Обзор SSD-накопителя Samsung 960 EVO: довольно революций!

Внешний вид. Технические характеристики

Следующий год должен стать периодом лавинообразного роста популярности накопителей с интерфейсом PCI Express, – сходятся во мнении все ведущие производители. В то же время такие прогнозы нам приходится слышать уже далеко не впервые: всплеска интереса к NVMe SSD мы ждали и год, и два года тому назад. Но сейчас перспективы широкого распространения таких накопителей кажутся гораздо более реальными, чем раньше. И дело тут отнюдь не в том, что производительность современных NVMe SSD стала в разы превышать скорость традиционных SATA SSD. И даже не в том, что число платформ, способных принять NVMe-накопители в форм-факторе M.2, неуклонно растёт с каждым днём. Главная причина, по которой этот интерфейс действительно может стать основным вариантом для подключения скоростных накопителей, – в долгожданном снижении их цен до приемлемого для среднестатистического покупателя уровня.

Действительно, использование твердотельным накопителем шины PCI Express до недавних пор автоматически означало, что речь идёт либо о серверной модели, либо о флагманском продукте. И то и другое всегда конвертировалось в солидную наценку относительно типичной стоимости SSD, поэтому NVMe-накопители могли попасть лишь в высокопроизводительные компьютеры верхней ценовой категории. Однако во второй половине этого года ситуация начала заметно меняться. Рынок NVMe SSD начал приобретать признаки сегментации, то есть, помимо дорогих моделей, в продаже стали появляться предложения с существенно более низкой ценой. И апофеозом этого процесса, отлично иллюстрирующим произошедшие изменения, стал выход Intel SSD 600p – NVMe-накопителя со стоимостью среднестатистического SATA SSD.

Впрочем, Intel SSD 600p – вариант несколько специфичный, и такую цену он получил только потому, что его производительность серьёзно ниже, чем у любых конкурентов. Однако благодаря поднятой Intel волне о выпуске NVMe-накопителей среднего уровня задумались и другие производители. Например, вместе с Intel SSD 600p, который предлагает удельную цену за гигабайт на уровне $0,35-0,40, в магазинах появился и весьма выгодный Plextor M8Pe с удельной ценой на уровне $0,45-0,55. Это, конечно, несколько дороже 600p, но вариант Plextor предлагает совсем иной уровень производительности и основывается на MLC-памяти. К тому же если вспомнить, что до сих пор нормальной стоимостью для NVMe SSD считалось $0,6-0,7 за гигабайт, предложение Plextor начинает выглядеть весьма соблазнительно.

Но в этом материале речь пойдёт не о Intel SSD 600p или Plextor M8Pe, о которых мы уже писали. Сегодня герой нашего обзора – ещё один недорогой NVMe SSD, который вполне способен дать мощный толчок росту популярности таких решений даже в одиночку. Дело в том, что в набирающий силу сегмент массовых NVMe-накопителей приходит тяжеловес – компания Samsung. Эта фирма уже доказала способность предлагать SSD с максимальной производительностью, SSD с максимальной ёмкостью и SSD с удивительно выгодным сочетанием потребительских характеристик. А теперь компания собрала воедино всё то, за что мы уважаем её накопители серий 960 PRO и 850 EVO, и выпустила Samsung 960 EVO – недорогой NVMe SSD нового поколения, который готовится стать главным действующим лицом в предстоящем перекраивании рынка.

И действительно, на первый взгляд Samsung 960 EVO выглядит как супергерой. Он основывается на аналогичной используемой в 960 PRO платформе Polaris, но при этом предлагает удельную стоимость гигабайта на уровне $0,45-0,50. То есть Samsung выводит на рынок беспрецедентный NVMe SSD, который не только на 25 процентов дешевле флагманского 960 PRO, но и уступает по цене даже SATA-накопителю 850 PRO. При этом декларируемая производительность новинки позволяет поставить её в один ряд с флагманами, и поэтому создаётся впечатление, будто бы Samsung 960 EVO – это то лучшее, что можно пожелать в данный момент для дисковой подсистемы среднестатистического персонального компьютера.

Естественно, такую новинку обойти вниманием мы никак не могли. И сегодня, за две недели до начала массовых продаж Samsung 960 EVO, мы предлагаем познакомиться с его полным обзором.

⇡#Технические характеристики

О том, что Samsung 960 EVO – это гибрид 960 PRO и 850 EVO, было сказано совсем не для красного словца. Такое описание отражает суть данного накопителя как нельзя более точно. Ведь новинка объединяет контроллер Polaris, с которым мы познакомились месяц назад на примере самсунговского NVMe-флагмана, с наиболее современной TLC 3D V-NAND третьего поколения, применяемой в настоящее время в 850 EVO. И именно поэтому Samsung 960 EVO представляется столь многообещающим. Как мы знаем на примере SATA-модели 850 EVO, трёхмерная TLC-память компании Samsung обеспечивает очень достойную скорость и выносливость, а по 960 PRO известно, что мощность контроллера Polaris позволяет почти полностью реализовать пропускную способность интерфейса PCI Express 3.0 x4. А это значит, что от Samsung 960 EVO можно ожидать очень многого, и в первую очередь – близкой с 960 PRO производительности при гораздо более доступной цене.

