Накопители

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

⇣ Содержание

#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:

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

WD Black SSD 512GB

 
Intel SSD 600p 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.

 
← Предыдущая страница
⇣ Содержание
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
⇣ Комментарии
Прежде чем оставить комментарий, пожалуйста, ознакомьтесь с правилами комментирования. Оставляя комментарий, вы подтверждаете ваше согласие с данными правилами и осознаете возможную ответственность за их нарушение.
Все комментарии премодерируются.
Комментарии загружаются...
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