Обзор SSD-накопителя ADATA Ultimate SU900: заряжено 3D MLC NAND

Следить за модельным рядом твердотельной продукции компании ADATA очень интересно. Несмотря на то, что этот производитель не проектирует контроллеров и не производит флеш-памяти, его, вне всяких сомнений можно записать в число крупных инноваторов рынка SSD. Дело в том, что инженеры ADATA – смелые экспериментаторы, которые не боятся внедрять в свои накопители редкие, самобытные и порой даже странные платформы. В результате, в то время как типичный продукт производителя второго-третьего эшелона, скорее всего, будет представлять собой очередное воплощение какого-либо эталонного дизайна, практически любой накопитель ADATA – это нечто совершенно самобытное и не имеющее прямых аналогов в ассортименте других фирм.

Модельный ряд SSD авторства ADATA имеет и ещё одну особенность. Поскольку компания охотно берётся за работу с практически любыми аппаратными конфигурациями, всевозможных вариантов накопителей она предлагает очень много. Причём чёткого разграничения по позиционированию между ними нет. Часто бывает так, что несколько моделей накопителей основаны на разных наборах компонентов, но ориентируются на одну и ту же целевую аудиторию. В таких случаях ADATA просто наблюдает, какой вариант получит большую поддержку со стороны покупателей, и начинает активнее продвигать именно его, но альтернативная модель при этом тоже остаётся на рынке, на вторых ролях.

Впрочем, похоже, что временам безудержного разгула фантазии инженеров ADATA вскоре придёт конец. Так, на прошедшей выставке Computex представители компании объявили, что вскоре ассортимент будет урезан, а система приоритетов при внедрении новых разработок серьёзно изменится. В рамках корректировки стратегии ADATA намерена сместить акценты на NVMe-модели, которые планомерно набирают популярность и постепенно приближаются к тому, чтобы стать мейнстримом. В ближайшей перспективе компания даже планирует начать выпуск уникальных бюджетных NVMe-накопителей, которые смогут стать конкурентами для дешёвых SATA SSD. В таких продуктах ADATA собирается опираться на контроллеры, работающие через интерфейс PCI Express 3.0 x2.

Тем не менее наиболее популярные модели SATA SSD, естественно, никуда не денутся. Сейчас, например, у ADATA наибольшими тиражами продаются накопители серии Ultimate SU800. И это совсем неудивительно: такие SSD основаны на 3D TLC NAND компании Micron, благодаря чему им удаётся обеспечить очень неплохую производительность в большинстве распространённых сценариев при весьма демократичной цене. Однако у требовательных пользователей к Ultimate SU800 всё-таки есть серьёзные претензии. Вопросы вызывает надёжность этих накопителей, плюс, они демонстрируют относительно невысокую скорость при операциях произвольного чтения. Поэтому, несмотря на предстоящие изменения в стратегии ADATA всё же решила добавить в свой модельный ряд ещё одну SATA-модель – улучшенную версию Ultimate SU800, которая пусть и будет несколько дороже, но зато сможет удовлетворить более взыскательных покупателей. По расчётам компании, такая новинка способна стать вторым по популярности SATA-предложением в ассортименте, и это позволит ей вместе с SU800 остаться в числе продуктов, которые переживут грядущую смену приоритетов.

Такими улучшенными накопителями стали представители серии ADATA Ultimate SU900. Её происхождение нетрудно описать в двух словах. Инженеры просто взяли дизайн SU800 и заменили в нём 3D TLC NAND аналогичной памятью с двухбитовыми ячейками. И это повлекло за собой кардинальные изменения в потребительских качествах: увеличился ресурс, поднялась производительность. Однако достаточно ли простого переключения на иную память для того, чтобы из бюджетного SATA SSD получилась производительная модель, – вопрос далеко не праздный. Именно поэтому мы решили провести отдельное тестирование ADATA Ultimate SU900: вдруг в лице этого накопителя на рынок действительно пришёл новый SATA-флагман, поголовье которых в последнее время лишь сокращалось.

