Обзор SSD-накопителя Silicon Power Slim S55: версия 2017 года, c 3D-эффектами

Рынок твердотельных накопителей переживает сейчас не лучшие времена. NAND-память в дефиците, и цены на неё растут уже четвёртый квартал подряд, что, с одной стороны, приводит к проблемам с поставками потребительских SSD, а с другой — влечёт за собой их удорожание. В конечном итоге всё это сказывается и на интересе к твердотельным накопителям со стороны покупателей. Неудивительно, что со второй половины прошлого года продажи SSD практически не увеличиваются, а в первом квартале 2017-го был даже зафиксирован некоторый спад. Ещё бы, рост средней цены накопителей не добавляет покупателям энтузиазма, тем более что его масштабы более чем заметны: только за последний квартал SSD на базе MLC-памяти стали дороже на 12-16 процентов, а TLC-накопители прибавили в цене 10-16 процентов.

Положение осложняется ещё и тем, что никто не ждёт быстрого улучшения ситуации. Вслед за наступившим сейчас периодом относительного затишья производители SSD ожидают новой волны проблем с недопоставками NAND-памяти, которая, согласно прогнозам, придёт в третьем квартале вместе с массовым обновлением модельных рядов флагманских смартфонов, включая и Apple iPhone. Облегчения же дефицита флеш-памяти и возвращения ценовых тенденций к привычному и логичному положению дел можно ждать не ранее конца года, когда основные производители флеш-памяти смогут наконец наладить полномасштабные поставки 3D NAND второго поколения.

В сложившихся условиях одним из приоритетов в разработке новых моделей SSD стало стремление к их удешевлению. Большинство массовых моделей накопителей, которые пришли на рынок в последнее время, основываются на ультрабюджетных платформах, что даёт возможность производителям хоть как-то удерживать цены конечной продукции, не слишком теряя при этом в объёмах продаж. Расцвет переживают накопители, в дизайне которых нет DRAM и используются сильно упрощённые, маломощные контроллеры. Удаление из схемы работы SSD динамической оперативной памяти и экономия на базовом чипе отчасти компенсирует удорожание флеш-памяти и позволяет получать продукты с не слишком шокирующей покупателей конечной ценой.

Поэтому нет ничего удивительного в том, что большинство новинок SSD, которые заполняют в последнее время прилавки магазинов, это решения на базе контроллеров Phison S11, SMI SM2258XT и Marvell 88NV1120 – микросхем независимых разработчиков, где во главу угла поставлена простота и экономия. Естественно, все такие модели SSD используют также и более дешёвую NAND-память с трёхбитовыми ячейками.

Однако в последнее время в ассортименте подобных продуктов наметились некоторые изменения, связанные с появлением на открытом рынке флеш-памяти с трёхмерной структурой. Компания Micron, которая с трёхлетним отставанием от Samsung смогла наладить производство 32-слойной памяти с приемлемым для твердотельных накопителей качеством, постепенно начала обеспечивать продукцией не только себя саму, но и ближайших партнёров. В результате на рынок начали прибывать достаточно любопытные новинки. Так, вслед за первым SSD на базе микроновской TLC 3D NAND, накопителем Crucial MX300, появились основанные на такой памяти продукты ADATA и Transcend, а затем TLC 3D NAND стали брать на вооружение и производители третьего эшелона, которые пользуются конструктивными наработками, предлагаемыми разработчиками контроллеров.

В частности, не так давно готовый дизайн накопителей на базе бюджетной платформы без оперативной памяти и с TLC 3D NAND появился у компании Phison, решениями которой пользуется несметное число партнёров. И сейчас SSD, построенные на такой платформе, активно проникают в розничную сеть под различными торговыми марками. Мы решили поближе познакомиться с примером такого продукта и выбрали для тестирования один из новых SSD под брендом Silicon Power – Slim S55.

