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

Характеристики. Внешний вид и внутреннее устройство

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

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…

…и 850 EVO.

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.

Тестирование. Выводы

⇡#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 операций 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

Для твердотельных накопителей Samsung 850 PRO и 850 EVO ёмкостью 2 Тбайт трудно найти подходящих соперников. Ведь никаких других моделей SATA SSD такого объёма попросту не существует. Поэтому для сравнения с героями сегодняшнего тестирования мы выбрали флагманские модели SSD других производителей с меньшей ёмкостью, которые тем не менее имеют максимальную производительность в своих линейках. Кроме того, на итоговых диаграммах вы найдёте также и результаты тестирования Samsung 850 PRO и 850 EVO более ходовых объёмов – от 250/256 Гбайт и выше.

В итоге получился следующий перечень соперников:

• Crucial MX200 500 Гбайт (CT500MX200SSD1, прошивка MU02);
• Intel SSD 730 480 Гбайт (SSDSC2BP480G4, прошивка L2010410);
• Samsung 850 Pro 256 Гбайт (MZ-7KE256, прошивка EXM01B6Q);
• Samsung 850 Pro 1 Тбайт (MZ-7KE1T0, прошивка EXM02B6Q);
• Samsung 850 Pro 2 Тбайт (MZ-7KE2T0, прошивка EXM02B6Q);
• Samsung 850 EVO 250 Гбайт (MZ-75E250, прошивка EMT01B6Q);
• Samsung 850 EVO 500 Гбайт (MZ-75E500, прошивка EMT02B6Q);
• Samsung 850 EVO 1 Tбайт (MZ-75E1T0, прошивка EMT02B6Q);
• Samsung 850 EVO 2 Тбайт (MZ-75E2T0, прошивка EMT02B6Q);
• SanDisk Extreme PRO 240 Гбайт (SDSSDXPS-240G, прошивка X21200RL).

⇡#Производительность

Последовательные операции чтения и записи

Современные SATA-накопители компании Samsung на последовательных операциях полностью выбирают всю пропускную способность интерфейса. Соответственно, никакой принципиальной разницы между разными модификациями 850 PRO и 850 EVO на приведённых выше графиках не прослеживается. Оба эти накопителя можно смело записывать в число флагманских решений с максимально возможной производительностью при последовательном доступе к данным.

Случайные операции чтения

А вот на операциях случайного чтения разница между Samsung 850 PRO и 850 EVO различного объёма начинает прослеживаться. Впрочем, несмотря на это, обе модели SSD, вне зависимости от их ёмкости, опережают предложения других производителей. При этом двухтерабайтный вариант Samsung 850 EVO – отнюдь не самый быстрый накопитель в линейке. Зато 850 PRO такого же объёма опережает по производительности своих собратьев меньшего размера.

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.

В целом характер увеличения производительности Samsung 850 PRO и 850 EVO объёмом 2 Тбайт при изменении очереди запросов очень похож. И это неудивительно – в обоих SSD использован один и тот же контроллер. Поэтому и тот и другой двухтерабайтный накопитель демонстрирует небольшой провал в скорости на глубине очереди в восемь команд, но в остальных случаях их производительность приближается к максимуму, который задаёт Samsung 850 EVO объёмом в полтерабайта.

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

С ростом размера блоков, которыми производятся случайные операции чтения, Samsung 850 PRO и 850 EVO объёмом 2 Тбайт выходят на первое место по производительности. Впрочем, и при работе с блоками небольшого размера эти накопители не ударяют в грязь лицом, ведь мы говорим об одних из лучших современных SATA SSD. Однако максимальные показатели быстродействия на блоках среднего размера можно наблюдать всё же не у двухтерабайтных накопителей, а у Samsung 850 EVO 500 Гбайт.

Случайные операции записи

Технология TurboWrite, реализованная в Samsung 850 EVO, позволяет замаскировать более низкую производительность TLC V-NAND. И накопители этой серии сравнительно большого объёма, где псевдо-SLC-кеш имеет достаточный размер, способны выдавать производительность не хуже, чем у Samsung 850 PRO. В итоге оба варианта двухгигабайтных SSD оказываются в числе лидеров. Да, они чуть медленнее некоторых своих собратьев с меньшей ёмкостью, но такое отставание непринципиально.

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:

Как видно из графика, Samsung 850 PRO и 850 EVO максимального на сегодняшний день объёма лучше приспособлены для работы с большой очередью запросов. При этом разница в производительности этих моделей, как и при чтении, несущественна.

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

Большинство накопителей Samsung серий 850 PRO и 850 EVO демонстрируют при работе с блоками большого размера производительность, вплотную приближающуюся к пропускной способности SATA-интерфейса. Выбиваются из группы лидеров лишь две модели 850 EVO с ёмкостью 250 и 500 Гбайт, которым для обслуживания такой нагрузки не хватает объёма кеша. Иными словами, к быстродействию 850 PRO и 850 EVO объёмом 2 Тбайт в этом тесте нет и не может быть никаких претензий.

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.