⇡#Технические характеристики

Контроллер SMI SM2258, который лежит в основе ADATA Ultimate SU900, распространён в настоящее время очень широко. Его активно используют многие производители SSD, однако почти всегда он находит место в бюджетных моделях накопителей в паре с планарной или трёхмерной памятью с трёхбитовыми ячейками. Это закономерно: Silicon Motion традиционно занимается разработкой именно недорогих платформ SSD, и поэтому чип SM2258 спроектирован с прицелом на удешевление: он базируется на одноядерном 32-битном RISC-процессоре и работает с массивом флеш-памяти в четырёхканальном режиме. Но для выбранных задач этого вполне хватает: типовая комбинация из такого контроллера и 3D TLC NAND способна выдавать производительность случайных операций на уровне 90 и 80 тысяч IOPS при чтении и записи соответственно.

Именно по такой типовой схеме с трёхмерной 32-слойной флеш-памятью Micron сделан ADATA Ultimate SU800, который присутствует на прилавках магазинов уже более полугода. Однако, завершив работу над этой моделью, инженеры ADATA решили не останавливаться на достигнутом и в попытках выжать из SM2258 больше пошли немного дальше. Для этого в следующей модели накопителя, Ultimate SU900, в пару с этим контроллером была поставлена не 3D TLC NAND, а более производительная память альянса IMFT – 32-слойная 3D MLC NAND первого поколения. Вообще говоря, эталонная платформа Silicon Motion такой вариант использования SM2258 не предполагает – авторы контроллера рекомендуют опираться исключительно на память IMFT с трёхбитовыми ячейками. Но на самом деле адаптировать SM2258 под 3D MLC NAND не так уж и сложно: интерфейс она использует точно такой же (ONFI 4.0), почти не отличается и логическая организация устройств. Фактически разница заключается лишь в числе страниц, объединённых в блоках флеш-памяти, плюс в общей ёмкости кристаллов NAND, но эти параметры легко подгоняются на программном уровне – прошивкой.

В симбиозе SM2258 с 3D MLC NAND есть определённый смысл: такая конфигурация должна выдавать более высокую производительность. Свой вклад должны внести как минимум два фактора. Во-первых, 3D MLC NAND позволяет сформировать массив флеш-памяти с более высокой степенью параллелизма. Если говорить о 32-слойной памяти IMFT, а в паре с SM2258 используется исключительно она, то устройства 3D MLC NAND имеют ёмкость 256 Гбит, в то время как ёмкость кристаллов 3D TLC NAND составляет 384 Гбит. А это значит, что число параллельно работающих устройств у накопителя того же объёма, но с памятью с двухбитовыми ячейками будет в полтора раза выше. Во-вторых, 3D MLC NAND имеет более простую внутреннюю логику, и работать с ней несоизмеримо проще. Это сказывается в уменьшении задержек: по латентности чтения трёхмерная MLC-память выигрывает у TLC примерно 25 %, а при записи – до 50 %. Таким образом, ADATA Ultimate SU900 действительно может быть заметно более быстрым накопителем, лишь бы для взаимодействия с такой памятью хватало мощности контроллера.

Попутно использование 3D MLC NAND дало и ещё одно преимущество. Такая память значительно выносливее, чем 3D TLC NAND, поэтому накопители с ней можно позиционировать как решения для сред с высокими нагрузками в части операций записи. Например, использующий память с трёхбитовыми ячейками Ultimate SU800 оказался проблемным SSD в части надёжности, и ADATA была даже вынуждена убрать из открытого доступа всю официальную информацию о гарантируемой выносливости данной модели. Для Ultimate SU900 же ресурс заявляется открыто, причём он сравним с ресурсом наиболее неуязвимых массовых моделей SSD, в которых устанавливается планарная MLC-память компании Toshiba. С трёх до пяти лет увеличен и гарантийный срок.