Здесь необходимо сделать оговорку о том, что накопитель с названием Silicon Power Slim S55 мы уже тестировали. Однако это было три года назад, и за прошедшее время многое изменилось. Дело в том, что компания Silicon Power не считает нужным выдерживать постоянство аппаратной платформы своих продуктов и меняет её исходя из текущей рыночной ситуации. Поэтому модель Slim S55, которая позиционируется как бюджетный SSD, с тех пор последовательно сменила несколько вариантов начинки, успев побывать накопителем на контроллерах SandForce SF-2281, Phison PS3108-S8, PS3109-S9, PS3110-S10, и вот теперь она наконец-то добралась до контроллера Phison PS3111-S11. Именно такую актуальную модификацию образца 2017 года мы и взяли для нового исследования. Интерес к ней вызван в первую очередь тем, что этот накопитель является воплощением типового эталонного дизайна, который сегодня используется в большом числе продуктов других производителей: Patriot, GOODRAM, Smartbuy, GALAX, PNY и других. Иными словами, всё, что будет сказано про Silicon Power Slim S55, в равной степени можно отнести к массе других накопителей на контроллере Phison S11 с микроновской TLC 3D NAND.

⇡#Технические характеристики

Итак, текущий вариант Silicon Power Slim S55 – это накопитель на базе контроллера Phison PS3111-S11. Сам по себе этот чип уже не нов – первые SSD на его основе начали появляться на рынке более полугода тому назад. Но до нашей лаборатории подобное решение дошло только сейчас – в первую очередь это связано с тем, что мейнстримом микросхема Phison S11 стала совсем недавно. Раньше же её позиционировали в качестве нишевого решения для каких-то специализированных применений, где вопрос цены стоял особенно остро.

Главная особенность контроллера Phison PS3111-S11 заключается в том, что он совсем не похож на своего предшественника, Phison S10, а представляет собой результат творчества иной инженерной команды, которая старалась сделать максимально простую, но в то же время приемлемую по характеристикам платформу. И в прямом сравнении архитектуры с S10 новая микросхема S11 серьёзно проигрывает. Вместо четырёхъядерного процессора, который лежал в основе S10, в новом чипе есть лишь одно ARM-ядро. Число каналов для работы с флеш-памятью сократилось в четыре раза – их осталось только два. К тому же из контроллера убрали внешний DRAM-интерфейс. С другой стороны, такой контроллер значительно дешевле.

Казалось бы, решение со столь скромным внутренним потенциалом должно иметь сильно урезанные характеристики производительности. Однако разработчики обещают скорости чтения до 550 Мбайт/c и до 95 тыс. IOPS, что и позволяет производителям вроде Silicon Power позиционировать накопители класса Slim S55 в качестве недорогих массовых продуктов.

Безусловно, основные опасения касательно платформы Phison PS3111-S11 связаны с отсутствием в ней DRAM-буфера. В архитектуре SSD этот буфер применяется в первую очередь для хранения копии таблицы трансляции адресов, посредством которой логические адреса блоков данных (по которым к ним обращается операционная система) сопоставляются с физическими адресами в массиве флеш-памяти. Эта таблица – ключевой элемент накопителя, и скорость доступа к ней сильно влияет на быстродействие SSD, особенно при операциях с мелкими блоками. Поэтому копию таблицы трансляции принято хранить не только в энергонезависимой NAND-, но в значительно более быстрой DRAM-памяти.

Кроме того, таблица трансляции адресов подвергается постоянному изменению. Необходимость в модификации таблицы возникает как при любой записи, так и при работе технологий выравнивания износа и сборки мусора. Следовательно, хранить копию этой таблицы в DRAM полезно и для снижения нагрузки на флеш-память. Таким образом, накопители с архитектурой без DRAM в любом случае теряют не только в скорости, но и в надёжности.

Однако в Phison подошли к проблеме с иной стороны. Как показали статистические исследования, при повседневной эксплуатации потребительских твердотельных накопителей в них активно используется лишь порядка 8 процентов от всего содержимого таблицы трансляции адресов. Поэтому при разработке PS3111-S11 было решено заменить внешний буфер DRAM большого объёма, который заметно увеличивает себестоимость SSD, небольшим SDRAM-буфером, встроенным непосредственно в контроллер. Размер такого буфера составил 32 Мбайт, чего, при определённых допущениях, должно хватать для типичных сценариев использования SSD в персональных компьютерах.

