Оригинал материала: https://3dnews.ru/939103

Обзор SSD-накопителя Plextor M8Pe: плюс один NVMe

Внешний вид. Технические характеристики

В том, что массовый приход потребительских NVMe-накопителей с интерфейсом PCI Express на рынок должен вот-вот состояться, мы были уверены ещё год назад. Действительно, уже тогда казалось, что этому нет никаких препятствий: независимые разработчики контроллеров в составе Marvell, Phison и Silicon Motion гордо рапортовали о готовности версий чипов с поддержкой прогрессивного скоростного протокола, а их партнёры вовсю показывали модели SSD на их основе на каждой более-менее подходящей по теме выставке. Однако, как стало понятно впоследствии, переход на новый интерфейс – дело отнюдь не житейское, и в продажу такие новинки поступать не спешили. Проблемы возникли на этапе отладки: от микропрограмм и драйверов никак не удавалось добиться нужной стабильности, поэтому в конечном итоге почти всё первое поколение перспективных продуктов из стен конструкторских лабораторий так и не вышло.

В результате весь последний год рынок предлагал выбор всего из двух скоростных PCI Express-накопителей c поддержкой NVMe: Samsung 950 PRO и Intel 750. Обе эти альтернативы характерны тем, что они не полагаются на результаты творчества независимых разработчиков контроллеров, а базируются на вертикально интегрированной платформе авторства самих производителей SSD. Иными словами, быстро оседлать новый интерфейс сумели только ведущие игроки, способные к разработке твердотельных накопителей от начала и до конца, без привлечения каких бы то ни было сторонних ресурсов.

Однако монополии гигантов в сегменте потребительских NVMe-накопителей, похоже, всё-таки приходит конец. Верным тому знаком выступает присоединение к числу производителей высокоэффективных PCI Express-накопителей тех фирм, которые в своё время сделали ставку на сотрудничество с Marvell. Этот разработчик наконец-то «допилил» свой флагманский NVMe-контроллер 88SS1093, и теперь можно начинать пожинать плоды. Пару месяцев тому назад на прилавках магазинов появился использующий этот контроллер накопитель Toshiba OCZ RD400, а теперь компанию ему составит и аналог в прочтении Plextor: M8Pe – четвёртый потребительский SSD с интерфейсом PCI Express 3.0 x4 и поддержкой протокола NVMe.

О новинке Plextor в этом материале мы поговорим подробно, однако, прежде чем перейти к её изучению, хочется добавить, что в самое ближайшее время нас ждёт встреча ещё с несколькими массовыми моделями NVMe SSD, которые будут основываться уже на совсем других платформах. Дело в том, что финальную точку в разработках своих первых PCI Express-контроллеров смогла поставить не только Marvell, но и тайваньские фирмы – Phison и SMI. Поэтому обзоры накопителей, основанных на контроллерах Phison PS5007-E7 и SMI SM2260, не заставят себя долго ждать – образцы соответствующих продуктов уже едут в нашу лабораторию.

Что же касается Plextor M8Pe, то его путь на рынок хорошо иллюстрирует те родовые муки, которые пока что сопровождают разработку массовых NVMe-накопителей. История этого продукта берёт своё начало ещё во второй половине 2014 года – именно тогда компания Plextor вознамерилась сделать скоростной PCI Express-накопитель для энтузиастов, используя контроллер Marvell 88SS9293. И такой накопитель наконец был создан – его Plextor охотно показывала на различных мероприятиях под именем M7e. Но запустить продажи M7e никак не удавалось: хромала совместимость с различными конфигурациями, и в итоге он смог увидеть свет только лишь в виде OEM-продукта под брендом Lite-On. На потребительской же модификации просто поставили крест, а все ресурсы переключили на работу над следующей версией – M8Pe, в которой предполагалось использовать уже другой, более новый контроллер, Marvell 88SS1093. Если судить по достигнутому результату, то вторая попытка оказалась куда удачнее первой. Однако с ней тоже всё прошло не слишком гладко. Первый раз M8Pe был продемонстрирован публике ещё в начале января – на выставке CES 2016. И уже тогда этот накопитель выглядел почти готовым. Но реальная встреча с ним стала возможна только теперь – спустя девять месяцев. Всё же это время было посвящено оптимизации и отладке, и очень надеемся, что не зря.

Собственно, в этом обзоре мы и попробуем оценить тот результат, к которому Plextor упорно шла эти два года. Тестирование предыдущего накопителя на базе кастомизированной версии того же контроллера Marvell 88SS1093, Toshiba-OCZ RD400, оставило после себя несколько противоречивые чувства. Тот SSD так и не смог дотянуться по производительности до NVMe-предложений Samsung и Intel, поэтому в число бескомпромиссных решений для энтузиастов он не попал. От Plextor M8Pe же мы ждём совсем иного. Здесь у производителя имеется гигантский опыт совместной работы с Marvell, и поэтому есть надежда, что новинка всё-таки сможет бороться на равных с достаточно возрастными лидерами. Проверим?

