Обзор SSD-накопителя Samsung 860 EVO: и нашим и вашим

Глядя на то, что происходило на рынке носителей информации во второй половине прошлого года, можно было подумать, что интерфейс SATA в потребительских твердотельных накопителях начал постепенное отмирание. Все свежие платформы ПК в обязательном порядке стали получать один-два слота M.2, в которые предполагается устанавливать SSD с интерфейсом NVMe, а производители накопителей с большим энтузиазмом начали множить всевозможные продукты с новым интерфейсом: количество моделей NVMe SSD, которые увидели свет в прошлом году, исчисляется десятками. На новый интерфейс положительно отреагировали и профессиональные сборщики компьютеров. Действительно, NVMe-накопители в M.2-исполнении подкупают не только заметно более высокой скоростью по сравнению с SATA-собратьями, но и другими преимуществами. M.2 SSD банально компактнее и не требуют никакого кабельного подключения, так как устанавливаются непосредственно в слот на плате.

Всё это вылилось в совершенно объективную тенденцию: поставки NVMe SSD на протяжении прошлого года росли очень быстрыми темпами, а к концу года даже смогли обогнать поставки привычных SATA-моделей. На этом фоне совершенно закономерно стали смотреться заявления некоторых производителей, например Toshiba, считающих, что SATA SSD уже отжили своё и тратить силы на развитие этого направления больше нет никакого смысла. Однако с такой логикой согласны далеко не все. Ряд крупных компаний, включая Samsung, Western Digital, Micron и Intel, взялись показать, что забрасывать SATA-направление пока преждевременно. И не просто не стали сворачивать имеющийся ассортимент SATA SSD, а, напротив, отметились новыми моделями с улучшенными характеристиками.

Безусловно, не стоит ожидать, что выход новых SATA SSDна рубеже 2017 и 2018 года, пусть даже и разработанных ведущими инженерными командами, способен сколь-нибудь заметно продвинуть производительность таких решений дальше привычного уровня. Это практически невозможно, ведь производительность SATA SSDпри последовательных операциях упирается в пропускную способность интерфейса, а быстродействие при случайных операциях сдерживается неповоротливым AHCI-протоколом, унаследованным от механических жёстких дисков. Тем не менее варианты движения по пути прогресса всё-таки нашлись.

Стержневым элементом новых SATA-накопителей, выпущенных в конце прошлого – начале этого года, стала новая флеш-память с пространственной компоновкой, к массовому выпуску которой наконец-то перешли практически все производители NAND. Современная 3D NAND получила 64-слойный дизайн, позволяющий увеличить плотность хранения данных настолько, что её использование в накопителях стало очень выгодным экономически. Кроме того, такая память несёт с собой и ряд других преимуществ. Так, совершенствование внешних интерфейсов устройств NAND позволило увеличить скорость работы, а применение при производстве трёхмерной памяти техпроцессов с достаточно низким по современным меркам разрешением повысило её надёжность даже в случае TLC-организации. Иными словами, новое поколение SATA SSD, основанных на 64-слойной 3D NAND-памяти, может действительно оказаться лучше. И тому есть вполне конкретные подтверждения.

Особый интерес в этом плане представляют новые вертикально интегрированные SATA-продукты ведущих производителей SSD, имеющих собственное производство 3D NAND. Именно в таких моделях преимущества новой флеш-памяти должны раскрываться в полной мере. И мы уже протестировали один из таких накопителей – Intel SSD 545s, который оказался очень достойным решением, вполне способным побороться за звание одного из лучших SATA SSD 2018 года. Ещё две перспективных модели на базе новой 64-слойной 3D NAND уже находятся на пути в нашу лабораторию, и в скором времени мы сможем познакомиться с ними во всех подробностях. А сейчас нам предстоит увидеть, как изменился самый популярный SATA SSD последней пары лет – Samsung 850 EVO. Сегодня компания Samsung представила его последователя – 860 EVO, и теперь именно этот накопитель будет защищать честь южнокорейского гиганта на массовом рынке. Прошлый хит компании, Samsung 850 EVO при этом снимается с производства, и после распродажи товарных остатков купить его будет невозможно. Поставки же нового Samsung 860 EVO уже начались, в России такие накопители появятся на прилавках в феврале.

⇡#Технические характеристики

Вообще говоря, новая 64-слойная TLC 3D V-NAND уже вовсю применяется в массовых SSD компании Samsung. В конце лета прошлого года на её использование была «втихую» переведена серия Samsung 850 EVO, и мы об этом писали в отдельном обзоре. Тем не менее ту версию 850 EVO скорее стоит считать временным и компромиссным решением, а новый 860 EVO – это уже совершенно чистокровный продукт, построенный на базе 64-слойной TLC 3D V-NAND четвёртого поколения. Разница в том, что для 850 EVO компания Samsung изготавливала специальные «переходные» чипы флеш-памяти с ёмкостью 256 Гбит, что позволяло ставить их в ту же платформу, где до этого использовалась 48-слойная флеш-память, без каких бы то ни было глобальных переделок. Новая же модель, Samsung 860 EVO, переведена на «полноценные» 64-слойные чипы трёхмерной трёхбитовой памяти вдвое большей ёмкости, достигающей 512 Гбит.

