Обзор твердотельного накопителя IRDM Ultimate: первый NVMe SSD GOODRAM

Наше первое знакомство с твердотельными накопителями на базе контроллера Phison E7 состоялось более года тому назад. И тогда появление таких решений было встречено с большим воодушевлением. Ещё бы, ведь казалось, что благодаря усилиям тайваньской инженерной команды Phison, которая смогла создать полностью готовую для внедрения конечными производителями платформу NVMe SSD, быстродействующие PCI Express-накопители скоро станут такими же доступными решениями, как и их SATA-собратья.

Однако жизнь сложилась несколько иначе. Производители SSD второго-третьего эшелонов, которые до этого охотно брали в оборот SATA-платформы авторства Phison, в большинстве своём не стали спешить добавлять в свой ассортимент NVMe-накопители, а если и начинали выпускать такие модели, то ограничивали реальные поставки лишь крайне небольшими партиями. Произошло так из-за того, что на рынке возник затяжной дефицит чипов NAND, который заставил производителей, не имеющих собственных мощностей по выпуску флеш-памяти, сокращать поставки продукции, отдавая предпочтение более востребованным моделям небольшой ёмкости с SATA-интерфейсом.

В результате изобилия NVMe SSD на прилавках магазинов не наблюдается до сих пор, хотя выбрать уже действительно есть из чего. За несколько последних месяцев к числу фирм, предлагающих решения с производительным интерфейсом нового поколения, присоединились Apacer, Corsair, Kingston, PNY, Transcend и целый ряд других компаний более мелкого калибра. Причём расширение ассортимента NVMe SSD в большинстве таких случаев произошло именно за счёт платформы Phison E7, которая пусть и со значительной задержкой, но всё же стала находить своих сторонников.

К счастью для партнёров Phison, никаких принципиальных изменений в сегменте массовых NVMe SSD не происходило уже очень давно, поэтому позапрошлогодняя платформа E7 продолжает оставаться вполне актуальным вариантом. Способные как-то изменить расстановку сил в этом сегменте новые NVMe-накопители Samsung ожидаются только весной, не раньше этого срока смогут предложить следующие поколения своих платформ и независимые разработчики контроллеров в лице Marvell, той же Phison и SMI.

Что же касается Phison E7, то, несмотря на свой возраст, сегодня эта платформа стала смотреться даже лучше прежнего. Дело в том, что подавляющее большинство появлявшихся в течение последних месяцев NVMe-накопителей раз за разом разочаровывали нас своими скоростными показателями, выступая лишь некими компромиссными вариантами, которые если и способны бороться за внимание покупателей, то только потому, что двигают вниз ценовую планку. И хотя SSD на базе Phison E7 тоже нельзя назвать выдающимися по производительности вариантами, на фоне других предложений последнего времени они выглядят неплохо. Более того, накопители на этой платформе тоже обладают достаточно привлекательной ценой, при этом в них применяется не трёхбитовая, а куда более приятная по характеристикам планарная MLC NAND.

Иными словами, пусть решения на контроллере Phison E7 и не хватают звёзд с неба, но по соотношению потребительских качеств они выглядят вполне годными вариантами, которые легко могут вписаться в достаточно производительные персональные компьютеры. Именно поэтому мы продолжаем уделять им внимание и при появлении на рынке каких-то интересных предложений такого рода подробно их тестируем. Сегодня – как раз такой случай. В нашей лаборатории появился представленный польской компанией Wilk Elektronik, широко известной по торговой марке GOODRAM, накопитель IRDM Ultimate – недорогой M.2 NVMe SSD на платформе Phison E7, построенный с применением MLC-памяти, которая в массовых потребительских накопителях в последнее время встречается всё реже и реже. Дополнительно интерес к IRDM Ultimate подогревается ещё и тем, что это не совсем полный аналог похожих решений вроде Patriot Hellfire M.2. В новом накопителе польской компании использована обновлённая версия микросхемы базового контроллера и в очередной раз оптимизированная микропрограмма.