И действительно, Polaris – это самый мощный контроллер для NVMe-накопителей потребительского класса, который существует на данный момент. В то время как высокопроизводительные контроллеры, которые используют прочие разработчики SSD, могут предложить в лучшем случае три или четыре ядра, Samsung Polaris основывается на пятиядерном ARM-процессоре, одно из ядер которого полностью отдано под обслуживание операций обмена данными с хостом. Именно такая архитектура контроллера уже позволила Samsung создать самый быстрый NVMe SSD современности – 960 PRO. Samsung 960 EVO основан на таком же базовом чипе, однако, судя по всему, в нём применена его несколько замедленная по частоте версия. При анализе результатов тестирования мы остановимся на этом предположении несколько подробнее.

Для работы с флеш-памятью контроллер Polaris использует классическую восьмиканальную схему. В Samsung 960 EVO в его восьми каналах устанавливается TLC 3D V-NAND третьего поколения – именно это и отличает данный накопитель от 960 PRO, где применена MLC 3D V-NAND. Впрочем, вряд ли это может как-то особенно негативно сказаться на производительности. Если судить по 850 EVO, где применяется такая же память, её массив способен выдавать скорость существенно выше полосы пропускания SATA-интерфейса уже в конфигурациях с ёмкостью от 500 Гбайт. Понятно, что в Samsung 960 EVO с его PCI Express 3.0 x4-интерфейсом и всемеро более высокой пропускной способностью худшие характеристики TLC 3D V-NAND по сравнению с MLC 3D V-NAND всё-таки как-то будут проявляться, но катастрофически низких скоростей записи (как, например, в Intel SSD 600p) мы, конечно же, не увидим. Как минимум потому, что в Samsung 960 EVO присутствует вместительный SLC-кеш с WriteBack-схемой (с отложенной записью).

Основанная на кешировании операций технология ускоренной записи TurboWrite применялась и в SATA-накопителях Samsung на базе TLC 3D V-NAND. Но в новом NVMe-накопителе Samsung 960 EVO она вышла на новый уровень, что отразилось и на терминологии – теперь речь идёт о технологии Intellegent TurboWrite. Её «интеллектуальность» проявляется в двух новых свойствах. Во-первых, изменился объём фиксированного SLC-кеша. Если в 850 EVO на каждые 250 Гбайт ёмкости накопителя полагалось по 3 Гбайт памяти, работающей в быстром SLC-режиме, то в 960 EVO объём статического SLC-кеша составляет 4 Гбайт у накопителей объёмом 250 и 500 Гбайт и 6 Гбайт – у терабайтного SSD. Во-вторых, фиксированным SLC-кешем дело теперь не ограничивается, и к нему добавлена динамическая часть, объём которой может меняться в процессе работы в зависимости от нагрузки и наличия в массиве флеш-памяти свободных страниц. Ограничен лишь максимальный размер динамической части SLC-кеша: максимально она может прибавлять к фиксированной части до 9 Гбайт на каждые 250 Гбайт ёмкости накопителя.

Скорость работы статической и динамической частей SLC-кеша одинакова. Разница лишь в том, что статический сегмент выделен из резервной области массива флеш-памяти накопителя, а для динамической части используется доступная для пользователя память. Это значит, что, если накопитель забит данными «под завязку», размер динамической части будет снижаться или она даже может пропадать совсем. Для того же, чтобы такого не происходило, на Samsung 960 EVO должно оставаться незаполненными чуть более 10 процентов пространства.

Добавление к Samsung 960 EVO динамического SLC-кеширования позволило увеличить размер области, в которую возможна быстрая запись, до таких пределов, при которых пользователь, скорее всего, с реальной скоростью TLC 3D V-NAND сталкиваться не будет вообще. Даже в младшей версии накопителя ёмкость объединённого кеша доходит до 13 Гбайт, а это – больше размеров папок, с которыми в типичных персональных компьютерах могут одномоментно проводиться операции записи.

С учётом технологии Intellegent TurboWrite характеристики Samsung 960 EVO выглядят следующим образом.

Обратите внимание: Samsung 960 EVO 250 Гбайт отличается от более ёмких модификаций установленной флеш-памятью. В младшем накопителе используется TLC 3D V-NAND с размером кристаллов по 128, а не по 256 Гбит. Это позволяет получить в нём такую же степень параллелизма массива флеш-памяти, как и в полутерабайтной модификации. В результате все представители линейки 960 EVO обещают примерно одинаковые скоростные показатели, и производительность 250-гигабайтной версии должна быть почти не хуже, чем у старших вариантов.

И это можно считать одним из признаков того, что Samsung в серии 960 EVO делает упор именно на небольшие объёмы, которые интересны не столько для дорогих ПК, сколько для конфигураций среднего уровня. В линейке 960 PRO, например, четвертьтерабайтной версии нет вообще, а в модельном ряду 960 EVO шкала объёмов смещена на один шаг вниз: она начинается с отметки в 250 Гбайт, но и заканчивается на терабайте.

