться самостоятельно восстановиться за счёт сборки мусора, но без помощи со стороны операционной системы и команды TRIM, и замеряем скорость. Затем на накопитель принудительно подаётся команда TRIM — и скорость измеряется ещё раз.

Было бы очень обидно, если бы упавшая в 40 раз производительность записи Transcend SSD370 при переходе в использованное состояние не могла бы восстанавливаться за счёт внутренних алгоритмов накопителя. И здесь рассматриваемый SSD нас не разочаровал — технология сборки мусора работает в нём, как и должна. Этот бюджетный флеш-привод не только правильно и качественно реагирует на команду TRIM, возвращая свою производительность на операциях записи к первоначальным значениям, но и к тому же может делать это и полностью автономно. Правда, фоновая сборка мусора, работая без помощи операционной системы, за время простоя может подготовить под предстоящие операции лишь 2,7 Гбайт свободного пространства (напомним, речь идёт о модели SSD370 ёмкостью 256 Гбайт), но на самом деле и это — достаточно неплохой по современным меркам результат. Значительное число современных потребительских SSD с интерфейсом SATA неспособно и на такое.

⇡#Результаты в CrystalDiskMark

CrystalDiskMark — это популярное и простое тестовое приложение, работающее «поверх» файловой системы, которое позволяет получать результаты, легко повторяемые обычными пользователями. И то, что выдаёт этот бенчмарк, с качественной точки зрения почти не отличается от показателей, которые были получены нами в тяжёлом и многофункциональном пакете IOmeter.

Transcend SSD370 256 Гбайт:

Transcend SSD370 1 Тбайт:

Ничего нового для нас на этих скриншотах нет. Мы можем лишь повторить всё то, что уже было сказано о Transcend SSD370 раньше. CrystalDiskMark только подтверждает сравнительно невысокие скорости рассматриваемого накопителя практически при любой нагрузке, связанной с обработкой случайных операций. А это значит, что в реальной жизни SSD370 может проявить себя с сильной стороны лишь благодаря высокой скорости при работе с последовательными запросами, либо за счёт имеющейся в микропрограмме оптимизации под смешанную нагрузку.

⇡#PCMark 8 2.0, реальные сценарии использования

Тестовый пакет Futuremark PCMark 8 2.0 интересен тем, что он имеет не синтетическую природу, а напротив — основывается на том, как работают реальные приложения. В процессе его прохождения воспроизводятся настоящие сценарии-трассы задействования диска в распространённых десктопных задачах и замеряется скорость их выполнения. Текущая версия этого теста моделирует нагрузку, которая взята из реальных игровых приложений Battlefield 3 и World of Warcraft, а также программных пакетов компаний Abobe и Microsoft: After Effects, Illustrator, InDesign, Photoshop, Excel, PowerPoint и Word. Итоговый результат исчисляется в виде усреднённой скорости, которую показывают накопители при прохождении тестовых трасс.

К сожалению, невысокие скорости Transcend SSD370 при обработке случайных запросов на чтение данных выливаются в то, что этот SSD не может похвастать хорошими результатами в PCMark 8, который моделирует реальную работу пользователя в приложениях. Новый накопитель Transcend как в 256-гигабайтном, так и в 1-терабайтном варианте опережает лишь OCZ ARC 100, выдавая близкий к показателям SanDisk Ultra II 240 Гбайт результат. А это скорее плохо, чем хорошо, ведь SanDisk Ultra II 240 Гбайт дешевле, чем Transcend SSD370, так как не только основывается на четырёхканальном контроллере, но и использует TLC NAND. Бюджетные же модели с полноценной аппаратной начинкой — вроде Crucial MX100 — опережают Transcend SSD370 на величину от 15 до 25 процентов в зависимости от их ёмкости.

Интегральный результат PCMark 8 нужно дополнить и показателями производительности, выдаваемыми флеш-накопителями при прохождении отдельных тестовых трасс, которые моделируют различные варианты реальной нагрузки. Дело в том, что при разной нагрузке флеш-приводы зачастую ведут себя немного по-разному.

Обычно даже для тех накопителей, которые получают невысокий интегральный показатель в PCMark 8, нам удаётся найти один-два сценария в приложениях, в которых они выдают лучшую производительность, чем их конкуренты. Но на Transcend SSD370 это не распространяется. Этот SSD не слишком быстр в любом из приложений, превосходя по скорости только OCZ ARC 100, но отставая при этом от любого из недорогих решений лидеров рынка.