Не становится проблемой для накопителей Samsung и работа со смешанной нагрузкой. Контроллеры MEX, MGX и MHX, которые используются в различных модификациях 850 PRO и 850 EVO, имеют многоядерное строение и хорошо разбирают смешанный поток команд. Также положительно сказывается на производительности и имеющаяся в 850 EVO технология TurboWrite. В итоге лучшие результаты на последовательной смешанной нагрузке демонстрирует Samsung 850 EVO 2 Тбайт, а на смешанной случайной – Samsung 850 PRO 1 Тбайт.

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.

Samsung 850 PRO и 850 EVO объёмом 2 Тбайт на фоне собратьев кажутся более приспособленными для работы с последовательной нагрузкой. И результаты измерений скорости при смешанных операциях это подтверждают. Если же речь заходит о скорости работы с потоком случайных операций разного типа, то кривые, соответствующие 850 PRO и 850 EVO 2 Тбайт, не выделяются и располагаются среди результатов прочих накопителей, а лучшую производительность выдают накопители Samsung 850 PRO объёмом от 256 Гбайт до 1 Тбайт. Однако это не значит, что скорость 850 PRO и 850 EVO максимального объёма недостаточно хороша. Напротив, двухтерабайтники в любом случае остаются в обойме флагманских моделей, ведь для сравнения с ними мы выбрали исключительно быстрейшие SATA SSD современности.

⇡#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.

Samsung 850 PRO 2 Тбайт, как и положено качественному накопителю с хорошо отлаженной прошивкой, демонстрирует стабильно высокую скорость до тех пор, пока его полная ёмкость не будет заполнена. На это, кстати, требуется чуть более полутора часов непрерывной записи на максимальной скорости. Затем скорость снижается, но относительно несильно. Большой объём недоступной для пользователя резервной области, достигающий, на минуточку, 140 Гбайт, позволяет алгоритмам сборки мусора неплохо готовить блоки незадействованных страниц под будущие операции. В работе накопителя в «использованном» состоянии есть только один недочёт – непостоянство скоростных параметров. Однако в реальной жизни столкнуться с ним практически нереально.

Очень похожим образом ведёт себя и Samsung 850 EVO 2 Тбайт. И это значит лишь одно: высокий уровень параллелизма массива флеш-памяти столь ёмкого накопителя позволяет получить от TLC V-NAND не худшую производительность при операциях записи, чем в случае MLC V-NAND. Как видите, график в своей начальной части не имеет характерной ступеньки, выдающей наличие псевдо-SLC-кеша, а значит, основная TLC-память, распределённая по восьми каналам контроллера с шестнадцатикратным чередованием устройств, работает не медленнее.

Давайте посмотрим теперь, как у двухтерабайтных SSD компании Samsung 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.

Команда TRIM у Samsung 850 PRO 2 Тбайт обрабатывается, как и должна, но вот автономная сборка мусора производительность к исходному состоянию не возвращает. Это обычная ситуация для накопителей Samsung, и в ней нет ничего страшного. Стоит лишь иметь в виду, что Samsung 850 PRO – не лучший выбор для массивов, собранных на аппаратных RAID-контролерах.

А вот с Samsung 850 EVO 2 Тбайт ситуация совсем иная. Здесь не только идеально обрабатывается TRIM, но и даже без каких-либо команд со стороны операционной системы после некоторого простоя накопитель оказывается способен возвратить себе первоначальную производительность. Но это не результат волшебным образом возникшей автономной сборки мусора. Положение спасает 24-гигабайтный псевдо-SLC-кеш, благодаря которому скорость записи после любого небольшого простоя всегда оказывается как у свежего SSD. Получается парадоксальная ситуация – Samsung 850 EVO под серьёзными нагрузками проявляет себя лучше, чем более дорогая модель. И именно 850 EVO является отличным выбором для тех сред, где TRIM не поддерживается. Например, для систем со старыми операционными системами, для аппаратных RAID-массивов и, кстати, для использования в набирающих популярность внешних USB 3.1-контейнерах.

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.

Samsung 850 PRO 2TB

Samsung 850 EVO 2TB

Обратите внимание, производительность Samsung 850 PRO и 850 EVO объёмом 2 Тбайт в CrystalDiskMark 5.0.2 практически идентична. И это уникальный случай, когда два SSD из разных линеек SSD одного производителя, стоимость которых различается примерно на 25 процентов (а это, между прочим, целых $200), обеспечивают одинаковое быстродействие. Получается, что преимущество 850 PRO во многом лишь теоретическое. Потенциальным покупателям этой модели предлагается довольствоваться лишь осознанием того, что MLC V-NAND лучше, чем TLC V-NAND, плюс расширенными условиями гарантии.

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.

PCMark 8 2.0 как бы подводит черту под результатами синтетических тестов. И по интегральному показателю этого бенчмарка оказывается, что Samsung 850 EVO 2 Тбайт немного быстрее, нежели Samsung 850 PRO 2 Тбайт. При этом двухтерабайтник серии 850 PRO является самым скоростным представителем в своей линейке, но накопитель максимального объёма серии 850 EVO немного отстаёт от менее вместительных собратьев. Впрочем, все эти различия вряд ли возможно хоть немного почувствовать на практике, настолько они незначительны. В любом случае все SATA SSD, выдающие в PCMark 8 2.0 более 300 Мбайт/с, можно смело относить к числу высокоскоростных флагманских предложений. И любые представители серий Samsung 850 PRO и 850 EVO – это как раз такие твердотельные накопители.