Увеличение размеров ядра кристаллов NAND – очевидный путь к дополнительному снижению себестоимости, который применяется наряду с наращиванием «этажности» памяти. Например, если в случае 256-гигабитных кристаллов переход с 48-слойного на 64-слойный дизайн TLC 3D V-NAND дал 28-процентное увеличение удельной плотности хранения данных, то применение 64-слойных кристаллов ёмкостью 512 Гбит выливается уже в 52-процентное преимущество. Правда, не весь эффект от уплотнения преобразуется в экономические дивиденды: более крупные кристаллы сложнее в производстве, поэтому мириться приходится с некоторым снижением выхода годных чипов. Но суммарно выигрыш от увеличения плотности перекрывает весь негатив, и новые SSD, построенные на 64-слойной TLC 3D V-NAND с 512-гигабитными ядрами, обходятся Samsung в изготовлении примерно на 10-15 процентов дешевле предшественников.

Погоня за снижением производственных расходов – не единственный мотив выпуска новой серии накопителей. В 860 EVO компания Samsung заодно постаралась исправить все значимые недостатки предыдущей модели и добавить новые технологии, которые вошли в оборот в течение последних двух лет. Благодаря этому в Samsung 860 EVO наконец-то устранена проблема с исполнением асинхронной команды TRIM, из-за ошибок в реализации которой сильно страдали некоторые пользователи Linux; кардинально увеличен декларируемый ресурс перезаписи; а также обновлена технология TurboWrite, которая получила приставку Intelligent в названии и серьёзно увеличила объём SLC-буфера, обслуживающего операции записи.

А поскольку воплотить всё это в жизнь одними лишь программными методами у инженеров Samsung не получалось, серия Samsung 860 EVO заодно переехала на новый контроллер собственной разработки, MJX. Хотя название этого чипа ранее нигде не всплывало, по сути MJX представляет собой адаптированную версию контроллера MARU, который компания Samsung изначально нацеливала исключительно на серверные накопители.

Если верить в обещания инженеров Samsung, контроллер MJX должен стать одной из основных причин улучшения характеристик накопителей серии 860 EVO. И для этого есть вполне объективные предпосылки. Он сохранил двухъядерный дизайн с архитектурой ARM, но, в то время как применявшийся ранее в 850 EVO контроллер MGX работал на частоте 550 МГц, частота контроллера MJX повышена до 1,0 ГГц, что влечёт за собой почти двукратное увеличение его вычислительной мощности. Правда, стоит учитывать, что столь серьёзный рост потенциала направлен разработчиками не только на повышение чистой производительности, но и на смежные задачи. Например, силами MJX в 860 EVO реализована новая схема коррекции ошибок с применением LDPC-кодов, названная разработчиками Extreme ECC.

Ещё один плюс, который даёт новый контроллер, – это возможность расширения модельного ряда Samsung 860 EVO в сторону наращивания объёмов. На момент своего анонса серия ограничивается сверху 4-терабайтной модификацией, и накопитель объёмом 4 Тбайт был и среди 850 EVO, но контроллер MJX позволяет в перспективе выпустить и 8-терабайтный потребительский накопитель, если Samsung почувствует, что на такие решения может существовать спрос.

Формальные характеристики накопителей серии представлены в следующей таблице:

Если исходить из приведённых выше спецификаций, то придётся констатировать, что скоростные характеристики у Samsung 860 EVO остались почти такими же, как были у 850 EVO. Небольшое улучшение в пределах 1–2 процентов наблюдается лишь в производительности последовательного чтения, плюс отдельно Samsung говорит о том, что у 860 EVO на 5 процентов увеличилась скорость случайной записи при отсутствии очереди запросов.

Однако нужно понимать, что здесь (как и всегда в официальных спецификациях) речь идёт о тех характеристиках быстродействия, которые получаются с учётом технологии SLC-кеширования. С производительностью же прямой записи в память всё далеко не так однозначно: она по сравнению с 850 EVO у представителей новой серии 860 EVO снизилась. Дело в том, что использование в 860 EVO новой 64-слойной TLC 3D V-NAND с увеличенными до 512 Гбит ядрами привело к двукратному снижению степени параллелизма массива флеш-памяти, и это нанесло удар по быстродействию. И если раньше падение скорости записи при исчерпании объёма SLC-буфера наблюдалось только у 250-гигабайтного накопителя, то теперь оно видно и у модели с ёмкостью 500 Гбайт, и, если присмотреться, даже у терабайтного SSD.

