Накопители

Обзор SSD-накопителей Samsung 850 PRO и 850 EVO объёмом 2 Тбайт

⇣ Содержание

Технология SSD начала своё проникновение в мир обычных персональных компьютеров ещё в прошлом десятилетии, и на заре популярности большинство предложений потребительского класса обладало сравнительно небольшими объёмами, обычно 32 или 64 Гбайт. Однако такие ёмкости оказались очень неудобными на практике даже в роли системных дисков, поэтому эдак до 2010 года клиентские SSD были не слишком востребованны. Всё изменилось, когда индустрия совершила переход на использование MLC NAND, что, с одной стороны, дало мощный толчок к снижению цен, а с другой – открыло широкие возможности для создания накопителей с большими объёмами. Тем более что вместе с двухбитовой памятью появились и контроллеры нового поколения, которые позволили производителям быстро перейти к выпуску SSD c действительно комфортными для типичных Windows-компьютеров ёмкостями, достигающими 128 или даже 256 Гбайт.

Практически сразу вслед за такими моделями на рынок пришли и SSD объёмом 512 Гбайт, однако по-настоящему востребованными предложениями они стать тогда не смогли: стоимость полутерабайтных накопителей получалась уж слишком высокой – порой она переваливала даже через тысячедолларовую планку. Поэтому продажи столь ёмких накопителей долгое время были минимальными, что дало производителям SSD недвусмысленный знак – с дальнейшим увеличением объёмов надо бы притормозить. В результате до 2013 года на рынке фактически не было ни одной массовой модели, которая бы попыталась взять штурмом терабайтную отметку. Производители хорошо усвоили урок: обычные пользователи тратить на дисковую подсистему суммы порядка $1 000 не готовы, сколь быстрыми и вместительными ни были бы предлагаемые им продукты.

И прежде чем компания Micron, которая, благодаря своим успехам в области полупроводникового производства, смогла наладить выпуск сравнительно недорогой MLC-флеш-памяти, решилась возобновить «гонку объёмов» в сегменте потребительских SSD, миновала как минимум пара лет. Но зато в первой половине 2013 года на рынке появился знаковый накопитель Crucial M500 объёмом 960 Гбайт со вполне приемлемой стоимостью на уровне $600. Именно с этой модели и началось массовое пришествие терабайтных SSD, которые к сегодняшнему дню можно обнаружить в ассортименте любого уважающего себя производителя.

С 2013 года прошло уже немало времени. Совершенствование техпроцессов, появление трёхбитовой TLC NAND и начало внедрения трёхмерной флеш-памяти к сегодняшнему дню понизило стоимость терабайтных твердотельных накопителей до уровня $300-400. И это значит, что для очередного удвоения максимальной ёмкости потребительских SSD вновь настал подходящий момент. Однако отнюдь не Micron теперь выступает первопроходцем в покорении двухтерабайтной отметки. Потребительские твердотельные накопители такой ёмкости первой смогла выпустить компания Samsung, которая за последние несколько лет сумела захватить на рынке SSD технологическое лидерство. Её накопители 850 PRO и 850 EVO стали поистине легендарными моделями, обладающими лучшими потребительскими характеристиками почти с любой точки зрения. И потому нет ничего удивительного в том, что первые SSD объёмом 2 Тбайт появились именно в этих линейках. В рамках этого обзора мы предлагаем познакомиться с ними подробно.

#Технические характеристики

Начать разговор о двухтерабайтных твердотельных накопителях следует с констатации того факта, что создание столь ёмких модификаций совсем не эквивалентно простому запихиванию внутрь корпуса SSD вдвое большего количества чипов флеш-памяти. Тут должна быть проведена немалая инженерная работа, и именно поэтому первой выпустить продукт с такой ёмкостью смогла компания, обладающая мощным технологическим потенциалом и полностью контролирующая весь цикл разработки и производства. Проблем с увеличением ёмкости SSD до двухтерабайтного объёма на самом деле существует две.

Первая связана с тем, что современные контроллеры SSD потребительского уровня имеют по восемь каналов для взаимодействия с флеш-памятью, а каждый канал в режиме чередования может обслуживать не более восьми устройств NAND. В результате массив флеш-памяти современных твердотельных накопителей может быть составлен в общей сложности не более чем из 64 чипов, что с учётом максимальной ёмкости применяемых в SSD кристаллов NAND в 128 Гбит даёт в сумме лишь 1 Тбайт.

