За TLC NAND укрепилась репутация ненадёжного и медленного по сравнению с MLC решения, и поэтому многие пользователи, особенно из числа энтузиастов, откровенно избегают твердотельных накопителей на базе TLC NAND, волна которых захлестнула прилавки магазинов. Однако примитивный подход в духе «MLC — хорошо, TLC — плохо» не только не конструктивен, но и в ряде случаев просто неверен. Дело в том, что современные накопители на базе TLC NAND сильно разнятся по своей сути. Многие производители действительно делают на базе такой памяти сомнительный ширпотреб, но существуют и разработчики, которые умеют «готовить» из TLC-памяти очень интересные блюда, которые по сравнению с массовыми MLC-моделями могут быть даже более привлекательны по совокупности характеристик.
TLC-память хранит не два, как MLC NAND, а три бита информации в каждой ячейке и обеспечивает за счёт этого большую плотность размещения данных в полупроводниковом кристалле. Это позволяет существенно снизить себестоимость накопителей и нарастить их максимальную ёмкость. Однако принято считать, что использование в TLC-памяти восьми уровней сигнальных напряжений вместо четырёх не только приводит к снижению скорости чтения и программирования такой флеш-памяти, но и заметно сокращает её время жизни. И в рамках такого мировоззрения ячейкам TLC NAND приписывается выносливость на уровне не более чем тысячи циклов программирования-стирания, в то время как современная MLC NAND рассчитана как минимум на три тысячи циклов перезаписи.
К сожалению, эти сравнительные характеристики надёжности MLC- и TLC-памяти преподносят крайне утрированную картину, которая на самом деле реальность не отражает. Дело в том, что ячейки двухбитовой и трёхбитовой памяти не различаются по своей внутренней организации, а следовательно, деградация их полупроводниковой структуры в течение жизненного цикла протекает с совершенно одинаковой скоростью. Проблема же заключается в том, что распознавание восьми уровней сигнальных напряжений в TLC-ячейках (против четырех у MLC) – более сложная задача, решать которую значительно легче тогда, когда износ слоя диэлектрика, отделяющего плавающий затвор, находится на начальной стадии. Именно отсюда и проистекают заявления о низкой надёжности TLC NAND. Если при работе с трёхбитовыми ячейками пользоваться теми же принципами, что и с двухбитовыми, то – да, они менее живучи. Но к этой проблеме можно подойти и совсем с другой стороны – для работы с TLC NAND нужен иной, более совершенный физико-математический аппарат.
И такой аппарат существует! Это – цифровая обработка сигналов с применением низкоплотностного кода (LDPC) с мягким декодированием. Данный алгоритм, имеющий вероятностную природу и оперирующий отдельными понятиями нечёткой логики, позволяет уверенно исправлять ошибки чтения с гораздо более высокой эффективностью, чем традиционно применяемые в твердотельных накопителях алгоритмы BCH ECC.
Вероятность возникновения неисправимых ошибок при различных методах кодирования
Методика LDPC прекрасно ложится на итеративный процесс снятия уровня сигнальных напряжений в ячейках флеш-памяти и результат не заставляет себя долго ждать – выносливость TLC NAND сразу же возрастает в два-три раза, вплотную приближаясь к общепринятым для качественных SSD значений выносливости MLC-памяти. Хорошей иллюстрацией действенности алгоритмов LDPC при работе с TLC-памятью могут выступить результаты проводимого нашей лабораторией тестирования на износ накопителя Samsung 750 EVO, построенного на 16-нм TLC NAND. К настоящему моменту массив его флеш-памяти перезаписан уже более двух с половиной тысяч раз, и никаких признаков его износа пока не наблюдается вообще.
Но не всё так просто. Реализация LDPC в контроллере SSD – далеко не такая элементарная задача. Напротив, исправление возможных ошибок чтения – трудоёмкая процедура, для быстрого выполнения которой требуются серьёзные вычислительные ресурсы. Именно поэтому поддержку LDPC для TLC-памяти на сегодняшний день могут предложить лишь немногие контроллеры для SATA SSD. Один из них – применённый в Samsung 750 EVO и 850 EVO чип MGX, но это – проприетарная разработка компании, закрытая для сторонних производителей. Другой контроллер с реализацией LDPC – Silicon Motion SM2256. Это – общедоступное решение, и его активно используют производители SSD первого-второго эшелонов. Однако этот контроллер не может похвастать достаточной производительностью, и потому TLC-накопители на его основе получаются не слишком привлекательными для энтузиастов.
К счастью, на рынке появилась и третья альтернатива с поддержкой LDPC. Это микросхема 88SS1074 компании Marvell – лучшего независимого разработчика контроллеров для твердотельных накопителей.
И именно этот чип обещает стать массовой платформой для TLC-накопителей нового уровня: надёжных и достаточно быстрых. К настоящему моменту уже известно как минимум о трёх решениях на его основе: Crucial MX300, Plextor M7V и SanDisk X400. Первый SSD из этой троицы пока не поставляется, поскольку в нём будет применена принципиально новая TLC 3D NAND производства IMFT. SanDisk X400 – решение не для конечных потребителей, а для бизнес-пользователей. Зато Plextor M7V представляет собой самый обычный массовый накопитель, и он уже широко доступен в продаже. Поэтому знакомство с платформой Marvell 88SS1074, которая обещает восстановить репутацию твердотельных накопителей на базе TLC NAND, мы начинаем с рассмотрения именно этой модели.
