Обзор SSD-накопителя WD Black: входной билет в мир NVMe

Western Digital серьёзно взялась за покорение рынка твердотельных накопителей примерно год назад — именно тогда были представлены первые потребительские SSD под её именем. Однако их выпуск Western Digital освоила не сама, для этого ей пришлось приобрести одного из ведущих производителей флеш-памяти, компанию SanDisk. Поэтому нет ничего удивительного в том, что модельный ряд Western Digital на первом этапе был наполнен накопителями, которые уже были хорошо знакомы нам под маркой SanDisk. В частности, WD Blue SSD оказался близким аналогом SanDisk Ultra II и X400, а под именем WD Green SSD стала продаваться модель SanDisk SSD Plus.

Однако одними только продуктами, позаимствованными у SanDisk, WD ограничиваться не могла. Дело в том, что купленная Western Digital компания по каким-то причинам воздерживалась от выпуска флагманских потребительских твердотельных накопителей с интерфейсом NVMe, и на момент перехода в собственность нового владельца в ассортименте SanDisk таких моделей не было. В то же время продолжать игнорировать перспективные и производительные решения было бы очень странно, поэтому сразу после завершения сделки инженерам SanDisk сверху спустили срочную задачу: как можно скорее заполнить существующий пробел. В результате спустя всего несколько месяцев после появления на рынке массового WD Blue SSD и бюджетного WD Green SSD к ним добавилась и старшая модель, WD Black SSD — новый твердотельный накопитель с интерфейсом NVMe, который, в отличие от своих собратьев, прямых аналогов среди предложений SanDisk уже не имеет.

Впрочем, говорить о том, что WD Black SSD — это флагманский накопитель, можно, лишь имея в виду ассортимент Western Digital. Несмотря на то, что производитель традиционно использовал торговую марку Black для исключительных по своим характеристикам жёстких дисков, в случае твердотельных накопителей глобальное позиционирование новинки оказалось несколько иным. Дело в том, что после приобретения бизнеса SanDisk компания Western Digital отказалась от каких-либо намерений использовать в своей продукции флеш-память с двухбитовыми ячейками. Упор, по мнению этого производителя, в современном мире должен быть сделан на более плотную TLC-память с перспективой перехода на QLC. Поэтому WD Black SSD — это не та новинка, которая сможет поколебать позиции Samsung 960 PRO. По замыслу производителя, она должна завоевать симпатии покупателей, ищущих выгодное сочетание цены и быстродействия. Иными словами, WD Black SSD — это ещё один вариант сравнительно недорогого NVMe SSD на базе TLC-памяти, который должен встать в один ряд с Samsung 960 EVO, Intel SSD 600p, Plextor M8Se и прочими предложениями подобного рода.

Кроме того, по всей видимости, WD Black SSD — это переходная модель, которая просуществует в модельном ряду Western Digital не так долго. Дело в том, что она, как и прочие SSD этой компании первой волны, базируется на планарной TLC-памяти SanDisk, которая производится по 15-нм нормам. Сейчас такая флеш-память становится устаревшей и постепенно выводится из обращения. Не так давно та же Western Digital приступила к переводу своих SATA SSD на использование трёхмерной 64-слойной BiCS (Bit Cost Scalable) флеш-памяти с трёхбитовыми ячейками. Очевидно, что подобный процесс должен затронуть и флагманский NVMe-накопитель компании.

Впрочем, пока про перспективы такого перехода ничего не известно. Более того, на российском рынке WD Black SSD появился совсем недавно. А раз так, самое время познакомиться с этим накопителем поближе.

⇡#Технические характеристики

Конструкторы SanDisk всегда тяготели к тому, чтобы задействовать творения Marvell, — большинство наиболее удачных накопителей этого производителя базировалось именно на чипах данного разработчика. Не было сделано исключение и в случае NVMe SSD. И хотя сейчас инженерная команда SanDisk работает под другой вывеской, её предпочтений это не изменило, и WD Black SSD — это один из немногих накопителей с контроллером Marvell 88SS1093 (Eldora).