Вторая же проблема касается встроенного в современные контроллеры SSD интерфейса динамической памяти, который поддерживает не более чем 1 Гбайт DDR2/DDR3 SDRAM. Между тем для создания двухтерабайтного накопителя объём оперативной памяти должен быть как минимум вдвое больше, так как таблица трансляции адресов, размещаемая в ней для ускорения быстродействия, имеет размер из расчёта 1 Мбайт на каждый гигабайт ёмкости SSD.

Всё это значит, что создание двухтерабайтных накопителей требует разработки принципиально новых контроллеров, которые каким-то образом смогут решить описанные проблемы. И Samsung сделала это: для модификаций 850 PRO и 850 EVO рекордной на сегодняшний день ёмкости был спроектирован новый процессор – MHX. По своим характеристикам он похож на применяющийся в 850 PRO контроллер MEX и тоже основан на работающих на частоте 400 МГц трёх ядрах ARM Cortex-R4. Но интерфейс оперативной памяти в нём заменён более мощным: теперь в качестве DRAM-буфера можно применять до 2 Гбайт LPDDR3. Правда, из-за этого несколько выросла себестоимость чипа MHX, а также его энергопотребление и тепловыделение, поэтому применяться он будет строго ограниченно – лишь в наиболее ёмких версиях самсунговских SATA SSD.

Контроллер Samsung MHX

Контроллер Samsung MHX

Решена в Samsung MHX и проблема с ограничением по объёму массива флеш-памяти. На первый взгляд, обойти эту проблему можно было бы двумя путями – либо ростом вместимости поддерживаемых NAND-устройств, либо увеличением количества каналов в контроллере. Однако первый метод для высокопроизводительных накопителей не годится, так как подходящие для твердотельных накопителей кристаллы объёмом выше 128 Гбит у Samsung пока не выпускаются. Второй же метод требует коренной переделки платформы SSD в целом и сложен в реализации. Поэтому инженерам Samsung, перед которыми стояла задача модернизации имеющихся, а не разработки новых накопителей, пришлось пройти третьим, полностью оригинальным путём. Они изменили стандартную схему чередования устройств NAND, позволив контроллеру работать с 16 чипами в каждом канале. Это потребовало переделки микропрограммы и наложило дополнительные ограничения на взаимодействие контроллера с массивом памяти — вроде того, что все устройства NAND в двухтерабайтных модификациях SSD распределены по двум банкам, которые не могут быть доступны одновременно. Но в конечном итоге производительность от этого не пострадала – высокая степень параллелизма массива флеш-памяти в ёмких моделях SSD позволяет маскировать коллизии, связанные с переключением банков.

В результате новый контроллер MHX стал единой основой для двухтерабайтных накопителей серий 850 PRO и 850 EVO одновременно. Кстати, терабайтные модели 850 PRO и 850 EVO тоже использовали один и тот же контроллер – Samsung MEX, различие же на уровне базового процессора между этими линейками существовало лишь у моделей с меньшими ёмкостями. Поэтому главным фактором, делающим 850 PRO и 850 EVO старших объёмов двумя принципиально разными продуктами, выступает флеш-память. В обоих накопителях используется фирменная самсунговская трёхмерная V-NAND второго поколения с 32 слоями, но в 850 PRO это двухбитовая MLC-память, а в 850 EVO – трёхбитовая TLC.

Выпуск модификаций SSD объёмом 2 Тбайт потребовал внести некоторые изменения и в организацию массива флеш-памяти. Если вы помните, в прошлых моделях Samsung 850 PRO применялась память с нестандартным объёмом ядер – 86 Гбит. Но собрать из таких NAND-устройств накопитель с ёмкостью 2 Тбайт невозможно, даже если подключать к каждому каналу контроллера по 16 чипов. Поэтому в новой версии 850 PRO в ход пошла модификация MLC V-NAND с ядрами увеличенного до 128 Гбит размера. Что же касается Samsung 850 EVO, то в нём полупроводниковые кристаллы объёмом по 128 Гбит использовались изначально, поэтому никаких структурных изменений на уровне массива флеш-памяти не потребовалось.