⇡#Технические характеристики

Вряд ли есть нужда в очередной раз рассказывать об особенностях контроллера Phison PS5007-E7. Напомним лишь, что это – первый контроллер компании Phison, разработанный для быстродействующих NVMe-накопителей с интерфейсом PCI Express 3.0 x4. Он поддерживает восьмиканальную организацию массива флеш-памяти и основывается на четырёхъядерном процессоре. Однако, несмотря на достаточно мощную по формальным признакам архитектуру, действительно высокую производительность ему удаётся развивать лишь при длинной очереди команд, когда поступающие запросы могут быть без особого труда распараллелены, – на это явно указывают тесты накопителей, использующих этот чип. В случае же коротких очередей соперничать с современными контроллерами авторства Samsung или Marvell у PS5007-E7 получается с большим трудом, но разработчики Phison отчасти смогли улучшить ситуацию программным образом – внедрением технологии SLC-кеширования, которая появилась ещё в прошлом году во второй версии микропрограммы.

Надо сказать, что программная оптимизация на этом не остановилась – Phison продолжает регулярно выпускать не только новые версии прошивок, но и новые модификации своего контроллера. Так, микропрограмма рассматриваемого в этом обзоре накопителя IRDM Ultimate носит уже номер 4.5, а изменения затрагивают в том числе и аппаратную часть базового контроллера, который переведён на новый степпинг. Поэтому профиль производительности продукта GOODRAM может несколько отличаться от того, что предлагают другие многочисленные SSD на контроллере Phison E7.

Впрочем, от своих «братьев по крови» IRDM Ultimate не отличается в главном: он основывается на планарной MLC NAND, выпускаемой компанией Toshiba по 15-нм техпроцессу. Собственно, другую память контроллер Phison E7 и не поддерживает: в этом он достаточно примитивен и не располагает, например, даже современными методами коррекции ошибок на основе LDPC-кодов. Но в данном случае это не столь важно. Использование Toshiba MLC NAND позволяет гарантировать хорошую надёжность накопителя и без того. Поэтому срок гарантии на IRDM Ultimate, как и на многие другие подобные SSD, установлен в 5 лет.

Не вызывают никакого удивления и другие спецификации рассматриваемой модели.

По паспортным характеристикам IRDM Ultimate мало отличается от любого другого типового SSD с интерфейсом PCI Express 3.0 x4 на базе чипа Phison E7 в форм-факторе M.2, например от тех же Kingston KC1000 или Corsair Force Series MP500. В теории предлагаемая Phison платформа позволяет создавать оригинальные модификации накопителей с увеличенным размером DRAM-буфера или с изменённым размером SLC-кеша, но в данном случае инженеры GOODRAM решили не отклоняться от стандартной версии дизайна.

А это значит, что размер DRAM-буфера, который используется контроллером для хранения быстрой копии таблицы трансляции адресов и для буферизации мелкоблочных операций, рассчитан по привычной схеме «1 Мбайт DRAM на 1 Гбайт NAND». Что же касается SLC-кеша, выделенного в основном массиве флеш-памяти, то его объём определяется из расчёта 4 Гбайт на каждые 120 Гбайт ёмкости накопителя.

Собственно, именно наличием в архитектуре накопителя SLC-кеша объясняется то, что модельный ряд IRDM Ultimate составлен из версий с ёмкостями, кратными 120, а не 128 Гбайт. Для потребительских SSD, основанных на MLC-памяти, объёмы обычно на 7 процентов выше, но и дополнительный уровень SLC-кеширования в большинстве случаев не применяется. В накопителях же на базе Phison E7 эталонного дизайна 1/32 часть массива флеш-памяти переведена в псевдо-SLC-режим, и именно это приводит к необходимости урезать доступное конечному пользователю дисковое пространство.

Предполагается, что пока модельный ряд IRDM Ultimate будет включать три модификации разной ёмкости с максимальным объёмом 480 Гбайт. Модель 960-гигабайтного объёма, может быть, придёт на рынок несколько позднее – дефицит флеш-памяти никуда не делся и продолжает давать о себе знать. Впрочем, в этом нет никакой катастрофы: среди NVMe SSD высоких объёмов покупатели обычно предпочитают более скоростные и именитые продукты вроде Samsung 960 PRO, поэтому сокрушаться по поводу недоступности условно терабайтного варианта IRDM Ultimate явно не стоит.

Зато, в отличие от тех же потребительских NVMe-накопителей Samsung, предложения GOODRAM обещают быть более разнообразными по своему физическому исполнению. Ожидается, что, в дополнение к ординарным M.2-версиям IRDM Ultimate, производитель представит варианты, снабжённые платой-адаптером для установки накопителя в стандартный слот PCIe 3.0 x4.

