Накопители

Обзор Kingston HyperX Predator PCIe SSD: вдвое дороже – вдвое быстрей

⇣ Содержание

#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 i5-4690K 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. Накопители с интерфейсом PCI Express устанавливаются в первый полноскоростной слот PCI Express 3.0 x16. 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 и конструкцию Kingston HyperX Predator PCIe SSD, в качестве соперников для него мы подобрали наиболее быстродействующие SATA-накопители других производителей из числа лидеров рынка. Кроме того, в тестах принял участие и PCI Express-накопитель компании Plextor, M6e Black Edition.

Итого имеем следующий список протестированных моделей:

#Производительность

Последовательные операции чтения и записи

Ради такого результата переход на использование шины PCI Express x4 действительно имеет смысл. Kingston HyperX Predator PCIe SSD почти вдвое обходит по скорости последовательных операций и Plextor M6e, и флагманские накопители, использующие SATA-подключение. Похоже, что мы наконец дождались настоящих революционных изменений в сфере потребительских SSD. Обратите внимание, что скорость HyperX Predator при этом не упирается в пропускную способность интерфейса. То есть наконец-то контроллер может полностью раскрыть свою мощность, и вполне возможно, что будущие накопители с интерфейсом PCIe x4 смогут показать ещё более высокие результаты.

Случайные операции чтения

Разработчики Marvell проделали очень большую работу по оптимизации своего контроллера 88SS9293. Результатом этого стала его способность выдавать лидирующую производительность при неконвейеризируемых операциях случайного чтения. Итого даже при такой, совершенно не требовательной к пропускной способности интерфейса, нагрузке Kingston HyperX Predator PCIe SSD может похвастать одним из лучших результатов.

Рассматриваемый накопитель не должен ударить лицом в грязь и при работе с высокой очередью запросов, так как используемая в этом случае стратегия перестановки операций в очереди приближает случайные операции к последовательным. На следующем графике показано, как зависит производительность рассматриваемого SSD от глубины очереди запросов при чтении 4-килобайтных блоков.

Отсутствие ограничений в пропускной способности интерфейса позволяет Kingston HyperX Predator PCIe SSD наращивать скорость при росте глубины очереди с постоянным ускорением. Соответственно, при глубине очереди в 32 команды этот накопитель оказывается единоличным лидером. Однако с очередями средних размеров HyperX Predator работает не слишком эффективно, уступая в производительности не только PCIe-накопителю Plextor M6e, но SATA SSD.

В дополнение к этому предлагаем посмотреть, как зависит скорость случайного чтения от размера блока данных:

Здесь отлично видно преимущество шины PCI Express x4 по сравнению с другими вариантами подключения твердотельных накопителей. С блоками большого размера HyperX Predator работает не менее эффективно, чем с последовательными операциями, и это обеспечивает его значительное превосходство над всеми SATA- и PCIe x2-конкурентами. Впрочем, справедливости ради стоит заметить, что для операций чтения блоков размером менее 4 Кбайт рассматриваемый накопитель оптимизирован совсем плохо, и при такой нагрузке он проигрывает всем альтернативам.

Случайные операции записи

Несмотря на то, что при операциях случайного чтения Kingston HyperX Predator PCIe SSD демонстрировал отличную производительность, здесь ситуация складывается несколько иначе. Его скорость произвольной записи при отсутствии очереди запросов оказывается ниже, чем у любых флагманских SATA SSD. И лишь увеличение глубины очереди возвращает результаты к привычному положению дел.

Целиком же зависимость скорости произвольной записи 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов выглядит следующим образом:

Kingston HyperX Predator PCIe SSD отлично справляется со случайной записью, если глубина очереди превышает 4 команды. В таких условиях он на четверть обгоняет и лучшие SATA SSD, и Plextor M6e, основанный на более слабом контроллере Marvell 88SS9183.

Следующий график отражает зависимость производительности операций случайной записи от размера блока данных.

Если при чтении преимущество Kingston HyperX Predator PCIe SSD становилось явным начиная с 16-килобайтных блоков, то при записи он начинает ощутимо превосходить прочие накопители уже на операциях с 4-килобайтными блоками. Но вот работа с блоками размером 2 Кбайт и менее даётся HyperX Predator в любом случае нелегко — это слабое место данного устройства.