В конечном итоге характеристики ADATA Ultimate SU900 приняли следующий вид:

Поскольку ADATA Ultimate SU900 базируется на дизайне предшественника, в него перекочевало большинство особенностей SU800. В первую очередь здесь следует упомянуть динамическую технологию ускоренной записи, благодаря которой все записи на накопитель, пока это позволяет свободное место, проводятся в SLC-режиме. Никуда не делась эта технология и в SU900, и первую половину свободного места этот накопитель тоже может заполнять с увеличенной скоростью. Такой подход, который в MLС SSD встречается не столь часто, позволяет заметно улучшить характеристики накопителя, связанные с операциями записи, причём в случае SU900 это действительно актуально по причине использования не слишком мощного контроллера. И в конечном итоге спецификации рассматриваемой модели позволяют относиться к ней как к неплохой альтернативе популярным накопителям на планарной MLC-памяти, например на платформе Phison S10.

Впрочем, сама ADATA относит Ultimate SU900 к предложениям более высокого класса, поэтому на данный момент рассматриваемый накопитель продаётся заметно дороже вариантов вроде Kingston HyperX Savage или GOODRAM Iridium Pro. Справедливо ли такое позиционирование Ultimate SU900, мы проверим по результатам испытаний, но одно преимущество новинки хорошо заметно и по характеристикам: в её модельном ряду предусмотрен вариант объёмом 2 Тбайт. Накопители со столь высокой ёмкостью пока остаются достаточно редким предложением, и здесь ADATA действительно может сыграть на уникальности. Проблема лишь в том, что обнаружить SU900 такого объёма в розничной продаже нам так и не удалось.

Дополнительную функциональность, такую как шифрование данных или защита от перебоев питания, Ultimate SU900 не предоставляет. Зато в этом накопителе, как и в SU800, применяется основанная на LDPC-кодировании коррекция ошибок.

Подытоживая всё сказанное об аппаратной платформе Ultimate SU900, нужно подчеркнуть отсутствие у этого SSD прямых аналогов. Инженерам ADATA удалось сделать такой SSD, повторить который другие производители пока не смогли, хотя в нём и не используется никаких уникальных наработок. Всё дело в том, что сложность создания накопителя подобного рода лежит не в инженерной плоскости. Главная проблема состоит в том, что 3D MLC NAND у Micron и Intel поставляется на открытый рынок в очень ограниченных количествах. Поэтому любые решения на базе такой памяти – достаточно редкие гости на прилавках магазинов, особенно если говорить о накопителях с интерфейсом SATA.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Для тестирования ADATA Ultimate SU900 мы получили от производителя образец объёмом 512 Гбайт. Данная модификация имеет достаточный уровень параллелизма массива флеш-памяти, чтобы производительность платформы раскрывалась в полной мере. Поэтому по тестированию SU900 такого объёма можно составить полноценное представление об особенностях применённого дизайна.

Внешний вид ADATA Ultimate SU900 не преподносит никаких сюрпризов. Корпус у этого накопителя не отличается от корпуса SU800: его верхняя половинка выполнена из пластика, нижняя – из металла. Применённый пластик жёсткостью не отличается – крышка легко прогибается под давлением. Однако собран воедино корпус весьма изобретательно: применяется и система защёлок, и саморезы, поэтому вскрыть накопитель без последствий для внешнего вида не получится.

На обеих сторонах SSD имеются наклейки. Сверху это – маркетинговый ярлык, на котором указано лишь название модели. Снизу – наклейка с технической информацией, включающей артикул и серийный номер. К сожалению, содержательность этикеток находится на невысоком уровне. Сведения об объёме SSD можно почерпнуть только из расшифровки модельного номера, а залитый в накопитель номер прошивки и дата производства вообще нигде не указаны.

Внутри ADATA Ultimate SU900 512 Гбайт установлена печатная плата, очень сильно напоминающая плату SU800. Но на самом деле небольшие отличия всё-таки есть, так что унификация между этими моделями заканчивается на корпусе. Размер текстолита таков, что он занимает половину внутреннего пространства SSD. Однако монтаж элементов на плате – двухсторонний, и это отличает начинку SU900 от того, как выглядят изнутри наиболее бюджетные накопители.