Подводя итог всему написанному, приведём формальные характеристики пополненных моделями на 2 Тбайт линеек Samsung 850 PRO…

Производитель Samsung
Серия 850 Pro
Модельный номер MZ-7KE128 MZ-7KE256 MZ-7KE512 MZ-7KE1T0 MZ-7KE2T0
Форм-фактор 2,5 дюйма
Интерфейс SATA 6 Гбит/с
Ёмкость 128 Гбайт 256 Гбайт 512 Гбайт 1 Тбайт 2 Тбайт
Конфигурация
Микросхемы памяти: тип, интерфейс, техпроцесс, производитель Samsung 86 Гбит 32-слойная MLC V-NAND Samsung 128 Гбит 32-слойная MLC V-NAND
Микросхемы памяти: число / количество NAND-устройств в чипе 2/4 + 2/2 2/8 + 2/4 4/8 + 4/4 4/16 + 4/8 8/16
Контроллер Samsung MEX Samsung MHX
Буфер: тип, объем LPDDR2-1066,
256 Мбайт
LPDDR2-1066,
512 Мбайт
LPDDR2-1066,
512 Мбайт
LPDDR2-1066,
1 Гбайт
LPDDR3-1600,
2 Гбайт
Производительность
Макс. устойчивая скорость последовательного чтения 550 Мбайт/с 550 Мбайт/с 550 Мбайт/с 550 Мбайт/с 550 Мбайт/с
Макс. устойчивая скорость последовательной записи 470 Мбайт/с 520 Мбайт/с 520 Мбайт/с 520 Мбайт/с 520 Мбайт/с
Макс. скорость произвольного чтения (блоки по 4 Кбайт) 100000 IOPS 100000 IOPS 100000 IOPS 100000 IOPS 100000 IOPS
Макс. скорость произвольной записи (блоки по 4 Кбайт) 90000 IOPS 90000 IOPS 90000 IOPS 90000 IOPS 90000 IOPS
Физические характеристики
Потребляемая мощность: бездействие/чтение-запись 0,06 Вт/3,0-3,3 Вт
MTBF (среднее время наработки на отказ) 2,0 млн ч
Ресурс записи 150 Тбайт 300 Тбайт
Габаритные размеры: ДхВхГ 100 × 69,85 × 6,8 мм
Масса 66 г
Гарантийный срок 10 лет
Рекомендованная цена $95 $140 $240 $470 $950

…и 850 EVO.

ПроизводительSamsung
Серия 850 EVO
Модельный номер MZ-75E120 MZ-75E250 MZ-75E500 MZ-75E1T0 MZ-75E2T0
Форм-фактор 2,5 дюйма
Интерфейс SATA 6 Гбит/с
Ёмкость 120 Гбайт 250 Гбайт 500 Гбайт 1 Тбайт 2 Тбайт
Конфигурация
Микросхемы памяти: тип, интерфейс, техпроцесс, производитель Samsung 128 Гбит 32-слойная TLC V-NAND
Микросхемы памяти: число / количество NAND-устройств в чипе 1/8 2/8 4/8 8/8 8/16
Контроллер Samsung MGX Samsung MEX Samsung MHX
Буфер: тип, объем LPDDR2-1066,
256 Мбайт
LPDDR2-1066,
512 Мбайт
LPDDR2-1066,
512 Мбайт
LPDDR2-1066,
1 Гбайт
LPDDR3-1600,
2 Гбайт
Производительность
Макс. устойчивая скорость последовательного чтения 540 Мбайт/с 540 Мбайт/с 540 Мбайт/с 540 Мбайт/с 540 Мбайт/с
Макс. устойчивая скорость последовательной записи 520 Мбайт/с 520 Мбайт/с 520 Мбайт/с 520 Мбайт/с 520 Мбайт/с
Макс. скорость произвольного чтения (блоки по 4 Кбайт) 94000 IOPS 97000 IOPS 98000 IOPS 98000 IOPS 98000 IOPS
Макс. скорость произвольной записи (блоки по 4 Кбайт) 88000 IOPS 88000 IOPS 90000 IOPS 90000 IOPS 90000 IOPS
Физические характеристики
Потребляемая мощность: бездействие/чтение-запись 0,05-0,06 Вт/3,7-4,7 Вт
MTBF (среднее время наработки на отказ) 1,5 млн ч
Ресурс записи 75 Тбайт 150 Тбайт
Габаритные размеры: Д × В × Г 100 × 69,85 × 6,8 мм
Масса 66 г
Гарантийный срок 5 лет
Рекомендованная цена $78 $102 $183 $370 $750