Здесь будет уместным напомнить, что Marvell, в отличие от тайваньских Phison или SMI, использует несколько иную схему работы с партнёрами — производителями SSD. Этот разработчик не предоставляет полностью готовую для внедрения платформу, а предлагает конечным производителям самостоятельно заниматься созданием схемотехнического дизайна и написанием микропрограммы. Именно поэтому накопителей на базе контроллеров Marvell не так много — внедрять их на самом деле значительно сложнее, чем чипы Phison или SMI. Однако при этом контроллеры Marvell явно превосходят конкурирующие предложения по гибкости и производительности, поэтому продукты на их основе часто получаются самобытными и привлекательными — вспомним, например, тот же Plextor M8Pe.

Но WD Black SSD — это несколько другая история. В нём контроллер 88SS1093, который в настоящее время является единственным актуальным решением Marvell с интерфейсом NVMe, совмещён с 15-нм планарной TLC NAND производства SanDisk. И поэтому этот накопитель похож не на Plextor M8Pe, а на более дешёвый Plextor M8Se, где этот чип управляет массивом флеш-памяти, составленным из 15-нм чипов TLC NAND компании Toshiba. Впрочем, если WD Black SSD и можно назвать его родственником, то лишь отдалённым. Микропрограмму новинки Western Digital инженеры SanDisk написали с нуля, и в результате по профилю производительности WD Black SSD сильно отличается от похожего по аппаратной платформе накопителя Plextor. Существенная разница есть и в прочих ключевых характеристиках в выносливости и составе модельного ряда.

Для того чтобы убедиться в этом, достаточно взглянуть на официальные спецификации WD Black SSD.

Из чисел, которые приводит Western Digital, можно сделать вывод, что в деле раскрытия потенциала трёхъядерного и восьмиканального контроллера Marvell 88SS1093 инженерам компании удалось добиться куда более скромных успехов, чем специалистам Plextor. Действительно, по декларируемым скоростным параметрам WD Black SSD заметно уступает Plextor M8Se, причём на различия в используемой флеш-памяти списать это вряд ли удастся: 15-нм TLC NAND авторства Toshiba и SanDisk – суть одно и то же. Зато в проекте WD Black SSD инженерам удалось дополнительно сэкономить и обойтись вдвое меньшим объёмом DRAM-буфера, так что в теории этот накопитель имеет более низкую себестоимость и может легко стать самым доступным вариантом с NVMe-интерфейсом.

Анализируя скоростные показатели WD Black SSD, нужно иметь в виду, что, как и в случае прочих TLC-накопителей, они приведены производителем с учётом технологии псевдо-SLC-кеширования, которая прячет от пользователя реальные скорости массива флеш-памяти, построенного на базе планарных TLC-чипов. У WD Black SSD такой кеш имеет сравнительно небольшой объем – 2,5 Гбайт на каждые 256 Гбайт ёмкости накопителя. Кроме того, по какой-то причине пропускная способность массива флеш-памяти у этого накопителя значительно ниже, чем у иных моделей с NVMe-интерфейсом и с TLC-памятью. В результате на продолжительных операциях записи WD Black SSD дотягивает лишь до скорости SATA SSD, серьёзно отставая от решений нового поколения.

Вот, например, как выглядит производительность 512-гигабайтной версии WD Black SSD при непрерывной последовательной записи.

После записи на накопитель данных объемом порядка 5 Гбайт, помещающихся в SLC-кеш, скорость падает где-то вдвое – с 800 до 400 Мбайт/с. Не слишком радостная картина. В качестве пояснения приведём таблицу с полученными практическим путём основными характеристиками SLC-кеша у других современных NVMe-накопителей, построенных на флеш-памяти с трёхбитовыми ячейками:

Получается, что в WD Black SSD на обеспечение работы SLC-кеширования выделено минимальное количество флеш-памяти. Это означает, что пользователь в большем количестве ситуаций будет сталкиваться с неторопливым при записи массивом TLC-памяти.

Впрочем, в небольшом SLC-кеше можно усмотреть и плюсы: на резервное пространство, которое контроллер может использовать для выравнивания износа и подмены вышедших из строя ячеек памяти, остаётся достаточно много места. Так, в WD Black SSD контроллеру на эти цели отдано 4,5 % от общего объёма флеш-памяти и половина от всего зарезервированного пространства, недоступного пользователю. Напомним, что в чипе Marvell 88SS1093 поддерживаются методы коррекции ошибок на основе LDPC-кодов, и все это вместе позволяет производителю уверовать в высокую надёжность предлагаемого решения и распространить на свой TLC-продукт пятилетнюю гарантию. Правда, ресурс записи у WD Black SSD ограничивается при этом весьма консервативными рамками. Для того чтобы не потерять гарантию, пользователю ежедневно разрешается перезаписывать не более шестой части от общей ёмкости накопителя.