Также есть сведения о предстоящем выпуске M.2-варианта IRDM Ultimate, укомплектованного массивным радиатором.

Заслуживает упоминания и ещё один факт – изменение торговой марки, под которой рассматриваемый накопитель поступит на прилавки магазинов. Изначально эта модель фигурировала под именем GOODRAM Iridium Ultimate, но в конце лета владелец бренда, польская компания Wilk Elektronik SA, решила вывести все свои флагманские продукты под новый бренд IRDM. И рассматриваемый сегодня NVMe SSD – один из первых продуктов, который начнёт его продвижение на рынок.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Для тестирования мы получили от Wilk Elektronik SA накопитель IRDM Ultimate 480 Гбайт, выполненный в виде простого M.2-модуля. Честно говоря, мы рассчитывали, что эта новинка окажется похожа на давным-давно протестированный нами Patriot Hellfire M.2, ведь все накопители на собственных контроллерах Phison для своих партнёров делает сама — по одним и тем же лекалам. Но продукт GOODRAM смог удивить. Дело в том, что печатная плата IRDM Ultimate имеет чёрный цвет текстолита, в то время как практически все SSD, изготовленные Phison, используют текстолит синего цвета.

Правда, никаких особенностей в компоновке IRDM Ultimate при этом не наблюдается, дизайн печатной платы полностью повторяет референсную выкройку. Очевидно, что GOODRAM каким-то образом смогла заказать у Phison специальные версии платы, которые зрительно отличалюся от основной массы аналогов и имеют бы более «геймерскую» внешность. Впрочем, в природе всё же существуют иные SSD на базе контроллера Phison E7 с чёрным текстолитом — это Corsair Force Series MP500. Так что полностью уникальным IRDM Ultimate назвать не получится.

Однако у IRDM Ultimate есть символические отличия и от Corsair MP500: M.2-накопитель Corsair снабжается теплорассеивающей наклейкой со слоем медной фольги, тогда как этикетка продукта польской компании совершенно ординарна и в борьбе с высокими температурами никак не помогает. Не слишком много на ней приведено и полезной информации. Фактически, помимо артикула и ёмкости SSD, других важных для конечного пользователя сведений на ней нет.

Сняв этикетку, можно подробнее познакомиться с компоновкой платы IRDM Ultimate. Как уже было сказано, она совершенно стандартна для любых SSD на платформе Phison E7, для которых выбрано M.2-исполнение с размером платы 22 × 80 мм. Важно учитывать, что эталонный дизайн таких SSD предполагает использование обеих поверхностей печатной платыдля монтажа микросхем. Это означает, что накопители вроде IRDM Ultimate несовместимы с «тонким» вариантом слота M.2 (тип S1/S2/S3). Поэтому для некоторых ультрабуков они могут не подойти по размеру, но с настольными системами никаких проблем быть не должно – здесь IRDM Ultimate смогут работать в любых M.2-слотах, на которые подведено четыре линии PCI Express третьего поколения.

Набор микросхем, установленных на IRDM Ultimate, вполне обычен по составу, но их внешний вид нуждается в дополнительных комментариях. Так, массив флеш-памяти набран чипами с маркировкой TA8AG5NAUR, которая совсем непохожа на то, как обозначает свои изделия компания Toshiba. Так и есть: микросхемы на самом деле изготовлены тайваньской компанией PTI (Powertech Technology Inc.), которая перекупает у Toshiba полупроводниковые пластины и самостоятельно их режет, сортирует и упаковывает в чипы. Использование такой элементной базы позволяет производителю SSD немного сэкономить – оригинальные микросхемы Toshiba обошлись бы несколько дороже. Но в конечном итоге каждая микросхема флеш-памяти на IRDM Ultimate 480 Гбайт всё равно содержит внутри себя по восемь 128-гигабитных полупроводниковых кристаллов планарной 15-нм флеш-памяти, выпущенных Toshiba.

Ещё больший интерес вызывает контроллер. Все варианты Phison PS5007-E7, которые нам встречались до сих пор, представляли собой FCBGA-чипы. Контроллер же на IRDM Ultimate выполнен в обычном BGA-исполнении – именно этим в первую очередь и характерен его новый степпинг. Отказ от открытого полупроводникового кристалла приносит несколько плюсов, но в первую очередь теперь он должен быть более устойчив к механическим повреждениям.