С точки зрения декларируемых параметров быстродействия двухтерабайтные версии Samsung 850 PRO и 850 EVO не отличаются от своих младших собратьев, то есть они органично развивают имеющиеся линейки. Не стала Samsung изменять и характеристики надёжности вместе с условиями гарантийного обслуживания. На Samsung 850 PRO даётся десятилетняя гарантия, а на Samsung 850 EVO – пятилетняя. При этом ограничение по максимальному объёму записанной информации для 850 PRO 2 Тбайт установлено в 300 Тбайт, а для 850 EVO 2 Тбайт – в 150 Тбайт. Но здесь нужно подчеркнуть, что такие относительно невысокие ограничения по ресурсу на самом деле не являются характеристиками надёжности накопителей. Их смысл – в введении дополнительных рамок для очень либеральных по срокам условий гарантии. Что же до реальной выносливости накопителей Samsung, то, благодаря использованию в них трёхмерной V-NAND, которая производится по кондовому техпроцессу с 40-нм нормами, двухтерабайтные модели на самом деле могут свободно переносить запись до нескольких петабайт данных.

В остальном же модели самсунговских SSD максимальной ёмкости похожи на своих предшественников. Поэтому более подробно об их особенностях вы можете прочитать в наших первоначальных обзорах Samsung 850 PRO и Samsung 850 EVO. Напомним лишь, что накопители Samsung поддерживают совместимое с Windows BitLocker аппаратное шифрование данных по алгоритму AES-256 и снабжаются очень функциональной инструментальной утилитой Samsung Magician, которая в том числе обладает технологией RAM-кеширования RAPID.

Ко всему сказанному остаётся лишь добавить, что, хотя на первый взгляд стоимость двухтерабайтных Samsung 850 PRO и Samsung 850 EVO и кажется немалой, назвать её завышенной невозможно. Так, если оперировать официальной ценой, то каждый гигабайт ёмкости у первой модели обойдётся в $0,46, а у второй – в $0,36. И это вполне сопоставимо с удельной стоимостью гигабайта у распространённых SSD  меньших ёмкостейверхней и средней ценовых категорий других производителей.

#Внешний вид и внутреннее устройство

Твердотельные накопители Samsung 850 PRO и 850 EVO с увеличенным до 2 Тбайт объёмом внешне выглядят точно так же, как и их собратья с более привычными ёмкостями. Они упаковываются в стандартный для всех продуктов Samsung 2,5-дюймовый корпус и выдают свою главную особенность лишь в информации на наклейках на оборотной стороне.

 

Samsung 850 PRO 2TB

Похожи 850 PRO и 850 EVO и друг на друга, однако внешность флагманского накопителя на базе MLC V-NAND чуть интереснее. Он выделяется блестящей фаской по краям, а квадратик, который используется в оформлении всех SATA SSD компании Samsung для энтузиастов, имеет терракотовый, а не серый цвет.

 

Samsung 850 EVO 2TB

Внешность для твердотельных накопителей второстепенна, но в случае моделей, которые по своей ёмкости добрались до двухтерабайтной отметки, стоит обратить внимание на то, что их толщина составляет обычные 7 мм, а корпус не имеет никакого сложного профиля для улучшения теплоотвода. Засунуть 2 Тбайт флеш-памяти внутрь 2,5-дюймого накопителя инженерам Samsung удалось без особого труда, в чём можно окончательно убедиться, если посмотреть на внутренности рассматриваемых SSD.

До сих пор в своих накопителях Samsung исправно старалась экономить текстолит и обходиться печатными платами урезанного размера, и в случае двухтерабайтных SSD производителю не пришлось изменять своим принципам: внутренняя плата снова  не занимаетвсё пространство внутри корпуса накопителя. Да и микросхем флеш-памяти на ней не так уж много – всего восемь. Достигается это за счёт того, что Samsung владеет продвинутой технологией укладки полупроводниковых кристаллов флеш-памяти, которая позволяет упаковать в одной микросхеме до шестнадцати NAND-устройств.