Однако самый верный признак того, что Samsung в 960 EVO – никакое не элитное, а самое настоящее массовое решение, – его цена. Пока он ещё не поступил в продажу, но производитель обещает реализовывать новинку даже дешевле некоторых своих SATA SSD. Иными словами, именно данная модель в понимании Samsung должна стать наиболее интересным предложением для потребительского рынка на ближайшее время. Компания уже однажды смогла полностью перестроить рынок, сделав собственные решения на базе многослойной флеш-памяти самыми продаваемыми SSD, а теперь при помощи 960 EVO она планирует развернуть интерес покупателей в сторону M.2-моделей, работающих по протоколу NVMe.

Наглядно продемонстрировать перспективы новинки может следующая таблица, в которой мы сравнили скоростные характеристики наиболее актуальных на данный момент моделей NVMe-накопителей.

Если учесть, что Samsung 960 EVO должен стать одним из самых дешёвых вариантов из приведённого списка (за исключением совсем уж печального Intel SSD 600p), то выбор во многих случаях кажется совершенно очевидным. Ведь по декларируемым показателям производительности 960 EVO – второй вслед за 960 PRO потребительский накопитель с интерфейсом PCI Express 3.0 x4.

Любопытно, что основанный на 48-слойной TLC-3D-памяти 960 EVO обещает производительность даже выше, чем у прошлого флагманского NVMe-накопителя 950 PRO, в котором применяется 32-слойная MLС 3D V-NAND. Однако здесь нужно помнить о том, что память с трёхбитовой ячейкой всегда имеет более высокую латентность, что маскируется в пиковых показателях производительности, но может сказываться на скорости обработки реальных запросов. Тем не менее Samsung утверждает, что мелкоблочные неконвейеризируемые операции 960 EVO может обслуживать с таким же темпом, как и 960 PRO.

Поэтому единственный изъян 960 EVO, который заметен в формальных характеристиках новинки, – условия гарантии. Её срок ограничивается трёхлетним периодом, характерным для SSD среднего уровня. Впрочем, это как раз и отражает позиционирование новинки, к тому же предельные объёмы разрешённой записи при этом позволяют использовать её достаточно интенсивно и обновлять более половины полной ёмкости SSD ежедневно.

Зато в части функций безопасности Samsung 960 EVO не уступает старшему собрату. Как и 960 PRO, он поддерживает аппаратное шифрование данных по алгоритму AES-256. Причём речь идёт о полнофункциональном криптографическом движке, который может предложить не только шифрование уровня Class 0, но и технологию TCG/Opal v2.0, к которой в перспективе будет добавлена и совместимость со спецификацией Microsoft eDrive (IEEE1667).

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Планомерно переводя линейку потребительских накопителей на высокоскоростной интерфейс PCI Express 3.0 x4, Samsung сделала ставку на форм-фактор M.2. В новом накопителе компания продолжает гнуть свою линию, поэтому 960 EVO будет существовать лишь в исполнении M.2 2280. Впрочем, в этом нет никакой проблемы. Слоты M.2 с поддержкой PCI Express-подключения сегодня имеются во всех актуальных платформах, кроме того, ничто не препятствует установке Samsung 960 EVO в обычный слот PCIe через переходник, разве только этот переходник придётся приобрести отдельно.

M.2-плата Samsung 960 EVO сильно отличается по компоновке от 960 PRO, однако на первый взгляд это почти не заметно. Она имеет односторонний дизайн, а все микросхемы закрыты наклейкой, на которой приведена необходимая для идентификации накопителя информация, включая PSID-ключ, требующийся при сбросе пароля шифрования.

Samsung 960 EVO 250 Гбайт, 500 Гбайт и 1 Тбайт (снизу вверх)

Оборотная сторона платы Samsung 960 EVO тоже закрыта наклейкой, причём в данном случае это – инновационный стикер, сделанный из медной фольги. С его помощью накопитель эффективнее рассеивает выделяемое тепло, что во многих случаях позволяет избежать перегрева и активации термозащиты, которая снижает производительность. В старшей модели такой подход уже показал свою эффективность, и поэтому точно такая же, как на 960 PRO, теплопроводящая наклейка присутствует и на 960 EVO.

Если с SSD снять все этикетки, то нетрудно убедиться в том, что все три версии 960 EVO используют один и тот же вариант печатной платы. Причём вариант этот больше похож на плату прошлогоднего флагмана 950 PRO, чем на 960 PRO. Характерных особенностей тут две. Во-первых, под размещение микросхем флеш-памяти отводится лишь две, а не четыре посадочных позиции. Именно поэтому создание двухтерабайтных модификаций 960 EVO на базе этого дизайна невозможно. Во-вторых, освободившееся место занимает отдельный чип LPDDR3 SDRAM, в то время как во флагманском накопителе оперативная память была упрятана в одну микросхему вместе с контроллером.

Samsung 960 EVO 250 Гбайт, 500 Гбайт и 1 Тбайт (снизу вверх)

Если присмотреться к маркировкам, то можно сделать ещё несколько наблюдений, касающихся устройства рассматриваемых накопителей. Так, контроллеры Polaris на всех трёх версиях 960 EVO используются совершенно одинаковые, однако объём DRAM-буфера при этом различается. Две младших модификации оперируют 512-мегабайтным LPDDR3-буфером, а в старшей модели установлен гигабайт оперативной памяти.

