Обзор SSD-накопителя Crucial BX200: что-то пошло не так

Ещё год назад нам казалось, что производители твердотельных накопителей вот-вот должны начать активный переход на использование шины PCI Express и в 2015 году мы станем свидетелями захватывающей гонки и покорения очередных рубежей быстродействия. Однако реальность оказалась совсем иной. Особого стремления к увеличению скоростных параметров SSD производители не изъявили, а вместо этого активизировали сражение на соседней площадке, начав борьбу за снижение цен и наращивание объёмов. Конечно, нельзя сказать, что такой разворот вектора прогресса сильно расстроил потребителей. В конце концов, произошедшее за текущий год снижение средней стоимости флеш-накопителей с уровня $0,55 за гигабайт до текущих $0,39 сделало саму технологию SSD гораздо доступнее и немало поспособствовало её широкому распространению. Однако при этом нужно понимать, что падение цен произошло не только благодаря уменьшению закладываемой нормы прибыли. Учитывая обострение конкуренции, производители обратились к разнообразным стратегиям снижения затрат и с лёгкостью стали идти на различные компромиссы как в производительности, так и в надёжности. Иными словами, те недорогие SSD, которые наводнили рынок в этом году, на самом деле хороши лишь ценой, но в большинстве своём не превосходят предшественников по другим потребительским характеристикам.

На самом деле, ничего подобного могло бы и не произойти, но в пылу конкурентной борьбы производители не стали терпеливо дожидаться прихода новой технологии, которая позволила бы наладить выпуск более дешёвых SSD без ущерба для их остальных качеств. В настоящее время индустрия находится в преддверии перехода на использование трёхмерной флеш-памяти, которая, благодаря инновационной компоновке ячеек внутри полупроводниковых кристаллов, позволяет получать NAND с заметно лучшими, чем сейчас, характеристиками. Однако запуск производства 3D NAND требует большой предварительной исследовательской и инженерной работы, а также внесения существенных изменений в производственные процессы, поэтому к настоящему времени предложить основанные на 3D NAND готовые решения может лишь только один из пяти поставщиков флеш-памяти.

В результате на рынок потребительских SSD временно проникла TLC NAND – память, увеличение плотности хранения данных в которой решается не за счёт изменения структуры полупроводниковых ячеек, а путём использования большего числа сигнальных уровней напряжения в ячейках привычной конструкции. Да, из-за этого такая память становится подвержена быстрому износу, а кроме того, она требует более аккуратного программирования и усиленной коррекции ошибок, что делает её относительно медлительной в реальной работе. Тем не менее заметное число производителей всё-таки не устояло перед идеей использования TLC NAND в современных SSD – ведь во время переходного периода такая память позволяет создавать продукты с очень соблазнительной ценой, которые по своей себестоимости легко могут превосходить альтернативные бюджетные предложения.

Что же до репутации TLC, несколько подмоченной не слишком удачными экспериментами компании Samsung, производительность TLC-накопителей которой деградировала со временем, то сейчас, кажется, подобные проблемы всплывать уже не должны. Современные контроллеры SSD научились обращаться с трёхбитовой памятью таким образом, чтобы никаких критичных сбоев в работе не возникало. И подтверждением тому могут быть многочисленные современные модели SSD на базе TLC NAND, которые не вызывают особых нареканий на свою работу со стороны их обладателей.

Впрочем, несмотря на кажущееся разнообразие недорогих накопителей на базе TLC NAND, на самом деле все они используют в своей основе лишь три различные платформы. Первую платформу воплощает SanDisk Ultra II. Это – не имеющее аналогов решение, основанное на контроллерах Marvell. Вторая платформа, в основе которой лежит контроллер Phison S10, формирует достаточно большую группу похожих SSD, предлагаемых несколькими производителями под собственными марками. К этой группе относятся такие накопители, как Toshiba Q300, OCZ Trion 100, Kingston UV300 и их клоны, поставляемые под различными малоизвестными торговыми марками. Третья же группа включает SSD, базирующиеся на контроллере Silicon Motion SM2256. В неё пока входит лишь два продукта: AData Premier SP550 и герой сегодняшнего обзора – Crucial BX200.

