⇡#Методика тестирования
Тестирование проводится в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise x64 Build 10586, корректно распознающей и обслуживающей современные твердотельные накопители. Это значит, что в процессе прохождения тестов, как и при обычном повседневном использовании SSD, команда TRIM поддерживается и активно задействуется. Измерение производительности выполняется с накопителями, находящимися в «использованном» состоянии, которое достигается их предварительным заполнением данными. Перед каждым тестом накопители очищаются и обслуживаются с помощью команды TRIM. Между отдельными тестами выдерживается 15-минутная пауза, отведённая для корректной отработки технологии сборки мусора. Во всех тестах используются рандомизированные несжимаемые данные.
Раздел, в пределах которого тестируется скорость операций, имеет размер 32 Гбайт, а продолжительность каждого теста составляет сорок секунд. Такие параметры, в частности, позволят получать более релевантные результаты для тех SSD, которые используют различные технологии SLC-кеширования.
Используемые приложения и тесты:
Iometer 1.1.0
- Измерение скорости последовательного чтения и записи данных блоками по 256 Кбайт (наиболее типичный размер блока при последовательных операциях в десктопных задачах). Оценка скоростей выполняется в течение минуты, после чего вычисляется средний показатель.
- Измерение скорости случайного чтения и записи блоками размером 4 Кбайт (такой размер блока используется в подавляющем большинстве реальных операций). Тест проводится дважды — без очереди запросов и с очередью запросов глубиной 4 команды (типичной для десктопных приложений, активно работающих с разветвлённой файловой системой). Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение тридцати секунд, после чего вычисляется средний показатель.
- Установление зависимости скоростей случайного чтения и записи при работе накопителя с 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов (в пределах от одной до 32 команд). Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение тридцати секунд, после чего вычисляется средний показатель.
- Установление зависимости скоростей случайного чтения и записи при работе накопителя с блоками разного размера. Используются блоки объёмом от 512 байт до 256 Кбайт. Глубина очереди запросов в течение теста составляет 4 команды. Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение тридцати секунд, после чего вычисляется средний показатель.
- Измерение производительности при смешанной многопоточной нагрузке и установление её зависимости от соотношения между операциями чтения и записи. Тест проводится дважды: для последовательных операций чтения и записи блоками объёмом 128 Кбайт, выполняемых в два независимых потока, и для случайных операций с блоками объёмом 4 Кбайт, которые выполняются в четыре независимых потока. В обоих случаях соотношение между операциями чтения и записи варьируется с шагом 20 процентов. Оценка скоростей выполняется в течение тридцати секунд, после чего вычисляется средний показатель.
- Исследование падения производительности SSD при обработке непрерывного потока операций случайной записи. Используются блоки размером 4 Кбайт и глубина очереди 32 команды. Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Продолжительность теста составляет два часа, измерения моментальной скорости проводятся ежесекундно. По окончании теста дополнительно проверяется способность накопителя восстанавливать свою производительность до первоначальных величин за счёт работы технологии сборки мусора и после отработки команды TRIM.
CrystalDiskMark 5.1.2
- Синтетический тест, который выдает типовые показатели производительности твердотельных накопителей, измеренные на 1-гигабайтной области диска «поверх» файловой системы. Из всего набора параметров, которые можно оценить с помощью этой утилиты, мы обращаем внимание на скорость последовательного чтения и записи, а также на производительность произвольных чтения и записи 4-килобайтными блоками без очереди запросов и с очередью глубиной 32 команды.
PCMark 8 Storage Benchmark 2.0
- Тест, основанный на эмулировании реальной дисковой нагрузки, которая характерна для различных популярных приложений. На тестируемом накопителе создаётся единственный раздел в файловой системе NTFS на весь доступный объём, и в PCMark 8 проводится тест Secondary Storage 2.0. В качестве результатов теста учитывается как итоговая производительность, так и скорость выполнения отдельных тестовых трасс, сформированных различными приложениями.
Тесты реальной файловой нагрузки
- Измерение скорости копирования директорий с файлами разного типа. Для копирования применяется стандартное средство Windows – утилита Robocopy, а в качестве тестового набора используется рабочая директория, включающая офисные документы, фотографии и иллюстрации, pdf-файлы и мультимедийный контент общим объёмом 8 Гбайт.