Различными по внутренней компоновке микросхемами набран и массив флеш-памяти. В Samsung 960 EVO 250 Гбайт установлены чипы, в которых штабелировано по восемь 128-гигабитных 48-слойных кристаллов TLC 3D V-NAND; в накопителе объёмом 500 Гбайт применяются 48-слойные чипы с ёмкостью по 256 Гбит; а в 960 EVO 1 Тбайт микросхемы флеш-памяти содержат по шестнадцать 256-гигабитных 48-слойных кристаллов. Именно поэтому в любой версии Samsung 960 EVO на плате всегда есть по две микросхемы TLC 3D V-NAND, но параллелизм массивов флеш-памяти при этом различается. Накопители ёмкостью 250 и 500 Гбайт состоят из шестнадцати NAND-устройств, а в терабайтной версии их 32.

Декларируемые объёмы представителей серии 960 EVO кратны 250 Гбайт, а значит, пользователю доступен примерно 91 процент от общего объёма установленной флеш-памяти. Ещё около 2,5-4,5 процентов ёмкости отдано под статический SLC-кеш, работающий в рамках технологии Intellegent TurboWrite. Остальное пространство используется контроллером под внутренние нужды – для сборки мусора, выравнивания износа и под резервный фонд.

И к сказанному остаётся лишь добавить, что дизайн Samsung 960 EVO на самом деле не уникален. Совершенно аналогичным образом устроен основанный на тех же комплектующих OEM-накопитель PM961, в котором предварительно обкатывалась комбинация из контроллера Polaris и TLC 3D V-NAND третьего поколения. Однако потребительская версия всё же имеет некоторые отличия. Во-первых, в ней использована иная микропрограмма, с улучшенной производительностью и поддержкой технологии Intellegent TurboWrite. Во-вторых, для своих потребительских моделей Samsung изготавливает печатные платы чёрного цвета, которые, по мнению специалистов компании, лучше вписываются в самосборные компьютеры продвинутых пользователей.

⇡#Программное обеспечение

Тестируя Samsung 960 PRO, мы сетовали, что у производителя не был готов совместимый с этой моделью NVMe-драйвер, способный улучшить определённые аспекты производительности. К сегодняшнему дню ситуация поменялась – программисты Samsung выпустили новый драйвер версии 2.0.

Этот драйвер действительно оптимизирует профиль производительности Samsung 960 PRO и 960 EVO и несколько улучшает (в пределах 10 процентов) скорость случайной записи и случайного чтения при глубокой очереди запросов. Правда, при этом несколько снижается производительность при смешанной нагрузке, но серьёзной проблемы это не составляет.

Вместе с новым драйвером должна была появиться и следующая, совместимая с новинками версия сервисной утилиты Samsung Magician, в которой обещан переработанный интерфейс и целый ряд новых функций. Однако пока Samsung так и не смогла предоставить нам даже бета-версию перспективной утилиты, пообещав сделать это лишь в конце ноября.

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.

Раздел, в пределах которого тестируется скорость операций, имеет размер 32 Гбайт, а продолжительность каждого теста составляет сорок секунд. Такие параметры, в частности, позволят получать более релевантные результаты для тех SSD, которые используют различные технологии SLC-кеширования.

Используемые приложения и тесты:

• Iometer 1.1.0
  • Измерение скорости последовательного чтения и записи данных блоками по 128 Кбайт (наиболее типичный размер блока при последовательных операциях в десктопных задачах). Тестирование проводится при различной глубине очереди запросов, что позволяет оценивать как реалистичные, так и пиковые параметры быстродействия.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Измерение производительности при смешанной многопоточной нагрузке и установление её зависимости от соотношения между операциями чтения и записи. Тест проводится дважды: для последовательных операций чтения и записи блоками объёмом 128 Кбайт, выполняемых в два независимых потока, и для случайных операций с блоками объёмом 4 Кбайт, которые выполняются в четыре независимых потока. В обоих случаях соотношение между операциями чтения и записи варьируется с шагом 20 процентов.
  • 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, который выдаёт 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, а 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.

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

⇡#Список участников тестирования

Поскольку Samsung 960 EVO – это типичный потребительский NVMe-накопитель, для сравнения с ним мы собрали компанию из других SSD с таким же интерфейсом. На сегодняшний день их выпущено уже немало, но пока нам удаётся тестировать вместе все имеющиеся в продаже модели. Кроме того, для более наглядного сравнения в тесты был включён и быстродействующий SATA SSD в лице Samsung 850 PRO.