⇡#Технические характеристики

Crucial BX200 – это уже второй накопитель в серии BX, представители которой позиционируются производителем в качестве решений нижнего ценового диапазона. Надо сказать, что родительская компания Micron, которая снабжает накопители Crucial микросхемами флеш-памяти, обкатывает в серии BX чипы, выпускаемые по передовым технологическим процессам с наиболее «тонкими» нормами. В результате на выходе обычно получаются очень выгодные по соотношению цены и производительности решения. Например, предшественник BX200, Crucial BX100, был в своё время чуть ли не самым привлекательным бюджетным решением на американском рынке (на российском – нет из-за политики локальных продавцов). Новинка же, по замыслам её создателей должна продолжить дело предшественницы. В то время как в BX100 использовалась 16-нм MLC NAND, в BX200 производитель перешёл на ещё более дешёвую 16-нм TLC NAND. Такая память была анонсирована Micron в июне этого года, и на данный момент она может предложить самую высокую плотность хранения данных среди всех имеющихся в распоряжении производителя вариантов. Более же прогрессивная 3D NAND появится у Micron лишь к середине 2016 года, и потому в её отсутствие должна поддержать рыночные позиции серии BX именно TLC NAND.

При этом Crucial не стала особенно мудрить с выбором базового контроллерадля BX200. В Crucial BX100 использовался процессор Silicon Motion SM2246EN, который весьма органично вписался в этот бюджетный SSD. Разработав для этого четырёхканального контроллера собственную прошивку, инженеры Crucial смогли выжать из него очень неплохую для недорогого SSD производительность. И с BX200 они решили попробовать провернуть тот же фокус. Но ввиду того, что в SM2246EN поддержки TLC NAND не предусмотрено, для этого накопителя был выбран более новый вариант контроллера того же разработчика – SM2256. Его ключевая особенность – поддержка коррекции ошибок на основе алгоритма с малой плотностью проверок на четность (LDPC – Low-density parity-check code), хорошо подходящего для подавления искажений при чтении данных из нестабильной трёхбитовой флеш-памяти. В остальном же SM2256 очень похож на своего предшественника. Этот контроллер вновь основывается на одном 32-битном ядре с RISC-архитектурой и имеет четыре канала для подключения флеш-памяти, в каждом из которых может быть установлено до восьми NAND-устройств.

Структура контроллера Silicon Motion SM2256

В итоге по формальным характеристикам Crucial BX200 не сильно отличается от своего предшественника, но при этом дешевле.

Но постойте, в начале этой статьи мы ведь говорили о том, что TLC NAND по сравнению с традиционной MLC-памятью должна быть медленнее. А приведённые в таблице спецификации BX200 ничего такого не отражают, напротив, новый накопитель по большинству скоростных параметров превосходит своего предшественника. Единственная характеристика, в которой произошло некоторое ухудшение, это скорость случайного чтения, все же остальные показатели выросли на величину до 11 процентов. Как такое может быть?

Ответ на этот вопрос вполне обычен: как и большинство других современных TLC-накопителей, Crucial BX200 имеет технологию SLC-кеширования, которая в данном случае именуется SLC Write Acceleration. Её суть проста: каждое из TLC NAND-устройств, из которых формируется массив флеш-памяти BX200, имеет в своём составе небольшую порцию ячеек, работающих в быстром SLC-режиме. В сумме же они составляют Write-Back-кеш, кратно ускоряющий операции записи и попутно снижающий нагрузку на TLC-память за счёт консолидации записей случайных блоков.

Технология SLC-кеширования, безусловно, действенна, но нужно иметь в виду, что панацеей она не является. К сожалению, обеспечить бюджетный SSD кешем большого объёма было бы слишком дорого, поэтому в TLC-накопителях такой кеш имеет достаточно небольшой размер. Впрочем, Crucial BX200 в этом плане – далеко не самый худший пример: в нём ёмкость SLC-кеша составляет 3 Гбайт на каждые 240 Гбайт объёма накопителя. Иными словами, в наиболее вместительных версиях BX200 размер такого кеша может достигать 12 Гбайт, однако в наиболее ходовой модели на 240 Гбайт объем памяти, работающей в SLC-режиме, составляет всего лишь 3 Гбайт.

