Обзор SSD-накопителя OCZ Trion 150: вплеснули колдовства

⇡#Методика тестирования

Тестирование проводится в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise x64 Build 10586, 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
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 5.1.1
  • 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 Maximus VIII Ranger, процессором Core i5-6600K со встроенным графическим ядром Intel HD Graphics 530 и 8 Гбайт DDR4-2133 SDRAM. Приводы 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) 14.6.0.1029.

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

⇡#Участники тестирования

Вместе с образцом OCZ Trion 150 компания OCZ прислала нам и свои рекомендации о том, с чем нужно сравнивать этот накопитель. В официально утверждённом списке прямых соперников для Trion 150 оказались такие модели, как Toshiba Q300, Kingston UV300, SmartBuy Revival, любые продукты Silicon Power, Patriot Blast, а также ADATA Premier SP550 и Premier Pro SP600. Иными словами, OCZ хочет, чтобы её новинка противопоставлялась только устройствам того же класса — недорогим и построенным на TLC NAND накопителям. Желание производителя вполне понятно, и мы частично удовлетворили его – все типовые дизайны SSD на базе TLC NAND в тестировании участвуют. Однако кроме того, на диаграммах вы найдёте и показатели производительности популярных MLC-накопителей. Они позволят нам аргументированно сравнить современные TLC SSD с устройствами на базе другой архитектуры.

В итоге получился следующий перечень соперников:

• ADATA Premier SP550 240 Гбайт (ASP550SS3-240GM, прошивка O0730A);
• Crucial BX200 240 Гбайт (CT240BX200SSD1, прошивка MU02);
• Crucial MX200 250 Гбайт (CT250MX200SSD1, прошивка MU03);
• Kingston HyperX Savage 240 Гбайт (SHSS37A/240G, прошивка SAFM00.r);
• OCZ Trion 150 240 Гбайт (TRN150-25SAT3-240G, прошивка SAFZ12.2);
• Samsung 850 Pro 256 Гбайт (MZ-7KE256, прошивка EXM01B6Q);
• Samsung 850 EVO 250 Гбайт (MZ-75E250, прошивка EMT02B6Q);
• SanDisk Extreme PRO 240 Гбайт (SDSSDXPS-240G, прошивка X21200RL);
• SanDisk Ultra II 240 Гбайт (SDSSDHII-240G, прошивка X31200RL);
• Toshiba Q300 240 Гбайт (HDTS724, прошивка SAFM11.2).

Обратите внимание, в тестировании не принимает непосредственного участия предшественник OCZ Trion 150 – Trion 100. Однако вместо этого представлен Toshiba Q300, который отличается от него лишь наклейками на корпусе. Иными словами, судить о превосходстве новой версии Trion над старой можно, сравнивая новинку OCZ с накопителем Toshiba.

⇡#Последовательные операции чтения и записи

Чтение из TLC NAND выполняется почти с такой же скоростью, как и из MLC NAND, поэтому при последовательном чтении TLC-накопители демонстрируют результаты, ограниченные лишь пропускной способностью SATA-интерфейса. А вот при линейной записи проблемы трёхбитовой памяти хорошо видны – производительность накопителей на её основе получается в разы ниже. Однако благодаря новой прошивке результат OCZ Trion 150 выглядят на фоне прямых конкурентов совсем неплохо. Новый алгоритм SLC-кеширования увеличивает скорость последовательной записи почти вдвое, выводя Trion 150 в группу лидеров среди TLC-моделей.

⇡#Случайные операции чтения

Со скоростью случайного чтения почти ничего не изменилось: у Trion 150 она почти такая же, как и у Toshiba Q300 (OCZ Trion 100). Это значит, что здесь результат новинки вполне типичен для TLC-накопителей образца предыдущего года – к сожалению, контроллер Phison S10 имеет для работы с такой нагрузкой крайне слабые ресурсы.

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.

Неожиданностей нет и тут. При увеличении глубины очереди запросов OCZ Trion 150 оказывается способен обогнать TLC-накопители на четырёхканальном контроллере SMI SM2256. Это вряд ли можно считать существенным достижением, особенно на фоне того, что TLC-накопители первого поколения, представленные в 2014 году Samsung и SanDisk, заметно быстрее.

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

Этот график ещё раз подчёркивает тот факт, что на операциях чтения между OCZ Trion 150 и его предшественниками (Trion 100 и Toshiba Q300) можно смело ставить знак тождественного равенства.