Поскольку для целей тестирования мы смогли получить все три варианта Samsung 960 EVO разной ёмкости, получился следующий перечень соперников:

• Intel SSD 600p 512 Гбайт (SSDPEKKW512G7, прошивка PSF100C);
• Intel SSD 750 400 Гбайт (SSDPEDMW400G4, прошивка 8EV101F0);
• Patriot Hellfire M.2 480 Гбайт (PH480GPM280SSDR, прошивка E7FM02.1);
• Plextor M8Pe 512 Гбайт (PX-512M8PeG, прошивка 1.01);
• Samsung 850 PRO 512 Гбайт (MZ-7KE512, прошивка EXM01B6Q);
• Samsung 950 PRO 512 Гбайт (MZ-V5P512, прошивка 1B0QBXX7);
• Samsung 960 EVO 250 Гбайт (MZ-V6E250, прошивка 1B7QCXE7);
• Samsung 960 EVO 500 Гбайт (MZ-V6E500, прошивка 1B7QCXE7);
• Samsung 960 EVO 1 Тбайт (MZ-V6E1T0, прошивка 1B7QCXE7);
• Samsung 960 PRO 512 Гбайт (MZ-V6P512, прошивка 1B6QCXP7);
• Toshiba OCZ RD400 512 Гбайт (RVD400-M22280-512G-A, прошивка 57CZ4102).

Используемые версии NVMe-драйверов:

• Intel Windows NVMe driver 1.7.0.1002;
• Microsoft Windows NVMe Driver 10.0.10586.0;
• OCZ NVMe Driver 1.2.126.843;
• Plextor NVMe Driver 1.4.0.0;
• Samsung NVM Express Driver 2.0.

⇡#

Последовательные операции чтения и записи

При последовательном чтении Samsung 960 EVO обеспечивает вполне достойную производительность и лишь немного проигрывает флагманским накопителям на базе MLC 3D V-NAND. Но при записи ситуация выглядит совсем иначе. Скорость TLC 3D V-NAND третьего поколения, собранной в восьмиканальный массив, оказывается не так уж и высока. И если в случае с SATA SSD это не было заметно из-за ограниченной пропускной способности интерфейса, то у Samsung 960 EVO недостаточная производительность записи сразу бросается в глаза.

Впрочем, в определённой степени это может быть замаскировано технологией Intellegent TurboWrite, которая кеширует операции записи в быстрой SLC-области. Если объём непрерывно записываемой информации не слишком велик, а на накопителе есть достаточно свободного места для того, чтобы технология кеширования могла расширить буфер до максимально возможного размера, то скорости Samsung 960 EVO при последовательной записи могут быть очень достойными. Так, при записи в SLC-буфер версии данного накопителя ёмкостью 500 Гбайт и 1 Тбайт способны развивать производительность порядка 1900-2000 Мбайт/с, а 960 EVO 250 Гбайт может выдать скорость до 1500 Мбайт/с. Чтобы проиллюстрировать это более наглядно, приведём график изменения моментальной производительности записи на разных версиях Samsung 960 EVO.

Здесь хорошо видны и скорости записи в SLC-режиме, и максимальный объём SLC-буфера, который даже в 250-гигабайтной версии 960 EVO достигает 13 Гбайт, чего должно быть достаточно при обычной пользовательской нагрузке в большинстве случаев. Однако тут же можно увидеть и скорость прямой записи в восьмиканальный массив TLC 3D V-NAND, которая, откровенно говоря, оптимизма не внушает. У Samsung 960 EVO 250 Гбайт она составляет порядка 300 Мбайт/с, у полутерабайтной версии – около 600 Мбайт/с, и только лишь в старшем накопителе 960 EVO 1 Тбайт она достигает приемлемого для современного NVMe SSD-накопителя значения в 1100 Мбайт/с. Тем не менее технология Intellegent TurboWrite вполне способна сделать так, чтобы столь низкие показатели производительности никоим образом не проявлялись.

Если же обратить внимание на то, как масштабируется быстродействие последовательных операций при росте глубины очереди запросов, то картина получается следующей (для наглядности на графиках здесь и далее приводятся показатели одной лишь 500-гигабайтной версии Samsung 960 EVO, остальные варианты этого SSD ведут себя схожим образом).

При последовательной записи скорость Samsung 960 EVO с ростом глубины очереди запросов не масштабируется – всё упирается в возможности памяти с трёхбитовой ячейкой. Зато при чтении картина получается совсем иной. Чтобы рассматриваемый накопитель смог полностью раскрыть весь свой потенциал, ему требуется относительно глубокая очередь запросов. В противном случае быстродействие снижается примерно в полтора раза.

⇡#Случайные операции чтения

Невысокая скорость записи за пределами SLC-кеша – это, если учесть предназначение Samsung 960 EVO, не такая уж и большая проблема. А вот то, что мы видим в части скорости случайного чтения – уже серьёзнее. Согласно результатам тестов, здесь 960 EVO не может обеспечить столь же высокого быстродействия, как флагманские накопители 950 PRO и 960 PRO. И это автоматически означает, что при реальной пользовательской нагрузке Samsung 960 EVO рекордсменом уже не станет.

Ещё интереснее понять, в чём может быть причина такого положения дел. Да, TLC 3D V-NAND имеет более высокую латентность по сравнению с MLC-памятью в том числе и на операциях чтения. Но скорость случайного чтения небольшими блоками зависит в первую очередь от мощности контроллера. Поэтому самое очевидное предположение заключается в том, что инженеры Samsung в недорогом NVMe SSD искусственно замедлили контроллер Polaris, чтобы добиться более явного разграничения в производительности между флагманским накопителем 960 PRO и более дешёвым 960 EVO.

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.

