Обзор SSD-накопителя c NVMe-интерфейсом Transcend MTE850

Если вы читали нашу итоговую статью про SSD, то знаете удивительную статистику: к концу года NVMe-накопители смогли обогнать по объёмам поставок традиционные SATA SSD. Это кажется немного странным, поскольку ассортимент накопителей в магазинах эту тенденцию совсем не отражает, да и простое наблюдение за тем, что покупают среднестатистические пользователи, рисует совсем иную картину. Тем не менее факт остаётся фактом: просто нужно понимать, что статистику продаж в пользу NVMe склонила совсем не розница, а OEM-производители компьютерных систем и прежде всего ноутбуков. И это влечёт за собой важное следствие: каждый уважающий себя производитель твердотельных накопителей сегодня просто обязан иметь в своём модельном ряду продукты с NVMe-интерфейсом, в противном случае он рискует терять крупные контракты и в конечном итоге лишиться заметной доли выручки.

Именно поэтому вторая половина прошлого года была ознаменована выходом заметного числа однотипных NVMe-накопителей, основанных на платформах Phison E7 и Silicon Motion SM2260. Других общедоступных контроллеров для SSD c NVMe-интерфейсом, которые были бы готовы к быстрому и беспроблемному внедрению, до недавних пор не было, и большинство производителей второго и третьего эшелона выбирало между этими двумя вариантами. Конечно, существует ещё и вполне достойный третий вариант – NVMe-контроллер Marvell 88SS1093, но задействовать его не так-то просто из-за отсутствия готовой референсной платформы, поэтому делать продукты на его основе способны лишь немногие: Plextor и Western Digital. Платформы же Phison E7 и Silicon Motion SM2260, в отличие от Marvell 88SS1093, не требуют от производителей никакой дополнительной конструкторской работы: вместе с этими микросхемами разработчики предоставляют сразу всё необходимое.

Приверженцев решений Phison и Silicon Motion оказалось примерно поровну. Хотя эти платформы и заметно различаются по характеристикам, у каждой из них есть много собственных уникальных недостатков, поэтому в любом случае конечные продукты на их основе получаются не без изъянов. О том, что платформа Phison E7 слаба при мелкоблочных операциях и не поддерживает современные типы памяти, мы говорили уже не раз. Но сегодня речь пойдёт об альтернативном варианте – Silicon Motion SM2260. Этот чип тоже не может предложить каких-то впечатляющих показателей производительности, но зато он способен работать с новой и перспективной 3D-памятью, предлагаемой альянсом IMFT. Поэтому нет ничего удивительного в том, что те производители твердотельных накопителей, которые имеют возможность закупать память у Intel или Micron, сделали ставку именно на контроллер SM2260. В их числе оказались такие фирмы, как ADATA, Drevo и даже Intel, а также Transcend, о свежем продукте которой мы и будем вести речь в этом материале.

Компания Transcend давно известна своей горячей дружбой с Silicon Motion, завязавшейся в пост-SandForce-эпоху. Ещё во времена господства SATA-накопителей Transcend старалась не пропускать ни единого контроллера этого разработчика, а если и засматривалась «на сторону», то только на бюджетные решения JMicron. Поэтому то, что вслед за популярными SATA-моделями SSD370 (на базе SM2246EN), SSD360 (SM2246XT), SSD230 (SM2258) и SSD220 (SM2256) среди предложений компании появился и накопитель MTE850 на контроллере SM2260, никакого удивления не вызывает.

Стоит напомнить, что один очень похожий на Transcend MTE850 продукт мы в своих руках уже держали. Это был ADATA XPG SX8000, который точно так же, как и сегодняшняя новинка, использует NVMe-платформу Silicon Motion с 3D MLC-памятью. Однако в том, что эти две модели идентичны по реальным характеристикам, есть определённые сомнения: уж слишком по-разному они выглядят. Поэтому, как только Transcend MTE850 оказался в сфере нашей досягаемости, мы взялись за его проверку на практике. ADATA XPG SX8000 в своё время показался нам моделью с крайне сомнительным уровнем производительности. Но может быть, в MTE850 что-то удалось поправить, недаром же накопитель Transcend приходит на рынок существенно позднее?

⇡#Технические характеристики

В теории платформа Silicon Motion SM2260 выглядит не так уж и плохо. Чип этого основного контроллера основывается на двухъядерном процессоре с архитектурой ARM Cortex, а для общения с массивом флеш-памяти в нём реализовано восемь каналов. Однако в описании SM2260, приведённом на сайте производителя, говорится, что эта платформа «идеально подходит для корпоративных накопителей начального уровня», и особого оптимизма такая характеристика не внушает. Да и весь наш прошлый опыт общения с решениями на базе SM2260 говорит о том, что шины PCI Express 3.0 x4 для них слишком много – даже пиковые показатели практической пропускной способности при случайном и последовательном доступе оказываются заметно ниже полосы пропускания интерфейса.