Новая линейка накопителей Plextor M7V позиционируется производителем в качестве недорогих решений. На это прямо указывает буква V в названии, происходящая от слова Value. Таким образом, M7V приходит на смену популярной серии M6V. Однако преемственность между этими накопителями можно проследить с большим трудом. До сих пор Plextor старалась обходить TLC-память стороной, поэтому в накопителях M6V использовалась память с двухбитовой ячейкой, а удешевление в первую очередь затрагивало прочие компоненты. Но воздерживаться от перехода на TLC NAND и дальше, по мнению инженеров Plextor, смысла больше нет. Во-первых, внедрение трёхбитовой памяти открывает перед компанией широкие возможности для атаки на нижний ценовой сегмент. А во-вторых, новому контроллеру Marvell 88SS1074 для получения SSD с привлекательными потребительскими характеристиками MLC NAND вовсе не обязательна: благодаря фирменной технологии NANDEdge и архитектуре с поддержкой коррекции ошибок на базе низкоплотностного кода он позволяет строить вполне добротные накопители даже из TLC NAND.
Впервые о контроллере 88SS1074 мы услышали в середине 2014 года. Именно тогда компания Marvell объявила о разработке нового двухъядерного процессора для работы с перспективными типами памяти – TLC и 3D NAND, выпускаемыми по тонким техпроцессам 10-нм класса. Помимо этого, чип 88SS1074 был отрекомендован и как крайне экономичное решение. Этому способствует его производство по 28-нм технологии, а кроме того, заложенная в архитектуре полная поддержка энергосберегающих состояний DEVSLP.
Поскольку Marvell 88SS1074 ориентирован на использование с недорогими типами NAND, которые обычно выпускаются в виде кристаллов большой ёмкости, этот контроллер получил лишь четыре канала для подключения к флеш-памяти. И это значит, что рекордов производительности от него ждать не стоит. Хотя определённая компенсация уменьшенного параллелизма контроллера всё-таки предусмотрена: он поддерживает как скоростные интерфейсы ONFI 3/Toggle 2 с пропускной способностью до 400 Мбайт/с, так и SLC-кеширование операций записи.
За прошедшие два года никто из производителей SSD потребительского уровня контроллером Marvell 88SS1074 особенно не интересовался. А сейчас – как прорвало: все фирмы, которые так или иначе работали с Marvell, поспешили представить свои изделия на базе этой платформы. Оно и не удивительно. Технологии производства флеш-памяти наконец-то доросли до соответствия возможностям 88SS1074, и внедрять его стало выгодно хотя бы потому, что он представляет собой весьма продвинутое в технологическом плане решение, которое способно стать основой для недорогих, но хороших продуктов. Сейчас как раз очень подходящий момент для выхода с такими предложениями: спрос на недорогие SSD растёт лавинообразно, но действительно качественных накопителей в нижнем ценовом сегменте остро не хватает.
Первым довести платформу Marvell 88SS1074 до стадии конечного продукта смогли инженеры компании Plextor, которые совместили этот контроллер с TLC NAND компании Toshiba, выпущенной по свежему техпроцессу с 15-нм нормами. В результате получился Plextor M7V, характеристики которого выглядят следующим образом.
| Производитель |
Plextor |
||
| Серия |
M7V |
||
| Модельный номер |
PX-128M7VC |
PX-256M7VC |
PX-512M7VC |
| Форм-фактор, дюйм |
2,5 |
||
| Интерфейс |
SATA 6 Гбит/с |
||
| Ёмкость, Гбайт |
128 |
256 |
512 |
|
Конфигурация |
|||
| Микросхемы памяти: тип, интерфейс, техпроцесс, производитель |
Toshiba 128-Гбит 15-нм TLC NAND |
||
| Микросхемы памяти: число / количество NAND-устройств в чипе |
2/4 |
4/4 |
8/4 |
| Контроллер |
Marvell 88SS1074 |
||
| Буфер: тип, объём |
DDR3-1600, |
DDR3-1600, |
DDR3-1600, |
|
Производительность |
|||
| Макс. устойчивая скорость последовательного чтения, Мбайт/с |
560 |
560 |
560 |
| Макс. устойчивая скорость последовательной записи, Мбайт/с |
500 |
530 |
530 |
| Макс. скорость произвольного чтения (блоки по 4 Кбайт), IOPS |
97000 |
98000 |
98000 |
| Макс. скорость произвольной записи (блоки по 4 Кбайт), IOPS |
51000 |
84000 |
84000 |
|
Физические характеристики |
|||
| Потребляемая мощность: бездействие/чтение-запись |
Н/д |
||
| MTBF (среднее время наработки на отказ), млн ч |
1,5 |
||
| Ресурс записи, Тбайт |
80 |
160 |
320 |
| Габаритные размеры: Д × В × Г, мм |
100 × 69,85 × 6,8 |
||
| Масса, г |
60 |
||
| Гарантийный срок, год |
3 |
||
| Рекомендованная цена |
$50 |
$70 |
$130 |
К перечисленным в таблице характеристикам нужно сразу сделать два важных комментария. Во-первых, в контексте этого обзора мы будем говорить исключительно о 2,5-дюймовых SATA SSD, но линейка M7V включает в себя и продукты в компактном M.2-исполнении. Они по своему устройству и характеристикам от полноразмерных собратьев не отличаются вообще, поэтому останавливаться на них отдельно особого смысла нет. Во-вторых, обратите внимание: серия Plextor M7V не богата модификациями, и максимальный объём представленных в ней SSD действительно ограничен полутерабайтной величиной. Однако получилось так не из-за каких-то изъянов контроллера. Отсутствие модификаций M7V большого объёма – элемент маркетинговой стратегии Plextor: наиболее вместительные модификации твердотельных накопителей предлагаются лишь в дорогих семействах.
