Накопители

Обзор SSD-накопителя Samsung 750 EVO: мастер-класс по TLC

#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 5.0.2

  • 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 Storage Benchmark 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 2.0. В качестве результатов теста учитывается как итоговая производительность, так и скорость выполнения отдельных тестовых трасс, сформированных различными приложениями.

Тесты реальной файловой нагрузки

  • Измерение скорости копирования директорий с файлами разного типа. Для копирования применяется стандартное средство Windows – утилита Robocopy, а в качестве тестового набора используется рабочая директория, включающая офисные документы, фотографии и иллюстрации, pdf-файлы и мультимедийный контент общим объёмом 8 Гбайт.
  • Измерение скорости архивации файлов. Тест проводится с той же рабочей директорией, что и копирование, а качестве инструмента для компрессии файлов избран архиватор 7-zip версии 9.22 beta. Для уменьшения влияния производительности процессора используется метод Deflate.
  • Исследование скорости разворачивания архива. Тест проводится с архивом, полученным при измерении скорости архивации.
  • Оценка скорости запуска игрового приложения. Измеряется производительность дисковой подсистемы при выполнении сценария, захваченного при запуске игры Far Cry 4 и загрузке в ней уровня с пользовательским сохранением. Для минимизации влияния производительности процессора и памяти все задержки, возникающие по их вине, из тестового сценария убраны.
  • Оценка скорости старта приложений, формирующих типичную рабочую пользовательскую среду. Измеряется производительность дисковой подсистемы при выполнении сценария, захваченного при запуске пакета приложений, состоящего из браузера Google Chrome, текстового редактора Microsoft Word, графического редактора Adobe Photoshop и видеоредактора Adobe Premiere Pro с рабочими файлами. Для минимизации влияния производительности процессора и памяти все задержки, возникающие по их вине, из тестового сценария убраны.

#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) 14.8.0.1042. 

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

#Список участников тестирования

Соперников для Samsung 750 EVO выбирать не так просто. С одной стороны, это – бюджетное решение, построенное на TLC-памяти. И поэтому этот накопитель логично сопоставлять с другими TLC SSD, коих за последние месяцы появилось достаточно много. Но с другой стороны, Samsung обещает, что 750 EVO, несмотря на далеко не самую передовую флеш-память, способен выдавать производительность на уровне 850 EVO, то есть не хуже, чем у добротных MLC-накопителей среднего уровня. И это значит, что сравнивать Samsung 750 EVO придётся с полным набором конкурентов, начиная с самых дешёвых и заканчивая флагманскими моделями.

В итоге получился следующий перечень соперников:

#Производительность

Последовательные операции чтения и записи

При чтении линейных данных Samsung 750 EVO демонстрирует типичную для современного SATA SSD производительность, которая упирается в пропускную способность интерфейса. При последовательной же записи ситуация меняется, и в этом случае TLC-память не позволяет добиться максимально возможной скорости. Однако 750 EVO однозначно превосходит любые другие TLC-накопители как последнего поколения, так и SanDisk Ultra II, заявляя о себе как о быстрейшем SSD на базе планарной трёхбитовой памяти. Фактически его скорость лишь немного не дотягивает до уровня, задаваемого Samsung 850 EVO, которого принято считать весьма достойным вариантом средней ценовой категории.

#Случайные операции чтения

При операциях случайного чтения Samsung 750 EVO выглядит как хороший и быстрый современный накопитель, в котором ничто не выдаёт начинку на базе TLC NAND. Если речь идёт об операциях без очереди запросов, то 750 EVO обеспечивает производительность на уровне 850 EVO и находится среди лидеров. При появлении же очереди его относительный результат чуть снижается, однако это не мешает ему оставаться в одной группе с флагманскими SSD. Прочие же накопители с TLC-памятью последнего поколения, основанные на контроллерах Phison и Silicon Motion, отстают от Samsung 750 EVO в полтора-два раза.

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.

Контроллер Samsung MGX обладает достаточной мощностью для того, чтобы эффективно работать с конвейеризируемыми случайными запросами на чтение данных из массива TLC-памяти. При увеличении глубины очереди запросов Samsung 750 EVO уверенно закрепляется среди лидеров по производительности и оставляет позади даже многие MLC-модели.