#Технические характеристики

Итак, после затянувшейся паузы Plextor решила вернуться в сегмент высокопроизводительных твердотельных накопителей для энтузиастов и делает это при помощи модели с поддержкой NVMe и с наиболее скоростным на данный момент интерфейсом PCI Express 3.0 x4. И ещё до знакомства с техническими характеристиками и показателями производительности можно сказать, что M8Pe – это знаковый продукт. Дело в том, что пока число доступных на рынке NVMe-накопителей потребительского уровня очень ограничено, и любая такая новинка – на вес золота. К тому же решение Plextor может предложить широкий модельный ряд: от 128 Гбайт до 1 Тбайт. Младший и старший представители в этой линейке –– чуть ли не единственные варианты такой ёмкости среди массовых NVMe SSD.

Конкуренцию Plextor M8Pe по богатству модельного ряда может составить разве только Toshiba-OCZ RD400 – накопитель, в основе которого лежит аналогичный контроллер Marvell 88SS1093, известный также под кодовым именем Eldora. Этот контроллер – прямой потомок чипа Alta Plus (88SS9293), который используется в накопителе Kingston HyperX Predator. Одна из разновидностей Alta Plus должна была попасть также и в Plextor M7e, однако ввиду отмены выпуска этого накопителя Plextor «перепрыгнула» через ступеньку и сделала сразу более прогрессивный продукт, попав в число первых пользователей Eldora.

Контроллер Marvell Eldora (88SS1093) – это достаточно прогрессивный по современным меркам восьмиканальный чип, выпускаемый по техпроцессу с нормами 28 нм. В его основе лежит энергоэффективный трёхъядерный процессор с ARM-архитектурой, к которому добавлен набор аппаратных блоков, реализующих интерфейс NVMe 1.1, поддержку TLC/MLC/SLC и 3D-флеш-памяти, а также сильные алгоритмы коррекции ошибок на основе LDPC-кодирования. Кроме того, при создании Eldora компания Marvell смогла внедрить модульный дизайн MoChi, который позволяет компании легко изменять состав аппаратной части контроллера, заменяя или добавляя блоки. Это даёт возможность легко получать различные кастомизированные версии чипа, адаптированные под нужды конкретных заказчиков.

Процессор 88SS1093 интересен ещё и тем, что это – первый PCI Express SSD-контроллер с поддержкой SRIS-архитектуры. Это значит, что SSD на базе данного контроллера могут иметь собственный тактовый генератор, который необходим в случае задействования интерфейса SATA Express. Но в Plextor M8Pe данная возможность не используется, а накопители этого семейства выпускаются лишь в двух вариантах форм-фактора: либо в виде плат M.2 формата 2280, либо в комплекте с HHHL (half-height half-length) PCIe-переходником, позволяющим установить накопитель в стандартный слот расширения. При этом разновидностей M.2-плат может быть две: предназначенная для десктопов версия с теплорассеивателем и «голая» ноутбучная версия.

Несмотря на то, что контроллер Eldora имеет поддержку новомодных типов флеш-памяти с трёхмерной компоновкой, Plextor решила не рисковать и выбрала для своего флагманского продукта традиционную планарную MLC NAND, которая ожидаемо была закуплена у Toshiba. В данном случае это – её наиболее современный вариант, изготавливаемый по 15-нм техпроцессу и имеющий 128-гигабитные ядра.

В результате характеристики у Plextor M8Pe получились такими:

Производитель Plextor
Серия M8Pe
Модельный номер PX-128M8PeG
PX-128M8PeGN
PX-128M8PeY
PX-256M8PeG
PX-256M8PeGN
PX-256M8PeY
PX-512M8PeG
PX-512M8PeGN
PX-512M8PeY
PX-1TM8PeG
PX-1TM8PeGN
PX-1TM8PeY
Форм-фактор M.2 2280 / HHHL PCIe x4-карта
Интерфейс PCI Express 3.0 x4 – NVMe
Ёмкость, Гбайт 128 256 512 1024
Конфигурация
Микросхемы памяти: тип, интерфейс, техпроцесс, производитель Toshiba 15-нм 128-Гбит MLC NAND
Микросхемы памяти: число / количество NAND-устройств в чипе 2/4 2/8 2/16 4/16
Контроллер Marvell 88SS1093
Буфер: тип, объем LPDDR3-1600,
512 Мбайт
LPDDR3-1600,
512 Мбайт
LPDDR3-1600,
512 Мбайт
LPDDR3-1600,
1024 Мбайт
Производительность
Макс. устойчивая скорость последовательного чтения, Мбайт/с 1600 2000 2300 2500
Макс. устойчивая скорость последовательной записи, Мбайт/с 500 900 1300 1400
Макс. скорость произвольного чтения (блоки по 4 Кбайт), IOPS 120 000 210 000 260 000 280 000
Макс. скорость произвольной записи (блоки по 4 Кбайт), IOPS 130 000 230 000 250 000 240 000
Физические характеристики
Потребляемая мощность: бездействие/чтение-запись, Вт -/6,6
MTBF (среднее время наработки на отказ), млн ч 2,4
Ресурс записи, Тбайт 192 384 768 768
Габаритные размеры: Д × В × Г С радиатором – 80 × 22,85   ×  4,79 мм
Без радиатора – 80   ×  22   ×  2,3 мм
Плата расширения – 182   ×  121,04   ×  22,39 мм
Масса 10-13 г
С платой расширения – 230 г
Гарантийный срок 5 лет
Рекомендованная цена $100 $170 $280 $650