Высокие показатели производительности, заявленные для Plextor M7V, как и в случае всех прочих накопителей на базе TLC-памяти, обуславливаются технологией кеширования, в рамках которой небольшая часть массива флеш-памяти функционирует в быстром псевдо-SLC-режиме. У Plextor эта технология называется PlexNitro, но по сути она мало отличается от прочих подобных технологий: Samsung TurboWrite, SanDisk nCache и т.п. Однако в реализации Plextor есть один нюанс, вызванный тем, что ёмкости моделей SSD в линейке M7V кратны 128, а не 120 Гбайт. Из-за этого под собственные нужды контроллером накопителя может использоваться лишь порядка 6,8 процента от полной ёмкости, а ведь в этот объём должен поместиться не только SLC-кеш, но и некий объём резервных страниц флеш-памяти, необходимых для подменного фонда, работы сборки мусора и выравнивания износа.
В результате SLC-кеш у Plextor M7V не так уж и велик – его размер составляет чуть более 1,5 Гбайт на каждые 128 Гбайт ёмкости. Похожий по размеру SLC-кеш мы недавно видели у Samsung 750 EVO, и это опять кажется не слишком много на фоне того, как особенно прыткие производители TLC-накопителей на платформе Phison в последнее время стали расширять кеш до 2 Гбайт на каждые 120 Гбайт ёмкости SSD. Однако как в случае с Samsung 750 EVO, так и сейчас выделенного разработчиками объёма должно вполне хватать, ведь в основе M7V лежит мощный контроллер Marvell 88SS1074, который, в отличие от Phison S10, вполне способен работать с TLC-памятью на относительно хорошей скорости и без всякого кеширования.
Что же может посеять гораздо большие сомнения в правильности сокращения размера зарезервированного пространства, так это не размер кеша PlexNitro, а вопрос, хватает ли у Plextor M7V места под полноценный подменный фонд. Ведь если из объёма недоступного для пользователя пространства вычесть объём, участвующий в кешировании, то получится, что у контроллера в распоряжении остаётся лишь чуть более 4 Гбайт резерва на каждые 128 Гбайт объёма накопителя. И это – даже меньше, чем обычно спрятано от пользователя в SSD на базе MLC-памяти.
Однако представители Plextor говорят, что никаких причин для беспокойства нет. Наличие в контроллере Marvell 88SS1074 продвинутых технологий NANDEdge и LDPC позволяет добиться от самой обычной 15-нм TLC NAND производства Toshiba ресурса как минимум в две тысячи циклов перезаписи. И потому нужды в существенном подменном фонде попросту не существует, ведь потребительские TLC-накопители не используются в сценариях с интенсивной нагрузкой, связанной с постоянной перезаписью данных.
Тем не менее это не помешало Plextor продекларировать для своего SSD рекордную выносливость. Так, на 256-гигабайтную версию M7V разрешается записывать до 160 Тбайт данных, а на 512-Гбайт модификацию – до 320 Тбайт. Это примерно в два с половиной раза больше, чем обещают конкурирующие SSD с TLC NAND внутри. И в том, что достичь таких показателей с применением совершенных алгоритмов работы с флеш-памятью вполне возможно, нет никаких сомнений. Например, тестировавшийся у нас недавно Samsung 750 EVO, который тоже базируется на планарной трёхбитовой памяти, на практике показал способность спокойно переварить заметно больший объём записи.
Иными словами, на сегодняшний день Plextor M7V действительно выглядит как TLC-накопитель нового поколения: с новаторской платформой и не вызывающей опасений заявленной надёжностью.
⇡#Внешний вид и внутреннее устройство
Для целей тестирования компания Plextor предоставила нам сразу две 2,5-дюймовые версии своего M7V (M7VC) с наиболее востребованными вариантами ёмкости – 256 и 512 Гбайт. Согласно официальным спецификациям такие модификации производительнее младшей за счёт более высокого параллелизма массива флеш-памяти, плюс не стоит забывать и о росте с увеличением общей ёмкости накопителя объёма кеша PlexNitro.