Приведём график скорости непрерывной последовательной записи на модели Samsung 860 EVO различных ёмкостей.

В нашем распоряжении побывали образцы ёмкостью 250, 500 и 1000 Гбайт, и, как можно видеть по полученным результатам, во всех трех случаях при исчерпании пространства SLC-кеша имеет место снижение скорости записи (у терабайтного накопителя оно почти незаметно). Причём у накопителей объёмом 250 и 500 Гбайт скорость прямой записи в массив TLC 3D V-NAND примерно одинакова и составляет немного меньше 300 Мбайт/с, а у терабайтной модели – доходит до 500 Мбайт/c. Это значит, что при продолжительных операциях записи новые накопители Samsung 860 EVO двух начальных объёмов будут заметно медленнее своих старших собратьев.

Впрочем, для того, чтобы реальные пользователи столкнулись с таким замедлением, операции записи должны быть очень-очень длительными, потому что в Samsung 860 EVO применение нашла усовершенствованная технология ускоренной записи Intelligent TurboWrite. Впервые эта технология появилась в NVMe-накопителе Samsung 960 EVO, и её суть заключается в том, что в дополнение к стандартной статической части памяти, работающей в быстром SLC-режиме, она динамически выделяет под SLC-кеш добавочное место из массива основной флеш памяти (при условии наличия на накопителе незанятого пользовательскими данными пространства). В результате объёмы информации, которые можно писать на Samsung 860 EVO с высокой скоростью, значительно выше, чем предусматривала предыдущая SATA-модель.

Сведения о размере статической и динамической части SLC-кеша Samsung 860 EVO приводятся в следующей таблице.

Для сравнения напомним, что размер SLC-кеша у накопителей Samsung 850 EVO формировался из расчёта 3 Гбайт на каждые 250 Гбайт ёмкости SSD. И это, например, значит, что для модели объёмом 250 Гбайт SLC-кеш в 860 EVO стал вместительнее вчетверо, а для модели на 500 Гбайт – в 3,6 раза.

Ещё одно кардинальное изменение, произошедшее в новой серии массовых накопителей Samsung, касается их декларируемой выносливости. Надо сказать, что представители семейства Samsung 850 EVO никогда не вызывали нареканий по части своей надёжности, а в наших ресурсных испытаниях они стабильно держатся среди лидеров. Однако пользователи часто отмечали, что заявленный в спецификациях ресурс, в рамках которого производитель осуществляет гарантийное обслуживание, для Samsung 850 EVO был сравнительно мал. Теперь же этот недостаток исправлен. Для младших моделей разрешённый объём перезаписи увеличен вдвое, а для старших модификаций ёмкостью 2 и 4 Тбайт – в 4 и в 8 раз соответственно. В итоге это означает, что производитель теперь разрешает перезаписывать до трети полной ёмкости накопителя ежедневно на протяжении пятилетнего гарантийного срока. Впрочем, по нынешним временам это отнюдь не рекордный, а скорее типичный показатель паспортной надёжности.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Для тестирования новинки мы получили от производителя три наиболее интересные модели 860 EVO: с ёмкостью 250, 500 и 1000 Гбайт. Необходимость рассмотрения сразу трёх таких модификаций обусловлена их внутренней конструкцией. Samsung 860 EVO 250 Гбайт – единственный накопитель в ряду новинок, в котором применяется 64-слойная TLC 3D V-NAND c 256-гигабитными ядрами. Samsung 860 EVO 500 Гбайт использует иную разновидность TLC 3D V-NAND, с ядрами ёмкостью 512 Гбит, но имеет точно такую же уменьшенную степень параллелизма массива флеш-памяти, как и модель объёмом 250 Гбит. А Samsung 860 EVO 1 Тбит – это уже абсолютно полноценная модель, где и память стоит «правильная», 512-гигабитная, и массив флеш-памяти достаточно параллелизирован для того, чтобы производительность применённой аппаратной платформы раскрывалась в полной мере.

Внешнее исполнение накопителей серии Samsung 860 EVO осталось таким же, как было у их предшественников в лице 850 EVO. Новые SSD помещены в тот же самый чёрный алюминиевый корпус, на лицевой стороне которого краской нанесён логотип Samsung и серый квадрат – своего рода мнемоническая отсылка принадлежности продукта к массовому сегменту. Оборотная сторона корпуса несёт на себе наклейку с названием модели, ёмкостью, артикулом, серийным номером, ключом PSIM и прочими вспомогательными сведениями.