⇡#Случайные операции записи

А вот прогресс OCZ Trion 150 в части скорости записи сомнению не подвергается. Новая прошивка, которую сделали для своей платформы разработчики Phison, творит чудеса! Ещё более наглядно пользу от изменения алгоритмов работы SLC-кеша можно увидеть на следующем графике. На нём показана зависимость скорости произвольной записи 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов.

Увеличение глубины очереди запросов приводит к тому, что быстродействие OCZ Trion 150 почти дотягивается до уровня, установленного SanDisk Ultra II. И это значит, что теперь контроллер с микропрограммой раскрывают тот потенциал, который даёт в их руки массив современной TLC NAND, почти полностью.

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

Примерно такой же вывод можно сделать и по этому графику. При записи большими блоками новый OCZ Trion 150 почти вдвое превосходит большинство TLC SSD, появившихся на прилавках магазинов в течение прошлого года.

⇡#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.

Получше предшественника OCZ Trion 150 смотрится и при наиболее приближённой к реальности смешанной нагрузке. Однако его результат можно считать более-менее приемлемым лишь в случае последовательных операций чтения и записи. Работа же со случайной нагрузкой требует проявления некоторой интеллектуальности от контроллера накопителя, а Phison S10 – это по сути простейшая бюджетная платформа.

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.

По сравнению с предшественником OCZ Trion 150 немного лучше показывает себя при последовательной смешанной нагрузке, но при работе со случайными операциями – почти так же. Всё это говорит о том, что новый алгоритм SLC-кеширования вряд ли способен на чудеса в реальной жизни. Но определённый эффект он всё-таки должен давать. Поэтому Trion 150 кажется логичной заменой Trion 100 в линейке продукции OCZ. С выходом новинки предыдущий TLC-накопитель компании попросту теряет свой смысл.

⇡#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.

То, что OCZ Trion 150 заметно отличается по своему характеру поведения от предшественника, уже было видно по тестам скорости записи. Но на приведённом выше графике иллюстрация получается ещё более яркая. Новинка избавилась от всех недостатков предыдущей модели: никаких фризов и диких провалов в производительности при непрерывной нагрузке теперь, к счастью, уже не наблюдается. Да, разброс моментальной скорости записи у Trion 150 явно сильнее, чем у решений на базе MLC NAND, но зато до тех пор, пока массив флеш-памяти не будет однократно заполнен информацией, быстродействие по крайней мере не проваливается ниже 6500 IOPS. Средняя же производительность случайной записи на свежий накопитель находится в районе 23000 IOPS, что более чем вдвое выше скорости Trion 100 в аналогичных условиях.

Изменилась и та часть графика, на которой можно пронаблюдать за тем, как происходит заполнение SLC-кеша.

Позитивных перемен сразу две. Во-первых, возрос объём информации, который можно записать на 240-Гбайт Trion 150 с высокой скоростью. Эффективный размер SLC-кеша теперь составляет порядка 3 Гбайт, а в предыдущей модели TLC SSD компании OCZ (и в Toshiba Q300) он был вдвое меньше. Во-вторых, несколько выросла и производительность переведённой в SLC-режим части памяти. Как видно по графику, скорость записи в кеш доходит до 270 Мбайт/с, в то время как у Trion 100 этот показатель не превышал 200 Мбайт/с. Иными словами, в части быстродействия при записи Trion 150 представляет собой значительный шаг вперёд.

Давайте посмотрим теперь, как у Trion 150 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 ещё одна хорошая новость: в Trion 150 заработала сборка мусора без TRIM. Новая микропрограмма для контроллера Phison S10 теперь способна освобождать под будущие операции некоторое количество памяти даже в том случае, если SSD работает в «бестримовой» среде. При этом затирается не только содержимое SLC-кеша, но и примерно 1,5 Гбайт пространства сверх этого. Нет претензий и к тому, как обрабатывается в новинке OCZ команда TRIM.

⇡#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.

CrystalDiskMark оперирует для измерения производительности небольшими объёмами данных. Поэтому выдаваемые им показатели далеки от реального положения дел и характеризуют скорость работы накопителей с их SLC-кешем. Но даже несмотря на это при тестировании OCZ Trion 150 получаются заметно более высокие скорости записи, чем у его предшественника. Очевидно, дело в увеличении размера и эффективности алгоритмов SLC-кеширования.