Отставание Samsung 960 EVO от накопителей более высокого класса прослеживается при любой глубине очереди запросов, и это ещё сильнее утверждает нас в мысли о сниженной частоте контроллера Polaris в этом накопителе.

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

Относительная производительность Samsung 960 EVO оказывается заметно хуже, чем у альтернатив, и при работе с большими блоками, размер которых превышает 16 Кбайт. Это – ещё одна причина, по которой реальное быстродействие этого SSD может не дотягивать до уровня, задаваемого Samsung 950 PRO и 960 PRO.

⇡#Случайные операции записи

При случайной записи без очереди запросов скорость Samsung 960 EVO аналогична производительности старшего собрата, основанного на MLC 3D V-NAND. Но при возникновении очереди запросов между ними может образовываться достаточно серьёзный разрыв, величина которого прямо зависит от того, помещаются или нет операции записи в SLC-кеш. Впрочем, данная проблема свойственна лишь младшему накопителю в семействе, остальные же представители серии 960 EVO демонстрируют вполне конкурентную скорость.

При дальнейшем росте параллелизма поступающей нагрузки можно увидеть, что к старшим версиям 960 EVO никаких претензий в части быстродействия случайной записи быть не может. Об этом, например, говорит график, показывающий зависимость скорости произвольной записи 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов.

Действительно, если говорить о версии Samsung 960 EVO ёмкостью 500 Гбайт, то при случайной записи она почти не отстаёт от 960 PRO. Это значит, что здесь параллельно с записью контроллер Polaris успевает освобождать SLC-буфер.

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

А вот при росте размеров блоков скорость записи вновь упирается в предел, определяемый производительностью массива TLC 3D V-NAND. Поэтому при работе с крупными блоками Samsung 960 EVO может конкурировать лишь с SATA SSD или с Intel SSD 600p, который так же, как и 960 EVO, базируется на памяти с трехбитовыми ячейками.

⇡#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.

Смешанные операции – ещё один вариант нагрузки, для эффективной обработки которой требуется не только высокая вычислительная мощность контроллера, но и быстрый массив флеш-памяти. Поэтому нет ничего удивительного в том, что достойный результат здесь показывает лишь терабайтный представитель серии Samsung 960 EVO. Накопители же на 250 и 500 Гбайт проигрывают конкурентам на базе MLC-памяти, пусть и основанным на более слабых в вычислительном плане контроллерах.

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.

Впрочем, картина, которую можно увидеть на приведённых графиках, скорее указывает на то, что и к контроллеру Polaris, работающему в составе Samsung 960 EVO, можно предъявить вполне обоснованные претензии. Если в потоке смешанных операций присутствуют одновременно и чтение, и запись, 960 EVO значительно уступает своему старшему собрату и показывает скорости, серьёзно не дотягивающие даже до пропускной способности массива TLC 3D V-NAND. И это может служить ещё одним подтверждением, что производительность Polaris в младшей модели NVMe SSD искусственным образом ограничена.

⇡#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.

График изменения производительности Samsung 960 EVO 500 Гбайт при продолжительной нагрузке имеет вполне типичный для накопителя на базе памяти с трёхбитовой ячейкой профиль. Первая короткая ступенька на графике – это результат работы технологии Intelligent Turbo Write. До тех пор, пока в SLC-буфере имеется свободное место, Samsung 960 EVO способен выдавать очень неплохую производительность при записи. Она на этом участке даже немного выше, чем у Samsung 960 PRO. Затем на графике следует примерно 40-процентное снижение скорости, вызванное исчерпанием места в SLC-кеше и необходимостью вести запись в относительно медленную TLC 3D V-NAND. К счастью, контроллер Polaris поддерживает прямой доступ в TLC-память, поэтому производительность на данном этапе падает лишь до уровня в 150 тысяч IOPS, сохраняя при этом отменное постоянство. Когда же в массиве флеш-памяти заканчиваются свободные страницы, скорость записи снижается ещё раз, и к концу нашего двухчасового теста она опускается до уровня в 24 тысячи IOPS. Но даже в этом случае постоянство моментальной производительности 960 EVO не вызывает никаких нареканий. Правда, абсолютное значение скорости в использованном состоянии по сравнению с Samsung 960 PRO, конечно же, значительно ниже. Разница – примерно двукратная.

Впрочем, обслуживание потока непрерывной записи – нагрузка для потребительского Samsung 960 EVO совершенно нетипичная, и проведённый эксперимент имеет исключительно теоретическую ценность. Гораздо более насущный вопрос – как после деградации скорости происходит её восстановление до первоначальных величин за счёт работы технологии сборки мусора. Для его исследования 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.

Samsung 960 EVO реагирует на команду TRIM как и положено – полной зачисткой свободных блоков флеш-памяти. А вот со сборкой мусора, выполняемой в автономном режиме, есть определённые нюансы. SATA-накопители Samsung, имеющие в своём арсенале технологию TurboWrite, освобождали SLC-кеш при любом простое, и поэтому их можно было смело использовать в средах без TRIM. Теперь же данная технология ускоренной записи вышла на новый уровень, и SLC-кеш 960 EVO состоит из статической и динамической частей. В результате в кеше 960 EVO без TRIM освобождается лишь статическая часть, причём при операциях последующей записи скорость оказывается несколько ниже ожидаемых значений, что, по всей видимости, связано с попытками контроллера каким-то образом согласовать между собой состояние частей кеша. Поэтому Samsung 960 EVO в средах без TRIM чувствует себя не столь уверенно.