К сожалению, комбинация компонентов в Plextor M8Pe не даёт максимально возможную производительность. Анонсируя контроллер Eldora, Marvell обещала, что он будет способен демонстрировать скорость последовательного чтения до 2,9 Гбайт/с. У Plextor M8Pe же максимальная скорость примерно на 15 процентов ниже. Но это – тоже неплохой показатель, находящийся на уровне характеристик NVMe-накопителей конкурентов: Samsung 950 PRO и Toshiba OCZ RD400.

 Plextor M8PeToshiba OCZ RD400Samsung 950 PRO Intel SSD 750
Доступные ёмкости 128, 256, 512, 1024 Гбайт 128, 256, 512, 1024 Гбайт 256, 512 Гбайт 400, 800, 1200 Гбайт
Форм-фактор M.2, PCIe-карта (адаптер) M.2, PCIe-карта (адаптер) M.2 PCIe-карта, 2,5 дюйма (U.2)
Интерфейс PCI Express 3.0 x4 PCI Express 3.0 x4 PCI Express 3.0 x4 PCI Express 3.0 x4
Протокол NVMe NVMe NVMe NVMe
Скорость последовательного чтения (макс.) 2500 Мбайт/с 2600 Мбайт/с 2500 Мбайт/с 2400 Мбайт/с
Скорость последовательной записи (макс.) 1400 Мбайт/с 1600 Мбайт/с 1500 Мбайт/с 1200 Мбайт/с
Скорость случайного чтения (макс.) 280 000 IOPS 210 000 IOPS 300 000 IOPS 440 000 IOPS
Скорость случайной записи (макс.) 240 000 IOPS 140 000 IOPS 110 000 IOPS 290 000 IOPS
Гарантия 5 лет 5 лет 5 лет 5 лет

Примерно соответствует конкурирующим моделям у Plextor M8Pe и скорость последовательной записи. А вот по произвольным операциям M8Pe обещает куда более выдающиеся относительные показатели, которые, если соответствуют действительности, вполне могут сделать из новинки самый быстрый потребительский SSD сегодняшнего дня, в особенности если речь идёт о скорости записи.

Неплохо выглядят и условия гарантийного обслуживания. Его срок у Plextor M8Pe составляет пять лет, причём в отличие от конкурентов производитель устанавливает очень щедрые рамки на максимальный объём записи, позволяющие обновлять более 80 процентов полной ёмкости накопителя ежедневно. Любопытно, что OEM-аналог рассматриваемого SSD, Lite-On CX2, который с текущего июня устанавливается в отдельные ноутбуки серии Dell Latitude, снабжается при этом более короткой, трёхлетней гарантией. Но с приходом Eldora-накопителя в розничный сегмент Plextor адаптировала его характеристики к запросам энтузиастов.

Творчески подошла Plextor и к вопросу ценообразования. Она явно нацеливалась на то, чтобы предложить энтузиастам самый выгодный NVMe-накопитель, поэтому на Plextor M8Pe установлена примерно на 10 процентов более низкая рекомендованная цена, чем на Toshiba OCZ RD400, и на 15 процентов – чем на Samsung 950 PRO. Однако компанию обошла на повороте Intel, которая на днях анонсировала новый SSD серии 600p на базе TLC 3D NAND, устраняющий ценовой разрыв между SATA- и NVMe-продуктами практически полностью. Поэтому говорить о M8Pe можно лишь как о самом дешёвом SSD с интерфейсом PCI Express на базе MLC-памяти, что, в общем-то, тоже неплохо.

#Внешний вид и внутреннее устройство

Как уже было упомянуто выше, Plextor M8Pe существует в трёх разных модификациях, которые идентичны по характеристикам, но различаются по внешнему исполнению. Базовая модель, M8PeGN, — это просто стандартная односторонняя M.2 2280-плата, предназначенная для установки в соответствующий слот с поддержкой интерфейса PCI Express 3.0 x4. Такой вариант накопителя рекомендован для ноутбуков. Для настольных систем производитель предлагает более интересный вариант – M8PeG. Это – абсолютно такая же M.2-плата, но закрытая алюминиевой пластиной-радиатором, которая должна обеспечивать накопителю более приемлемый температурный режим при высоких нагрузках. Существует и третий вариант рассматриваемого накопителя — M8PeY. В нём M.2-плата дополнена переходником, позволяющим установить SSD в стандартный слот PCI Express. В этом случае единый теплорассеивающий кожух скрывает всё двухкомпонентное устройство целиком. Нам же для тестирования был предоставлен наиболее интересный десктопный M.2-вариант с ёмкостью 512 Гбайт. Давайте на его примере ознакомимся со строением Plextor M8Pe.