Ограничение по допустимым объёмам перезаписи – не единственный симптом недорогого NVMe SSD начального уровня. На то же указывает и состав модельного ряда WD Black SSD, в котором предусмотрено всего два варианта ёмкости – 256 и 512 Гбайт. Более высокие объёмы из ассортимента исключены, так как покупателей сравнительно дорогих и вместительных твердотельных накопителей вряд ли бы устроили предлагаемые WD Black SSD скоростные характеристики.

Ещё один признак того, что к WD Black SSD не стоит относиться как к флагману, – его конструктивное исполнение. Спроектированный Western Digital накопитель форм-фактора M.2 представляет собой «голую» плату. Ни каких-либо дополнительных средств охлаждения, ни переходника для установки этой платы в слоты PCI Express не предусмотрено. То есть всё сделано так, чтобы WD Black SSD был максимально недорогим. Именно таким образом сформирована и рекомендованная цена: WD Black SSD должен быть самым доступным NVMe-накопителем на рынке и стоить (в теории) почти столько же, сколько стоит Intel SSD 600p, то есть примерно на 20 процентов меньше Samsung 960 EVO.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Для тестирования мы получили версию WD Black SSD объёмом 512 Гбайт – старший вариант с более высоким уровнем производительности, который обеспечивается увеличенным параллелизмом массива флеш-памяти. Ёмкость SSD, естественно, приведена производителем в «десятичных» гигабайтах, а это значит, что в операционной системе после форматирования такой накопитель покажет свободный объём 476 «двоичных» Гбайт.

Сам по себе рассматриваемый продукт выглядит достаточно обыкновенно. Никаких атрибутов, которые позволили бы отнести его именно к старшей серии Black, — кроме разве что маркировки на наклейке — у накопителя нет. Более того, очень забавно, что печатная плата «чёрного» SSD имеет синий цвет, который характерен для всех SSD, сходивших когда-либо с конвейера SanDisk.

Плата имеет односторонний дизайн — и это дважды хорошо. С одной стороны, это позволяет не беспокоиться о том, войдёт ли SSD в тонкий ультрабук, где часто применяются заниженные слоты M.2, а с другой – облегчает отвод тепла от чипов. Таким образом, WD Black SSD может работать в совершенно любом слоте M.2, на который подведено четыре линии PCI Express 3.0, – а сегодня таких слотов большинство.

Этикетка, закрывающая большую часть лицевой поверхности накопителя, не имеет никаких теплорассеивающих фольгированных слоёв, но зато достаточно информативна. Помимо артикула и ёмкости, на ней приведён серийный номер накопителя, который, кстати говоря, совпадает с зашитым в SMART, а также дата производства, которая может быть полезна при решении гарантийных вопросов. Кстати, компания Western Digital имеет в России полноценное представительство и готова выполнять взятые на себя гарантийные обязательства самостоятельно, а не через розничных продавцов.

Компоновка печатной платы WD Black SSD уникальна. Расположение микросхем на накопителе не имеет ничего общего с тем, как обычно расставляются чипы на других M.2 SSD с контроллером Marvell 88SS1093. Сам этот главный чип находится на плате посредине, а две микросхемы флеш-памяти расставлены по краям. Маркировка позволяет убедиться в том, что в этих микросхемах находится по шестнадцать 128-гигабитных полупроводниковых кристаллов планарной TLC NAND, произведённых на предприятиях SanDisk по 15-нм техпроцессу. В качестве DRAM-буфера в конструкции используется DDR3L-1600 SDRAM компании SK Hynix: ёмкость соответствующего чипа для 512-гигабайтной версии накопителя составляет вполне стандартные 512 Мбайт.

⇡#Программное обеспечение

Программисты SanDisk адаптировали фирменную утилиту SSD Dashboard, работающую с SATA-накопителями компании, и для WD Black SSD. Её возможности при этом практически не изменились, и она остаётся одной из самых лучших сервисных утилит такого рода.

Основные функции SSD Dashboard: получение информации об установленном в системе SSD, включая данные об оставшемся ресурсе и текущем температурном режиме; мониторинг производительности накопителя в реальном времени; настройка TRIM; обновление микропрограммы через Интернет или из файла; выполнение операции Secure Erase и удаление каких-либо данных из флеш-памяти путём её принудительного зануления; выполнение SMART-тестов и просмотр SMART-атрибутов.