 

Samsung 850 PRO 2TB

Любопытно ещё и то, что печатные платы Samsung 850 PRO и 850 EVO ёмкостью 2 Тбайт полностью идентичны. Но если подумать, то в этом нет ничего странного: контроллер в обоих накопителях используется один и тот же – MHX, соответственно, одинаков и аккомпанирующий ему двухгигабайтный LPDDR3-1600 SDRAM-буфер. Микросхемы же флеш-памяти разнятся по плотности хранения данных в ячейках, но при этом имеют идентичную организацию на верхнем уровне и совместимы по выводам. Собственно, всё это легко прослеживается по маркировкам. Флеш-память в Samsung 850 PRO промаркирована как K9 UMGB8S7A, а в Samsung 850 EVO – как K9 DMGB8S7A. Единственный различающийся третий символ здесь как раз и описывает тип ячеек: U соответствует MLC-памяти, а D – TLC.

 

Samsung 850 EVO 2TB

Однако такое близкое сходство в аппаратной реализации Samsung 850 PRO и 850 EVO 2 Тбайт не означает, что эти накопители похожи в работе. Всё-таки MLC- и TLC-память не только выдаёт различную производительность и обладает разным уровнем выносливости, но и требует от контроллера применения принципиально разных алгоритмов. Поэтому на уровне прошивки различий между этими SSD очень много. И здесь особенно интересен Samsung 850 EVO, потому что в нём применяется более сложная и капризная ТLC V-NAND, слабые места которой нужно компенсировать различными программными решениями.

Так, Samsung 850 EVO обладает специальной технологией TurboWrite. Она переводит небольшую часть массива флеш-памяти в SLC-режим и пользуется ей для кеширования операций записи. В двухтерабайтной версии накопителя размер такого псевдо-SLC-кеша достигает 24 Гбайт, и за счёт него по производительности 850 EVO в реальных условиях мало отличается от флагманского 850 PRO, в котором никакого дополнительного уровня буферизации нет. Кроме того, TurboWrite способствует и увеличению времени жизни накопителя. Случайные операции консолидируются в долговечном SLC-кеше и только потом большими блоками переносятся в TLC-память, значительно снижая коэффициент усиления записи, то есть минимизируя количество «лишних» перезаписей.

Правда, есть у TurboWrite и отрицательная сторона – эта технология снижает полезный объём накопителя. В то время как Samsung 850 PRO 2 Тбайт на самом деле имеет «честную» ёмкость 1907 ГиБ, в Samsung 850 EVO 2 Тбайт пользователю доступно только 1862 ГиБ пространства. Впрочем, на уровне того огромного объёма, который предлагают эти накопители, разница небольшая – её доля составляет всего 2,5 %. К тому же ещё 7 % от полной ёмкости массива флеш-памяти накопителей всё равно скрывается в резервной области, используемой контроллером во внутренних алгоритмах выравнивания износа и сборки мусора, а также для подменного фонда выходящих из строя ячеек памяти.

Следующая страница →
 
⇣ Содержание
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
⇣ Комментарии
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Китайские IT-гиганты заверили власти в готовности способствовать «всеобщему процветанию» 23 мин.
Минобороны США создаст прототип ядерного микрореактора для удовлетворения энергетических потребностей военных 26 мин.
SpaceX рассматривает возможность увеличить число кораблей Crew Dragon после миссии Inspiration4 32 мин.
CoolIT Systems ожидает удвоения выручки в НРС-сегменте в 2021 году 2 ч.
Шанхайский завод Tesla выпустит 300 тыс. машин с января по сентябрь текущего года 7 ч.
Hyper представила 14-портовую док-станцию для ноутбуков на базе Chrome OS 9 ч.
Смартфон Samsung Galaxy S22 с 6" экраном AMOLED красуется на рендерах 9 ч.
Глава Xiaomi: компания намерена выйти в лидеры на мировом рынке смартфонов 10 ч.
Илон Маск выразил готовность расширять бизнес в Китае и вкладывать деньги в экономику страны 10 ч.
В Россию прибыли спутники OneWeb для запуска с космодрома Восточный 10 ч.