Аккомпанирует контроллеру чип DDR3L-1600 SDRAM объёмом 512 Мбайт, произведённый Nanya. Здесь никаких особенностей не наблюдается — точно такая же память ставится на любые другие SSD на базе Phison E7. Заметим, что печатная плата IRDM Ultimate имеет посадочное место под вторую микросхему динамической памяти, однако в данном случае оно не используется. Вероятно, это задел под вариант накопителя ёмкостью 960 Гбайт.

⇡#Программное обеспечение

На данный момент для IRDM Ultimate нет никакой специальной программной поддержки. Однако сервисная утилита есть у разработчиков контроллера, и она с накопителем GOODRAM вполне совместима. Разве что скачать её придётся не с официального сайта производителя, а с сайта какого-то другого партнёра Phison, например у Patriot.

По сложившейся традиции это средство имеет название PCIe SSD Toolbox и предлагает стандартный минимум возможностей.

Утилита может не только выдавать общую информацию о SSD, но и показывать расшифровку параметров SMART и отсылать на накопитель команду Secure Erase. Функция же обновления прошивки для IRDM Ultimate ожидаемо не работает: в этот SSD самая свежая версия микропрограммы была зашита ещё на этапе производства.

⇡#Методика тестирования

Тестирование проводится в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise x64 Build 16299, 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

С выходом процессоров Kaby Lake и наборов логики двухсотой серии мы решили обновить тестовую систему, которая используется для измерения производительности NVMe-моделей SSD. Всё-таки такие накопители в первую очередь покупают энтузиасты, переходящие на новые платформы, и поэтому логично было бы именно такую платформу использовать в тестовых испытаниях.

В итоге в качестве тестовой платформы используется компьютер с материнской платой ASUS Maximus IX Hero, процессором Core i5-7600K со встроенным графическим ядром Intel HD Graphics 630 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) 15.2.0.1020. Накопители с интерфейсом M.2 устанавливаются в соответствующий слот материнской платы, запитанный от чипсета. Накопители в виде карт PCI Express устанавливаются в слот PCI Express 3.0 x4, также работающий через чипсет.

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

⇡#Список участников тестирования

По своему позиционированию IRDM Ultimate представляет собой недорогой NVMe SSD, основанный на MLC NAND. Иными словами, он должен бы стать выгодным по соотношению цены и производительности решением нового поколения, работающим по шине PCI Express и использующим протокол NVMe. Поэтому сравнить его мы решили с другими распространёнными SSD с тем же интерфейсом. На сегодняшний день потребительских NVMe-накопителей выпущено уже немало, поэтому в итоге у новинки GOODRAM получился достаточно обширный перечень соперников:

• ADATA XPG SX8000 512 Гбайт (ASX8000NP-512GM-C, прошивка C2.2.1);
• Intel SSD 600p 512 Гбайт (SSDPEKKW512G7, прошивка PSF121C);
• GOODRAM IRDM Ultimate 480 Гбайт (SSDPR-IRIDULT-480, прошивка E7FM04.5);
• Patriot Hellfire M.2 480 Гбайт (PH480GPM280SSDR, прошивка E7FM02.1);
• Plextor M8Pe 512 Гбайт (PX-512M8PeG, прошивка 1.06);
• Plextor M8Se 512 Гбайт (PX-512M8SeY, прошивка 1.00);
• Samsung 960 EVO 500 Гбайт (MZ-V6E500, прошивка 2B7QCXE7);
• Samsung 960 PRO 512 Гбайт (MZ-V6P512, прошивка 2B6QCXP7);
• Toshiba OCZ RD400 512 Гбайт (RVD400-M22280-512G-A, прошивка 57CZ4102).

Используемые версии NVMe-драйверов:

• Microsoft Windows NVMe Driver 10.0.16299.15;
• OCZ NVMe Driver 1.2.126.843;
• Plextor NVMe Driver 1.4.0.0;
• Samsung NVM Express Driver 2.2.0.1703.

⇡#Операции последовательного чтения и записи

По скорости последовательных операций IRDM Ultimate можно отнести к NVMe-накопителям среднего уровня. От лучших NVMe SSD он отстаёт где-то вдвое, зато его результаты выше, чем у недорогих накопителей на базе контроллера SMI SM2260, в результате чего новинке GOODRAM удаётся обосноваться в средней части представленных диаграмм. Кроме того, нельзя не отметить сравнительно высокие показатели IRDM Ultimate при линейной записи: это – фирменная особенность платформы Phison E7.