Контроллер SMI SM2258, лежащий в основе SU900, по сравнению с контроллером, который мы видели в SU800, получил новый степпинг. Если раньше эта микросхема маркировалась как SM2258G, то теперь используется чип SM2258H. Однако ни о какой специальной версии с поддержкой 3D MLC NAND речь не идёт: обновлённая версия внедряется повсеместно, и чипы SM2258H начинают появляться в том числе и в накопителях с TLC-памятью.

В качестве оперативной памяти, без которой SM2258 обходиться не может, в Ultimate SU900 512 Гбайт используется DDR3L-1600 SDRAM производства Nanya. Объём DRAM-буфера стандартен – 512 Мбайт.

Массив же флеш-памяти набран из микросхем, промаркированных самой ADATA. Это значит, что компания закупает кристаллы 3D MLC NAND в виде неразрезанных полупроводниковых пластин и решает вопросы их тестирования и упаковки чипов самостоятельно. Это позволяет ей не только приобретать память по более низкой цене, но и дополнительно оптимизировать себестоимость накопителей за счёт более мягкого, чем использует производитель памяти, подхода к валидации чипов. Пластины с кристаллами 3D MLC NAND компания в настоящее время берёт у Intel, однако, поскольку Intel и Micron используют одинаковые технологии в рамках альянса IMFT, в перспективе может произойти переход Ultimate SU900 на память иного производителя.

Маркировка микросхем ADATA расшифровке не поддаётся, но известно, что в каждой из них содержится по два полупроводниковых кристалла интеловской 3D MLC NAND ёмкостью по 256 Гбит. Таким образом, четырёхканальный контроллер SMI SM2258 использует в 512-гигабайтной модификации SSD четырёхкратное чередование.

Кроме того, применение 256-, а не 384-битных устройств MLC 3D NAND даёт возможность получить вполне типичный, кратный степеням двойки объём массива, без непонятных «излишков» памяти, которые были в SU800. Поэтому объём зарезервированного пространства в ADATA Ultimate SU900 составляет всего 7 % от ёмкости. Эта память распределяется на подменный фонд, а также на работу алгоритмов выравнивания износа и сборки мусора. Пользователю же после форматирования 512-Гбайт накопителя останется доступно чуть более 476 Гбайт пространства.

В заключение необходимо упомянуть одну очень любопытную особенность, касающуюся модификаций Ultimate SU900 разной ёмкости. Как выяснилось, версии SU900 объёмом 256 и 512 Гбайт, которые продаются в настоящее время, имеют разные версии микропрограммы. Такое порой случается, но в данном случае разница – отнюдь не косметическая. Например, входящие в серию SU900 варианты разной ёмкости имеют различный набор параметров S.M.A.R.T., и версия объёмом 256 Гбайт даже лишена счётчика объёма записанной информации.

S.M.A.R.T.-параметры ADATA Ultimate SU900 512 Гбайт

С чем это может быть связано, сказать трудно, но никаких официальных обновлений прошивок для SU900 пока не выпускалось.

⇡#Программное обеспечение

ADATA уделяет достаточно большое внимание тому, чтобы её накопители получали достойную программную поддержку. Поэтому для них разработана специальная фирменная сервисная утилита SSD Toolbox, которая подходит в том числе и для нового Ultimate SU900.

Надо сказать, что утилита эта не предлагает столь разнообразных возможностей, как лучшие аналоги — программы компаний Samsung, Western Digital или Crucial. Но тем не менее базовую функциональность она предоставить способна.

Так, помимо выдачи полной диагностической информации о SSD, ADATA SSD Toolbox позволяет провести проверку флеш-памяти накопителя, отослать на него пакет команд TRIM или выполнить автоматическую настройку параметров операционной системы (отключение Superfetch, Prefetch и дефрагментации).

Также через ADATA SSD Toolbox можно произвести обновление микропрограммы и выполнить процедуру Secure Erase.