Внешний вид у SSD разной ёмкости не различается, разница между ними есть лишь в этикетке на оборотной стороне. Конструкция корпуса унаследована от предыдущей бюджетной модели – M6V. Корпус состоит из двух металлических деталей, которые скреплены между собой четырьмя винтами. Да-да, хотя M7V – бюджетный TLC-накопитель, производитель не стал экономить на мелочах и не перешёл на очень популярную нынче безвинтовую сборку. Однако какой-либо комплект поставки у M7V полностью отсутствует: дополнительных принадлежностей в коробках с этими накопителями нет.
 |
 |
Как видно по фото, на лицевой стороне корпуса чёрной краской нанесён логотип Plextor, а на оборотной имеется наклейка, содержащая модельные и серийные номера, и прочую техническую информацию. Любопытно, что в Россию, как и в большинство других стран, Plextor поставляет накопители серии M7V в скучном неокрашенном алюминиевом корпусе, в то время как эти же SSD, представленные на китайском рынке, имеют ярко-красный окрас. Такие вот региональные особенности.
Версия для китайских коммунистов
Внутренности у Plextor M7V различной ёмкости оказались не слишком похожими. В 256-гигабайтной версии используется совсем маленькая печатная плата, чётко подогнанная под четыре микросхемы флеш-памяти. Такие урезанные платы встречаются всё чаще и чаще, по всей видимости, экономия на текстолите действительно даёт некий экономический эффект.
 |
 |
|
|
Plextor M7V 256 Гбайт |
||
Массив флеш-памяти здесь набран четырьмя чипами в TSOP-упаковке, в каждом из которых содержится по четыре 15-нм 128-Гбит кристалла планарной TLC NAND авторства Toshiba. Надо сказать, что Plextor сотрудничает с Toshiba уже очень давно, и обнаружить в M7V память этого производителя вполне закономерно. Например, в прошлом бюджетном SSD компании Plextor, M6V, была использована 15-нм MLC NAND Toshiba, похожую память, выпущенную по более зрелым процессам, можно найти и в M6 Pro или M6S.
Но M7V – это первая ставка Plextor на флеш-память с трёхбитовой ячейкой, и сделана она была во многом благодаря появлению специализированного контроллера 88SS1074, выпущенного другим давним партнёром Plextor – компанией Marvell. Контроллер этот расположен на плате M7V 256 Гбайт по соседству с флеш-памятью и общается с ней по четырём каналам, в каждом из которых устройства NAND чередуются с кратностью четыре.
Кроме того, участвует в дизайне Plextor M7V 256 Гбайт и микросхема третьего типа – DDR3L-1600 SDRAM. В данном случае она представлена чипом Nanya объёмом 512 Мбайт. Таким образом, реализация на основе контроллера Marvell 88SS1074 продвинутых методов работы с TLC-памятью потребовала увеличить размер DRAM-буфера. Это делает M7V немного дороже с точки зрения себестоимости по сравнению с массовыми TLC-накопителями, оперативной памяти в которых обычно вдвое меньше.
Отличия во внутренней конструкции Plextor M7V 512 Гбайт от младшей модели видны сразу же. Здесь плата имеет уже полный формат, хотя смотрится она, мягко говоря, пустовато.
 |
 |
|
|
Plextor M7V 512 Гбайт |
||
Контроллер на плате тот же – Marvell 88SS1074-BSW2, но в M7V объёмом 512 Гбайт он снабжается теплопроводящей прокладкой, позволяющей рассеивать выделяемое им тепло на корпус накопителя. Любопытно, что у 256-гигабайтной версии M7V термоинтерфейс предусмотрен не был.
Оперативная DDR3L-память на плате M7V 512 Гбайт представлена сразу двумя чипами Nanya разной ёмкости. Её суммарный объём составляет 768 Мбайт – на этот раз её всего в полтора раза больше, чем бывает обычно.
Массив флеш-памяти формируют восемь чипов Toshiba TH58TFG9UHLTA2D. Это абсолютно такие же микросхемы, как мы уже видели в 256-гигабайтной версии накопителя, поэтому в общей сложности в Plextor M7V 512 Гбайт сожительствует 32 NAND-устройства, что позволяет получить хороший уровень параллелизма, в теории достаточный для маскировки относительно низкой производительности флеш-памяти с трёхбитовой ячейкой. Поэтому именно от 512-Гбайт накопителя можно ожидать полного раскрытия всех прелестей платформы Marvell 88SS1074.
Говоря о внутреннем строении накопителей M7V, обязательно нужно подчеркнуть их уникальность. Marvell не предлагает вместе со своими чипами готовых эталонных дизайнов, и каждый из производителей накопителей, остановивших выбор на платформах этого разработчика, решает вопросы внедрения независимо. Поэтому никаких аналогов у Plextor M7V нет и не будет. Разве только родительская компания Plextor, Lite-On, захочет довести до розничного рынка эту же самую модель под своей торговой маркой.
То же самое можно сказать и о микропрограмме. Она разработана инженерами Plextor самостоятельно, и потому в ней есть некоторые примечательные преимущества. К их числу можно, например, отнести технологию TrueSpeed, благодаря которой накопители Plextor сохраняют высокую производительность в средах без поддержки TRIM.