Однако в глаза бросается тот факт, что измеренные скоростные показатели IRDM Ultimate сильно отличаются от тех достаточно высоких значений, которые указаны в официальных характеристиках. Причины этого кроются в особенностях контроллера Phison E7, который раскрывает пропускную способность массива MLC-флеш-памяти только при легко распараллеливаемой нагрузке. Проиллюстрировать это можно графиками зависимости производительности последовательных операций IRDM Ultimate от глубины очереди запросов.

При линейном чтении обещанный уровень быстродействия IRDM Ultimate демонстрирует, когда длина очереди запросов доходит до 16 команд. И это малоутешительная особенность, так как при обычной десктопной нагрузке глубина очереди запросов обычно не превышает 2-4 команд, а в этом случае скоростные показатели IRDM Ultimate оказываются в разы ниже максимума.

Зато при последовательной записи картина несколько иная – здесь при коротких очередях рассматриваемый SSD очень неплох и даже несколько превосходит основанный на той же платформе Phison E7-накопитель Patriot Hellfire M.2.

Кроме того, не стоит забывать, что в IRDM Ultimate реализовано SLC-кеширование, и при записи небольших объёмов данных он может выдавать более высокие скоростные показатели. Объём быстрого кеша у 480-гигабайтной версии SSD составляет 16 Гбайт, и во многих случаях этого будет достаточно для того, чтобы сталкиваться с записью в основной массив памяти обычному пользователю пришлось крайне редко. Впрочем, основной эффект от SLC-кеширования проявляется при случайных операциях, а в случае линейной записи падение скорости при исчерпании объёма кеша практически незаметно.

⇡#Операции случайного чтения

Скорость случайного чтения – традиционное слабое место любых накопителей на контроллерах Phison, и не важно, используют они интерфейс SATA или NVMe. На представленных диаграммах это подтверждается в очередной раз: при неконвейеризуемых операциях произвольного чтения IRDM Ultimate уступает почти всем NVMe-альтернативам. Но с увеличением глубины очереди запросов эта ситуация немного выправляется.

Более наглядно это заметно по следующему графику, где показано, как зависит производительность рассматриваемого SSD от глубины очереди запросов при произвольном чтении 4-килобайтных блоков.

Умеренный рост глубины очереди запросов, как и в случае с последовательной нагрузкой, ситуацию в целом улучшает. Жаль только, что в реальных сценариях, свойственных персональным компьютерам, ситуации, когда глубина очереди возрастает до 3-4 команд, возникают крайне редко.

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

Особенно выгодно IRDM Ultimate показывает себя при произвольном чтении крупных блоков. Когда размеры блоков доходят до 128 Кбайт, ему даже удаётся выбиться в число лидеров. Но опять-таки в реальной жизни такие нагрузки встречаются не столь часто.

⇡#Операции случайной записи

Наши синтетические тесты настроены таким образом, чтобы минимально учитывать вклад технологий SLC-кеширования. И в этом случае производительность записи, которую мы видим у IRDM Ultimate, совсем не впечатляет. Именно поэтому Phison и реализовала в своей платформе SLC-кеш — он как раз должен выправить провал скоростей произвольной записи при коротких очередях запросов. А в случае IRDM Ultimate по каким-то причинам эта проблема проявляется даже серьёзнее, чем у прочих накопителей на том же контроллере Phison E7.

Не выходит в число лидеров накопитель GOODRAM и при значительном увеличении очереди запросов. Об этом, например, говорит график, показывающий зависимость скорости произвольной записи 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов:

Однако при глубокой конвейеризации IRDM Ultimate приближается по производительности к другим NVMe SSD среднего уровня. Мы уже подчёркивали, что со случайными операциями с глубокой очередью запросов платформа Phison E7 справляется заметно бодрее, чем с неконвейеризируемыми и нераспараллеливаемыми нагрузками. Всё это подводит к выводу о том, что при очень неплохой пропускной способности массива флеш-памяти на основе MLC NAND у имеющегося контроллера категорически не хватает вычислительной мощности.

Это предположение подтверждается и тем, как сильно скорость случайной записи зависит от размера блоков данных:

Производительность операций произвольной записи IRDM Ultimate при увеличении размеров блоков выходит на очень неплохой уровень. Если размер блока превышает 8 Кбайт, то накопитель GOODRAM уступает в скорости лишь флагманским и дорогим моделям Samsung 960 PRO и Toshiba OCZ RD400.