Стоит отметить, что возможности интерпретации параметров SMART, заложенные в SSD Dashboard, несколько богаче, чем информация, которую можно получить из независимых программ сторонних разработчиков.

А вот фирменного NVMe-драйвера для WD Black SSD не предусмотрено. Поэтому работать с ним приходится через стандартный драйвер операционной системы, в свойствах которого для увеличения производительности и показателей в распространённых бенчмарках рекомендуется поставить галочку напротив опции «Отключить очистку буфера кеша записей Windows для этого устройства».

⇡#Методика тестирования

Тестирование проводится в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise x64 Build 10586, корректно распознающей и обслуживающей современные твердотельные накопители. Это значит, что в процессе прохождения тестов, как и при обычном повседневном использовании SSD, команда TRIM поддерживается и активно задействуется. Измерение производительности выполняется с накопителями, находящимися в «использованном» состоянии, которое достигается их предварительным заполнением данными. Перед каждым тестом накопители очищаются и обслуживаются с помощью команды TRIM. Между отдельными тестами выдерживается 15-минутная пауза, отведённая для корректной отработки технологии сборки мусора. Во всех тестах используются рандомизированные несжимаемые данные.

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

Используемые приложения и тесты:

• Iometer 1.1.0
  • Измерение скорости последовательного чтения и записи данных блоками по 128 Кбайт (наиболее типичный размер блока при последовательных операциях в десктопных задачах). Тестирование проводится при различной глубине очереди запросов, что позволяет оценивать как реалистичные, так и пиковые параметры быстродействия.
  • Измерение скорости случайного чтения и записи блоками размером 4 Кбайт (такой размер блока используется в подавляющем большинстве реальных операций). Тест проводится дважды — без очереди запросов и с очередью запросов глубиной 4 команды (типичной для десктопных приложений, активно работающих с разветвлённой файловой системой). Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей.
  • Установление зависимости скоростей случайного чтения и записи при работе накопителя с 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов (в пределах от одной до 32 команд). Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей.
  • Установление зависимости скоростей случайного чтения и записи при работе накопителя с блоками разного размера. Используются блоки объёмом от 512 байт до 256 Кбайт. Глубина очереди запросов в течение теста составляет 4 команды. Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей.
  • Измерение производительности при смешанной многопоточной нагрузке и установление её зависимости от соотношения между операциями чтения и записи. Тест проводится дважды: для последовательных операций чтения и записи блоками объёмом 128 Кбайт, выполняемых в два независимых потока, и для случайных операций с блоками объёмом 4 Кбайт, которые выполняются в четыре независимых потока. В обоих случаях соотношение между операциями чтения и записи варьируется с шагом 20 процентов.
  • Исследование падения производительности SSD при обработке непрерывного потока операций случайной записи. Используются блоки размером 4 Кбайт и глубина очереди 32 команды. Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Продолжительность теста составляет два часа, измерения моментальной скорости проводятся ежесекундно. По окончании теста дополнительно проверяется способность накопителя восстанавливать свою производительность до первоначальных величин за счёт работы технологии сборки мусора и после отработки команды TRIM.
• CrystalDiskMark 5.1.2
  • Синтетический тест, который 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, 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

WD Black SSD – один из недорогих твердотельных накопителей, подключаемых к шине PCI Express 3.0 x4. Производитель позиционирует его как входной билет в мир NVMe. Поэтому цена рассматриваемой модели совсем не кусается — WD Black SSD может быть лишь совсем чуть-чуть дороже самого дешёвого NVMe SSD, Intel SSD 600p. Недорогие же решения других производителей вроде Samsung 960 EVO или Plextor M8Se обойдутся потенциальному покупателю в более крупную сумму.

Тем не менее для тестов WD Black SSD мы решили собрать более-менее полную компанию прогрессивных накопителей с NVMe-интерфейсом, в которую были включены следующие участники:

• ADATA XPG SX8000 512 Гбайт (ASX8000NP-512GM-C, прошивка C2.2.1);
• Intel SSD 600p 512 Гбайт (SSDPEKKW512G7, прошивка PSF121C);
• 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);
• Western Digital Black SSD 512 Гбайт (WDS512G1X0C, прошивка B35500WD).