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

На этом графике хорошо видно, что оптимизация в работе Samsung 750 EVO пришлась на взаимодействие с наиболее распространёнными в реальной жизни блоками относительно небольшого размера. При размере же блока 32 Кбайт и более этот накопитель несколько сбавляет свой темп относительно лучших MLC SSD. Однако это совершенно не мешает новинке оставаться быстрейшим SSD на базе трёхбитовой памяти – его производительность заметно выше, чем у прямых конкурентов, при любом размере блока.

#Случайные операции записи

При случайной записи без очереди запросов производительность мало зависит от скорости работы памяти – всё решает контроллер. И использование в основе Samsung 750 EVO чипа MGX, который применяется также и в 850 EVO, уравнивает эти накопители, ставя их в верхние позиции на диаграмме.

Если же глубина очереди запросов увеличивается, то 750 EVO уже не может соперничать с накопителями с MLC NAND и 3D V-NAND, однако среди всех TLC SSD он – на первом месте. Причём его отрыв от любых других накопителей с планарной трёхбитовой памятью колоссален – он может достигать троекратного размера.

Ещё более наглядно превосходство Samsung 750 EVO над другими накопителями на базе планарной трёхбитовой памяти видно на следующем графике. На нём показана зависимость скорости произвольной записи 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов:

Симбиоз мощного и хорошо оптимизированного контроллера Samsung MGX с не самой быстрой планарной TLC NAND приводит к тому, что при операциях произвольной записи Samsung 750 EVO оказывается ровно посредине между флагманскими накопителями на базе MLC NAND и бюджетными накопителями на трёхбитовой памяти. Иными словами, среди TLC SSD он лучший, но решения на базе MLC NAND, особенно с 64-гигабитными устройствами, всё равно заметно быстрее.

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

Примерно такой же вывод можно сделать и по этому графику. Хотя Samsung 750 EVO является родственником Samsung 850 EVO, отличаясь от него лишь типом памяти, производительность у него несколько ниже. И это – отличная иллюстрация превосходства трёхмерной памяти над планарной в скорости работы. Убрать этот разрыв одним лишь мощным контроллером невозможно. Однако Samsung и не пыталась сделать из 750 EVO ещё один накопитель, подобный 850 EVO. Задача состояла в том, чтобы показать рынку, что планарная TLC NAND может успешно применяться в недорогих накопителях с неплохой производительностью. И она была успешно решена. После того как мы увидели, на что способен Samsung 750 EVO, TLC-накопители на базе контроллеров Phison и Silicon Motion могут вызвать лишь чувство презрения.

#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.

В смешанных операциях реальная TLC-сущность Samsung 750 EVO наконец проявляется в полной мере. Этот накопитель для обработки поступающих одновременно операций чтения и записи подходит далеко не лучшим образом. Более того, при последовательной смешанной нагрузке он даже проигрывает прочим TLC-накопителям, не говоря уже о самсунговских SSD 850-й серии.

Однако справедливости ради нужно отметить, что при нагрузке, состоящей из случайных смешанных операций, результат Samsung 750 EVO гораздо выше. Он превосходит по быстродействию не только все иные TLC-накопители, но и даже некоторые MLC SSD, например тот же Kingston HyperX Savage.

#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.

Тестируя новые TLC-накопители на базе бюджетных платформ Silicon Motion и Phison, мы, честно говоря, даже немного подзабыли, как должна выглядеть производительность качественных потребительских SSD при непрерывных и длительных нагрузках. Но Samsung 750 EVO 250 Гбайт оживил стёршуюся из памяти картину – его поведение оказалось близким к эталону. С высокой скоростью — порядка 60 тысяч IOPS — можно заполнить полный объём этого SSD, причём в процессе такого заполнения он демонстрирует отменное постоянство производительности. Первые же несколько гигабайт данных пишутся с увеличенным быстродействием – это результат работы технологии TurboWrite.