Кроме того, после регистрации приобретённого Ultimate SU900 на сайте производителя можно получить ключ к популярной программе для клонирования данных Acronis True Image HD.

⇡#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, который выдает 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

По своему позиционированию ADATA Ultimate SU900 – отнюдь не бюджетное SATA-решение, что обусловлено использованием в основе этого накопителя памяти с двухбитовыми ячейками. Поэтому в качестве соперников для него мы подобрали распространённые SSD ведущих производителей, которые уже доказали свою доброкачественность и могут похвастать положительной репутацией у потребителей. В их число попали как MLC-, так и TLC-модели, базирующиеся на памяти с планарной и трёхмерной организацией. Все тестовые накопители были подобраны близкой ёмкости – 480-525 Гбайт.

В итоге получился следующий перечень соперников:

• ADATA Ultimate SU900 512 Гбайт (ASU900SS-512GM-C, прошивка Q0125A);
• Crucial MX300 525 Гбайт (CT525MX300SSD1, прошивка M0CR050);
• GOODRAM Iridium Pro 480 Гбайт (SSDPR-IRIDPRO-480, прошивка SAFM01.7);
• Kingston HyperX Savage 480 Гбайт (SHSS37A/480G, прошивка SAFM00.r);
• Transcend SSD230 512 Гбайт (TS512GSSD230S, прошивка P1025F8);
• Transcend SSD370 512 Гбайт (TS512GSSD370S, прошивка O0918B);
• Samsung 850 EVO 500 Гбайт (MZ-75E500, прошивка EMT02B6Q);
• Samsung 850 PRO 512 Гбайт (MZ-7KE512, прошивка EXM04B6Q);
• Western Digital Blue SSD 500 Гбайт (WDS500G1B0A, прошивка X41000WD).

Напомним, что из представленного списка накопителями на базе планарной MLC NAND являются Kingston HyperX Savage, GOODRAM Iridium Pro и Transcend SSD370; Samsung 850 PRO основывается на трёхмерной MLC-памяти; Crucial MX300, Samsung 850 EVO и Transcend SSD230 используют многослойную TLC-память; а WD Blue – это SSD, основанный на планарной TLC NAND.

⇡#Операции последовательного чтения и записи

Скорость последовательного чтения у всех современных SATA SSD давно уже упирается в пропускную способность интерфейса. При записи же отклонения в меньшую сторону от теоретического предела всё-таки бывают, но у накопителей, использующих память с двухбитовыми ячейками, такое случается крайне редко. У рассматриваемого ADATA Ultimate SU900 таких проблем нет, тем более что в этом накопителе есть технология ускоренной записи, которая действительно эффективна благодаря тому, что для SLC-режима отводится всё свободное в массиве флеш-памяти пространство.

На следующем графике мы решили привести наглядную иллюстрацию того, как работает у ADATA Ultimate SU900 такая ускоренная запись. Изображённая на нём кривая показывает, как меняется скорость многопоточной линейной записи по мере заполнения ёмкости SSD (в непрерывном режиме).

Как в ADATA Ultimate SU900 реализовано SLC-кеширование, понять совсем нетрудно. Тестирование выполнялось на пустом накопителе, поэтому первая половина SSD заполнялась с максимальной скоростью, достигающей почти 500 Мбайт/с. Потом свободное место, которое расходовалось в SLC-режиме, кончилось, и контроллер накопителя был вынужден начать переводить ячейки в MLC-режим, что существенно снизило скорость записи — примерно до 100 Мбайт/с. Однако нужно понимать, что второе состояние, с низкой скоростью, вряд ли будет встречаться при реальном использовании. Оно проявляется лишь при одномоментной записи данных, объём которых превышает половину свободного на накопителе места. Поэтому, если не забивать SSD «под завязку», никаких провалов в производительности записи наблюдаться не будет.

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.

При последовательной записи скорость ADATA Ultimate SU900 немного увеличивается до достижения глубины очереди запросов в четыре команды. Затем же она упирается в пропускную способность SATA-интерфейса, что ещё раз говорит о том, что четырёхканальная архитектура платформы этого накопителя никаких особых искусственных ограничений в его производительность не вносит.