Используемые версии NVMe-драйверов:

• Microsoft Windows NVMe Driver 10.0.10586.0;
• OCZ NVMe Driver 1.2.126.843;
• Plextor NVMe Driver 1.4.0.0;
• Samsung NVM Express Driver 2.2.0.1703.

⇡#Производительность последовательного чтения и записи

Скорости линейных операций у WD Black SSD совсем не впечатляют. Его производительность очень похожа на скорость Intel SSD 600p, который в своё время поразил нас своей вопиющей неторопливостью. Это означает, что шина PCI Express 3.0 x4 используется в NVMe-накопителе Western Digital чисто для галочки: новинка вполне могла бы обойтись и вдвое меньшим числом линий. Даже при чтении с глубокой очередью команд, когда развиваются самые высокие скорости, результат WD Black SSD не выходит за отметку в 1,3 Гбайт/с. А при последовательной записи рассматриваемый продукт проигрывает даже многим SATA-накопителям верхнего уровня.

⇡#Производительность произвольного чтения

Не впечатляет у WD Black SSD и скорость случайного чтения: по меркам NVMe-накопителей она низкая, хотя эталонный NVMe-накопитель начального уровня Intel SSD 600p всё же остаётся немного позади. Такие показатели производительности WD Black SSD несколько удивляют – по логике вещей, он должен быть заметно быстрее, ведь в его основе лежит контроллер Marvell, а не какой-нибудь SMI SM2260. Похоже, дело тут в фирменной микропрограмме, написанной инженерами Western Digital, из-за которой он уступает идентичному с аппаратной точки зрения Plextor M8Se. Причём, как видно из двух последних графиков, такое положение дел не меняется ни с ростом длины очереди запросов, ни с увеличением размеров блоков, которыми проводятся операции.

⇡#Производительность произвольной записи

По скорости случайной записи WD Black SSD оказывается заметно быстрее, чем Intel SSD 600p, к которому он наиболее близок по стоимости. Правда, любые другие NVMe SSD всё равно быстрее. Даже Plextor M8Se, в котором применяется абсолютно такая же аппаратная платформа, опережает новинку Western Digital примерно на 12-15 процентов. Впрочем, он примерно на столько же и дороже.

Одна из проблем WD Black SSD заключается в невысокой пропускной способности массива флеш-памяти. Это хорошо видно по графикам – с увеличением глубины очереди до 4 команд или при росте размеров блоков скорость записи упирается в некоторый предел, который находится на заметно более низком уровне, чем у других накопителей. Понятно, что отчасти это связано с использованием в WD Black SSD флеш-памяти с трёхбитовыми ячейками, но некоторым продуктам, например Samsung 960 EVO, это почему-то совсем не мешает.

⇡#Производительность при смешанной нагрузке

Низкая производительность при обслуживании операций чтения и записи, которые поступают на накопитель одновременно, – одна из самых больших проблем WD Black SSD. Да, в среднем его скорость при операциях такого рода выглядит не столь удручающе – рассматриваемый накопитель продолжает предлагать более высокое быстродействие по сравнению с Intel SSD 600p. Однако серьёзные претензии вызывает провал в средней части U-образных графиков зависимости производительности от процентного соотношения во входящем потоке команд на чтение и запись данных. Дело в том, что, когда их оказывается примерно поровну, скорость WD Black SSD при случайных операция падает до 100 Мбайт/с, а это – уровень весьма средних SATA SSD. Поэтому во многих реальных сценариях от WD Black SSD можно ожидать не очень приятных сюрпризов. Иными словами, если вы подыскиваете недорогой NVMe SSD для повседневного использования, то вполне может статься, что лучшим вариантом окажется всё-таки Intel SSD 600p, а не WD Black SSD, хотя в синтетических тестах предложение Western Digital выглядит несколько привлекательнее.

⇡#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.

Если не считать спада скорости на начальном этапе, что связано с исчерпанием объёма SLC-кеша, то стабильность скоростных характеристик WD Black SSD при непрерывной записи в пределах ёмкости накопителя выглядит сравнительно неплохо. Это характерная особенность контроллера Marvell 88SS1093, и при тестировании Plextor M8Se мы наблюдали такую же с качественной точки зрения картину. Разница лишь в том, что массив флеш-памяти WD Black SSD заметно медленнее, поэтому его показатели оказываются серьёзно ниже. Но наиболее ярко проблемы проступают тогда, когда объём непрерывной записи превосходит объём накопителя. В этом случае какая бы то ни было стабильность скоростных характеристик полностью утрачивается, в то время как у Plextor M8Se постоянство моментальной производительности сохранялось на всём протяжении теста. То есть при наблюдении за постоянством производительности проступает бюджетная сущность WD Black SSD: в этом тесте его поведение становится похожим на то, как работают накопители на контроллерах Phison и SMI.