После записи примерно 240 Гбайт данных пул свободных страниц заканчивается и накопитель переходит в «использованное» состояние, в котором перед каждой операцией записи контроллер должен освобождать блоки страниц флеш-памяти. Это снижает производительность до 10-20 тысяч IOPS, но стабильность при этом остается весьма впечатляющей. Всё это значит, что Samsung 750 EVO можно смело ставить в RAID-массивы или использовать его там, где важна реакция дисковой подсистемы с предсказуемой латентностью.

Впрочем, то, что изображено на графике выше, – несколько искусственная ситуация. В реальных персональных компьютерах таких длительных нагрузок не бывает. А вот с чем пользователи наверняка будут сталкиваться – так это с работой TurboWrite. Поэтому давайте увеличим начальную область предыдущего графика и подробнее взглянем на то, что происходит с производительностью при заполнении SLC-кеша. Для пущей наглядности в одну систему координат с Samsung 750 EVO 250 Гбайт помещены и показатели Samsung 850 EVO 250 Гбайт.

Сама по себе технология TurboWrite в Samsung 750 EVO точно такая же, как и в Samsung 850 EVO. Размер SLC-буфера в обоих случаях идентичный и составляет порядка 3 Гбайт для 250-гигабайтной версии накопителя. Более того, в обоих случаях он работает с совершенно одинаковой скоростью. Различия же между 750 EVO и 850 EVO заметны лишь при записи больших объёмов информации, не помещающихся в SLC-кеш. Массив памяти, построенный из устройств TLC V-NAND, быстрее, чем массив из обычной планарной TLC NAND, и именно это обуславливает разницу в производительности Samsung 750 EVO и Samsung 850 EVO. Очевидно, что в сценариях работы, в которых записи больших объёмов данных не происходят, эти накопители будут выдавать примерно одинаковое быстродействие.

Давайте посмотрим теперь, как у Samsung 750 EVO 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.

TRIM в Samsung 750 EVO работает, как и должен, – производительность возвращается к первоначальным показателям, гарантируя, что при обычной эксплуатации SSD в операционной системе с поддержкой TRIM никаких проявлений деградации скорости записи происходить не будет. Что же касается сборки мусора в условиях без TRIM, то она фактически не работает. Но положение спасает технология TurboWrite. SLC-кеш освобождается контроллером при первой же возможности без каких бы то ни было команд извне, и именно благодаря данному свойству Samsung 750 EVO может хорошо вписаться и в «бестримовую» среду. А это значит, что этот недорогой накопитель вполне можно использовать в RAID-массивах даже с контроллерами, которые команду TRIM от операционной системы не ретранслируют.

#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 характеризуют скорость работы накопителей с их SLC-кешем. Благодаря этому Samsung 750 EVO, усиленный технологией TurboWrite, выдаёт в CrystalDiskMark завидные числа. Фактически его скоростные характеристики в этом тесте не отличаются от показателей старших накопителей Samsung - 850 EVO и даже 850 PRO. И это значит, что при сравнительно невысоких нагрузках новый TLC-накопитель Samsung вполне способен выдавать скорости на одном уровне с флагманскими SATA SSD.

#Производительность в PCMark 8 Storage Benchmark 2.0

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. Обратите внимание – мы перешли на обновлённую версию дискового бенчмарка, появившуюся в начале 2016 года.

Если вы внимательно читали первую часть обзора, то такой результат Samsung 750 EVO неожиданностью для вас не станет. Да, в реальной нагрузке этот бюджетный накопитель способен не просто противостоять SATA-флагманам, но даже превосходить их. Мощный контроллер MGX вместе с SLC-кешированием по технологии TurboWrite позволяет получить очень неплохую производительность в реальных нагрузках, что почти уравнивает 750 EVO с самсунговским накопителем более высокого уровня – 850 EVO. В результате, несмотря на своё позиционирование в роли модели начального уровня, 750 EVO в PCMark 8 оказывается значительно лучше TLC SSD всех прочих производителей.

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.

#Реальные сценарии нагрузки

Мы обновили набор используемых нами реальных сценариев, и теперь помимо скорости работы SSD при копировании и архивации файлов мы будем проверять также и скорость запуска с твердотельного накопителя игр и приложений. Новые тесты позволят нам делать выводы о том, насколько хорошо та или иная модель может справиться с ролью системного или даже единственного диска в составе ПК, на котором устанавливаются рабочие программы.