 

Десктопный вариант накопителя, M8PeG, выглядит несколько необычно. Дело в том, что на стандартную M.2-карту размера 22 × 80 мм с ключом типа M в ножевом разъёме инженеры Plextor решили установить некое пассивное охлаждающее устройство. Таких решений, применённых в массовом продукте, мы ещё не видели. И неудивительно: даже относительно тонкая теплорассеивающая пластина выводит габариты получающегося «бутерброда» за пределы спецификаций. Например, в случае M8PeG толщина накопителя выросла на дополнительные 2,5 мм и поставила под вопрос возможность его применения в ноутбуках. Но Plextor вышла из положения, что позиционировав вариант с радиатором исключительно для производительных десктопов, где жёстких ограничений по высоте M.2-карт нет. В ноутбуки же, и в особенности в тонкие модели, куда M8PeG заведомо не поместится, производитель предлагает устанавливать «голую» версию без охлаждения – M8PeGN.

Поскольку на большинстве системных плат слот M.2 находится на видном месте, Plextor позаботилась о том, чтобы M8PeG выглядел эффектно. Его закрытая алюминиевой пластиной лицевая сторона анодирована в чёрный цвет, а сверху на этот фон нанесена красно-белая аппликация со стилизованным изображением ракеты и логотипом производителя. Такой дизайн позволяет накопителю органично вписываться в геймерские материнские платы, которые традиционно выполняются в красно-чёрной цветовой гамме.

Если посмотреть на M8PeG с оборотной стороны, то становится понятно, что радиатор держится на плате на простых защёлках. Однако его демонтаж лишает пользователя гарантии, так как в этом случае будет повреждена защитная наклейка. Кроме того, на тыльной стороне SSD расположен и информационный ярлык, на котором приведены сведения о производителе – компании Lite-On, о названии и ёмкости модели, залитой на заводе прошивке, а также другие служебные данные.

Под радиатором обнаруживаются четыре микросхемы: восьмиканальный контроллер Marvell 88SS1093, чип оперативной DDR3L-памяти производства Samsung объёмом 512 Мбайт и массив MLC NAND, которой состоит из двух чипов.

 

Обратите внимание, флеш-память на Plextor M8Pe набрана точно такими же микросхемами Toshiba TH58TFT1JFLBAEG, как мы недавно видели на другом похожем накопителе, Toshiba OCZ RD400. В каждой такой микросхеме скрывается по шестнадцать 15-нм планарных MLC NAND-устройств ёмкостью по 128 Гбит каждое. В итоге контроллер в рассматриваемой конфигурации Plextor M8Pe может пользоваться преимуществами четырёхкратного чередования устройств в каждом канале. Это делает 512-гигабайтную модификацию одной из самых быстрых в линейке.

То, что все четыре микросхемы на Plextor M8Pe 512 Гбайт смогли разместиться на одной стороне небольшой M.2-платы, существенно упрощает теплоотвод – радиатор через термопрокладку контактирует со всеми ними одновременно. Подобным же образом обстоит дело и у модификаций с объёмом 128 и 256 Гбайт. Однако ввиду того, что больше шестнадцати полупроводниковых кристаллов NAND-памяти в одну микросхему уже не штабелируется, терабайтная модель M8Pe вынуждена нести на себе четыре микросхемы памяти, и в ней используется двухсторонняя плата с другой компоновкой. Но система охлаждения при этом не меняется, и пара чипов флеш-памяти остаётся в открытом доступе. Впрочем, вряд ли это способно вызвать какие-то проблемы. Охлаждение на чипах памяти – лишь опция, а не жизненно необходимая деталь.

В заключение остаётся лишь напомнить, что Plextor M8Pe – это накопитель, работающий через NVMe. Данный протокол, в отличие от наследственного AHCI, разработан специально для систем хранения данных на базе энергонезависимой памяти и учитывает их параллельную архитектуру. В результате NVMe-накопители способны показывать более высокую производительность на многопоточных случайных операциях и обеспечивают пониженные латентности на магистрали между SSD и CPU. Однако не следует забывать о том, что поддержка NVMe на данный момент далеко не повсеместная: старые материнские платы на базе чипсетов Intel X79, Z87 и более ранних c Plextor M8Pe могут оказаться несовместимы. Нет врождённой поддержки NVMe и в операционных системах до Windows 8, и даже для относительно свежей Windows 7 она реализована лишь через обновление.