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.

С отработкой TRIM у WD Black SSD никаких проблем нет. А вот автономная сборка мусора действует по какому-то загадочному алгоритму. Можно было бы даже сказать, что в среде без поддержки TRIM накопитель не умеет предварительно готовить массив флеш-памяти под будущие операции, но некие действия с памятью во время простоя он всё же выполняет. В конечном итоге примерно 2,8 Гбайт после простоя можно записать с немного более высокой скоростью, чем сразу же после длительной нагрузки, однако новые данные принимаются при этом почему-то не в SLC-кеш, а в основную TLC-память.

⇡#Производительность в CrystalDiskMark

WD Black SSD 512GB

Intel SSD 600p 512GB

По тем показателям, которые выдаёт CrystalDiskMark, можно сверять заявленные производителем характеристики быстродействия – обычно они заполняются именно исходя из того, что показывает это приложение. Но нужно иметь в виду, что к реальной жизни они имеют несколько отдалённое отношение. CrystalDiskMark – это простой бенчмарк, и он оперирует объёмом тестового файла, который полностью помещается в SLC-кеш накопителя. Именно поэтому полученные числа выглядят столь оптимистично.

Попутно мы предлагаем сравнить скорость WD Black SSD со скоростью близкого по идеологии и цене Intel SSD 600p – результаты его тестирования в CrystalDiskMark приведены рядом. Как видите, предложение компании Western Digital смотрится повеселее, переигрывая альтернативный дешёвый NVMe SSD по большинству показателей, за исключением скорости произвольной записи.

⇡#Производительность в PCMark 8 Storage Benchmark 2.0

Интегральный показатель PCMark 8, сформированный на основе изменения скорости накопителя при прохождении тестовых трасс из реальных приложений, говорит о том, что WD Black SSD предлагает среднюю производительность между Intel SSD 600p и Plextor M8Se. Однако важно тут даже не это, а абсолютный показатель быстродействия – по нему WD Black SSD с высокоскоростным интерфейсом PCI Express 3.0 x4 быстрее добротных SATA SSD вроде Samsung 850 EVO лишь на 10-15 процентов. А это значит, что в реальных сценариях использования различие в скорости работы WD Black SSD и хорошего SATA SSD практически не будет ощущаться.

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.

⇡#Производительность при реальной нагрузке

С файловыми операциями, проводимыми внутри накопителя, WD Black SSD справляется совсем плохо. Причины вполне ясны: когда мы оценивали его скорость при смешанных операциях, мы видели, что обработка одновременных операций чтения и записи вводит этот накопитель в состояние крайней медлительности. И эта особенность хорошо даёт о себе знать при реальной работе с файлами, поэтому использовать WD Black SSD в системе в качестве места хранения рабочих проектов явно не стоит. Лучше подойдут для этого даже многие обычные SATA SSD, не говоря уже о прочих NVMe-накопителях более высокого класса.

Для хранения различных программ WD Black SSD приспособлен лучше. Скорость загрузки с него приложений и игр действительно выше, чем с SATA SSD. Однако при этом он всё равно остаётся одним из самых медленных NVMe-накопителей, похожим по своему характеру на Intel SSD 600p. Иными словами, как ни крути, WD Black SSD – это всего лишь вариант начального уровня в своей весовой категории.

⇡#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 Marvell 88SS1093 в этом плане – далеко не самый удачный вариант. Этот контроллер отличается горячим норовом, и, например, тот же Plextor M8Se перегревается буквально за 40 секунд интенсивных операций.

Однако в накопителе WD Black SSD используется совсем другая прошивка. Из-за неё он обладает совсем иным профилем производительности, существенные отличия также могут прослеживаться и в температурном режиме. Для проверки мы провели эксперимент, в рамках которого 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.

Температурный троттлинг у WD Black SSD наблюдается даже при чтении. Установленная инженерами Western Digital критическая температура для контроллера Marvell 88SS1093 – 80 градусов, и она легко достигается примерно за минуту непрерывных обращений. После этого производительность падает, что позволяет сдержать нагрев на отметке в 82 градуса.