Смешанная нагрузка

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.

Сильные качества Kingston HyperX Predator PCIe SSD заключаются не только в использовании интерфейса с максимальной теоретической пропускной способностью 2 Гбайт/с. Кроме того, его контроллер, Marvell 88SS9293, может похвастать большой вычислительной мощностью, что проявляется в высокой скорости накопителя при обработке смешанных операций. Превосходство над всеми остальными SSD – просто подавляющее.

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.

К приведённому графику вряд ли нужны какие-то комментарии. Kingston HyperX Predator PCIe SSD здесь оказывается на недосягаемой высоте. И низвергнуть его оттуда смогут, возможно, только другие высокопроизводительные PCIe x4-модели твердотельных накопителей, которые пока что в продаже не появились.

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 с очередью максимальной глубины 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.

В целом подобная картина типична для любых твердотельных накопителей. До однократного заполнения полного объёма скорость Kingston HyperX Predator PCIe SSD остаётся ожидаемо высокой, гуляя в окрестности 120 тысяч IOPS, затем же происходит спад быстродействия, связанный с исчерпанием неиспользованных страниц флеш-памяти. Падение производительности – значительное, нижняя граница скорости записи оказывается на уровне 8500 IOPS. Однако это вполне нормально, а вот что действительно расстраивает, так это серьёзный разброс задержки при выполнении операций записи, причём даже в том случае, если накопитель находится в состоянии «из коробки». Это делает HyperX Predator плохо подходящим для тех применений, где важно постоянство производительности, например для записи несжатого видео высокого разрешения в реальном времени.

Посмотрим теперь, как после деградации скорости происходит её восстановление до первоначальных величин. Для исследования этого вопроса после завершения теста, приводящего к падению 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 быстродействие. Затем на накопитель принудительно подаётся команда TRIM — и скорость измеряется ещё раз.

Бытует мнение, что у накопителей, использующих PCI Express-подключение, TRIM не работает. Однако это было верно лишь некоторое время назад и исключительно для моделей, построенных по схеме RAID-массива из SATA SSD. Сегодня же TRIM поддерживается всеми PCIe-моделями, и уж тем более SSD с врождённой поддержкой этой шины. Не является исключением и Kingston HyperX Predator PCIe SSD. Он превосходно справляется с отработкой команды TRIM и благодаря ей возвращает себе первоначальную производительность. Это значит, что при обычном использовании в составе ПК никаких проявлений падения производительности записи у этого SSD не встретится.

Однако без помощи со стороны операционной системы, заключающейся в своевременной подаче команды TRIM, сборка мусора у Kingston HyperX Predator PCIe SSD работает не слишком эффективно. Во время простоя ему удаётся подготовить для будущих операций лишь порядка 3 Гбайт свободного места. И это – очень мало, особенно если учесть, что объём зарезервированной для внутренних нужд части флеш-памяти у протестированной нами 480-гигабайтной модификации HyperX Predator составляет около 65 Гбайт.

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.

Столь высоких показателей производительности у SSD потребительского уровня мы ещё не видели. Это касается всех выдаваемых в CrystalDiskMark значений, за исключением скорости случайной записи без очереди команд. При таком характере нагрузке Kingston HyperX Predator PCIe SSD всё же проигрывает флагманским SATA-накопителям.

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 и программных пакетов компаний Adobe 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.

Откровенно говоря, мы ожидали от HyperX Predator большего. Но в тесте PCMark 8, воспроизводящем нагрузку из реальных приложений, этот PCI Express-накопитель смог дотянуть только до уровня Plextor M6e, который использует для подключения вдвое более медленный вариант той же шины. Впрочем, все SATA SSD новинка компании Kingston всё же превзошла.

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

Нетрудно проанализировать относительно низкий результат Kingston HyperX Predator PCIe SSD в этом тесте. Как можно заметить, существует сразу несколько сценариев, где скорость рассматриваемого накопителя ниже, чем у конкурирующих моделей. Так, невысокую производительность HyperX Predator можно наблюдать в Adobe After Effects, Adobe Illustrator и Microsoft Excel. Если учесть полученные нами ранее данные, можно предположить, что в этих сценариях достаточно большое место занимают случайные операции с блоками небольшого размера.