#Программное обеспечение

Мы давно привыкли к тому, что флагманские накопители компании Plextor поставляются с внушительным набором дополнительных программ, реализующих как сервисные функции, так и кеширование, шифрование и сжатие данных. Однако для Plextor M8Pe все эти фирменные утилиты пока не адаптированы. Ни одна из привычных программ с M8Pe не работает. И это значит, что даже мониторинг состояния этого SSD придётся выполнять через универсальные утилиты сторонних разработчиков вроде CrystalDiskInfo.

Впрочем, серьёзной проблемой это не является. Более же неприятно то, что для Plextor M8Pe не существует (пока?) фирменного NVMe-драйвера. Вместо этого производитель предлагает пользоваться встроенным в операционную систему драйвером компании Microsoft, к которому, к сожалению, есть определённые претензии в плане производительности. Дело в том, что стандартный NVMe-драйвер Microsoft изначально разрабатывался для серверных моделей SSD, поэтому для накопителей, лишённых защиты от перебоев питания, часть операций записи он проводит через команды FUA (Force Unit Access). А такие команды запрещают любую возможную буферизацию внутри собственной оперативной памяти накопителя и сводятся к прямому сохранению данных непосредственно во флеш, что, очевидно, увеличивает задержки и отрицательно сказывается на пропускной способности. Именно для исправления этой ситуации производители потребительских NVMe SSD и прибегают к выпуску собственных драйверов, но для новинок Plextor их пока не существует.

Это значит, что с появлением фирменного драйвера производительность Plextor M8Pe может несколько возрасти. Пока же для частичного решения проблемы мы можем посоветовать попробовать запретить использование FUA путём установки флага Turn off write-cache buffer flushing on the device в свойствах накопителя в Device Manager.

Однако этот трюк не слишком эффективен, и к тому же он повышает опасность потери данных при незапланированных отключениях питания.

Тестирование. Выводы

#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 используются рандомизированные несжимаемые данные.

Размер раздела, в пределах которого тестируется скорость операций, имеет размер 16 Гбайт, а продолжительность тестов составляет одну минуту при последовательных операциях и полминуты при случайных операциях чтения и записи. Такие параметры, в частности, позволят получать более релевантные результаты для тех SSD, которые используют различные технологии SSD-кеширования.

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 тридцати секунд, 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 тридцати секунд, 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 тридцати секунд, 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 операцияй 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 независимых потока. В обоих случаях соотношение между операциями чтения и записи варьируется с шагом 20 процентов. Оценка скоростей выполняется в течение тридцати секунд, 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 5.1.2
      • 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, 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, в 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, который состоит 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.

Накопители с интерфейсом PCI Express устанавливаются в первый полноскоростной слот PCI Express 3.0 x16. Для тех из них, которые работают через протокол NVMe, по возможности используются «родные» драйверы Intel Windows NVMe driver 1.5.0.1002, Samsung NVM Express Driver 1.1 и OCZ NVMe Driver 1.2.126.827. Для накопителя Plextor M8Pe вынужденно используется стандартный драйвер Microsoft.

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

#Список участников тестирования

Учитывая позиционирование Plextor M8Pe, в качестве основных его соперников мы взяли другие присутствующие на рынке PCIe NVMe SSD потребительского уровня, коих на сегодняшний день доступно уже три модели – авторства Intel, Samsung и Toshiba. Также в тест был включён достаточно популярный PCIe AHCI-накопитель компании Kingston. И кроме того, мы добавили в эту компанию и самый быстрый SATA SSD – Samsung 850 PRO.

В итоге получился следующий перечень соперников:

#Последовательные операции чтения и записи

Скорость последовательного чтения, которую выдаёт Plextor M8Pe, оказывается существенно ниже чисел, обещанных спецификацией. Однако неожиданностью это не является: подобное мы уже видели у Toshiba OCZ RD400, в основе которого лежит тот же контроллер Marvell Eldora. Причина явления кроется в том, что для полного раскрытия потенциала этой аппаратной платформы последовательные операции чтения должны выполняться в несколько потоков одновременно. В случае же характерных для настольных компьютеров однопоточных последовательных операций быстродействие оказывается где-то вдвое ниже проектных значений.

Не слишком впечатляет и производительность последовательной записи. По этому показателю Plextor M8Pe похож на Kingston HyperX Predator, который использует вдвое более медленный вариант PCI Express. Иными словами, на фоне Samsung 950 PRO высокими скоростями последовательных операций новинка Plextor совсем не блещет.

#Случайные операции чтения

При операциях случайного чтения, скорость которых во многом определяет пользовательские ощущения при практическом использовании SSD, Plextor M8Pe выдаёт примерно такую же производительность, как и Toshiba OCZ RD400. Это значит, что новинка вновь не дотягивает до того уровня, который год назад установил Samsung 950 PRO. Вариант, предлагаемый Samsung, быстрее примерно на 20 процентов, причём такая картина наблюдается как при неконвейеризируемых операциях, так и при работе с очередью запросов. По всей видимости, контроллер Marvell Eldora по сравнению с Samsung UBX всё же менее эффективен.