- Измерение скорости архивации файлов. Тест проводится с той же рабочей директорией, что и копирование, а в качестве инструмента для компрессии файлов избран архиватор 7-zip версии 9.22 beta. Для уменьшения влияния производительности процессора используется метод Deflate.
- Исследование скорости разворачивания архива. Тест проводится с архивом, полученным при измерении скорости архивации.
- Оценка скорости запуска игрового приложения. Измеряется производительность дисковой подсистемы при выполнении сценария, захваченного при запуске игры Far Cry 4 и загрузке в ней уровня с пользовательским сохранением. Для минимизации влияния производительности процессора и памяти все задержки, возникающие по их вине, из тестового сценария убраны.
- Оценка скорости старта приложений, формирующих типичную рабочую пользовательскую среду. Измеряется производительность дисковой подсистемы при выполнении сценария, захваченного при запуске пакета приложений, который состоит из браузера Google Chrome, текстового редактора Microsoft Word, графического редактора Adobe Photoshop и видеоредактора Adobe Premiere Pro с рабочими файлами. Для минимизации влияния производительности процессора и памяти все задержки, возникающие по их вине, из тестового сценария убраны.
⇡#Тестовый стенд
В качестве тестовой платформы используется компьютер с материнской платой ASUS Maximus VIII Ranger, процессором Core i5-6600K со встроенным графическим ядром Intel HD Graphics 530 и 8 Гбайт DDR4-2133 SDRAM. Приводы с SATA-интерфейсом подключаются к контроллеру SATA 6 Гбит/с, встроенному в чипсет материнской платы, и работают в режиме AHCI. Используется драйвер Intel Rapid Storage Technology (RST) 14.8.0.1042.
Объём и скорость передачи данных в бенчмарках указываются в бинарных единицах (1 Кбайт = 1024 байт).
⇡#Список участников тестирования
Главный вопрос, который стоит перед этим тестированием, касается того, не поменялась ли производительность одного из самых популярных твердотельных накопителей современности, Samsung 850 EVO, после его перевода на новую флеш-память с увеличенным до 64 числом слоёв и с кристаллами возросшей до 512 Гбит ёмкости. Поэтому главные герои в этом тестировании – это два Samsung 850 EVO: второй версии, на 48-слойной TLC 3D V-NAND, и новой, третьей версии, на 64-слойной TLC 3D V-NAND. Однако простым сравнением этих двух модификаций одного и того же продукта мы не ограничились. К ним в компанию были добавлены несколько иных распространённых SSD ведущих производителей, которые уже доказали свою доброкачественность и могут похвастать положительной репутацией у потребителей. В их число попали как MLC-, так и TLC-модели, базирующиеся на памяти с планарной и трёхмерной организацией. Все тестовые накопители были подобраны близкой ёмкости – 480-525 Гбайт.
В итоге получился следующий перечень соперников:
Напомним, что из представленного списка накопителями на базе планарной MLC NAND являются Kingston HyperX Savage и Transcend SSD370; Samsung 850 PRO основывается на трёхмерной MLC-памяти; Crucial MX300, Samsung 850 EVO и Transcend SSD230 используют многослойную TLC-память; а WD Blue – это SSD, основанный на планарной TLC NAND.
⇡#Производительность последовательного чтения и записи
С точки зрения скоростей последовательных операций различий между Samsung 850 EVO разных версий не обнаруживается. Перевод накопителя на новую память ровным счётом ничего не поменял. Впрочем, линейные операции – это сравнительно простая по характеру нагрузка, так что ничего удивительного в этом нет.
⇡#Производительность произвольного чтения
По результатам измерения скоростей случайного чтения видно, что новый Samsung 850 EVO чуть уступает предшествующей версии с трёхмерной памятью прошлого поколения. Это вполне закономерный результат того, что 64-слойная TLC 3D V-NAND использует вдвое более вместительные ядра, а это снижает параллелизм массива флеш-памяти. Однако на помощь приходят архитектурные улучшения и оптимизированная микропрограмма, поэтому разница в скорости разных модификаций 850 EVO в конечном итоге оказывается непринципиальной. Рассматриваемый продукт Samsung продолжает оставаться одним из лучших вариантов потребительского SSD и после второй по счёту смены начинки.