Отчасти связано это с тем, что изначально контроллер SM2260 проектировался под планарную память. Но возникший дефицит NAND и заключение соглашений с альянсом Intel и Micron заставило инженеров Silicon Motion заняться переделкой интерфейсной части своего чипа под 3D NAND этих поставщиков. В результате изменилась и ожидаемая производительность: та версия SM2260, которая в конечном итоге увидела свет, получилась заметно медленнее с точки зрения обработки случайных операций. Дело тут, конечно, не столько в пространственной организации кристаллов NAND, сколько в том, что чипы 3D NAND имеют большую ёмкость и тем самым ограничивают параллелизм массива флеш-памяти.

Поэтому ожидать каких-то чудес быстродействия от Transcend MTE850 не приходится. Это – сравнительно медленный NVMe-накопитель, даже несмотря на то, что производитель собрал его с применением памяти с двухбитовыми ячейками – 3D MLC NAND первого поколения компании Micron. То есть в данном случае ситуация получается совсем нетипичной: MLC-память попала в накопитель далеко не верхнего уровня (по меркам NVMe), который совсем не блещет скоростными показателями. И даже если обратиться к формальным спецификациям, то видно, что Transcend MTE850 сильно отстаёт по производительности не только от флагманского Samsung 960 PRO на MLC 3D V-NAND, но и от недорогого Samsung 960 EVO на базе TLC 3D V-NAND:

Transcend MTE850 использует шину PCI Express 3.0 x4, но даже при линейном чтении его максимальная производительность почти вдвое ниже пропускной способности интерфейса. Скорости произвольных операций на этом фоне выглядят оптимистичнее, но, кажется, Transcend тут несколько лукавит. По крайней мере, приведённые числа сильно расходятся с характеристиками, которые заявили для своего контроллера разработчики Silicon Motion.

Кроме того, нужно иметь в виду и ещё один важный нюанс. В Transcend MTE850 реализована технология SLC-кеширования, и это – тот редкий случай, когда алгоритмы ускоренной записи находят применение в SSD, построенном на флеш-памяти с двухбитовыми ячейками. Причём SLC-кеш в MTE850 работает не совсем так, как обычно. Он не имеет фиксированного объёма: размер изменяется динамически таким образом, что на работу технологии кеширования отводится ровно половина свободного места в массиве MLC 3D NAND. То есть на каждые 128 Гбайт объёма накопителя максимально приходится до 32 Гбайт эффективной ёмкости SLC-кеша. Но по мере заполнения SSD пользовательскими файлами предельный объём данных, который можно записать в ускоренном режиме, сокращается.

Проиллюстрировать это можно следующим графиком, на котором мы показали, как изменяется скорость линейной записи при непрерывном заполнении данными Transcend MTE850 ёмкостью 512 Гбайт.

Картина получается не совсем однозначной. Особенности микропрограммы Transcend MTE850 таковы, что при последовательной записи он может выдавать три различных варианта производительности. На первом этапе запись во флеш-память происходит в однобитном SLC-режиме со скоростью порядка 1,1 Гбайт/с. Алгоритм кеширования позволяет занять под кеш до четверти свободной ёмкости накопителя, поэтому в реальной жизни пользователи будут встречаться с такой скоростью чаще всего.

Но рано или поздно SLC-режим заканчивается, и после этого накопитель переходит в «медленный» режим MLC-записи с одновременным автономным уплотнением той части массива флеш-памяти, которая до этого была заполнена в SLC-режиме. Здесь скорость падает почти втрое – до 400 Мбайт/с. После того как алгоритм уплотнения отработал и ячеек, в которых информация хранится в однобитовом режиме, не остаётся, производительность возрастает, и до исчерпания оставшейся ёмкости накопитель оказывается способен сохранять информацию со скоростью порядка 900 Мбайт/с. Этот, третий, режим записи – самый экзотичный, и с ним при реальной работе столкнуться практически невозможно.

Получается довольно-таки странная вещь: хотя Transcend MTE850 и основан на 3D MLC NAND, по своим повадкам он похож на TLC-накопитель. У него не слишком высокая производительность, есть характерная для TLC SSD технология ускоренной записи, а, кроме того, производитель даёт на него всего лишь трёхлетнюю гарантию. И это – совсем нетипично, поскольку любые другие SSD на такой же трёхмерной MLC-памяти компании Micron, в том числе и уже упоминавшийся ADATA XPG SX8000, поставляются с гарантией сроком на пять лет. Фактически в продукте Transcend двухбитовая флеш-память смогла повлиять только лишь на показатели заявленной выносливости. В течение гарантийного срока на MTE850 разрешается записывать до двух третей от его общей ёмкости.