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 – при 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.

При копировании файлов равных Kingston HyperX Predator PCIe SSD попросту нет. Внешняя шина с высокой пропускной способностью и производительный контроллер, способный быстро разделываться со смешанными операциями, делают своё дело, и результат HyperX Predator оказывается существенно выше, чем у иных флагманских накопителей, особенно если речь идёт об операциях с крупными файлами.

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.

Подавляющее преимущество Kingston HyperX Predator PCIe SSD невозможно подвергнуть сомнению и в этом случае. Этот твердотельный накопитель очень хорош при любых файловых операциях.

#Выводы

Революция, о которой так долго говорили на 3DNews, кажется, свершилась. На смену потребительским SATA SSD наконец-то начали приходить полноценные PCIe-последователи, не имеющие узких мест в части интерфейса и предлагающие принципиально новый уровень быстродействия. Компания Kingston, стряхнувшая с себя мрачное наследие SandForce и перешедшая на использование контроллеров других разработчиков, стала первым производителем, сумевшим довести такой твердотельный накопитель нового поколения до прилавков магазинов. Рассмотренный в этом обзоре Kingston HyperX Predator PCIe SSD базируется на свежем контроллере Marvell 88SS9293 и подключается к системе по шине PCI Express 2.0 x4 с пропускной способностью до 2 Гбайт/с. Благодаря этому он оказывается примерно вдвое быстрее привычных SATA-устройств. Конечно, для раскрытия всего потенциала HyperX Predator подходят не любые нагрузки, но при последовательных операциях или в случае интенсивной работы с глубокой очередью запросов этому накопителю попросту нет равных.

При этом переход на PCI Express не привносит с собой никаких подводных камней. Как мы убедились в процессе испытаний, материнские платы прекрасно распознают Kingston HyperX Predator PCIe SSD в BIOS и могут без каких-либо проблем загружать с него операционную систему. А работая по привычному протоколу AHCI, он не требует никаких дополнительных драйверов и прекрасно отрабатывает команду TRIM, сохраняя свою фантастическую производительность в течение всего времени использования.

Однако нужно понимать, что HyperX Predator – это вариант не для всех. Пользуясь тем, что никаких похожих по потребительским качествам альтернатив в продаже пока нет, компания Kingston сделала свой PCI Express очень дорогим: его цена превышает стоимость SATA SSD аналогичного объёма примерно вдвое. Поэтому при приобретении устройства Kingston нужно очень хорошо представлять себе, по какой причине вы собираетесь переплатить. Этот накопитель имеет смысл использовать в тяжелых многопоточных средах, например при работе с большим числом виртуальных машин, а также при создании мультимедийного контента высокого разрешения или в бескомпромиссных игровых системах. В обычных же среднестатистических компьютерах эффект от наличия столь мощного твердотельного накопителя может оказаться практически незаметным, поэтому для общеупотребительных приложений SATA SSD всё ещё остаются наиболее оправданным выбором. Иными словами, Kingston HyperX Predator PCIe SSD – это не массовое решение, а узкоспециализированный премиальный твердотельный накопитель с явной ориентацией на энтузиастов и профессионалов.

Кроме того, пребывая в эйфории от результатов нового PCI Express-накопителя Kingston в тестах производительности, не следует забывать и о его слабых местах, которые кажутся несерьёзными лишь до тех пор, пока у этого SSD нет реальных соперников. Между тем Kingston HyperX Predator PCIe SSD не поддерживает аппаратное шифрование и в нём нет защиты целостности данных от перебоев питания. Впрочем, компания позиционирует эту модель не как серверное решение, а как накопитель для геймеров и энтузиастов.   

Производительность же Kingston HyperX Predator PCIe SSD хороша настолько, что мы не можем не наградить его нашей медалькой «За инновации и дизайн». Всё-таки это первый ставший доступным потребительский SSD, использующий шину PCI Express x4 и получающий от этого реальную выгоду.

 
← Предыдущая страница
За инновации и дизайн
⇣ Содержание
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
⇣ Комментарии
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