Это значит, что при копировании на Crucial BX200 достаточно больших объёмов информации ситуация со скоростью записи будет обстоять примерно вот так:

При этом по сложившейся традиции в спецификациях производитель говорит только о максимальных скоростях своего продукта, которые достигаются при работе с SLC-кешем. Реальные же показатели производительности, которые будут получаться при интенсивной работе с SSD, окажутся значительно ниже.

Впрочем, всё же не стоит думать, что SLC-кеширование сродни очковтирательству. Если накопитель используется в качестве системного диска и доля операций записи, с которой ему приходится сталкиваться, невелика, то это – вполне действенная техника. К тому же SLC Write Acceleration позволяет серьёзно понизить коэффициент усиления записи и добиться от SSD, основанного на TLC NAND, сравнительно неплохой надёжности. Так, для Crucial BX200 производителем установлен такой же ресурс, как и для его предшественника, – 72 Тбайт. И обеспечивается он во многом за счёт SLC-кеширования, которому помогает продвинутая LDPC-коррекция ошибок и увеличенная до 13 процентов от полной ёмкости SSD резервная область. В результате BX200 может предложить весьма высокую выносливость для современных TLC-накопителей. Условия гарантии позволяют писать на него по 65 Гбайт ежедневно в течение трёхлетнего срока вне зависимости от объёма конкретной модификации.

Любопытно, что с появлением накопителей BX200 предыдущая бюджетная серия, Crucial BX100, c производства снимается. То есть в Crucial считают, что новинка сможет заменить хорошо зарекомендовавшие себя недорогие SSD на базе контроллера SM2246EN и 16-нм MLC NAND. Тем более что стоимость новых Crucial BX200 должна быть примерно на 15 процентов ниже. Однако полноценной эту замену назвать всё-таки нельзя. И дело тут не столько в смене контроллера и типа памяти, сколько в том, что в серии BX200 банально нет варианта с объёмом 120 Гбайт. И хотя SSD такого объёма остаются достаточно популярным выбором, в современной линейке продукции Crucial 120-гигабайтных накопителей больше нет вообще.

Также нет в SSD серии Crucial BX200 и поддержки шифрования. Несмотря на то, что Crucial была одним из самых первых приверженцев технологии Microsoft eDrive, которая позволяет задействовать криптографические движки контроллеров SSD средствами обычного программного обеспечения, в BX200 эта возможность отсутствует. Впрочем, BX100 тоже шифрование не поддерживал.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Для тестирования в нашу лабораторию поступил экземпляр Crucial BX200 наиболее интересного и ходового объёма — 240 Гбайт. Согласно спецификациям, эта модификация обеспечивает такую же производительность, как и старшие модели, но нужно понимать, что объём SLC-кеша у этого SSD меньше, чем у версий на 480 и 960 Гбайт.

Корпус, в котором выполнен Crucial BX200, вполне типичен для продуктов этого производителя. Он сделан из алюминия, покрыт серебристой краской и имеет ставшую стандартом для современных SSD высоту 7 мм.

С двух сторон на него наклеены этикетки: синяя маркетинговая с крупными буквами BX и техническая – с серийными номерами и прочей второстепенной информацией. Конструкция корпуса такая же, как и у BX100, – в нём нет ни одного винта. И корпус, и размещённая внутри плата держатся на защёлках. Конечно, это не самый надёжный способ крепления, но в целом такая конструкция серьёзных претензий не вызывает.

Crucial относится к числу производителей, которые любят унифицированные решения, но печатная плата в BX200 имеет собственный дизайн. Впрочем, это и неудивительно: новый контроллер Silicon Motion SM2256 со своим предшественником, SM2246EN, не совместим по выводам.