Таким образом, Silicon Power Slim S55, основанный на двухканальной платформе Phison S11 без внешней DRAM, представляет собой модель начального уровня. Однако это не лишает её уникальности. Дело в том, что в паре с контроллером Phison S11 в накопителе Silicon Power используется не обычная для бюджетной платформы планарная TLC NAND компаний Toshiba или SK Hynix, а трёхмерная 32-слойная TLC 3D NAND, выпущенная Micron. Такая память в данном случае выбрана для дополнительного снижения себестоимости: чипы Micron 384-гигабитной ёмкости действительно дешевле. При этом, если верить обещаниям производителя, скоростные показатели остаются на том же уровне. Например, по паспортным характеристикам Silicon Power Slim S55 мало отличается от похожего накопителя Patriot Spark, где контроллер Phison S11 соседствует с планарной TLC NAND компании Toshiba.

Впрочем, нужно понимать, что заявляемые скоростные характеристики современных TLC-накопителей, будь они основаны на 2D- или на 3D-памяти, определяются технологией SLC-кеширования, ускоряющей операции записи. Есть SLC-кеш и у Silicon Power Slim S55, его объём составляет порядка 1,6 Гбайт на каждые 128 Гбайт ёмкости накопителя. Именно поэтому формальные спецификации Slim S55 и выглядят, как будто он готов конкурировать с гораздо более дорогими SATA SSD. А вот так ли это в действительности и если да, то всегда ли — нам и предстоит проверить.

Здесь стоит обратить внимание на один любопытный момент: приведённые в нашей таблице спецификации списаны с фирменного сайта Silicon Power, но там они сопровождаются примечанием: «Скорость передачи данных может отличаться в зависимости от платформы». Это значит, что на самом деле заявленные скоростные параметры производитель не гарантирует, что совершенно не удивительно в свете того, что платформа в Slim S55 подвержена спорадическим изменениям.

Объяснение этого парадокса заключается в том, что Silicon Power, подобно прочим мелким производителям накопителей, не занимается самостоятельным выпуском ни компонентов SSD, ни готовой продукции. Поэтому то, что в конечном итоге поступает под этой маркой в магазины, во многом зависит от наличия и цены тех или иных компонентов на открытом рынке. Например, ещё два-три месяца тому назад в Slim S55 устанавливалась планарная TLC-память, но с появлением доступной TLC 3D NAND Phison стала предлагать партнёрам накопители и с ней, и в Silicon Power решили перейти на реализацию именно такой модификации. Информация на сайте при этом остаётся неизменна, ведь кто знает, что попадёт в эти накопители в ближайшем будущем.

На данный же момент на примере Silicon Power Slim S55 мы можем познакомиться с референсным продуктом Phison, построенным по формуле «S11 плюс Micron TLC 3D NAND». В накопителе польской компании нет никаких уникальных оптимизаций, и даже прошивка написана инженерами Phison. Таким образом, тестирование Slim S55 позволяет составить мнение о целом классе подобных продуктов, которые в последнее время активно завоёвывают рынок.

Причём нет никаких сомнений в том, что SSD с такой начинкой окажутся популярными — в их пользу играет низкая цена. Тот же Silicon Power Slim S55 вместе с Patriot Splash, Smartbuy Revival 2 и Western Digital Green попадает в начальную ценовую категорию и по сравнению с моделями более высокого класса вроде Samsung 850 EVO оказывается дешевле как минимум на 25 процентов.

Конечно, нужно понимать, что Silicon Power Slim S55 – типичный продукт начального уровня: он имеет более низкую производительность, особенно за пределами SLC-кеша, а срок гарантии составляет всего три года. Зато в Slim S55 не ставится никаких ограничений по предельному ресурсу, даже несмотря на то, что выносливость TLC 3D NAND за авторством Micron, которую эта компания выбрасывает на открытый рынок, как показывают проводимые нами тесты надёжности SSD, вызывает серьёзные вопросы. Но в случае Slim S55 надёжность подкреплена мощными внутренними алгоритмами Phison PS3111-S11, среди которых есть вероятностная коррекция ошибок LDPC ECC. И в какой-то мере это способно помочь избежать проблем.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Для тестирования Silicon Power Slim S55 мы выбрали образец ёмкостью 240 Гбайт. Поскольку в настоящем обзоре речь пойдёт о доступной модели, такой объём представляется наиболее интересным и ходовым.

