Обзор SSD-накопителя ADATA XPG SX930: мы пойдём другим путём

⇡#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. Тест проводится дважды: для последовательных операция чтения и записи блоками объёмом 128 Кбайт, выполняемых в два независимых потока и для случайных операций с блоками объёмом 4 Кбайт, которые выполняются в четыре потока. В обоих случаях соотношение между операциями чтения и записи варьируется с шагом 20 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 5.0.2
  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. Используется драйвер Intel Rapid Storage Technology (RST) 13.6.0.1002.

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

⇡#Участники тестирования

ADATA XPG SX930 240 Гбайт позиционируется как решение средней ценовой категории, нацеленное на аудиторию геймеров. В связи с этим для сравнения с ним мы выбрали наиболее ходовые модели накопителей лидеров рынка. Все принявшие участие в тестах SSD имели близкий объём: 240, 250 или 256 Гбайт.

В итоге получился следующий перечень соперников:

• ADATA XPG SX930 240 Гбайт (ASX930SS3-240GM, прошивка 5.9E);
• Crucial BX100 250 Гбайт (CT250BX100SSD1, прошивка MU02);
• Crucial MX200 250 Гбайт (CT250MX200SSD1, прошивка MU02);
• Kingston HyperX Savage 240 Гбайт (SHSS37A/240G, прошивка SAFM00.r);
• OCZ Vector 180 240 Гбайт (VTR180-25SAT3-240G, прошивка 1.01);
• Plextor M6V 256 Гбайт (PX-256M6V, прошивка 1.01);
• Samsung 850 Pro 256 Гбайт (MZ-7KE256, прошивка EXM01B6Q);
• Samsung 850 EVO 250 Гбайт (MZ-75E250, прошивка EMT01B6Q);
• SanDisk Extreme PRO 240 Гбайт (SDSSDXPS-240G, прошивка X21200RL);
• SanDisk Ultra II 240 Гбайт (SDSSDHII-240G, прошивка X31000RL).

⇡#Производительность

Последовательные операции чтения и записи

Даже на достаточно простых последовательных операциях производительность ADATA XPG SX930 оказывается хуже, чем у большинства актуальных SSD. И дело тут не только в четырёхканальности контроллера JMicron JMF670H, потому что другие SSD, основанные на платформах с аналогичным числом каналов, XPG SX930 обгоняют.

Случайные операции чтения

При случайных операциях чтения невысокая производительность использованной ADATA платформы проявляется ещё более явно. Здесь XPG SX930 занимает место явного аутсайдера, причём самый катастрофичный для него результат наблюдается при небольшой глубине очереди запросов.

Несмотря на то, что операции с глубокой очередью запросов для персональных компьютеров не характерны, мы всё же посмотрим, как зависит производительность рассматриваемого SSD от глубины очереди запросов при чтении 4-килобайтных блоков.

График показывает, что, какой бы длинной ни была очередь запросов, по скорости чтения ADATA XPG SX930 проигрывает всем актуальным моделям SSD, принимающим участие в этом тестировании. Иными словами, контроллер JMicron JMF670H остался столь же слабым в плане производительности, как и его предшественник, JMF667H. К счастью, в настоящее время JMicron работает над переработкой своей архитектуры, и мы надеемся, что в следующем контроллере, JMF680H, производительность всё-таки будет улучшена.

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

Учитывая то, что мы видели на предыдущих графиках, отставание ADATA XPG SX930 от конкурентов при любой глубине очереди запросов уже нисколько не удивляет.

Случайные операции записи

Крайне невысокие результаты ADATA XPG SX930 показывает и при случайной записи. Теоретически положение тут бы могла спасти технология SLC-кеширования Write Boost, однако её эффект можно заметить лишь при операциях с относительно небольшими объёмами данных. Наш же тест моделирует достаточно тяжёлую нагрузку, при которой контроллер вынужден обращаться напрямую к массиву MLC-памяти.

Более явно увидеть, что происходит с производительностью случайной записи при увеличении глубины очереди запросов, можно на следующем графике, показывающем зависимость скорости произвольной записи 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов:

Справедливости ради стоит отметить, что при росте глубины очереди запросов быстродействие ADATA XPG SX930 на операциях записи данных приближается к показателям прочих накопителей, в основе которых лежат иные недорогие четырёхканальные контроллеры.