⇡#Смешанная нагрузка

В реальной жизни 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.

К этому моменту совершенно понятно, что с флагманскими NVMe SSD новинка компании GOODRAM воевать не может. Но зато против недорогих NVMe-решений на базе TLC-памяти данный накопитель выступает очень убедительно. Ему во многих случаях удаётся превзойти Plextor M8Se и Samsung 960 EVO, не говоря уже о Intel 600p. Похожее соотношение результатов можно видеть в тестах производительности при смешанных операциях: здесь IRDM Ultimate вновь удаётся попасть в число NVMe-накопителей среднего уровня.

Следующая пара графиков даёт более развёрнутую картину производительности при смешанной нагрузке, показывая зависимость скорости SSD от того, в каком соотношении на него приходят операции чтения и записи.

⇡#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 производительности при непрерывной случайной записи выглядит вполне обычно для недорогого и массового накопителя. Пока IRDM Ultimate находится в свежем состоянии, он может похвастать относительно неплохим постоянством моментальных результатов с достаточно небольшим числом провалов. Однако после того, как массив NAND-памяти оказывается заполнен, и контроллеру вместе с записью приходится высвобождать страницы флеш-памяти, какое-либо постоянство производительности пропадает. Впрочем, для потребительской модели SSD это критичным недостатком не является.

По приведённому графику хорошо прослеживается и работа технологии SLC-кеширования. На начальном этапе она позволяет увеличить производительность при конвейеризуемой случайной записи примерно в полтора раза – с 100 до 150 тысяч IOPS. Для того чтобы проиллюстрировать работу SLC-режима более наглядно, мы увеличили начальную часть графика постоянства производительности.

Хорошо видно, что объём кеша у 480-гигабайтной модификации IRDM Ultimate составляет 16 Гбайт. Надо сказать, что обычно подобные технологии SLC-кеширования характерны для накопителей, построенных с использованием TLC NAND, однако ситуация с платформой Phison E7 показывает, что в определённых случаях они могут быть уместны и в производительных SSD на флеш-памяти с двухбитовой ячейкой. В частности, контроллеру Phison E7 удаётся показывать скорость произвольной записи, свойственную решениям с PCI Express-интерфейсом, исключительно благодаря технологии ускоренной записи. Без неё производительность случайной записи ограничивалась бы показателем в 100 тысяч IOPS, который больше характерен для SATA-моделей.

Посмотрим теперь, как после деградации скорости происходит её восстановление до первоначальных величин за счёт работы технологии сборки мусора. Для исследования этого вопроса после завершения предыдущего теста, приводящего к снижению скорости записи, мы выжидаем 15 минут, в течение которых SSD может попытаться самостоятельно восстановиться за счёт сборки мусора, но без помощи со стороны операционной системы и команды TRIM, и замеряем быстродействие. Затем на накопитель принудительно подаётся команда TRIM — и скорость измеряется ещё раз, что позволяет убедиться в способности SSD с помощью TRIM полностью восстанавливать свою паспортную производительность.

Инженерная команда Phison продолжает совершенствование своего контроллера E7 явно не зря. Новый степпинг и новая микропрограмма оживили автономную сборку мусора, и IRDM Ultimate, в отличие от других накопителей на том же контроллере, может похвастать не только качественной обработкой команды TRIM, но и способностью частично восстанавливать производительность без какого-либо вмешательства со стороны операционной системы. Впрочем, объём памяти, который контроллер самостоятельно высвобождает под будущие операции, пока незначителен – чуть более одного гигабайта. Но начало положено, и последующие версии микропрограммы, скорее всего, смогут улучшить этот результат.

⇡#Результаты в CrystalDiskMark

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

В отличие от используемого нами в первую очередь многофункционального тестового пакета IOmeter, CrystalDiskMark оперирует небольшими объёмами данных. Поэтому те показатели производительности, которые можно наблюдать на скриншоте выше, описывают случай, когда обрабатываемые данные полностью умещаются в SLC-кеш накопителя. И здесь IRDM Ultimate представляется очень неплохим по меркам недорогих NVMe SSD вариантом. Так, скорости, полученные при использовании глубокой очереди запросов, находятся на весьма высоком уровне – по ним главный герой обзора отстаёт разве только от NVMe SSD компаний Samsung и Toshiba.