Указанные недочёты в характеристиках Transcend MTE850 можно было бы простить, если бы этот накопитель имел невысокую стоимость. Но на сегодняшний день это отнюдь не так. Данный SSD продаётся дороже, и чем аналогичный по аппаратной начинке ADATA XPG SX8000, и чем заведомо более быстрый Samsung 960 EVO. Таким образом, ещё до знакомства с реальными результатами тестов от Transcend MTE850 создаётся впечатление несколько переоценённого продукта.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Для тестирования Transcend MTE850 мы выбрали модель ёмкостью 512 Гбайт. С одной стороны, это – достаточно ходовой объём, особенно применительно к NVMe SSD. С другой же – степень параллелизма массива флеш-памяти в SSD такой ёмкости позволяет производительности раскрываться в полной мере.

По внешнему исполнению Transcend MTE850 – это обычный накопитель в форм-факторе M.2 2280, работающий через интерфейс NVMe 1.2 (по шине PCI Express 3.0 x4). Никаких вариантов с дополнительным переходником для установки в слот PCIe либо версий с комплектным радиатором не существует. Да и вообще, из-за зелёного текстолита MTE850 больше похож на продукт для OEM. Аналогичный SSD компании ADATA выделялся хотя бы чёрной печатной платой, здесь же нет и такого. Зато на плате накопителя авторства Transcend имеется два миниатюрных красных светодиода. Один из них постоянно горит при подаче на накопитель питания, а второй – загорается в моменты активности. Правда, это – результат эмпирических наблюдений, сам же производитель про светодиоды никакой информации не даёт.

Компоновка Transcend MTE850 несколько отличается от той, которую мы встречали ранее в ADATA XPG SX8000. Но отличия не слишком серьёзны. Главное осталось по-старому: компоненты на MTE850 размещены на обеих сторонах платы, а значит, он не совместим с «низкопрофильными» M.2-слотами, которые стали появляться в тонких ноутбуках. Эту особенность нужно иметь в виду.

На лицевой стороне Transcend MTE850 имеется наклейка с артикулом и серийным номером. Больше никаких сведений о накопителе на ней нет, а жаль. Информация о номере прошивки и дате производства явно не помешала бы.

Если с платы удалить наклейку, то становится видно, что массив флеш-памяти сформирован четырьмя микросхемами. Они имеют собственную маркировку Transcend. Значит, компания закупает у Micron флеш-память в виде полупроводниковых пластин, а вопросами их резки, сортировки и упаковки в чипы ведает сама. Тем не менее нам известно, что в микросхемах, которые применяются в составе MTE850 ёмкостью 512 Гбайт, используется по четыре 256-гигабитных кристалла MLC 3D NAND первого поколения, имеющих 32-слойный дизайн (кодовое имя L06B). То есть восьмиканальный массив флеш-памяти в Transcend MTE850 512 Гбайт работает с относительно невысоким двукратным чередованием. По этой причине версии этого SSD с ёмкостью менее 512 Мбайт будут заведомо медленнее.

DRAM-буфер, необходимый для быстрых операций с таблицей трансляции адресов, в Transcend MTE850 512 Гбайт представлен двумя чипами Samsung LPDDR3-1600 ёмкостью по 256 Мбайт каждый. В итоге общий размер буфера абсолютно типичен – по мегабайту на каждый гигабайт ёмкости накопителя.

Не удивляет своей внешностью и базовый контроллер Silicon Motion SM2260. Для улучшения теплоотвода данная микросхема закрыта медной никелированной пластинкой, и это – стандартное решение для NVMe-чипов данного производителя.

Отдельно стоит упомянуть, что из массива флеш-памяти объёмом 512 Гбайт владельцу рассматриваемой версии MTE850 в распоряжение будет отдано примерно 477 «честных» Гбайт, оставшиеся же 7 процентов пространства зарезервировано для работы технологий выравнивания износа, сборки мусора и т. п. и скрыто от пользователя. При этом реализованное в накопителе SLC-кеширование работает без дополнительного снижения доступного объёма, и это – один из плюсов применённого динамического алгоритма. Минус же состоит в том, что во время длительной активности при исчерпании объёма SLC-кеша производительность сильно падает из-за необходимости переводить записанные в однобитном режиме ячейки в полноценный MLC-режим, не дожидаясь снятия нагрузки.

⇡#Программное обеспечение

Для накопителей собственного производства компания Transcend предлагает фирменную утилиту SSD Scope. Современные версии этой программы совместимы не только с SATA-моделями, но и прекрасно работают с MTE850.

Функциональность данной утилиты вполне типична для программных продуктов такого класса. SSD Scope позволяет следить за общим состоянием накопителя и оценивать его здоровье обращением к телеметрии S.M.A.R.T. В утилите имеются простые тесты быстродействия, а также реализован ряд сервисных возможностей: сканирование массива флеш-памяти на предмет ошибок, выполнение процедуры «надёжной очистки» флеш-памяти Secure Erase, а также проверка версии микропрограммы и её обновление.

Также в утилиту встроен инструмент для клонирования содержимого дисков, который позволяет выполнить быстрый и безболезненный «переезд» на свежекупленный SSD. Плюс к этому SSD Scope умеет управлять подачей команды TRIM.