⇡#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 работы 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.

Произошедший в OCZ Trion 150 переход на более современную 15-нм TLC-память сам по себе на производительность не влияет. Однако, как показали синтетические тесты, всё в новинке сильно изменилось за счёт приведения в порядок микропрограммы и внедрения в неё оптимизированных алгоритмов. Особенно хорошо положительные перемены видны на операциях записи, но в реальной нагрузке в приложениях это помогает не слишком сильно. Низкая производительность платформы Phison при случайном чтении никуда не делась, и в результате Trion 150 по производительности в PCMark 8 не дотягивает даже до уровня ADATA Premier SP550 на базе бюджетного контроллера SMI SM2256, не говоря уже о более родовитых накопителях.

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.

С копированием дело обстоит совсем неплохо. Ещё бы, когда половина всех операций – запись, влияние эффективного SLC-кеширования должно сразу бросаться в глаза. Так оно и есть: Trion 150 опережает своего предшественника в среднем на 25 процентов и превосходит большинство прочих TLC-накопителей. Однако его отставание от моделей SATA SSD среднего уровня всё равно остаётся очень заметным.

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.

Примерно такие же результаты, как при копировании, мы видим и при работе архиватора.

⇡#Тестирование выносливости

Результаты тестирования выносливости рассматриваемого накопителя приведены в отдельном специальном материале «Ресурсные испытания SSD».

⇡#Выводы

Честно говоря, к знакомству с новым накопителем OCZ Trion 150 мы приступали с известной долей скепсиса. Обычно тестирование массовых SSD, основанных на платформе Phison S10 и оснащённых трёхбитовой флеш-памятью, ничем хорошим не оборачивается, и такие решения приходится критиковать. Однако на этот раз предчувствие нас обмануло, и Trion 150 смог выступить гораздо лучше ожиданий.

Помогло то, что в новом бюджетном накопителе, пришедшем на смену не самому удачному Trion 100, используется усовершенствованная микропрограмма, в которой работа контроллера с TLC-памятью и SLC-кешем наконец-то построена по эффективным алгоритмам. Перемены не только вылились в ощутимый рост производительности при операциях записи, но и в целом сделали накопитель более отзывчивым и лишённым многих неприятных странностей предшественника. В результате с точки зрения быстродействия OCZ Trion 150 оказался лучше многих бюджетных TLC SSD, с которыми нам довелось встретиться во второй половине прошлого года.

Однако нужно понимать, что положительное впечатление о OCZ Trion 150 создаётся лишь на фоне его «одноклассников», при этом он уступает любым популярным предложениям среднего уровня. Впрочем, на этот аргумент у OCZ подготовлен хороший ответ. Trion 150 переведён на новую 15-нм TLC NAND компании Toshiba, которая имеет весьма низкую себестоимость, и это позволяет производителю ввязаться в ожесточённую ценовую войну. Уже на первом этапе OCZ планирует выставить своё новое предложение на 15-20 процентов дешевле массовых SATA SSD на базе MLC-памяти и сделать его чуть ли не самым доступным потребительским твердотельным накопителем. Иными словами, с точки зрения позиционирования OCZ Trion 150 – это дополнение к традиционным HDD для дисковых подсистем недорогих ПК, в бюджет которых продукты уровня Samsung 850 EVO уже не вписываются.

Стоит отметить, что опасения вызывает и выносливость новой 15-нм TLC-памяти, из-за которой ресурс Trion 150 убывает прямо на глазах. Но следует понимать, что никто не пытается отрекомендовать новинку OCZ в качестве всеядного рабочего диска. Такие SSD следует применять лишь в роли системных, то есть в сценариях, где запись больших объёмов данных и хранение критически важной пользовательской информации не предполагается. В этом случае отказ накопителя не станет катастрофой, а удобная фирменная гарантия ShieldPlus, которая работает и на территории России, позволит быстро и без проблем заменить вышедший из строя накопитель.

В итоге, если OCZ Trion 150 действительно будет продаваться по тем ценам, которые обещает производитель, его смело можно отнести к числу привлекательных вариантов для ограниченных в финансах покупателей, желающих получить производительную дисковую подсистему. По сравнению с большинством других TLC-накопителей на базе контроллеров Phison S10 и SMI SM2256 он действительно заметно лучше.