Внешность Silicon Power Slim S55 сразу наводит на мысли о тотальной экономии при производстве. Изготовители недорогих накопителей шаг за шагом удешевляли в том числе и конструкцию контейнера SSD, и теперь корпуса бюджетных моделей стали делаться не из металла, а из пластика и скрепляются они не винтами, а защёлками. Именно такова конструкция внешней оболочки Silicon Power Slim S55.

Неудобство в этом только одно: вскрыть накопитель без повреждений внутрикорпусных защёлок невозможно. В остальном же ничего страшного в таком исполнении нет. Раньше металлические корпуса были жизненно необходимы для отвода тепла от внутренностей SSD, но микросхема Phison PS3111-S11 производится по 40-нм техпроцессу, работает на частоте всего лишь 200 МГц и имеет тепловыделение не более 1,5 Вт, поэтому разогреть внутренний объём 2,5-дюймового накопителя с толщиной 7 мм до сколь-нибудь существенных температур она не в состоянии.

Этикетка на корпусе Slim S55 только одна, хотя на нижней поверхности SSD имеется пустующее углубление для второй наклейки. Она содержит самый минимум информации: помимо названия модели, её ёмкости и серийного номера, никаких сведений больше нет. Это весьма прискорбно — если учесть переменчивость начинки Silicon Power Slim S55, не помешала бы дата производства и версия прошивки: они могли бы дать хоть какой-то намёк на то, какая начинка нас ожидает внутри. Например, версии накопителей с контроллером Phison S11 и TLC 3D NAND компании Micron легко выявляются по прошивке с обозначением SBFM71.0.

Внутренности накопителя выглядят следующим образом.

Тут видны и одноразовые защёлки, которые скрепляют две половинки корпуса в единое целое, и то, насколько мало места занимает внутри корпуса плата с компонентами SSD.

Помимо базового контроллера Phison PS3111-S11, на плате имеется лишь четыре микросхемы флеш-памяти. Отдельную микросхему SDRAM в бюджетные SSD теперь ставить не принято. Да и сам контроллер S11 крайне миниатюрен — например, чип Phison S10 был как минимум вдвое больше.

Массив флеш-памяти набран четырьмя микросхемами, которые, если присмотреться, несут на себе различную маркировку. Это неудивительно, ведь 32-слойные кристаллы TLC 3D NAND компании Micron первого поколения имеют ёмкость 384 Гбит, а значит, для того, чтобы набрать памяти на накопитель с ёмкостью 240-256 Гбайт, требуется шесть таких полупроводниковых устройств. Соответственно, две микросхемы с маркировкой NW838 (MT29F768G08EECBBJ4-37) заключают внутри себя по два кристалла TLC 3D NAND, а две другие микросхемы, промаркированные как NW837 (MT29F384G08EBCBBJ4-37), содержат по одному кристаллу. В результате к первому каналу контроллера Phison PS3111-S11 оказывается подключено четыре устройства NAND, а ко второму – два.

Есть и ещё одна особенность, обусловленная использованием в Silicon Power Slim S55 трёхбитовой 3D NAND. Из-за нетипичной ёмкости отдельных кристаллов NAND полный объём массива флеш-памяти оказывается равен не 256, а 288 Гбайт. Однако лишние гигабайты попросту заблокированы прошивкой: они не используются ни при SLC-кешировании, ни в подменном фонде, ни во внутренних алгоритмах накопителя. Пользователю же, как и в модификациях Slim S55 с планарной TLC-памятью, оказывается доступно лишь 223 ГиБ.

Архитектура рассматриваемой версии Silicon Power Slim S55, её печатная плата и микропрограмма от начала и до конца разработаны инженерами Phison. В этой модели SSD нет никаких отклонений от референсного дизайна, и даже более того, сам накопитель изготовлен силами тайваньского разработчика. Роль же Silicon Power заключается лишь в том, что её специалисты среди многообразия различных конфигураций платформы Phison S11 выбрали именно ту, которую мы видим в Slim S55. И это означает, что Slim S55 далеко не уникален — этот же накопитель нетрудно найти под другими именами.