Похожая картина наблюдается и при записи. Правда, разогрев до критической температуры, при которой включается троттлинг, происходит здесь немного быстрее – примерно за 50 секунд.

Таким образом, хотя WD Black SSD относится к числу медленных NVMe SSD, нагревается он не меньше быстродействующих флагманов, и для его беспроблемной эксплуатации придётся озаботиться добавлением какого-либо охлаждения. Это довольно-таки удивительно, поскольку Plextor M8Se, который отличается от WD Black SSD лишь микропрограммой, греется при практической работе значительно меньше. В частности, когда мы тестировали накопитель Plextor, активацию температурного троттлинга можно было наблюдать исключительно при записи, а предельная температура контроллера у него была ограничена не 80, а 75 градусами. Различаются накопители Western Digital и Plextor и по алгоритму работы троттлинга. В то время как Plextor M8Se при достижении критических температур просто переключался в режим пониженной производительности, WD Black SSD сбрасывает скоростные параметры лишь на небольшие промежутки времени, пытаясь то и дело вернуться к полноскоростному режиму. В результате на графиках скорости чтения и записи образуется характерная «гребёнка».

⇡#Выводы

Большинство представленных на рынке твердотельных накопителей с интерфейсом NVMe используют сегодня память с двухбитовыми ячейками. И это вполне закономерно. MLC NAND обладает более высокой скоростью чтения и записи, а NVMe SSD относятся к числу флагманских продуктов для энтузиастов, поэтому в них эта память органично отвечает позиционированию. Однако некоторые производители не оставляют попыток перейти на выпуск похожих решений, но с более дешёвой памятью с TLC-организацией. Смысл такой затеи заключается в том, чтобы предложить быстродействие нового уровня по сравнительно невысокой цене и привлечь массового потребителя. И некоторым компаниям совместить высокоскоростной интерфейс NVMe с дешёвой трёхбитовой памятью действительно неплохо удаётся. Взять, например, тот же Samsung 960 EVO. Если судить по статистике крупнейших интернет-магазинов, он давно является самым востребованным покупателями NVMe SSD и при этом имеет весьма неплохую репутацию. Тем не менее этот накопитель базируется на 3D NAND с трёхбитовыми ячейками.

Повторить успех Samsung 960 EVO пробуют и другие производители. Попыткой сделать NVMe-накопитель с привлекательным соотношением цены и быстродействия можно было бы считать и рассмотренный в этом обзоре WD Black SSD, ведь в нём разработчики совместили достаточно неплохой контроллер Marvell 88SS1093 и планарную TLC NAND, производимую на заводах SanDisk, а стоит WD Black SSD ощутимо меньше большинства других NVMe-накопителей. Однако и по производительности он значительно им уступает. По результатам тестирования, WD Black SSD не только не смог приблизится к Samsung 960 EVO, но и оказался хуже своего родственника, Plextor M8Se, который состоит из таких же аппаратных компонентов.

В конечном же итоге WD Black SSD очень похож на Intel SSD 600p. Это – ещё один накопитель, который, пользуясь шиной PCI Express 3.0 x4 с пиковой пропускной способностью 3,94 Гбайт/с, предлагает скорости уровня SATA SSD. Справедливости ради стоит отметить, что WD Black SSD в большинстве случаев оказывается немного быстрее детища Intel, но у него есть один характерный и очень неприятный момент: он плохо переносит смешанную нагрузку. Поэтому WD Black SSD, как и Intel SSD 600p, следует отнести к одной и той же подгруппе NVMe-накопителей начального уровня.

Представляют ли такие накопители интерес? Всё зависит от того, что вы от них хотите получить. Да, высокую производительность, которую логично было бы ждать от решения с интерфейсом NVMe, они предоставить не смогут. WD Black SSD быстрее, чем добротные SATA SSD, лишь в единственном случае – при операциях линейного чтения. Это не слишком лестная характеристика, но в качестве накопителя, с которого на персональных компьютерах запускаются операционная система, игры или программы, он вполне имеет право на жизнь. В первую очередь он, вероятно, привлечет тех покупателей, которые, не слишком разбираясь в вопросе, клюнут на имя Western Digital, на лейбл NVMe, на привлекательную цену и пятилетнюю гарантию. Всего этого у «чёрной» новинки не отнять. Но рациональным выбором из-за слишком низкой реальной производительности назвать её всё-таки не выйдет.