⇡#Результаты в CrystalDiskMark

CrystalDiskMark — это популярное и простое тестовое приложение, работающее «поверх» файловой системы, которое позволяет получать результаты, легко повторяемые обычными пользователями.

Samsung 960 EVO 250GB		Samsung 960 EVO 500GB	Samsung 960 EVO 1TB

Если судить о производительности Samsung 960 EVO по CrystalDiskMark, то на первый взгляд кажется, что это – очень неплохое предложение. Однако даже в этом тесте, если сравнивать скорость рассматриваемого SSD и Samsung 960 PRO, имеет место серьёзное отставание по двум ключевым показателям: по скорости последовательного и мелкоблочного чтения без очереди запросов. Иными словами, даже если все записи выполняются через технологию Intelligent Turbo Write, а скорости смешанных операций в расчёт не берутся, назвать Samsung 960 EVO удешевлённым аналогом 960 PRO всё равно не получается.

⇡#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.

По ходу синтетического тестирования у Samsung 960 EVO нашлось немало изъянов, которые не дают возможности отнести его к числу флагманских предложений. В PCMark 8 все они, очевидно, внесли вклад в суммарный результат, и в итоге средневзвешенная производительность новинки оказалась примерно на 25-30 процентов хуже, чем у Samsung 960 PRO. И это поставило Samsung 960 EVO ниже Plextor M8Pe, Toshiba OCZ RD400 и Patriot Hellfire M.2. То есть получилось так, что среди NVMe SSD новое предложение Samsung неожиданно оказалось одним из самых медленных вариантов в PCMark 8 (если не брать в расчёт Intel SSD 600p).

Интегральный результат PCMark 8 нужно дополнить и показателями производительности, выдаваемыми накопителями при прохождении отдельных тестовых трасс, которые моделируют различные варианты реальной нагрузки. Дело в том, что при разноплановой нагрузке флеш-приводы могут вести себя каким-либо особым образом.

В целом никаких отклонений производительности при прохождении отдельных сценариев не наблюдается. Разве только Samsung 960 EVO удаётся несколько лучше, чем в прочих случаях, выступать в Adobe Photoshop.

⇡#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 файловых операциях Samsung 960 EVO выдаёт относительно неплохую скорость. Во многом это объясняется тем, что SLC-кеш накопителей этой серии имеет большой объём, и даже при работе с тестовой папкой объёмом 8 Гбайт нам не приходится сталкиваться с прямой записью в массив TLC 3D V-NAND. Кроме того, операции чтения в процессе копирования и разархивации носят преимущественно последовательный характер, а в этом случае производительность 960 EVO нареканий не вызывает.

Однако в том случае, когда на дисковую подсистему ложится нагрузка, связанная с запуском приложений и программ, Samsung 960 EVO уже не кажется столь быстрым NVMe SSD. Здесь основной объём операций связан с неконвейеризируемыми операциями чтения, и технология Intelligent Turbo Write не даёт никакого ускоряющего эффекта. В результате рассматриваемый NVMe-накопитель попадает в число аутсайдеров, опережая разве только Intel SSD 600p.

⇡#Проверка температурного режима

При тестировании 960 PRO мы говорили о том, что инженерам Samsung почти удалось решить проблему перегрева. Действительно, температурный режим нового флагманского накопителя при чтении вообще не выходит за установленные рамки, а при непрерывной записи до критического нагрева контроллера и включения троттлинга успевает пройти до полутора минут, за которые можно успеть записать 180-200 Гбайт информации. А это значит, что в реальных условиях с перегревом Samsung 960 PRO столкнуться практически нереально.

Рассматриваемый же в этом обзоре Samsung 960 EVO должен быть ещё менее проблемным. В пользу этого говорит несколько факторов. Во-первых, в нём контроллер Polaris не совмещён в одной микросхеме с кристаллом DRAM, как это сделано в 960 PRO. Во-вторых, судя по всему, работает он на более низкой частоте. И в-третьих, применение TLC 3D V-NAND дополнительно сдерживает его предельную производительность, позволяя функционировать в несколько расслабленном режиме.

Для того чтобы проверить высказанное предположение на практике, был проведён натурный эксперимент, в рамках которого мы нагружали накопители последовательными операциями с глубиной очереди запросов в 32 команды: как показывает практика, в этом случае тепловыделение SSD оказывается максимальным. Испытания проводились на открытом стенде, какой-либо дополнительный обдув SSD воздушным потоком не производился.

При нагрузке в виде операций чтения все три версии Samsung 960 EVO продемонстрировали свою способность работать с сохранением исключительно благоприятного теплового режима.

45 градусов – это тот максимум, который нам удалось выжать из Samsung 960 EVO при непрерывной пятиминутной нагрузке в виде операций чтения. Естественно, ни о каком перегреве здесь речь не идёт.