⇡#Программное обеспечение

Для накопителей, основанных на платформе Phison S11, существует единая сервисная утилита Phison SSD Toolbox. Однако Silicon Power предлагает опираться на собственную утилиту – SP Toolbox. В отличие от Phison SSD Toolbox она разработана программистами Silicon Power, имеет самобытное внешнее оформление и предлагает несколько непривычный набор возможностей.

Впрочем, многие базовые вещи SP Toolbox делать всё-таки умеет. С её помощью можно получить сведения о состоянии SSD, оценку жизнеспособности массива флеш-памяти, суммарный объём записанных данных и прогноз оставшегося времени жизни.

Утилита позволяет посмотреть и на более подробные сведения о состоянии флеш-памяти (на основании показаний S.M.A.R.T.) или получить значения S.M.A.R.T.-параметров в чистом виде.

Также в составе SP Toolbox есть инструментарий для проведения диагностического сканирования накопителя и для оценки его производительности.

Тем не менее некоторых важных функций в составе SP Toolbox не хватает. Так, утилита не позволяет выполнять команду Secure Erase, не умеет управлять подачей команд TRIM и лишена средств для обновления прошивки. А это значит, что на практике использовать её придётся вместе с Phison SSD Toolbox, а не вместо неё. Иными словами, утилита SP Toolbox выглядит достаточно бледно.

⇡#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 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 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. 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, а в качестве тестового набора используется рабочая директория, включающая офисные документы, фотографии и иллюстрации, pdf-файлы и мультимедийный контент общим объёмом 8 Гбайт.

  • Измерение скорости архивации файлов. Тест проводится с той же рабочей директорией, что и копирование, а 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.

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

⇡#Список участников тестирования

Silicon Power Slim S55 – бюджетный продукт. Поэтому для сравнения с ним мы постарались подобрать несколько SSD нижней ценовой категории. К этой компании мы добавили «эталонные» модели Samsung 850 EVO, Crucial MX300 и WD Blue SSD — и в результате получился следующий список участников тестирования:

• ADATA Ultimate SU800 256 Гбайт (ASU800SS-256GT-C, прошивка P0801A);
• Crucial MX300 275 Гбайт (CT275MX300SSD1, прошивка M0CR021);
• Silicon Power Slim S55 240 Гбайт (SP240GBSS3S55S25, прошивка SBFM71.0);
• Kingston SSDNow UV400 240 Гбайт (SUV400S37/240G, прошивка 0C3J96R9);
• Samsung 750 EVO 250 Гбайт (MZ-750250, прошивка MAT01B6Q);
• Samsung 850 EVO 250 Гбайт (MZ-75E250, прошивка EMT02B6Q);
• Toshiba OCZ TL100 240 Гбайт (TL100-25SAT3-240G, прошивка SBFZ10.3);
• Toshiba OCZ TR150 240 Гбайт (TRN150-25SAT3-240G, прошивка SAFZ12.3);
• Western Digital Green 240 Гбайт (WDS240G1G0A, прошивка Z3311000).

Все тестовые накопители были подобраны близкой ёмкости – 240-275 Гбайт.

Напомним, что из представленного списка накопителями на базе многослойной TLC-памяти, помимо Silicon Power Slim S55, являются ADATA Ultimate SU800, Samsung 850 EVO и Crucial MX300, все же остальные перечисленные выше накопители – это SSD на планарной TLC NAND. При этом максимально удешевлённый дизайн без DRAM среди протестированных моделей используется в главном герое обзора – Silicon Power Slim S55, а также в Toshiba OCZ TL100 и в Western Digital Green.

⇡#Производительность

Последовательные операции чтения и записи

Скорость последовательного чтения – это самый лёгкий вариант нагрузки, какой только можно придумать для SSD. И с такими операциями Silicon Power Slim S55 справляется неплохо. А вот с записью… На самом деле, выдающейся скорости записи от этого SSD никто и не ждал. Эта модель основывается на флеш-памяти с трёхбитовыми ячейками, производительность записи в которые по сравнению с MLC NAND существенно ниже. И здесь значимой оказывается архитектура. В основе Silicon Power Slim S55 лежит двухканальный контроллер Phison S11, и его степени параллелизма, как видно по результатам, при записи явно не хватает. По этой характеристике Slim S55 ощутимо проигрывает накопителям более высокой ценовой категории.