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.

Проблема заключается в том, что для раскрытия потенциала платформы, лежащей в основе Plextor M8Pe, требуется очередь с высокой глубиной. На практике же в персональных компьютерах такой нагрузки не бывает, она возможна лишь в тяжёлых серверных сценариях. 

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

Ничего нового не видно и на этом графике. То есть на звание высокопроизводительного NVMe-накопителя потребительского уровня у Plextor M8Pe претендовать не получается. В целом при чтении он просто похож на Toshiba OCZ RD400 с той лишь разницей, что в микропрограмме варианта Plextor почему-то нет оптимизаций под работу с крупными 256-килобайтными блоками. 

#Случайные операции записи

В характеристиках M8Pe компания Plextor обещала, что новинка сильна именно при случайных операциях записи. Однако на практике это что-то совсем не заметно. Впрочем, списать столь слабые результаты можно на отсутствие для новинки нормального оптимизированного NVMe-драйвера. Ведь даже Toshiba OCZ RD400, который использует очень похожую аппаратную платформу, способен предложить заметно более высокую производительность.

И даже если смотреть на изменение производительности случайной записи при увеличении глубины очереди запросов, то Plextor M8Pe всё равно не удаётся выйти на обещанный в паспортных характеристиках уровень. Об этом, например, говорит график, показывающий зависимость скорости произвольной записи 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов:

Да, в конвейеризируемой записи Plextor M8Pe превосходит Samsung 950 PRO, но до уровня Toshiba OCZ RD400 он может дотянуться лишь при увеличении глубины очереди команд до 32.

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

Любопытно, что увеличение размеров блоков, которыми производятся записи, даёт рассматриваемому накопителю прирост производительности лишь до отметки в 32 Кбайт. Дальше же скорость как будто упирается в какой-то предел, проявление которого мы видели в том числе и при тестировании быстродействия при последовательных операциях. Похоже, что микропрограмма Plextor M8Pe нуждается в серьёзной оптимизации.

#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 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.

Обычно накопители, построенные на контроллерах Marvell, хорошо проявляют себя именно при смешанных сценариях нагрузки. Но к Plextor M8Pe это не относится. Данный накопитель, несмотря на использование скоростного PCI Express-интерфейса и современного протокола NVMe, выдаёт достаточно скоромное для своего класса быстродействие, уступая и Samsung 950 PRO, и Toshiba OCZ RD400. Хочется верить, что проблема кроется не в аппаратной, а всё-таки в программной части и может быть устранена в ближайшем будущем.

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.

Характер приведённых кривых, соответствующих Plextor M8Pe, выдаёт родство этого накопителя с Kingston HyperX Predator, в основе которого лежит контроллер Marvell Alta Plus – предшественник Marvell Eldora. Однако нам бы хотелось другого: чтобы Plextor M8Pe был похож на Toshiba OCZ RD400, в котором используется кастомизированная версия Eldora. Но ничего такого почему-то не наблюдается.

#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.

Картина изменения производительности при долговременной случайной записи абсолютно типична для накопителей, основанных на MLC-памяти и контроллерах Marvell, с той лишь разницей, что в Plextor M8Pe предельная скорость не ограничивается пропускной способностью интерфейса. В результате до того, как ёмкость массива флеш-памяти будет однократно заполнена данными, рассматриваемый SSD выдаёт не только стабильную, но и очень высокую производительность на уровне 220 тысяч IOPS. После того как объём непрерывной записи превысит ёмкость массива флеш-памяти, контроллер сталкивается с необходимостью проводить очистку блоков памяти и быстродействие ожидаемо падает. Однако оно всё равно остаётся достаточно высоким и вполне стабильным.

Стоит заметить, что за всё время нашего двухчасового теста Plextor M8Pe, загруженный случайными операциями с высокой глубиной очереди запросов, оказался способен принять более 1,8 Тбайт данных. Это – весьма впечатляющий показатель даже для NVMe-накопителя: здесь рассматриваемая модель серьёзно превзошла как Toshiba OCZ RD400, так и кажущийся недосягаемым Samsung 950 PRO. Отсюда можно сделать вывод, что Plextor M8Pe в чём-то подобен Intel 750: хотя он и не лидирует в обычных синтетических тестах, для серьёзных нагрузок он подходит неплохо.

Посмотрим теперь, как после деградации скорости происходит её восстановление до первоначальных величин за счёт работы технологии сборки мусора. Для исследования этого вопроса после завершения предыдущего теста, приводящего к снижению 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, к сожалению, Plextor M8Pe вести себя подобно серверному SSD не хочет. Восстановление производительности за счёт автономной сборки мусора не происходит совершенно, и для того, чтобы контроллер этого накопителя поддерживал массив флеш-памяти в тонусе и своевременно освобождал блоки страниц для будущих операций, ему необходимо получение от операционной системы пакетов команд TRIM. Впрочем, для типичных потребительских сценариев использования SSD это проблемой не является, а обрабатывает команды TRIM рассматриваемый накопитель безукоризненно.