⇡#Операции случайного чтения

Операции случайного чтения у ADATA Ultimate SU900 выполняются не слишком быстро, особенно по меркам накопителей с MLC-памятью. Это свидетельствует о недостаточной вычислительной мощности используемого в накопителе контроллера. К сожалению, сделать с этим у инженеров ADATA ничего не получилось: одноядерный процессор с четырьмя каналами для подключения флеш-памяти не может представлять собой платформу, способную показывать производительность уровня флагманов.

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.

По скорости произвольного чтения ADATA Ultimate SU900 смотрится как типичный бюджетный накопитель. Его производительность при такой нагрузке даже ниже, чем у некоторых накопителей, основанных на планарной TLC-памяти. Фактически можно говорить о том, что Ultimate SU900 превосходит по быстродействию лишь Crucial MX300 на базе 3D TLC NAND и накопители, использующие другие контроллеры Silicon Motion.

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

Увеличение размеров блоков немного выправляет ситуацию, но тем не менее произвольное чтение, в отличие от линейного, – далеко не самый благоприятный сценарий работы для ADATA Ultimate SU900.

⇡#Операции случайной записи

При записи ADATA Ultimate SU900 способен предложить заметно лучший уровень производительности. Впрочем, даже несмотря на имеющуюся технологию ускоренной записи, в число лидеров он не попадает. Прочие накопители, использующие память с двухбитовыми ячейками, оказываются быстрее. Исключение из этого правила лишь одно: Ultimate SU900 смог обогнать Transcend SSD370, в основе которого лежит один из старых контроллеров Silicon Motion.

График, показывающий зависимость скорости произвольной записи 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов, подтверждает сказанное: при случайной записи ADATA Ultimate SU900 до уровня лучших MLC-моделей с SATA-интерфейсом серьёзно не дотягивает.

Хотя это и кажется несколько странным, результаты ADATA Ultimate SU900 повторяют показатели Transcend SSD230, который использует тот же контроллер SM2258, но комплектуется 3D TLC NAND. Получается, что смена памяти на более производительный вариант помогает далеко не всегда. И при случайной записи узким местом в архитектуре Ultimate SU900 выступает бюджетный контроллер.

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

Лучше всего новинка чувствует себя при случайной записи блоков размером 128 Кбайт. Но это – не какое-то откровение, здесь ADATA Ultimate SU900 по своей производительности вновь оказывается очень похожим на Transcend SSD230. И это значит, что, несмотря на применение многообещающей памяти 3D MLC NAND новый накопитель ADATA нельзя отнести к числу SATA SSD верхнего уровня.

⇡#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.

Контроллеры компании Silicon Motion традиционно оказываются особенно эффективными при работе с разнонаправленными операциями. А в SM2258 оптимизации такого рода, очевидно, были усилены. Вместе с высокой скоростью записи в 3D MLC NAND это даёт удивительный эффект в тестах смешанной нагрузки: ADATA Ultimate SU900 выступает в них как один из накопителей флагманского класса. В случае смешанной нагрузки последовательного характера новинка занимает первое место, а при случайной нагрузке она уступает лишь паре наиболее производительных SATA-накопителей, Samsung 850 PRO и 850 EVO.

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.

Хотя это и кажется удивительным, при смешанных операциях ADATA Ultimate SU900 оказывается принципиально лучше многих популярных SATA-накопителей. Дизайн 3D NAND разработки IMFT таков, что работа в дуплексном режиме для неё проблемой не является. Контроллеру SM2258 удаётся раскрыть эту особенность в полной мере, в результате чего Ultimate SU900 можно присваивать звание чуть ли не самого производительного SATA-решения для работы в многопоточном режиме с разнородными нагрузками.

⇡#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.