Ещё один тревожный симптом – полуторакратный проигрыш Silicon Power Slim S55 ультрабюджетному накопителю Toshiba OCZ TL100. Оба эти SSD основываются на одном и том же контроллере, и разница между ними заключается лишь в памяти. Продукт Toshiba использует собственную планарную TLC-память, а значит, трёхмерная TLC 3D NAND компании Micron в реальности заметно медленнее, чем 2D-память, — по крайней мере если она работает под управлением контроллера Phison S11.

Для того чтобы скомпенсировать низкую скорость последовательной записи, по которой Silicon Power Slim S55 как минимум вдвое проигрывает даже механическим жёстким дискам, в этом накопителе реализована технология SLC-кеширования. Чтобы посмотреть, как она работает, давайте пронаблюдаем за изменением моментальной производительности при последовательной записи большого объёма данных.

Как видите, если писать на Silicon Power Slim S55 не более 3,5 Гбайт за раз, то с низкой производительностью вы, скорее всего, не столкнетесь. Иными словами, проблемными сценариями может стать инсталляция крупных программных пакетов, копирование больших объёмов информации или, например, перекодирование цифрового контента. Если же пользоваться Slim S55 преимущественно для хранения данных, то претензий к его скоростным характеристикам будет гораздо меньше.

Обычно скорость SATA SSD при последовательных операциях достигает своего максимума даже без какой-либо конвейеризации. Однако на всякий случай мы решили посмотреть, как масштабируется производительность последовательных операций при изменении глубины очереди запросов.

Рост глубины очереди запросов не способствует росту скорости последовательной записи на рассматриваемый накопитель. При чтении же наблюдается некий провал в производительности при глубине очереди в восемь команд, но, с чем он связан, совершенно непонятно.

⇡#Случайные операции чтения

Случайные операции – слабое место любых накопителей, построенных на контроллерах Phison. Бюджетный контроллер PS3111-S11 в этом плане наиболее уязвим, ведь ему приходится не только работать без полноценного DRAM-буфера, но и к тому же обслуживать все операции единственным ARM-ядром. Так что расположению результата Silicon Power Slim S55 в нижней части диаграмм мы не удивлены. К тому же здесь есть и положительный момент: рассматриваемый накопитель Silicon Power Slim обходит по производительности WD Green SSD.

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.

Увеличение глубины очереди запросов почти ничего не меняет. Silicon Power Slim S55 уступает накопителям, имеющим полноценный DRAM-буфер, обгоняя при высокой глубине очереди запросов лишь накопители вроде WD Green. Применение TLC 3D NAND в данном случае негативно влияет на его характеристики. Похожий на Slim S55 накопитель под маркой Toshiba OCZ, массив флеш-памяти которого построен на базе планарной памяти, с ростом конвейеризации оказывается существенно быстрее.

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

Не является коньком Silicon Power Slim S55 и работа с блоками большого размера. Увы, все тесты случайного чтения сходятся в одном: в основе Silicon Power Slim S55 лежит слабая платформа. Сочетание контроллера Phison S11 и TLC 3D NAND не позволяет получить хорошую скорость при любых типах операций произвольного чтения, что неминуемо сделает этот накопитель медленнее большинства альтернатив в реальной жизни.

⇡#Случайные операции записи

Отсутствие в схеме работы Silicon Power Slim S55 динамической памяти сказывается и на производительности мелкоблочной записи. Впрочем, как и в случае чтения, уровень WD Green SSD рассматриваемый накопитель всё-таки выдаёт.

Ещё более наглядно это видно на графике, показывающем зависимость скорости произвольной записи 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов.