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

При записи же крупных блоков данных ADATA XPG SX930 удаётся опережать накопители, основанные на TLC NAND. Однако его конкуренты, построенные на MLC-памяти и четырёхканальном контроллере SMI SM2246EN, при этом выдают более высокую производительность. Получается, что при любых видах рафинированных операций платформа JMicron JMF670H уступает в производительности конкурирующим бюджетным контроллерам других тайваньских разработчиков. Очень странно, что компания ADATA решила предпочесть именно эту платформу, в то время как параллельно существуют более привлекательные варианты – Silicon Motion SM2246EN или Phison S10.

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 пара диаграмм демонстрирует наиболее характерный для десктопов случай, когда соотношение количества операций чтения и записи составляет 4 к 1.

Последовательная смешанная нагрузка – это, пожалуй, единственный тип операций, при котором ADATA XPG SX930 может похвастать достойной производительностью. Однако при произвольных смешанных операциях этот накопитель возвращается в число аутсайдеров.

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

При росте в потоке операций доли записи ADATA XPG SX930 несколько ухудшает свои показатели при работе с последовательными данными, но лучше показывает себя при обращениях к произвольным данным. В целом эти графики даже вселяют некоторую надежду на то, что при реальных нагрузках XPG SX930 сможет проявить себя лучше, чем в синтетических тестах чтения и записи.

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.

Картина деградации производительности ADATA XPG SX930 при непрерывной длительной нагрузке не вызывает нареканий. Распределение моментальных скоростей очень похоже на наблюдаемое у SSD, построенных на контроллерах Marvell. И это – очень хорошо, ведь до заполнения полной ёмкости накопителя он выдаёт постоянную производительность без всяких просадок. Другие современные бюджетные контроллеры столь завидной стабильностью скорости записи похвастать не могут, и с этой точки зрения JMicron JMF670H выгодно от них отличается. Правда, после перехода накопителя из свежего в использованное состояние постоянство производительности нарушается, но по большому счёту это важно лишь при применении SSD в серверах, куда XPG SX930 заведомо не попадёт.

На приведённом графике можно отметить и ещё одну особенность. Первые 8 Гбайт данных ADATA XPG SX930 может записать несколько быстрее, чем всю последующую информацию. Это – не ошибка измерений, а проявление технологии Write Booster, которая кеширует операции записи с использованием областей памяти MLC+, работающих в SLC-режиме. Через такой кеш проходят все операции записи, но, когда его объём исчерпывается, контроллеру приходится сохранять информацию напрямую в основную область флеш-памяти. Впрочем, как можно видеть на графике, разница в скорости записи в MLC NAND и в SLC-кеш не слишком большая, а значит, технология Write Booster скорее полезна для увеличения выносливости накопителя, чем для улучшения его быстродействия.

Приведённый график позволяет увидеть и третью характерную черту контроллера JMicron JMF670H, а именно его невысокую мощность. О ней говорит существенное снижение скорости записи к моменту окончания нашего двухчасового теста. Если не давать накопителю свободное время, в течение которого он сможет воспользоваться технологиями самовосстановления, то можно даже увидеть показатели менее 1000 IOPS, которые более характерны для магнитных накопителей, нежели для SSD.

Давайте посмотрим теперь, как у ADATA XPG SX930 работает сборка мусора. Для исследования этого вопроса после завершения предыдущего 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 быстродействие. Затем на накопитель принудительно подаётся команда TRIM — и скорость измеряется ещё раз, что позволяет убедиться в способности SSD с помощью TRIM полностью восстанавливать свою паспортную производительность.

И вот – ещё одна иллюстрация чёткой работы внутренних алгоритмов контроллера по обслуживанию массива флеш-памяти. ADATA XPG SX930 отличается не только тем, что безукоризненно откликается на команду операционной системы TRIM. Помимо этого, он качественно собирает мусор, освобождая место для будущих операций записи, даже без её помощи. Автономная сборка мусора высвобождает более 16 Гбайт данных, и этого более чем достаточно для того, чтобы XPG SX930 можно было бы использовать в операционных системах без поддержки команды TRIM. До недавних пор сохранением высокой производительности записи в бестримовой среде и агрессивной автономной сборкой мусора могли похвастать лишь отдельные накопители Plextor, но сегодня подобным свойством смог отличиться и рассматриваемый ADATA XPG SX930.

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 обычно почти не отличается от показателей, которые были получены нами в тяжёлом и многофункциональном пакете Iometer.