Вполне ожидаемая картина для накопителя с динамической технологией SLC-кеширования. Когда запись на ADATA Ultimate SU900 происходит в SLC-режиме, накопитель в полном соответствии со спецификациями обеспечивает производительность на уровне 77-80 тысяч IOPS. Когда же накопитель переходит к записи в MLC-режиме с одновременным уплотнением SLC-данных, скорость ожидаемо падает. Средние показатели быстродействия при мелкоблочной записи снижаются до 30-35 тысяч IOPS, а впоследствии даже ниже. Хорошее постоянство производительности наблюдается лишь в SLC-режиме, и это ещё одно подтверждение того, что режим двухбитовой записи носит в SU900 лишь вспомогательный характер.

Впрочем, никаким откровением это и не является. Подобный подход использовался в накопителях серии OCZ Vector 150/180 или, например, в Crucial MX200. И в целом никаких претензий из-за этого к ним не возникало. При этом масштаб падения производительности при исчерпании запаса чистых ячеек, которые можно записать в SLC-режиме, у этих накопителей был примерно такой же. А это значит, что к реализации динамического SLC-кеширования в ADATA Ultimate SU900 не стоит предъявлять никаких претензий – она вполне типичная.

Давайте посмотрим теперь, как у ADATA Ultimate SU900 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.

К обработке команды TRIM претензий никаких нет – после её получения накопитель освобождает неиспользуемые страницы флеш-памяти и возвращает себе первоначальный уровень производительности. А вот автономно, без помощи со стороны операционной системы, заранее готовить чистые станицы флеш-памяти он почти совсем не хочет. Иными словами, для работы в ситуациях, где TRIM не поддерживается или не эффективен, ADATA Ultimate SU900 подходит плохо. И в этом, кстати, динамическое кеширование хуже статического. Выделенный SLC-кеш фиксированного размера может быть освобождён независимо ни от чего сразу же по завершении операций записи. С динамическим кешированием это не проходит – его работа неразрывно связана с автономной сборкой мусора, а без неё на подготовку SLC-кеша к будущим операциям можно не рассчитывать.

⇡#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.

Результаты лишь подтверждают сказанное выше. При операциях случайного чтения производительность ADATA Ultimate SU900 невысока, но это компенсируется неплохими скоростями при записи данных. Впрочем, накопители с контроллером Phison S10 и MLC-памятью всё же демонстрируют в CrystalDiskMark более высокие скорости, не говоря уже о продвинутых моделях компании Samsung. И это значит, что ADATA Ultimate SU900 – это скорее решение среднего уровня, но никак не флагманский SATA SSD.

⇡#Производительность в PCMark 8 Storage Benchmark 2.0

Тестовый пакет Futuremark PCMark 8 2.0 интересен тем, что он имеет не синтетическую природу, а напротив — основывается на том, как работают реальные приложения. В процессе его прохождения воспроизводятся настоящие сценарии-трассы задействования диска в распространённых десктопных задачах и замеряется скорость их выполнения. Текущая версия этого теста моделирует нагрузку, которая взята из реальных игровых приложений Battlefield 3 и World of Warcraft и программных пакетов компаний Adobe и Microsoft: After Effects, Illustrator, InDesign, Photoshop, Excel, PowerPoint и Word. Итоговый результат исчисляется в виде усреднённой скорости, которую показывают накопители при прохождении тестовых трасс.

За счёт высоких скоростей обработки смешанной нагрузки ADATA Ultimate SU900 удаётся выдать в PCMark 8 очень неплохой результат. Если рассматриваемый SSD сопоставить с другими современными SATA-продуктами на базе MLC-памяти, то окажется, что по комплексной производительности из имеющихся альтернатив он уступает лишь Samsung 850 PRO. Впрочем, во многом это – не заслуга платформы SMI SM2258, а результат сильного обеднения ассортимента MLC SSD.

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 позволят 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.

Файловые операции внутри накопителя – именно те сценарии, в которых ADATA Ultimate SU900 удаётся блеснуть своей скоростью. Ничего удивительного: быстрая обработка операций линейного чтения и записи плюс отличная оптимизация контроллера под смешанную нагрузку делают своё дело.