Компания Plextor ставит программную поддержку своей продукции на далеко не последнее место. Но действует она при этом не общепринятыми методами. Вместо разработки единой многофункциональной сервисной утилиты программисты Plextor предлагают сразу несколько программ, решающих различные смежные задачи: PlexTurbo, PlexVault и PlexCompressor.
Впрочем, «обычная» сервисная утилита, способная работать с Plextor M7V, тоже существует. Она носит название PlexTool. Однако её внешний вид и функциональное наполнение, откровенно говоря, несколько разочаровывает. Дело в том, что активное развитие данного программного инструмента остановилось несколько лет назад. Поэтому с помощью PlexTool можно сделать немногое: узнать общую информацию о накопителе, прочитать содержимое SMART, а также получить управление над подачей команды TRIM.
 |
 |
Кроме того, PlexTool позволяет провести экспресс-тестирование производительности, выполнить команду Secure Erase и обновить прошивку через интернет.
 |
 |
 |
Никаких других возможностей у PlexTool нет. Но не стоит забывать об остальных программах.
Наиболее интересна из них PlexTurbo, позволяющая организовать дополнительный уровень кеширования дисковых операций с задействованием оперативной памяти компьютера. Это даёт возможность увеличить скорость операций с часто задействуемыми файлами и снизить нагрузку на накопитель. Однако подобные программные решения таят в себе потенциальную опасность: в случае незапланированных отключений или сбоев компьютера данные, не успевшие записаться из RAM-кеша на SSD, естественно, будут утеряны.
Кроме того, с накопителями серии M7V утилита PlexTurbo функционирует в несколько урезанном виде. С ними максимальный объём создаваемого в оперативной памяти кеша ограничен величиной 1 Гбайт.
Ещё одна программа из комплекта Plextor – PlexCompressor. Эта утилита представляет собой надстройку над файловой системой, которая осуществляет автоматическое сжатие малоиспользуемых файлов, освобождая дополнительное дисковое пространство. Причём работает такое сжатие очень выборочно. Чтобы не создавать излишней нагрузки на процессор компьютера, оно затрагивает лишь те файлы, которые не использовались пользователем как минимум в течение последних 30 дней. В том случае же, когда к такому сжатому файлу произойдёт обращение, он будет возвращён в исходное состояние.
И последняя утилита, о которой необходимо рассказать, это PlexVault. Она предлагает реализовать на накопителе шифрование данных. Однако нужно понимать, что речь идёт не об аппаратном шифровании, которое в M7V не поддерживается, а о чисто программных алгоритмах, которые при своей работе загружают центральный процессор.
 |
 |
 |
PlexVault может создавать один или несколько шифрованных контейнеров, причём в обычных условиях они видны лишь авторизованным в программе пользователям, которые знают «секретные» комбинации клавиш и пароль. Впрочем, использовать такое средство в серьёзных применениях мы бы всё равно не посоветовали как минимум потому, что Plextor не делится никакой информацией об используемых алгоритмах шифрования и не проводит независимый аудит своего криптографического решения.
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 используются рандомизированные несжимаемые данные.
Начиная с этого тестирования, мы приняли решение внести отдельные изменения в протокол проведения синтетических тестов с целью привести их в большее соответствие с современными сценариями работы с SSD. Размер раздела, в пределах которого тестируется скорость операций, теперь будет увеличен до 16 Гбайт, а продолжительность тестов будет составлять одну минуту при последовательных операциях и полминуты при случайных операциях чтения и записи. Такие изменения, в частности, позволят получать более релевантные результаты для тех SSD, которые используют различные технологии SSD-кеширования.
Используемые приложения и тесты:
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
Plextor M7V – это построенный на TLC-памяти накопитель, который намеревается замахнуться на соперничество с решениями более высокого класса, основанными на MLC-памяти. Поэтому в тестирование нам пришлось включить достаточно большую выборку SATA SSD, содержащую как бюджетные предложения, так и добротные решения среднего уровня. При этом по возможности мы постарались включить в тесты результаты накопителей различной ёмкости – 240-256 и 480-512 Гбайт.
В итоге получился следующий перечень соперников:
Напомним, что из этого списка моделями, построенными на планарной TLC NAND, помимо главных героев сегодняшнего обзора, являются: OCZ Trion 150, Patriot Blast, Samsung 750 EVO и SanDisk Ultra II.
Последовательные операции чтения и записи
Диаграммы, показывающие производительность Plextor M7V при последовательных операциях, приносят сразу две новости. Начнём с хорошей: скорость записи, которая наблюдается у этого накопителя, для модели на базе TLC NAND выглядит весьма достойно. Этому накопителю удаётся обогнать даже Samsung 750 EVO, а значит, контроллер Marvell 88SS1074 действительно умеет работать с TLC-памятью существенно эффективнее контроллеров авторства Phison и Silicon Motion. И более того, по тому, что особой разницы в скорости версий M7V объёмом 256 и 512 Гбайт не наблюдается, можно заключить, что параллелизм массива флеш-памяти тут особой роли не играет. Дело именно в том, как работает с TLC NAND контроллер.