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 накопители 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 играет роль не системного накопителя, а обычного диска.

При копировании файлов внутри накопителя Samsung 850 PRO и 850 EVO объёмом 2 Тбайт, как и во многих других случаях, демонстрируют примерно одинаковую скорость. Здесь версии этих SSD максимального объёма нельзя назвать самыми производительными в линейке, но их результат как минимум не разочаровывает. Лишь при копировании больших файлов они отстают от SanDisk Extreme Pro, во всех же иных случаях производительнее главных героев сегодняшнего тестирования оказываются исключительно их же собратья меньшей ёмкости.

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 выглядит у Samsung 850 PRO и 850 EVO объёмом 2 Тбайт и скорость работы с архивами. При этом хочется отметить, что никаких чётких закономерностей в зависимости производительности от объёма в линейках Samsung 850 PRO и 850 EVO не наблюдается. И это неудивительно. В этих накопителях используется три разных контроллера, DRAM с различной частотой, флеш-память с различающейся ёмкостью ядер, и всё это делает каждого представителя этих серий в чём-то уникальным. Фактически марки 850 PRO и 850 EVO стали своеобразной франшизой, под которой Samsung предлагает разнообразные быстродействующие накопители. Однако в этом нет ничего плохого. Покупая любой SSD с числом 850 на коробке, вы неизменно получите скоростной и качественный продукт.

⇡#Выводы

В течение нескольких последних лет компания Samsung смогла стать крупнейшим производителем SSD. Один из главных залогов такого успеха – в разработке и выпуске отличных моделей твердотельных накопителей, превосходящих по потребительским качествам предложения конкурентов. И 850 PRO, и 850 EVO отлично вписываются в данный принцип: нет никаких сомнений в том, что это – одни из лучших SATA SSD из всего того, что доступно сегодня на рынке. Разве только дороговаты. Но в необоснованности такой ценовой политики Samsung упрекнуть не получится: 850 PRO с инновационной трёхмерной памятью MLC V-NAND в течение целого года прочно удерживает звание быстрейшего накопителя с SATA-интерфейсом; а 850 EVO, использующий более дешёвую TLC V-NAND, предлагает похожий уровень производительности по несколько меньшей цене.

Вполне вписываются в устоявшуюся картину и новые модели Samsung 850 PRO и 850 EVO объёмом 2 Тбайт. Какой-либо рост производительности SATA SSD вряд ли уже возможен: их быстродействие сдерживается отнюдь не мощностью аппаратных платформ и скоростью флеш-памяти, а ограничениями в пропускной способности SATA-интерфейса и в латентности обработки команд по AHCI-протоколу. Поэтому к рассмотренным в этом обзоре двухтерабайтным накопителям стоит относиться не как к попытке улучшить быстродействие, а как к простому расширению модельного ряда. Иными словами, хотя 850 PRO и 850 EVO и переехали на новый контроллер MHX, а также получили более скоростной LPDDR3-буфер, на самом деле их главное отличие от предшественников – в возросшей ёмкости. Да, в отдельных тестах мы можем видеть отклонения результатов двухтерабайтников от, например, терабайтных аналогов как в ту, так и в другую сторону, но по сути они не являются значительными.

Гораздо важнее другое. Удвоив объёмы своих хитовых моделей SATA SSD, Samsung смогла удержаться от установления на них завышенных цен. Несмотря на то, что Samsung – единственный производитель, сумевший освоить выпуск двухтерабайтных модификаций потребительских SSD, стоят такие SSD столько, сколько и должны стоить продукты подобного объёма с точки зрения здравого смысла. То есть ровно вдвое больше терабайтных модификаций. Правда, это всё равно порождает некий перекос: разница в цене 850 PRO и 850 EVO объёмом 2 Тбайт достигает уровня в $200, а производительность они выдают почти одинаковую. Фактически дороговизну 850 PRO можно оправдать разве только вдвое большей (и по сроку, и по ресурсу) гарантией и тем, что MLC V-NAND гипотетически надёжнее. Но в пользу 850 EVO можно привести и сильный контраргумент: у этой модели есть технология TurboWrite, которая делает её отличным вариантом для «бестримовой» среды и хорошо помогает в обслуживании серьёзной смешанной нагрузки.

Подытожим всё сказанное: тем пользователям, которые действительно нуждаются в твердотельных накопителях столь внушительной ёмкости, мы бы рекомендовали в первую очередь обратить внимание на Samsung 850 EVO 2 Тбайт. Мы уже не раз нахваливали серию 850 EVO как отличное решение среднего ценового диапазона, и с появлением в ней двухтерабайтной модификации ровным счётом ничего не поменялось.

Благодарим компанию «Регард» за предоставленные для тестирования накопители Samsung 850 PRO и 850 EVO 1 Тбайт.