В целом плата BX200 имеет вполне обычный внешний вид, но у доставшейся нам на тесты 240-гигабайтной версии она уменьшенного размера – вместе с несколькими чипами отдавать пользователю большой кусок пустого текстолита разработчики не захотели. Поэтому старшие варианты BX200 оснащаются печатной платой с несколько иной компоновкой, но разница между ними не принципиальна.

На имеющейся у нас версии Crucial BX200 240 Гбайт установлено всего четыре чипа флеш-памяти. Каждая такая микросхема содержит внутри себя по четыре 128-гигабитных кристалла TLC NAND, изготовленных компанией Micron по современному 16-нм техпроцессу. И это значит, что четырёхканальный контроллер SM2256 в рассматриваемой версии SSD работает с оптимальным четырёхкратным чередованием устройств.

Контроллеру аккомпанирует чип DDR3L SDRAM. Он имеет стандартную для 240-гигабайтного SSD ёмкость — 256 Мбайт — и нужен для размещения таблицы трансляции адресов, хранить которую в TLC-памяти очень невыгодно с точки зрения производительности. Как и раньше, микросхема контроллера контактирует с корпусом накопителя через теплопроводящую прокладку. Однако нагрев Crucial BX200 во время работы незначителен.

Никаких особенностей во внутреннем устройстве Crucial BX200 240 Гбайт не видно, что для бюджетного SSD совсем неудивительно. Однако обращает на себя внимание несколько нетипичная маркировка базового контроллера – SM2256G. Дело в том, что в похожем по аппаратной начинке накопителе ADATA Premier SP550, обзор которого готовится нашей лабораторией, аналогичный контроллер имеет маркировку SM2256K. Так что вполне возможно, что в Crucial BX200 используется не только уникальная, разработанная инженерами Crucial микропрограмма, но и какая-то специализированная модификация контроллера.

⇡#Программное обеспечение

В связи с тем, что производители SSD стали уделять очень большое внимание созданию и развитию сервисных утилит, предназначенных для мониторинга и обслуживания их накопителей, мы решили, что уместно подойти к их рассмотрению более подробно и системно. Отныне наши обзоры будут содержать специальный раздел, в котором будет рассказываться о специальных программах, которые есть для тех или иных накопителей.

Так, для накопителей серий M-, MX- и BX- компания Crucial предлагает специализированную сервисную утилиту Crucial Storage Executive, которая полностью совместима и с новым накопителем Crucial BX200. Эта программа позволяет следить за общим состоянием накопителя и его SMART-параметрами.

Здесь обязательно нужно отметить, что список SMART-атрибутов, которые отдаёт накопитель Crucial BX200, отличается завидной подробностью. Кроме того, у этого SSD присутствует и термодатчик, позволяющий следить за его тепловым режимом.

Кроме этого, в Crucial Storage Executive предусмотрены некоторые функции для более глубокого обслуживания накопителя. В частности, утилита умеет обновлять прошивки, обнулять флеш-память и резервировать на SSD дополнительное пространство для повышения выносливости.

А недавно к перечисленным функциям Crucial Storage Executive добавилось ещё и кеширование операций с накопителем в оперативной памяти компьютера – Momentum Cache. Эта функция – аналог технологий Samsung Rapid или Plextor PlexTurbo.

Используя до четверти доступной в системе оперативной памяти, Momentum Cache существенно повышает скорость выполнения любых дисковых операций.

Уникальность реализованной разработчиками Crucial функции Momentum Cache состоит в том, что задействованная для её работы оперативная память может динамически высвобождаться для работы других приложений. Впрочем, обычно мы не рекомендуем особенно полагаться на технологии DRAM-кеширования, так как они по понятным причинам не слишком надёжны и не гарантируют сохранность информации при аппаратных или программных сбоях.

В заключение стоит заметить, что Crucial Storage Executive имеет достаточно приятный интерфейс, но написана она на Java. Поэтому приложение работает через веб-браузер, требует наличия в системе Java-машины (входит в комплект поставки) и имеет чрезмерно большой объём. Однако для сторонников простых портативных инструментов есть и вариант Crucial Storage Executive с интерфейсом командной строки.

Эта версия сервисной утилиты имеет полностью аналогичные возможности с «большой» Crucial Storage Executive.