Однако столь впечатляющее быстродействие при записи омрачают результаты при чтении. Тут Plextor M7V оказывается одним из немногих SATA SSD, которые не выбирают пропускную способность интерфейса. Иными словами, Marvell 88SS1074 – контроллер не без сюрпризов, причём среди них есть и неприятные.
То, что у Plextor M7V что-то не так с чтением, хорошо видно и при случайных операциях. Результаты этот накопитель в обоих вариантах объёма выдаёт одни из худших. Разве только при отсутствии очереди запросов ему удаётся подняться выше уровня TLC-накопителей на базе платформы Phison S10, но это вряд ли можно считать поводом для гордости.
На самом деле, всё выглядит так, что скорость чтения сдерживает именно технология NANDEdge. Декодирование данных с применением не самых простых алгоритмов LDPC создаёт серьёзную вычислительную нагрузку и неминуемо увеличивает латентность операций. В то же время контроллер Marvell 88SS1074, как и более ранние разработки этой компании, остался верен двухъядерному дизайну, потенциала которого, по всей видимости, оказывается недостаточно.
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. Для того чтобы излишне не загромождать график, мы оставили на нём лишь модели накопителей с ёмкостью 240-256 Гбайт.
Как видим, низкая скорость случайного чтения преследует Plextor M7V при любой глубине очереди запросов меньше 32 команд. К сожалению, это явное указание на то, что в большинстве реальных сценариев работы ничего хорошего от такого SSD ожидать не приходится. Впрочем, здесь же можно усмотреть и повод для оптимизма. Разработчики всё-таки смогли эффективно оптимизировать внутренние алгоритмы платформы под работу с большой очередью запросов, и это даёт надежду, что подобные оптимизации могут быть распространены и на ситуации с меньшей очередью – дело лишь за новыми версиями прошивок.
В дополнение к этому предлагаем посмотреть, как зависит скорость случайного чтения от размера блока данных:
Ситуация при чтении блоков разного размера ещё более странная — в отрицательном смысле этого слова. Сравнительно неплохого быстродействия от Plextor M7V можно ожидать лишь на блоках с размером от 8 до 32 Кбайт. Беда только в том, что такие операции, как и большая глубина очереди запросов, в дисковых подсистемах персональных компьютеров практически не встречаются.
Честно говоря, здесь мы рассчитывали увидеть совсем не такие показатели производительности. При последовательной записи Plextor M7V был очень неплох, но вот при случайной, как оказывается, всё совсем не здорово. Если речь идёт об операциях без очереди запросов, то эта новинка проигрывает любым TLC-накопителям, не говоря уже о более быстрых MLC -моделях. Если же запись происходит в конвейерном режиме, то M7V немного себя реабилитирует, но не настолько, чтобы о нём можно было говорить в положительном ключе.
Таким образом, судя по результатам, которые мы получаем в синтетических тестах, воспринимать M7V как более современную замену M6V не получится. Прошлый бюджетный накопитель Plextor снимается с производства, но пока он есть в продаже, он представляется заметно более привлекательным вариантом почти по всем характеристикам быстродействия.
Однако в определённых ситуациях производительность Plextor M7V может быть неплохой. Об этом говорит график, показывающий зависимость скорости произвольной записи 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов:
Фактически претензии к Plextor M7V есть только при случайной записи с низкой глубиной очереди запросов. Как только глубина очереди возрастает до четырёх команд, этот накопитель начинает доминировать над конкурентами на платформе Phison S10. А при углублении очереди до максимума рассматриваемый SSD вообще подтягивается до лучшего TLC-накопителя, Samsung 750 EVO.
Следующий график отражает зависимость производительности при случайной записи от размера блока данных.
Случайные операции записи с большими блоками даются Plextor M7V так же хорошо, как и последовательные записи. Иными словами, как только вычислительная мощность контроллера перестаёт играть определяющую роль, оказывается, что массив флеш-памяти у этого TLC-накопителя может выдавать очень даже приличную скорость. Именно по приведённому выше графику видно, что в определённых случаях Plextor M7V может выигрывать даже у Samsung 750 EVO. И очень обидно, что число таких ситуаций оказалось невелико.
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 как последовательных, так и случайных операций, поступающих вперемежку. На следующей паре диаграмм мы приводим среднюю производительность, которая посчитана по данным шести измерений с разным соотношением количества операций чтения и записи.
До сих пор наши синтетические тесты характеризовали Plextor M7V как не слишком быстрое решение даже по меркам TLC-накопителей. Однако такая характеристика была бы слишком поверхностна. На самом деле профиль производительности этого построенного на контролере Marvell 88SS1074 накопителя выглядит так, как будто это – решение серверного уровня. И его скрытые таланты проявляются не только при работе с глубоко конвейеризируемыми операциями, но и при смешанной нагрузке. До уровня Samsung 750 EVO, который смог стать ориентиром для современных TLC SSD, Plextor M7V при комбинированной нагрузке не дотягивает, но зато он превосходит модели на платформе Phison S10.
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.