⇡#Производительность произвольной записи
Что касается быстродействия при выполнении операций случайной записи, то здесь сравниваемые версии Samsung 850 EVO c разной памятью оказались идентичны. Стоит отметить, что показатели производительности, приведённые на диаграммах, получены при записи достаточно больших объёмов данных, а это значит, что отсутствие различий обуславливается отнюдь не технологией TurboWrite. Инженеры Samsung действительно смогли добиться того, что удвоение ёмкости кристаллов флеш-памяти и снижение параллелизма при работе контроллера с массивом не сказалось на итоговой производительности записи.
⇡#Производительность при смешанной нагрузке
Производительность накопителей при смешанных операциях определяется в первую очередь мощностью и оптимизацией контроллеров. Базовая микросхема в Samsung 850 EVO третьей версии не изменилась, это – MGX. Поэтому нет ничего удивительного в том, что при смешанной нагрузке новая модификация 850 EVO почти не отличается от старой.
Правда, некоторые нюансы в случае произвольных операций с небольшими блоками всё-таки обнаруживаются. Новый вариант Samsung 850 EVO чуть отстаёт от старого в том случае, если операции одного типа во входящем потоке команд серьёзно преобладают над другими. Впрочем, опять-таки отличия носят чисто символический характер.
⇡#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.
В характере поведения Samsung 850 EVO при длительной непрерывной нагрузке ничего ровным счётом не поменялось. И после перевода на 64-слойную память этот накопитель продолжает демонстрировать отличное постоянство производительности на всей своей ёмкости. Правда, для длительных серверных нагрузок он не подойдёт, ведь в том случае, когда контроллер одновременно с записью должен осуществлять освобождение блоков флеш-памяти, стабильность моментальных скоростей теряется. Однако этот вывод вряд ли имеет какую-то практическую ценность, так как многочасовые непрерывные операции записи – нагрузка, для которой массовый потребительский накопитель Samsung 850 EVO не предназначен изначально.
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.
И вновь мы видим, что никаких принципиальных изменений в поведении Samsung 850 EVO после того, как он был переведён на четвёртое поколение трёхмерной флеш-памяти, не произошло. Накопители семейства возвращают себе первоначальную производительность после подачи на них команды TRIM, но собирать мусор во флеш-памяти полностью автономно, без какой-либо помощи со стороны операционной системы, они отказываются. Но в данном случае это совсем не страшно: спасает положение фирменная технология TurboWrite. SLC-кеш у Samsung 850 EVO освобождается вне зависимости от чего-либо во время любого бездействия, поэтому запись объёма информации, не превышающего размер SLC-кеша, будет происходить с высокой скоростью в совершенно любой ситуации, и даже там, где команда TRIM на накопитель не передаётся.
⇡#Производительность в CrystalDiskMark
Хотя CrystalDiskMark – это простой бенчмарк, оперирующий тестовым файлом, объем которого меньше SLC-кеша накопителя, показывает он ровно то же, что мы уже видели при измерении скоростных показателей в «тяжёлом» и профессиональном IOMeter. А именно: Samsung 850 EVO второй и третьей версии – практически неразличимые с точки зрения быстродействия SSD. Однако они не идентичны. Внедрение TLC 3D V-NAND-памяти с 64 слоями немного снизило скорости случайного чтения. Но ничего страшного в этом нет: отличия не превышают уровня в 3-4 процента, а значит, в реальном использовании они будут совершенно незаметны.
⇡#Производительность в PCMark 8 Storage Benchmark 2.0
Интегральный показатель PCMark 8, сформированный на основе изменения скорости накопителя при прохождении тестовых трасс из приложений, говорит о том, что разница между версиями Samsung 850 EVO в реальном использовании всё-таки имеется: новая модификация чуть медленнее. Но по сути это ничего не меняет. Samsung 850 EVO как был, так и остаётся одним из самых производительных SATA SSD, что подтверждается его серьёзным отрывом от любых конкурентов. Кроме того, относительная разница в итоговом показателе PCMark 8 разных версий этого накопителя составляет всего лишь 4 процента.
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.
Стоит обратить внимание на тот факт, что отставание третьей версии Samsung 850 EVO от предыдущей модификации наблюдается лишь в отдельных приложениях, которые создают специфическую нагрузку. К их числу относятся Adobe After Effects, Battlefield 3 и Microsoft Word, в остальных же задачах принципиальной разницы между сравниваемыми накопителями нет.