Как бы то ни было, Silicon Power Slim S55 – это один из самых медленных современных SSD. Если говорить о производительности, то совмещение с контроллером Phison S11 трёхмерной памяти компании Micron оказалось явно не лучшей идеей. Версии платформы Phison S11, которые комплектуются планарной TLC NAND компании Toshiba, наверняка могли бы предложить более высокое быстродействие. На это однозначно указывает результат участвующего в тестировании Toshiba OCZ TL100 – накопителя на том же контроллере и без DRAM, но с планарной флеш-памятью с трёхбитовыми ячейками. Однако конфигурация c 3D NAND — единственный способ предложить минимальную цену.

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

Ничего особенно утешительного нельзя сказать и про скорость при случайной записи данных блоками крупного размера. Здесь Silicon Power Slim S55 оказывается похож по скорости на WD Green SSD.

⇡#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.

Последовательная смешанная нагрузка — не лучший сценарий для Silicon Power Slim S55, основанного на одноядерном контроллере Phison S11. Однако при случайной нагрузке смешанного характера этот накопитель оказывается быстрее бюджетного накопителя Western Digital.

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.

Никаких неожиданностей нет и здесь. Судя по тестам, обрабатывать сколь-нибудь сложные нагрузки с приемлемой скоростью Silicon Power Slim S55 не может. Впрочем, производитель его для них и не позиционирует. Это – предложение начального уровня, которому, при условии низкой цены, можно простить невысокие результаты в таких нагрузочных тестах.

⇡#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.

Поскольку Silicon Power Slim S55 – бюджетный накопитель, построенный без полноценного DRAM-буфера, хорошим постоянством моментальных скоростей он порадовать не может. Впрочем, вряд ли это имеет какое-то значение для SSD такого уровня. Гораздо важнее отметить тот факт, что скорость записи на этот SSD низка настолько, что для заполнения его информацией нам потребовалось почти два часа. Более-менее высокая производительность наблюдалась лишь на начальном этапе теста, когда записи происходили в SLC-кеш. При случайной записи с высокой скоростью Silicon Power Slim S55 принимает чуть менее 4 Гбайт, затем показатели производительности снижаются до 50-60 Мбайт/с.

Давайте посмотрим теперь, как у Silicon Power Slim S55 работает сборка мусора. Для исследования этого вопроса после завершения предыдущего теста, приводящего к деградации скорости записи, мы выжидаем 15 минут, в течение которых SSD может попытаться самостоятельно восстановиться за счёт сборки мусора, но без помощи со стороны операционной системы и команды TRIM, и замеряем быстродействие. Затем на накопитель принудительно подаётся команда TRIM — и скорость измеряется ещё раз, что позволяет убедиться в способности SSD с помощью TRIM полностью восстанавливать свою паспортную производительность.

Здесь – без неожиданностей. После 15-минутного простоя оказывается, что сборка мусора без каких-либо пинков со стороны операционной системы не работает. Но зато контроллер во время простоя самостоятельно освобождает SLC-кеш, что даёт возможность записать новые 4 Гбайт данных с высокой скоростью. Подача же команды TRIM заставляет накопитель полностью восстановить своё быстродействие. После неё под будущие операции очищается и кеш, и незанятые файловой системой блоки флеш-памяти.

⇡#Результаты в CrystalDiskMark

CrystalDiskMark — это популярное и простое тестовое приложение, работающее «поверх» файловой системы, которое позволяет получать результаты, легко повторяемые обычными пользователями. Но то, что выдаёт этот бенчмарк, с качественной точки зрения сильно отличается от показателей, которые были получены нами в тяжёлом и многофункциональном пакете Iometer.

Дело в том, что CrystalDiskMark оперирует сравнительно небольшим объёмом тестового файла. И в данном случае мы видим скоростные параметры, которые относятся к SLC-кешу, а не к массиву TLC-памяти. Впрочем, даже при таком подходе проблемы Silicon Power Slim S55 с производительностью при случайных операциях не могут ускользнуть от внимательного взора.

⇡#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.

Поскольку Silicon Power Slim S55 проиграл конкурентам в большинстве синтетических тестов, нет ничего удивительного в том, что и при моделировании реальной нагрузки его результат впечатляющим назвать сложно. Этот бюджетный накопитель примерно вдвое проигрывает SATA-решениям Samsung и предлагает производительность уровня чуть ниже WD Green SSD. От своего же родственника с планарной TLC-памятью, Toshiba OCZ TL100, он заметно отстаёт, и это вновь возвращает нас к выводу, что комбинация контроллера Phison S11 и трёхмерной памяти Micron позволяет делать накопители, привлекательные лишь по цене.