Однако при записи увидеть троттлинг всё-таки удалось.

Правда, перегрев и падение производительности, спровоцированное вмешательством защитной технологии Dynamic Thermal Guard, нам удалось зафиксировать лишь у самой вместительной, терабайтной версии накопителя. Через пару минут непрерывной записи её температура доходит до 75 градусов и активируется троттлинг. Более же простые Samsung 960 EVO ёмкостью 250 и 500 Гбайт до критической температуры не разогреваются вообще. Очевидно, что скорость записи в массив TLC 3D V-NAND, состоящий из шестнадцати устройств, за пределами SLC-кеша не столь велика для того, чтобы сколь-нибудь существенно прогреть контроллер Polaris.

Иными словами, Samsung 960 EVO стал первым побывавшим в нашей лаборатории NVMe SSD компактного форм-фактора M.2, который не перегревается при интенсивных операциях. Правда, в полной мере это относится лишь к модификациям с ёмкостью 250 и 500 Гбайт, а терабайтный вариант при особом старании всё-таки можно раскочегарить до критической температуры. Однако отсутствие троттлинга хотя бы в младших версиях – уже очень большое достижение на фоне того, как ведут себя любые альтернативные высокоскоростные M.2-накопители без дополнительного охлаждения.

⇡#Тестирование выносливости

Результаты тестирования надёжности Samsung 960 EVO приведены в отдельном специальном материале «Надёжность SSD: результаты ресурсных испытаний».

⇡#Выводы

Мы давно привыкли к тому, что имя Samsung, фигурирующее в названии какой-либо модели твердотельного накопителя, является верным маркером рекордной производительности. Именно поэтому недорогой 960 EVO был одной из самых ожидаемых новинок этой осени. Ведь все были практически уверены, что соотношение потребительских характеристик в паре 960 PRO – 960 EVO окажется примерно таким же, как у 850 PRO и 850 EVO. То есть от Samsung 960 EVO ожидалось, что это будет доступный массовый NVMe-накопитель, способный в то же время претендовать и на звание одного из быстрейших вариантов такого рода, а его отличия от 960 PRO будут заключаться главным образом в сокращённом до трёх лет гарантийном сроке и в уполовиненном задекларированном ресурсе.

Однако в реальности всё оказалось совсем не так, и одними лишь изменениями в условиях гарантии дело не ограничилось. Как показало тестирование, производительность Samsung 960 EVO серьёзно не дотягивает до уровня, обозначенного флагманскими SSD компании, и даже более того, новинка во многих случаях выступает хуже NVMe-накопителей других производителей. В быстродействии 960 EVO нашлось сразу несколько серьёзных изъянов, которые особенно отчётливо проявляются при смешанных нагрузках и при случайных операциях чтения с блоками данных большого размера. Из-за этого быстродействие 960 EVO оказывается достаточно скромным и во многих реальных пользовательских сценариях. Конечно, он всё равно заметно превосходит любые SATA SSD, но на фоне предложений вроде Plextor M8Pe или Patriot Hellfire M.2 рассмотренный вариант Samsung назвать однозначно лучшим по скорости совершенно невозможно. Фактически флагманским уровнем производительности Samsung 960 EVO может похвастать лишь только при простом копировании файлов, то есть там, где операции с данными носят отчётливо выраженный последовательный характер.

Впрочем, всё это не делает 960 EVO неудачным продуктом. Да, Samsung избаловала нас своими революционными SSD, и на этот раз мы получили не совсем то, к чему привыкли. Чтобы оценить новинку объективно, нужно принять, что речь теперь идёт о массовом предложении, потребительские качества которого следует рассматривать в контексте его цены. Не стоит забывать, что в основе Samsung 960 EVO лежит недорогая TLC 3D V-NAND, а значит, его антагонистом выступает отнюдь не 960 PRO, а накопители класса Intel SSD 600p. И в данной нише новинка южнокорейского гиганта смотрится вполне органично и даже выигрышно.

Иными словами, 960 EVO совершенно не претендует на то, чтобы быть объектом внимания авангарда компьютерного сообщества. С его помощью Samsung хочет продвигать NVMe SSD в массовые системы, и это ей вполне может удаться. Несмотря на то, что по меркам флагманских NVMe-накопителей 960 EVO кажется не слишком быстрой моделью, он не только качественно превосходит любые SSD прошлого поколения, работающие через SATA-интерфейс, но и во многих случаях способен соперничать с недорогими NVMe-накопителями на контроллерах Marvell, Phison или Silicon Motion. При этом на 960 EVO установлена такая цена, которая позволяет рассматривать его как прямую альтернативу потребительским SATA-накопителям верхнего уровня. И даже более того, нет никаких сомнений в том, что в ближайшей перспективе стоимость этой модели будет агрессивно снижаться. В результате в лице Samsung 960 EVO мы получили добротный продукт, который не ставит рекордов, но зато очень интересен соотношением цены и производительности, ведь, судя по всему, это будет один из самых дешёвых NVMe SSD на рынке. А то, что для энтузиастов интереса он не представляет, совершенно логично: для этой аудитории в ассортименте южнокорейского гиганта предусмотрена другая модель – 960 PRO.