⇡#Производительность при реальной нагрузке
Результаты файловых тестов показывают, что в некоторых случаях новая модификация Samsung 850 EVO с 64-слойной памятью развивает несколько более высокое быстродействие. Иными словами, думать, что замена флеш-памяти не может нести в себе ничего положительного, не следует.
Сценарии, которые мы используем для оценки скорости запуска с накопителей различных программ, сходятся в том, что версии Samsung 850 EVO с разной памятью практически одинаковы. А это значит, что то небольшое отставание обновлённого варианта 850 EVO, которое мы отмечали в синтетических тестах, в реальности не играет практически никакой роли. Инженеры Samsung кардинально модернизировали начинку, но для применения в среднестатистических пользовательских системах Samsung 850 EVO продолжает оставаться одним из лучших SATA SSD.
⇡#Тестирование ресурса
Результаты практической проверки надёжности рассматриваемого накопителя приведены в отдельном материале «Надёжность SSD: результаты ресурсных испытаний».
⇡#Выводы
Накопителями, в которых используется трёхмерная флеш-память, сегодня уже никого не удивишь: выпуск подходящих для SSD чипов 3D NAND смогли освоить все ведущие производители. И это хорошо прослеживается в последних анонсах: фирмы калибра Crucial, Intel, Toshiba и Western Digital отметились в этом году новыми сериями твердотельных накопителей, в которых используется трёхмерная флеш-память. Не было слышно никаких известий лишь от Samsung – компании, которая начала применять 3D NAND в SSD самой первой – ещё в 2013 году. Но это совсем не значит, что южнокорейский гигант притормозил в своём развитии. В этом году компания активно занимается расширением производственных мощностей и попутно внедряет в различные продукты свежую разработку – память с 64 слоями. Просто вокруг запуска нового полупроводникового завода Samsung было поднято столько шума, что появление на рынке реальных продуктов на 64-слойной памяти отошло на второй план.
Тем не менее такие продукты выпускаются Samsung уже несколько месяцев, и более того, они уже среди нас – дожидаются покупателей на прилавках магазинов. Хотя никто об этом заранее и не предупреждал, прямо сейчас в продаже появляется сразу два варианта массовых SATA-накопителей Samsung, в которых используется 64-слойная TLC 3D V-NAND. Во-первых, это обновлённая (уже третья по счёту) версия бестселлера Samsung 850 EVO, а во-вторых, новый накопитель Samsung 850, который органично расширяет модельный ряд 850 EVO в сторону минимальных ёмкостей. Кроме того, чуть позднее начнёт поставляться и модифицированный аналогичным образом NVMe-накопитель Samsung 960 EVO.
Каждый раз, когда какой-либо производитель SSD что-то реформирует в устоявшейся начинке своего популярного решения, возникает подозрение, что его характеристики могут поменяться в худшую сторону – такое бывало уже не раз. Но не с Samsung. В прошлом году компания уже заменяла в 850 EVO трёхмерную память с 32 слоями 48-слойной, и тогда это не вызвало никаких негативных последствий. Теперь компания проворачивает подобный трюк снова, замещая 48-слойную память более новой и прогрессивной 64-слойной. И это снова сделано по благоприятному для конечного пользователя сценарию: несмотря на то, что новая память имеет крупные 512-гигабитные кристаллы, тесты показывают, что производительность третьей версии Samsung 850 EVO осталась на прежнем, то есть привычно высоком, уровне.
Кажется, никаких негативных последствий свершившаяся модернизация не должна повлечь за собой и в части надёжности. Безусловно, мы ещё проведём подробное тестирование выносливости Samsung 850 EVO третьей версии, но сам производитель уверяет, что ресурс новой памяти после увеличения количества слоёв даже вырос.
Таким образом, перевод Samsung 850 EVO на четвёртое поколение TLC 3D V-NAND с 64 слоями этот легендарный SSD как минимум не испортил. Обновлённую, третью версию 850 EVO можно продолжать рекомендовать для широкого спектра персональных компьютеров. Ведь это, как и раньше, быстрый, надёжный и в то же время относительно недорогой SSD, производимый лидером рынка твердотельных накопителей исключительно из качественных компонентов собственного производства.
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
Подписаться