Если при смешанной последовательной нагрузке мы видим кривую, типичную для TLC-накопителей, то случайные операции выдают непростой характер Plextor M7V с потрохами. При высокой доле операций записи он оказывается весьма неплохим по производительности решением на TLC-памяти, которое не только существенно отрывается от накопителей на базе платформы Phison S10, но и дотягивается до уровня недорогих MLC-моделей более высокого класса, например до того же Plextor M6V.
⇡#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.
Поведение Plextor M7V при длительной нагрузке не могло быть иным. Всё-таки сегодня мы имеем дело с накопителями на платформе Marvell – одного из лучших разработчиков платформ SSD, который отлично понимает, что постоянство моментальной производительности – очень важное преимущество, открывающее перед SSD двери во многие серьёзные применения. Поэтому до тех пор, пока в массиве флеш-памяти Plextor M7V есть свободные страницы, его производительность при операциях случайной записи с очередью в 32 команды практически не меняется и находится на уровне порядка 60 тысяч IOPS. Это – не рекордный показатель, но для TLC-модели очень хороший. Например, почти такую же производительность выдаёт Samsung 750 EVO, а разрекламированный OCZ Trion 150 – втрое слабее.
При исчерпании же пула свободных страниц производительность Plextor M7V, как и любого другого SSD, падает. Но вновь никаких особых проблем со стабильностью скоростных характеристик не наблюдается. Даже в «использованном» состоянии под высокой нагрузкой рассматриваемый накопитель продолжает вести себя как SSD с хорошо сбалансированными внутренними алгоритмами.
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 технологии SLC-кеширования PlexNitro. Её функционирование заметно на начальной части приведённых графиков, но давайте увеличим их и подробнее взглянем на то, что происходит с производительностью при наполнении псевдо-SLC-кеша.
Использование кеширования позволяет Plextor M7V развивать при операциях записи производительность на уровне 340 Мбайт/с. Для бюджетного накопителя это – отличный результат. Примерно такую же скорость при работе с кешем обеспечивает, например, накопитель более высокого класса Samsung 850 EVO, похожее быстродействие выдают при такой нагрузке и флагманские SATA SSD на MLC-памяти. Не разочаровывает и выделенный у Plextor M7V под SLC-кеширование объём флеш-памяти. У 256-гигабайтной модели он позволяет записать с высокой скоростью чуть более 3 Гбайт данных, а у 512-гигабайтной модели – порядка 7 Гбайт.
Стоит отметить и ещё один позитивный момент: равенство скоростей M7V объёмом 256 и 512 Гбайт при записи в кеш и в основную часть флеш-памяти. Получается, что степень параллелизма массива флеш-памяти не слишком влияет на производительность этого SSD, а различия в результатах тестов обусловлены лишь разным по размеру SLC-кешем (по крайней мере, при записи). Так что в спецификациях Plextor M7V нет никакого лукавства: модели 256 и 512 Гбайт действительно аналогичны по производительности.
Давайте посмотрим теперь, как у Plextor M7V 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.
Здесь перед Plextor M7V стоит снять шляпу. Впервые в нашей практике встретился 256-гигабайтный SSD, способный без всякого содействия со стороны операционной системы предварительно освободить в «замусоренной» флеш-памяти объём, достаточный для непрерывной записи более 16 Гбайт данных. Иными словами, для сред без поддержки команды TRIM накопитель Plextor M7V может предложить очень качественную автономную сборку мусора. Благодаря этому свойству он может отлично вписаться там, где TRIM не работает или не эффективен. При этом у нас нет никаких претензий и к тому, как обрабатывается команда TRIM. В сумме же это значит, что Plextor M7V – уникальное решение, которое вне зависимости от того, где и как оно используется, всегда заготавливает достаточный объём чистых страниц флеш-памяти, необходимых для записи с высокой скоростью. Жаль только, что производительность этого SSD полностью раскрывается лишь на последовательных операциях или при высокой глубине очереди запросов, иначе он вполне мог бы стать просто идеальным вариантом для RAID-массивов.
⇡#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.
 |
 |
Тут Plextor M7V преподносит сюрприз. По результатам тестирования в IOMeter мы заключили, что это – достаточно медленный при однородных случайных операциях SSD. Но в CrystalDiskMark картина получается иной. Никаких намёков на низкую скорость случайного чтения тут нет, напротив, производительность при чтении 4-килобайтных блоков переваливает за 40 Мбайт/с, что свойственно скорее производительным моделям SATA-накопителей.
Однако у таких результатов есть простое объяснение. Имеющаяся в Plextor M7V технология PlexNitro, добавляющая в схему работы накопителя SLC-кеш, ускоряет не только операции записи, но и в некоторых случаях чтение. Проявляется это в том, что данные, которые остались в SLC-кеше после последних записей и не успели перенестись в основной массив TLC-памяти, читаются значительно быстрее, так как в этих операциях не принимает участия затратное LDPC-декодирование. В реальных сценариях работы такое свойство практически бесполезно, но зато оно проявляет себя в простых бенчмарках вроде CrystalDiskMark. Приложения такого рода занимаются измерениями скорости сразу же после создания тестового файла, поэтому в данном случае этот файл целиком попадает в SLC-кеш, и на выходе мы получаем нереалистичные показатели быстродействия, ускоренные технологией PlexNitro.