При копировании больших объёмов информации Samsung 750 EVO оказывается лучше всех прочих TLC-накопителей, но до уровня, задаваемого MLC SSD, он не дотягивает. Это вполне закономерно: массив трёхбитовой памяти, даже управляемый мощным контроллером, – не самая производительная начинка, особенно если записываемая информация не умещается в SLC-кеш.

При архивации картина оказывается немного иной. Принципиальное отличие тут в том, что TLC-накопитель SanDisk Ultra II смог немного опередить Samsung 750 EVO. Однако все прочие TLC SSD на базе платформ Silicon Motion и Phison до уровня, задаваемого 750 EVO, всё равно не дотягивают.

Отдельный тест разархивации мы проводим по причине особого профиля нагрузки на дисковую подсистему, который очень похож по своему характеру на инсталляцию программного обеспечения. Но результат тут вполне типичен — Samsung 750 EVO располагается между распространёнными MLC- и TLC-накопителями.

Зато при нагрузке, главным образом состоящей из операций чтения данных, Samsung 750 EVO выдаёт просто блестящую скорость. При использовании этого накопителя в роли системного диска вполне можно рассчитывать на производительность на уровне флагманов, чего о других SSD на TLC-памяти сказать невозможно. И в этом, пожалуй, заключается одна из самых сильных сторон рассматриваемой модели.

#Тестирование выносливости

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

#Выводы

Мы уже привыкли к тому, что появление любого нового накопителя компании Samsung – это событие. Обладая мощным инженерным потенциалом и огромными производственными мощностями, эта фирма выпускает не имеющие аналогов SSD, которые раз за разом становятся одними из самых лучших и самых востребованных предложений на рынке. Но 750 EVO несколько выбивается из общей концепции, ведь по сути в этом накопителе нет ничего нового. В нём старый контроллер MGX, взятый из 850 EVO, совмещён с 16-нм планарной TLC NAND, которую тоже новой или передовой никак не назовёшь.

Но тем не менее при этом Samsung снова выступила в своём традиционном амплуа: она сделала то, что никто другой из производителей SSD до сих пор сделать не сумел. А именно, спроектировала такой SATA-накопитель, который смог объединить производительность MLC-моделей с ценой TLC-продуктов. И благодаря этому Samsung 750 EVO вполне способен отправить расплодившиеся в последнее время TLC-накопители прочих производителей (и в особенности основанные на контроллерах Phison S10 и SMI SM2256) в глубокий нокаут.

Впрочем, этой своей способностью новинка пользуется далеко не в полной мере. Очевидно, что Samsung сильно опасается, как бы 750 EVO не поломал продажи старших моделей, поэтому максимальная ёмкость в линейке 750 EVO ограничена величиной 250 Гбайт. И это оставляет достаточно большое пространство, в котором конкурирующие TLC SSD пока ещё могут чувствовать себя в относительной безопасности.

Естественно, возвращение на рынок накопителя Samsung на базе планарной TLC-памяти подстегнёт новый всплеск разговоров про сомнительную надёжность таких решений, ведь неприятная история, в которую попал 840 EVO, ещё не стёрлась из памяти. Однако насчёт надёжности 750 EVO можно не опасаться. Во-первых, его гарантированный производителем ресурс лучше, чем у многих других накопителей на трёхбитовой памяти. А во-вторых, Samsung перешла на качественно более сильный алгоритм коррекции ошибок LDPC, который повышает стабильность взаимодействия контроллера с TLC NAND. Иными словами, в данный момент переживать уместнее за TLC-накопители на базе контроллера Phison S10 – в них, например, до сих пор используется коррекция ошибок на основе BCC ECC.

В итоге если вы подыскиваете себе быстрый и недорогой (ключевое слово здесь – недорогой) SSD небольшого объёма под операционную систему и программы, то варианта лучше Samsung 750 EVO не найти. И особенно привлекательным это предложение южнокорейского гиганта выглядит на фоне того, что рекомендованные цены для российского региона установлены в 3 890 и 5 690 рублей за версии объёмом 120 и 250 Гбайт соответственно.

 
← Предыдущая страница
Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
⇣ Комментарии