Однако в случае с ADATA XPG SX930 240 Гбайт следует иметь в виду, что, поскольку CrystalDiskMark оперирует сравнительно небольшим тестовым фрагментом, на скриншоте отображены числа, отражающие скорость работы SLC-кеша этого накопителя. То есть полученные результаты справедливы лишь для случаев операций с таким объёмом данных, который полностью помещается в 8-гигабайтный кеш. Но даже если закрыть на это глаза, то всё равно поводов для оптимизма в результатах CrystalDiskMark почерпнуть не удаётся: XPG SX930 медленнее, чем современные бюджетные накопители, построенные на четырёхканальных контроллерах Marvell или Silicon Motion.

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.

В комплексном тесте PCMark 8 результаты ADATA XPG SX930 оказываются несколько лучше, чем в большинстве синтетических тестов. Многие приложения создают нагрузку, которая имеет смешанный характер, а в этом случае, как мы видели выше, XPG SX930 не так безнадёжен. Именно благодаря этому ему удаётся показать производительность на уровне SanDisk Ultra II и Crucial BX100, то есть обогнать такие популярные предложения, как OCZ Vector 180 и Kingston HyperX Savage.

Интегральный результат PCMark 8 нужно дополнить и показателями производительности, выдаваемыми флеш-дисками 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.

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 исполняет роль не системного накопителя, а обычного диска.

Скорость копирования файлов, предлагаемая ADATA XPG SX930, одна из самых низких. Худшая производительность наблюдается лишь у SanDisk Ultra II, но ему это простительно, потому что он основывается на TLC-памяти и стоит заметно дешевле. Так что в амплуа обычного рабочего диска XPG SX930 проявляет себя не лучшим образом.

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.

Аналогичная картина наблюдается и при архивации. ADATA XPG SX930 – это относительно медленный в обычном использовании SSD, который проигрывает в скорости популярным бюджетным накопителям других производителей.

⇡#Выводы

Подавляющее большинство производителей твердотельных накопителей смогло, наконец, отказаться от использования в массовых продуктах устаревших контроллеров SandForce второго поколения. И сегодня в SATA SSD, направленных на нижний ценовой сегмент, превалируют уже решения, созданные тайваньскими разработчиками: Phison, Silicon Motion и JMicron. Постепенно нам удалось ознакомиться со всеми основными платформами этих фирм, и по итогам множественных проведённых тестов сложилось мнение, что лучший на данный момент контроллер для недорогих моделей накопителей – это Silicon Motion SM2246EN. По крайней мере, продукты с таким процессором предлагают самое выгодное соотношение производительности и цены.

Знакомство с новым контроллером JMicron JMF670H, лежащим в основе протестированного в рамках этого обзора накопителя ADATA XPG SX930, заставило нас только утвердиться в сделанном ранее выводе. Платформа, предложенная JMicron, безусловно, небезынтересна и приятно удивляет высокоэффективной реализацией внутренних алгоритмов коррекции ошибок BCH ECC, SLC-кеширования и автономной сборки мусора. Однако, к сожалению, она имеет слишком невысокую мощность для того, чтобы ADATA XPG SX930 мог бы навязать конкуренцию популярным моделям SSD на базе SM2246EN вроде Crucial BX100, Transcend SSD370 или Plextor M6V. Фактически ADATA XPG SX930 выдаёт достойную производительность лишь в одном случае – при случайных смешанных операциях. Любая же другая нагрузка ставит его на ступень ниже общедоступных бюджетных моделей.

Конечно, нужно понимать, что ситуация с быстродействием ADATA XPG SX930 не фатальна. И такой накопитель вполне мог бы расположить к себе определённую аудиторию, будь он дешевле более быстрых моделей. Но рассчитывать, что он будет продаваться по низкой цене, не приходится: ADATA причислила SX930 к своей флагманской серии XPG и преподносит его как решение для геймеров и энтузиастов, подкрепляя такое позиционирование достаточно высокими ценами. Иными словами, соотношение стоимости и производительности у XPG SX930 получается явно непривлекательное.

Однако ставить на XPG SX930 крест мы бы всё-таки не стали, потому что это – не совсем стандартный потребительский SSD. ADATA использовала в нём редкую MLC+ NAND компании Micron, которая по сравнению с обычной MLC NAND обладает существенно повышенной выносливостью. Поэтому XPG SX930 на фоне других моделей потребительских SSD нижнего и среднего ценовых диапазонов обещает увеличенную надёжность, которая не только подкрепляется пятилетней гарантией, но и способна реально проявиться в более продолжительном сроке службы накопителя, в том числе и при повышенных нагрузках. И это качество XPG SX930, возможно, станет именно тем козырем, благодаря которому новый твердотельный накопитель ADATA окажется хоть как-то востребованным продуктом.