Но измерения, сделанные без очереди запросов, несколько портят первое впечатление. В этих дисциплинах IRDM Ultimate оказывается всего лишь середнячком при операциях чтения и одним из аутсайдеров – при записи данных.

⇡#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.

Комплексный тест PCMark 8 ставит IRDM Ultimate в достаточно неплохое положение. В целом ситуацию можно охарактеризовать так: накопители на базе платформы Phison E7 медленнее NVMe SSD на базе контроллеров Samsung или Marvell в том случае, если конкурирующие модели комплектуются памятью с двухбитовыми ячейками. Зато при сравнении с NVMe-накопителями на контроллере SMI SM2260 или с любыми накопителями с TLC-памятью, IRDM Ultimate выглядит явно интереснее.

Интегральный результат PCMark 8 2.0 нужно дополнить и показателями производительности, выдаваемыми флеш-приводами при прохождении отдельных тестовых трасс, которые моделируют различные варианты реальной нагрузки. Дело в том, что при разной нагрузке флеш-приводы зачастую ведут себя немного по-разному.

⇡#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.

В файловых тестах IRDM Ultimate неожиданно оказался немного медленнее своего близкого родственника, Patriot Hellfire M.2. Однако в общем зачёте накопитель всё равно смотрится совсем неплохо. Он выигрывает по скорости у наиболее доступных NVMe SSD и предлагает при работе с файлами быстродействие в полтора-два раза выше, чем у лучших моделей SATA-накопителей.

Если же доверить GOODRAM IRDM Ultimate роль первичного системного накопителя и использовать его для хранения операционной системы и программ, то в этом случае он вряд ли разочарует своими скоростными показателями. Ведь в таких сценариях использования он уступает лишь флагманским и более дорогим моделям NVMe SSD: Samsung 960 PRO, Plextor M8Pe и Toshiba OCZ RD400.

⇡#Проверка температурного режима

Проверка температурного режима – одно из важных испытаний при тестировании M.2-накопителей с интерфейсом NVMe. Обычно быстродействующие накопители такого формата, лишённые какого-либо охлаждения, достаточно быстро перегреваются, что требует от пользователей специально заботиться об отводе тепла. Решения на базе контроллера Phison E7 в этом плане – далеко не самый удачный вариант. Этот контроллер отличается горячим норовом, и, например, тот же Patriot Hellfire M.2 перегревается буквально за 30 секунд интенсивных операций.

Однако сделанные ранее выводы распространять на IRDM Ultimate не совсем правомерно, ведь в этой новинке применяется иной степпинг контроллера и изменённая упаковка чипа. Поэтому для IRDM Ultimate были проведены отдельные испытания. В рамках эксперимента накопитель нагружался последовательными операциями с глубиной очереди запросов в 32 команды. Измерения температуры проводились на открытом стенде, какой-либо дополнительный обдув SSD воздушным потоком не производился.

К сожалению, практическое тестирование показало, что температурные проблемы у накопителей на платформе Phison E7 никуда не делись. Даже в состоянии покоя температура контроллера у IRDM Ultimate устанавливалась на уровне 65 градусов.

Тем не менее при чтении температурного троттлинга в IRDM Ultimate удаётся избежать.

Температура контроллера постепенно повышается до 85 градусов, но никакого влияния на производительность это не оказывает. Однако уместно напомнить, что чип Phison E7 в FCBGA-исполнении при чтении разогревался всё-таки меньше. Поэтому совершенно неудивительно, что в случае, когда нагрузка на накопитель складывается из операций записи, тепловыделение рассматриваемого накопителя достаточно быстро пересекает критическую черту.

Температурный порог, при прохождении которого контроллер Phison E7 сбрасывает производительность, находится в районе 85 градусов. На IRDM Ultimate такой разогрев главной микросхемы достигается буквально за 20-25 секунд непрерывной записи, после чего приходится мириться со снижением производительности. Однако справедливости ради стоит отметить, что снижение скорости работы не носит скачкообразного характера. Оно происходит достаточно плавно, правда в конечном итоге нагрев это окончательно не останавливает. Поэтому под конец пятиминутной непрерывной записи, которой мы проверяли IRDM Ultimate, контроллер раскалился до более чем 100 градусов. Хочется надеяться, что такие температуры для накопителя опасности не представляют.