⇡#Копирование файлов

Имея в виду, что твердотельные накопители внедряются в персональные компьютеры всё шире и шире, мы решили добавить в нашу методику измерение производительности при обычных файловых операциях — копировании и работе с архиваторами, которые выполняются «внутри» накопителя. Это — типичная дисковая активность, возникающая в том случае, если SSD играет роль не системного накопителя, а обычного диска.

Мы уже отмечали, что контроллер Silicon Motion SM2246EN, который показывает не слишком высокую скорость в синтетических тестах чтения и записи, на самом деле может «выстрелить» при смешанных операциях, так как имеет специальные оптимизации, направленные на обработку именно такой нагрузки. Поэтому в тестах копирования Transcend SSD370 смотрится гораздо достойнее. Фактически мы можем говорить о том, что этот SSD при данной нагрузке работает быстрее недорогих накопителей на TLC-памяти и выдаёт примерно такую же скорость, как Crucial MX100 или Plextor M6S.

Вторая группа тестов проведена при архивации и разархивации директории с рабочими файлами. Принципиальное отличие этого случая заключается в том, что половина операций выполняется с разрозненными файлами, а вторая половина — с одним большим файлом архива.

Неплохо проявляет себя Transcend SSD370 и здесь. Его показатели производительности вновь находятся на среднем уровне, что для дешёвого флеш-диска — неплохое достижение. Иными словами, этот SSD хорошо подойдёт под производительный файловый архив — при сравнительно невысокой цене он обеспечит достаточные скорости типичных файловых операций.

⇡#Выводы

Рынок бюджетных SSD сумел успешно переварить уход (надеемся, временный) с него компании SandForce, которая снабжала своими платформами огромное количество партнёров. Эстафету перехватили новые группы разработчиков, которые сумели предложить для производителей SSD второго-третьего эшелона вполне достойные инженерные решения и выгодные условия сотрудничества. А с пользовательской точки зрения распространившиеся в последнее время контроллеры Phison и Silicon Motion оказались явно не хуже чипов SF-2281/2282, так что в конечном итоге в выигрыше оказались все (кроме SandForce, конечно).

В этом материале нам удалось познакомиться с твердотельным накопителем Transcend SSD370, который является типичным носителем платформы SM2246EN. И в целом этот SSD оказался не так уж и плох, несмотря на то, что разработчик контроллера, компания Silicon Motion, вышла на рынок массовых потребительских SSD с интерфейсом SATA 6 Гбит/с в первый раз. Конечно, нужно учесть, что Transcend SSD370 позиционируется в качестве бюджетного решения и его аппаратная начинка далека от совершенства. В нём четырёхканальный контроллер SM2246EN работает с 20-нм памятью Micron с 128-гигабитными ядрами, и это — медленная комбинация даже с теоретических позиций. Поэтому совсем неудивительно, что в большинстве тестов Transcend SSD370 продемонстрировал невысокие результаты, особенно сильно расстроив нас низкими скоростями случайного чтения. Но даже несмотря на это, Transcend SSD370 зачастую опережает накопители, основанные на TLC-памяти, и всегда оказывается быстрее, чем разрекламированный OCZ ARC 100.

При этом у Transcend SSD370 нашлась и бесспорно сильная сторона. Контроллер SM2246EN оказался хорошо оптимизированным под смешанные нагрузки, то есть такие, где к операциям чтения подмешивается некоторая доля операций записи. И это значит, что SSD370 может удачно подойти в качестве обычного рабочего диска. В пользу такой модели использования говорит и высокий ресурс этого накопителя, позволяющий ежедневно перезаписывать его полную ёмкость в течение трёхлетнего гарантийного срока.

Впрочем, несмотря на сказанное, компании Transcend со своим SSD370 всё же не удалось переплюнуть недорогие решения, предлагаемые лидерами рынка. Тот же Crucial MX100 имеет заметно более выгодное сочетание производительности и цены, а основанный на TLC NAND накопитель SanDisk Ultra II при похожей скорости заметно дешевле. Но у Transcend есть в рукаве беспроигрышный козырь — модификация объёмом 1 Тбайт, альтернатив для которой нет в линейке Crucial MX100. Именно Transcend SSD370 1 Тбайт и представляется нам наиболее интересной моделью в рассмотренной сегодня серии. Эта версия имеет невысокую удельную стоимость гигабайта, оптимизирована под свойственные персональным компьютерам общеупотребительные нагрузки, достаточно производительна и, основываясь на чистокровной 20-нм MLC NAND компании Micron, обладает высоким ресурсом. Поэтому если вас интересует SSD-«рабочая лошадка» большого объёма, то Transcend SSD370 1 Тбайт — вполне себе вариант.