#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.

Ни по одному параметру, измеряемому в CrystalDiskMark, Plextor M8Pe не показывает рекордной производительности, но как и в большинстве других тестов, остается в тройке лидеров. 

#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.

Plextor M8Pe не блистал производительностью в синтетических тестах, но его результат в PCMark 8 2.0, который воспроизводит реальные сценарии действий пользователя в приложениях, кажется совсем уж низким. Действительно, этот бенчмарк ставит M8Pe не только ниже Samsung 950 PRO и Toshiba OCZ RD400, которые быстрее вполне объективно, но и ниже работающего через шину PCI Express 2.0 Kingston HyperX Predator.

Чтобы понять, в чём причина такого поведения новинки, достаточно ознакомиться с показателями производительности, выдаваемыми флеш-дисками при прохождении отдельных тестовых трасс, которые моделируют различные варианты реальной нагрузки. Дело в том, что при некоторых вариантах нагрузки быстродействие Plextor M8Pe серьёзно «проваливается».

В большинстве приложений Plextor M8Pe работает примерно с такой же скоростью, как и Toshiba OCZ RD400. Но в Microsoft Word, Adobe Photoshop и Adobe After Effects у рассматриваемой новинки действительно возникают серьёзные проблемы, которые обрушивают её производительность до подозрительно низкого уровня. Сказать наверняка, с чем может быть связан такой результат, очень трудно. Но в первую очередь под подозрение попадает стандартный NVMe-драйвер Microsoft, эффективную замену которому разработчики Plextor подготовить (пока?) не успели.

#Реальные сценарии нагрузки

Мы обновили набор используемых нами реальных сценариев, и теперь помимо скорости работы SSD при копировании и архивации файлов проверяем 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 нагрузке, связанной с разного рода файловыми операциями, Plextor M8Pe показывает себя как самый медленный NVMe-накопитель из числа участвующих в тесте. И если учесть его реальные скорости при чтении и записи, это совсем неудивительно.

В качестве системного накопителя Plextor M8Pe проявляет себя немного лучше. Да, при запуске с SSD различных приложений Samsung 950 PRO и Toshiba OCZ RD400 могут предложить заметно более высокую скорость, но зато Plextor M8Pe опережает младшую версию Intel 750.

#Проверка температурного режима

С тех пор как мы начали тестировать накопители с PCI Express-интерфейсом, выполненные в компактном форм-факторе M.2, нам непременно приходится уделять внимание их температурному режиму во время активного использования. Дело в том, что печатная плата подобных SSD чаще всего имеет односторонний дизайн и площадь около 17 см2, так что компоненты располагаются на ней очень плотно. В результате производительные NVMe-накопители, которые построены на мощных многоядерных контроллерах, склонны к перегреву, и потому нередко их спутником становится температурный троттлинг.

До сих пор мы сетовали, что M.2-модели NVMe SSD, ориентированные на высокопроизводительные платформы, поставляются без каких-либо предусмотренных производителем систем охлаждения. И пусть спецификация M.2 не разрешает увеличивать толщину платы добавлением радиаторов, по-настоящему критично это лишь для ноутбуков. При десктопном же использовании M.2-накопитель с небольшой системой охлаждения в соответствующий слот заведомо влезет.

На первый взгляд всё выглядит так, как будто инженеры Plextor решили прислушаться к пожеланиям энтузиастов и последовали именно изложенной логике. M8Pe выпускается в нескольких версиях, и наиболее интересная из них, ориентированная на настольные компьютеры M8PeG, как раз представляет собой M.2-плату с предустановленным теплорассеивателем, который должен решать проблемы с перегревом. Именно такая модификация оказалась в наших руках, поэтому отказать себе в удовольствии и не протестировать её температурный режим мы попросту не могли.

Впрочем, как показала практика, имеющийся теплорассеиватель полностью устранить все проблемы с перегревом оказался не способен. Дело в том, что Plextor M8Pe – заметно более горячий накопитель, чем те NVMe SSD в M.2-форм-факторе, которые мы тестировали до него. Поэтому радиатор установлен на него не от хорошей жизни, скорее это вынужденная мера, потому что версия Plextor M8Pe без радиатора перегревается и уходит в троттлинг при активных обращениях гораздо раньше, чем все конкурирующие модели NVMe SSD M.2-формата.

Проиллюстрируем сказанное данными эксперимента. В тестировании теплового режима мы нагружали накопитель операциями последовательной записи: в этом случае контроллер и флеш-память нагреваются сильнее всего. В случае, если Plextor M8Pe был оснащён фирменным теплорассеивателем (модификация M8PeG), ситуация с температурой получалась следующей (тесты проходили на открытом стенде).