Относительно неплохо Ultimate SU900 исполняет и роль первичного накопителя. До лидеров он, конечно, не дотягивает, но многие популярные предложения c MLC-памятью вроде Kingston HyperX Savage или Transcend SSD370 оказываются при запуске программ и игр медленнее рассматриваемой новинки. Иными словами, несмотря на то, что в синтетическом тестировании Ultimate SU900 демонстрирует не слишком воодушевляющие скорости произвольного чтения, в реальной жизни это проявляется не столь заметно.

⇡#Тестирование ресурса

Аналогичный ADATA Ultimate SU900 накопитель на базе 3D TLC NAND, Ultimate SU800, показал крайне низкие результаты в ресурсных тестах. Как оказалось, для модели с трёхбитовыми ячейками ADATA закупает второсортную память, что приводит к достаточно быстрому выходу таких накопителей из строя. Однако с SU900 подобная история повториться не должна. Во-первых, этот накопитель нацеливается на более высокий ценовой сегмент и в какой-то мере является для ADATA имиджевым продуктом, поэтому в погоне за каждой копейкой для производителя нет никакого смысла. Во-вторых, 3D MLC NAND априори надёжнее памяти с трёхбитовыми ячейками. Всё это позволяет надеяться, что ADATA Ultimate SU900 сможет порадовать своих владельцев долгой и безупречной работой.

Для проверки того, насколько высказанные предположения соответствуют реальности, мы проводим практическое тестирование выносливости ADATA Ultimate SU900. Результаты можно найти в отдельном материале «Надёжность SSD: результаты ресурсных испытаний».

⇡#Выводы

В наше время выход каждой новой модели потребительского накопителя с MLC-памятью – это целое событие. Особенно если речь идёт о SATA SSD. И ADATA Ultimate SU900 вызывает большой интерес хотя бы поэтому. Но использование в нём 3D MLC NAND, благодаря которой этот накопитель должен быть как минимум надёжен, – не единственное его преимущество. В отличие от немногих появившихся в последнее время MLC-новинок с SATA-интерфейсом, в которых производители, оптимизируя себестоимость, стали даже не гнушаться применять дешёвые безбуферные контроллеры с минимальным числом каналов, Ultimate SU900 представляет собой куда более осмысленное решение, базирующееся на хорошо продуманной платформе.

Казалось бы, базовый контроллер этого накопителя тоже не блещет высокой мощностью. Платформы Silicon Motion не рассчитаны на использование в высокопроизводительных продуктах, и это в первую очередь прослеживается на операциях случайного чтения, которые Ultimate SU900 выполняет существенно медленнее привычных SATA SSD с MLC-памятью. Но справедливости ради нужно отметить, что использованный в нём контроллер SM2258 оказался очень хорошо оптимизирован под дуплексную нагрузку, что позволяет SU900 выдавать весьма примечательную производительность при работе во многих реальных сценариях, в особенности связанных с обработкой или копированием файлов внутри накопителя.

Поэтому с точки зрения интегрального быстродействия ADATA Ultimate SU900 получается достаточно интересным предложением из числа доступных вариантов с SATA-интерфейсом. До лидера в лице Samsung 850 PRO он, конечно, серьёзно не дотягивает. Но тем не менее во многих ситуациях этот накопитель выглядит явно лучше оставшихся на рынке MLC-решений на базе платформ Phison S10 и SMI SM2246EN.

И при таком положении дел окончательный вывод относительно привлекательности ADATA Ultimate SU900 в первую очередь будет зависеть от стоимости этого SSD. Сейчас в большинстве российских магазинов Ultimate SU900 противопоставляется Samsung 850 PRO, и при таком позиционировании смысла в приобретении новинки ADATA на самом деле немного. Но если ориентироваться на декларируемые производителем рекомендованные цены, то в перспективе стоимость SU900 должна упасть до уровня среднестатистических MLC-накопителей на базе платформы Phison S10. И если это действительно произойдёт, то из ADATA Ultimate SU900 может получиться очень достойный продукт с выигрышным сочетанием потребительских качеств.