Получается, что новый степпинг контроллера Phison E7 стал горячее прошлого. Поэтому все старые рекомендации остаются в силе. Если вы хотите остановить свой выбор на продукте на платформе Phison E7, об охлаждении позаботиться придётся хотя бы просто ради раскрытия быстродействия. Именно поэтому наличие среди вариантов IRDM Ultimate версий с предустановленным радиатором более чем уместно.

Как работает GOODRAM IRDM Ultimate 480 Гбайт с фирменным радиатором, нам тоже удалось проверить. Сразу же стоит отметить, что инженеры GOODRAM отнеслись к реализации теплоотвода очень ответственно. Теплоотвод на этом накопителе совсем не похож на обычно применяемые в таких случаях тонкие алюминиевые пластинки. В данном случае радиатор – это массивная металлическая деталь, имеющая развитое оребрение. Благодаря ей температуры накопителя в простое и при операциях чтения снижаются почти на 20 градусов.

При записи улучшение температурного режима тоже очень хорошо заметно, однако контроллер Phison E7 имеет настолько серьёзное тепловыделение, что троттлинга не удаётся избежать и с применением массивного радиатора.

Радиатор отодвигает момент падения производительности примерно на 2 минуты, и масштаб такого падения уже не так значителен, как в том случае, когда накопитель эксплуатируется без охлаждения. Однако нагрев микросхемы Phison E7 до критических температур происходит даже в версии IRDM Ultimate с дополнительным теплоотводом. А это значит, что владельцам такого накопителя придётся в обязательном порядке позаботиться об активном охлаждении этого SSD.

⇡#Выводы

Представленный компанией GOODRAM накопитель IRDM Ultimate нельзя назвать неожиданной или яркой новинкой. Это не новаторский продукт, а очередное стандартное воплощение платформы Phison E7, которое очень похоже на массу других подобных твердотельных накопителей с таким же контроллером. Модель распространения продукции, выбранная Phison и предусматривающая централизованную поставку партнёрам готовых для продажи законченных изделий, приносит вполне закономерные результаты. Армия партнёров Phison, которых привлёк NVMe-контроллер этой компании, постепенно увеличивается, и сегодня на прилавках можно обнаружить с десяток различных SSD с такими же, как у IRDM Ultimate, характеристиками.

Но несмотря на всё сказанное, IRDM Ultimate не должен затеряться в толпе аналогов. На стороне продукции польского производителя есть важный аргумент – привлекательная цена. Польской компании Wilk Elektronik географически и ментально близок российский рынок, поэтому стратегия работы на нём выстраивается с учётом местной специфики. В конечном итоге это приводит к тому, что накопители под маркой GOODRAM при прочих равных оказываются дешевле аналогов. Того же мы ждём и от IRDM Ultimate. Данная модель пока ещё не поступила в продажу, но есть все основания надеяться, что первый NVMe-накопитель GOODRAM будет предлагаться по привлекательной цене, которая позволит пользователям, желающим получить современный уровень производительности дисковой подсистемы, приобрести выгодный по сочетанию потребительских качеств вариант.

Собственно, применённый в данном SSD контроллер Phison E7 вместе с планарной MLC-памятью Toshiba даёт достаточно предпосылок для этого. Подобные IRDM Ultimate продукты в существующих реалиях выглядят вполне достойно. Пусть они и не могут соперничать по быстродействию с флагманскими решениями класса Samsung 960 PRO или Toshiba OCZ RD400, но зато они способны хорошо играть в несколько ином сегменте. Если исходить из цены, то сегодня носители платформы Phison E7 противопоставляются NVMe-альтернативам с TLC-памятью, и в таком сравнении они выходят явными лидерами как по производительности, так и по ожидаемой выносливости. Благодаря этому подобные IRDM Ultimate предложения уверенно занимают место некоего среднего варианта в мире NVMe-решений. Они вряд ли подойдут энтузиастам, стремящимся выжать из своей системы максимум возможного, но для желающих получить хорошие скоростные показатели при не слишком раздутом бюджете IRDM Ultimate – то что надо.

К сказанному остаётся добавить пару штрихов, которые стоит иметь в виду. В отличие от основной массы других накопителей на контроллере Phison PS5007-E7, IRDM Ultimate использует более новый степпинг контроллера и более новую версию базовой микропрограммы. В них реализованы реально работающие алгоритмы автономной сборки мусора, но параметры производительности и температурный режим стали немного хуже. Правда, последний недостаток может быть легко компенсирован радиатором, который GOODRAM планирует поставлять в комплекте с одной из версий своего продукта.