Интегральный результат PCMark 8 нужно дополнить и показателями производительности, выдаваемыми флеш-дисками при прохождении отдельных тестовых трасс, которые моделируют различные варианты реальной нагрузки. При разной нагрузке флеш-приводы зачастую ведут себя немного по-разному.

⇡#Реальные сценарии нагрузки

Тесты производительности при реальной нагрузке позволяют нам делать выводы о том, насколько хорошо та или иная модель может справиться с ролью рабочего, системного или даже единственного диска в составе ПК, на котором устанавливаются рабочие программы.

Обратите внимание, что современные SATA SSD при самых типовых файловых операциях могут выдавать в разы различающееся быстродействие. При этом Silicon Power Slim S55 удаётся продемонстрировать приемлемый результат в своей весовой категории при копировании данных внутри накопителя, то есть при последовательных смешанных операциях, где объём читаемых данных примерно соответствует объёму сохраняемых.

Со сценариями, моделирующими работу системного диска, Silicon Power Slim S55 справляется не лучшим образом. Бюджетные накопители других поставщиков вновь оказываются быстрее, так что применённая в Slim S55 комбинация из контроллера Phison S11 и трёхмерной памяти Micron вряд ли может считаться удачной и для сценариев, предполагающих чтение массивов данных.

⇡#Выводы

Рассмотренный накопитель Silicon Power Slim S55 вряд ли кого-то смог удивить своей производительностью, однако такой задачи перед ним и не стояло. Это типичный представитель нового класса SSD начального уровня, лишённых DRAM-буфера. Такие решения должны в первую очередь быть привлекательными по цене, а их производительность – уже следующий вопрос. Идея в том, что даже такой урезанный с точки зрения аппаратной конструкции SSD в большинстве сценариев окажется быстрее HDD как минимум из-за низкого времени доступа, а для недорогой системы покупатель, скорее всего, станет выбирать накопитель, исходя в первую очередь из цены.

И здесь Slim S55 может стать вполне осознанным выбором благодаря тому, что его производитель намерен гибко управлять ценовым рычагом так, чтобы данный бюджетный SSD оставался одним из самых доступных. К тому у производителя есть все средства: в основе Silicon Power Slim S55 лежит простейший контроллер, DRAM в нём отсутствует, а массив флеш-памяти набран из чипов TLC 3D NAND производства Micron, которые на данный момент выгоднее планарной трёхбитовой памяти по удельной стоимости.

При этом всё же нужно иметь в виду, что производительность Silicon Power Slim S55 примерно соответствует уровню WD Green SSD, то есть рассмотренный накопитель всегда проигрывает более дорогим собратьям, и порой значительно. Скорость последовательных операций упирается в двухканальность контроллера и в низкую скорость записи в Micron TLC 3D NAND, а случайные операции тормозятся из-за отсутствия в накопителе быстрого буфера с таблицей трансляции адресов. В итоге в реальных задачах Silicon Power Slim S55 примерно в полтора-два раза медленнее лучших TLC-вариантов с полноценной платформой – Samsung 750 EVO и Crucial MX300. Кроме того, текущая вариация Silicon Power Slim S55, в которую стала устанавливаться трёхмерная память, уступает по скорости и подобным накопителям с планарной TLC NAND, например Toshiba OCZ TL100 или Toshiba A100.

Тем не менее никакой катастрофы во всём этом нет, нужно лишь хорошо осознавать, для каких целей предложение вроде Silicon Power Slim S55 подойдёт, а для каких – нет. Нам, например, видится, что рассмотренный SSD неплохо сможет проявить себя при модернизации старых компьютеров: с не слишком быстрым CPU и, возможно, даже без поддержки интерфейса SATA 6 Гбит/с. Кроме того, его вполне можно ставить и в те современные компьютеры, которые собираются в режиме жёсткой экономии бюджета. Иными словами, до тех пор, пока Silicon Power Slim S55 будет оставаться одним из самых доступных SSD, достойные применения для него найдутся.