К сожалению, в реальной жизни скорость чтения из кеша, который работает по простейшей схеме WriteBack и не имеет никаких механизмов упреждающей выборки данных, практически не важна. В нашем тестировании IOMeter мы целенаправленно боремся с такими уловками производителей и получаем показатели, имеющие прямое отношение к реальной жизни. В CrystalDiskMark же показатели производительности получаются неестественно завышенными, и можно даже сказать, что Plextor M7V оптимизирован для подобных любительских тестовых утилит. Именно поэтому в Сети можно встретить обзоры, в которых Plextor M7V приписывается высокая производительность: всё зависит от того, насколько качественные инструменты используются в тот или иной методике испытаний.
⇡#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.
Показатели производительности PCMark 2.0 прекрасно подтверждают всё сказанное выше. В реальных сценариях использования Plextor M7V – далеко не быстрое решение, которое способно составить конкуренцию лишь накопителям уровня OCZ Trion 150 небольшой ёмкости, но никак не производительным моделям на базе TLC NAND и уж тем более не накопителям на базе MLC-памяти. При этом вина в том, что Plextor M7V оказался низкопроизводительным SSD, несмотря на использование контроллера авторства Marvell, целиком лежит на разработчиках Plextor, не сумевших выполнить оптимизацию своей прошивки. Говорить об этом с уверенностью позволяет тот факт, что имеющиеся в нашей лаборатории другие накопители на той же аппаратной платформе (подробное знакомство с ними произойдёт несколько позднее) выдают заметно более высокую, чем Plextor M7V, скорость в реальных сценариях.
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.
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.
Невысокая производительность Plextor M7V при чтении выливается в то, что копирование файлов на этом SSD происходит медленнее, чем на других TLC-накопителях. Впрочем, модель M7V с ёмкостью 512 Гбайт всё-таки не так безнадёжна. За счёт вместительного SLC-кеша ей удаётся опережать многих соперников со вдвое меньшей ёмкостью.
При архивации результат Plextor M7V лучше, чем у TLC-накопителей на базе платформы Phison S10, но хуже, чем у SanDisk Ultra II или Samsung 750 EVO.
Отдельный тест разархивации мы проводим по причине особого профиля нагрузки на дисковую подсистему, который очень похож по своему характеру на инсталляцию программного обеспечения. И здесь Plextor M7V показывает вполне типичный для бюджетного TLC-накопителя результат. По скорости его можно сопоставить с SanDisk Ultra II или OCZ Trion 150 небольших ёмкостей.
Невысокая скорость чтения – серьёзная проблема Plextor M7V. Именно из-за неё этот SSD не блещет производительностью при реальной нагрузке. И при запуске с этого накопителя программ большого объёма это проявляется особенно сильно. К сожалению, всеядного SSD из Plextor M7V не получилось, и использовать его в качестве системного диска будет не слишком рациональным решением.
Результаты тестирования выносливости рассматриваемого накопителя приведены в отдельном специальном материале «Ресурсные испытания SSD».
Изначально Plextor M7V выглядел как весьма многообещающее решение. Уникальный проект одной из лучших инженерных команд, контроллер Marvell, коррекция ошибок на основе LDPC, высокая заявленная надёжность – всё это указывало на то, что на выходе должен был получиться TLC-накопитель принципиально более высокого класса, чем весь тот ширпотреб, который в последнее время заполняет прилавки магазинов. Но в итоге Plextor M7V выстрелить так и не смог. Безусловно, это – вполне нормальный твердотельный накопитель, но почти ничего революционного в его потребительских качествах, к сожалению, не обнаруживается, и эта новинка лишь тихо вливается в компанию прочих массовых SSD начального уровня.
В отличие от большинства предыдущих продуктов Plextor, выход которых становился целым событием, M7V на многое не претендует. Это – типичный SSD на базе TLC-памяти, в целом похожий по скорости работы на хорошо знакомые нам бюджетные накопители на платформах Phison или SMI. Однако при этом у новинки Plextor наблюдаются достаточно странные перекосы в быстродействии: она не слишком производительна при операциях чтения, но лучше конкурентов при записи, чему способствует эффективная технология SLC-кеширования PlexNitro и достаточно быстрая работа с TLC-памятью напрямую. В итоге во многих реальных сценариях скорость M7V может вызвать нарекания, но, несмотря на это, Plextor M7V все равно стоит рассматривать как подходящий вариант для пользователей, желающих без существенной нагрузки для кошелька сменить классический HDD на заметно более производительный и прогрессивный твердотельный накопитель.
И здесь в пользу Plextor M7V играет один его важный плюс: он обещает куда более высокую надёжность, чем все другие SSD на TLC-памяти той же ценовой категории. Мы ещё испробуем выносливость этой модели на практике, но причин не верить в M7V нет: в ней действительно имеют место продвинутые технологии, которые способны заметно продлить ресурс памяти с трёхбитовой ячейкой.
Иными словами, из трёх основных качеств SSD, способных привлечь потенциальных покупателей, – производительности, надёжности и цене – Plextor сконцентрировалась на последних двух. И такой подход тоже имеет право на жизнь.