Предельная температура, при которой у Plextor M8Pe срабатывает троттлинг, составляет 70 градусов. Даже в комбинации со штатным радиатором контроллер накопителя достигает её примерно за 70 секунд последовательной записи. Это почти соответствует тому сроку, за который критического нагрева при активных обращениях достигают «голые» Samsung 950 PRO и Toshiba OCZ RD400.

Но тепловыделение у Plextor M8Pe явно выше, чем у конкурентов, и он, при эксплуатации без радиатора (в версии M8PeGN), сбрасывает свою производительность уже через 45 секунд от начала непрерывной последовательной записи.

Иными словами, радиатор на Plextor M8Pe действительно нужен. Без него этот накопитель разогревается до критических температур и переходит в режим со сниженной скоростью после непрерывной записи примерно 50 Гбайт данных.

И более того, троттлинг у Plextor M8Pe может включаться даже при чтении, чего у других NVMe SSD мы не наблюдали вообще. Для того чтобы оснащённый радиатором Plextor M8PeG нагрелся до критической температуры 70 градусов и начал бы переходить в режимы с урезанным быстродействием, хватает всего 70 секунд непрерывного последовательного чтения. Таким образом, при эксплуатации Plextor M8Pe даже в варианте с установленным радиатором нужно обязательно заботиться о его обдуве прохладным воздушным потоком, иначе этот накопитель попросту не сможет раскрыть все свои преимущества.

Кстати, сильно греется на этом накопителе не только микросхема контроллера Marvell 88SS1093. Как это ни странно, немалый вклад в неблагоприятную температурную ситуацию вносит и тепловыделение чипов флеш-памяти компании Toshiba.

#Тестирование ресурса

Результаты тестирования надёжности рассматриваемого накопителя в сравнении с другими современными SSD приведены в отдельном специальном материале «Надёжность SSD: результаты ресурсных испытаний».

#Выводы

По-настоящему флагманский накопитель в ассортименте Plextor отсутствовал очень давно. Ещё в 2014 году эта компания одной из первых выпустила SSD с интерфейсом PCI Express, но то была лишь AHCI-модель с относительно невысоким по сегодняшним меркам быстродействием. И с тех пор никаких обновлений в верхней части линейки продукции Plextor не происходило: разные обстоятельства не давали ей осуществить внедрение более современных платформ, поддерживающих протокол NVMe и шину PCI Express 3.0. Но сегодня Plextor, наконец, готова вернуться в число фирм, способных предложить не только массовые, но и элитарные модели твердотельных накопителей для ПК. Именно такое позиционирование и получила новинка – M8Pe.

Характеристики Plextor M8Pe выглядят действительно очень неплохо. По формальным признакам эта модель просто просится в один ряд с самыми производительными накопителями для энтузиастов: Samsung 950 PRO, Toshiba OCZ RD400 и Intel 750. Вариант Plextor основывается на контроллере хорошо зарекомендовавшего себя разработчика, оснащается качественной MLC NAND компании Toshiba, имеет большой ресурс записи, работает через шину PCI Express 3.0 x4 по протоколу NVMe, а в дополнение ко всему вышеперечисленному даже в M.2 форм-факторе снабжается системой охлаждения.

Однако по итогам практического знакомства выясняется, что Plextor M8Pe на самом деле не столь хорош, как кажется на первый взгляд. По производительности этот SSD входит в тройку лидеров, но в целом он производит впечатление несколько сыроватого продукта. Нет, никаких критичных претензий к функционированию M8Pe у нас не возникло. Расстраивают многочисленные мелочи. Например, при некоторых видах нагрузки он показывает подозрительно слабые результаты; автономная сборка мусора в отрыве от TRIM у него не функционирует; накопителю свойственен сильный нагрев, в борьбе с которым штатный радиатор не очень-то и помогает; плюс для M8Pe нет фирменного NVMe-драйвера и с ним не работает фирменный комплект программ.

Всё это делает из Plextor M8Pe предложение, которое вряд ли подойдёт самым требовательным пользователям. Однако найти свою аудиторию M8Pe легко может другим путём. Так, из имеющихся на прилавках магазинов NVMe-накопителей вариант Plextor самый дешёвый. Например, в сравнении с тем же Samsung 950 PRO он стоит меньше примерно на 15 процентов, чего может оказаться вполне достаточно для того, чтобы склонить покупателей на свою сторону. В конце концов, то, что Plextor M8Pe – это современный NVMe-накопитель, у него не отнять, а значит, в сравнении с любым SATA SSD он будет в разы интереснее.

В заключение нужно напомнить, что компания Plextor постоянно совершенствует прошивки выпущенных моделей SSD. Наверняка в будущем для M8Pe появится и оптимизированный NVMe-драйвер. Поэтому не исключено, что со временем основные проблемы M8Pe могут уйти и потенциал, заложенный в этот накопитель, раскроется более полно.



Оригинал материала: https://3dnews.ru/939103