Здесь стоит обратить внимание на две вещи. Во-первых, на наклейке имеется информация о дате выпуска SSD, и она указывает на ноябрь прошлого года. Получается, что новинка была подготовлена достаточно давно, но Samsung по каким-то причинам решила не выпускать её перед началом рождественских распродаж, а отложила анонс на «низкий сезон» – начало года. Во-вторых, серийный номер первых образцов 860 EVO начинается с символов S3Y. Значит, нумерация остаётся сквозной, и номера 860 EVO продолжают ряд, начатый 850 EVO.

Внутренности 860 EVO тоже вряд ли удивят того, кто хоть раз заглядывал под крышку Samsung 850 EVO или хотя бы видел фотографии «потрохов» этого SSD. Дело в том, что компоновка печатной платы практически не изменилась: это всё такой же смехотворный кусочек текстолита, на котором ютятся контроллер, две микросхемы флеш-памяти и DRAM-буфер.

Однако есть нюанс: платы из 860 EVO ёмкостью 250, 500 и 1000 Гбайт похожи между собой и перекликаются по компоновке с платой 850 EVO 500 Гбайт, но не с вариантами 850 EVO иных ёмкостей. То есть в новом накопителе имеет место дополнительная унификация начинки, которой ранее не было.

Samsung 860 EVO 250GB

Samsung 860 EVO 250GB

Во всех трёх случаях можно наблюдать один и тот же контроллер Samsung MJX, который пока имеет старую «серверную» маркировку MARU, и немного различный набор чипов памяти. Что касается DRAM-буфера, то в версиях 860 EVO с объёмом 250 и 500 Гбайт его роль исполняет микросхема LPDDR4-1866 ёмкостью 512 Мбайт, а в 860 EVO 1 Тбайт применён чип LPDDR4-1866 вдвое большей ёмкости — 1024 Мбайт. Получается, что буфер, который используется контроллером для хранения копии таблицы трансляции адресов, в Samsung 860 EVO типичен по своему объёму, но использует динамическую память более свежего стандарта: до сих пор в SSD мы, как правило, наблюдали разновидности DDR3 SDRAM.

Samsung 860 EVO 500GB

Samsung 860 EVO 500GB

Массив флеш-памяти во всех трёх вскрытых SSD был составлен из двух чипов. Но микросхемы, естественно, различны. В Samsung 860 EVO 250 Гбайт они имеют маркировку K9CKGY8H5A и содержат внутри себя по четыре 256-гигабитных кристалла 64-слойной TLC 3D V-NAND каждый; в 860 EVO 500 Гбайт маркировка чипов K9CMGY8J5M говорит о том, что они содержат по четыре 512-гигабитных кристалла 64-слойной TLC 3D V-NAND; а микросхемы K90UGY8J5M, которые установлены в версии накопителя 1 Тбайт, собраны из восьми кристаллов 64-слойной TLC 3D V-NAND ёмкостью 512 Гбит.

Samsung 860 EVO 1TB

Samsung 860 EVO 1 TB

Значит, восьмиканальный контроллер Samsung MJX в версиях 860 EVO 250 и 500 Гбайт работает с массивом флеш-памяти без дополнительного чередования устройств NAND в каналах, а в 860 EVO 1 Тбайт применяется двукратное чередование. Такая разница во внутренней организации может стать причиной того, что 860 EVO 1 Тбайт окажется заметно быстрее младших модификаций, которые, в свою очередь, должны оказаться схожи по производительности. И это – важное отличие Samsung 860 EVO от большинства прочих потребительских SSD, у которых максимальная производительность достигается уже в моделях ёмкостью 500 Гбайт. В Samsung 860 EVO акцент сделан на более вместительных моделях, и лучшее быстродействие смогут предложить лишь версии объёмом 1 Тбайт и больше.

⇡#Программное обеспечение

Массовые накопители компании Samsung традиционно снабжаются фирменной сервисной утилитой Magician, которая, начиная с версии 5.2, поддерживает в том числе и 860 EVO. Эту утилиту принято ставить примером того, каким ПО должны сопровождаться потребительские SSD, поэтому предъявить какие-либо претензии к её функциональности или интерфейсу не так-то просто. Впрочем, набор возможностей нельзя назвать неожиданным.

Samsung Magician 5.2 позволяет получить общую информацию о накопителе, о режиме его работы, о версии прошивки и об объёме записанных данных. Также утилита даёт возможность ознакомиться с состоянием атрибутов, возвращаемых в S.M.A.R.T.

Утилита позволяет провести оценочные тесты производительности накопителя и убедиться в его полной совместимости с системой, в которой он установлен.

С помощью Magician можно вручную отправить на накопитель пакет команд TRIM, а также скорректировать размер неразмеченного файловой системой пространства, переводя часть ёмкости SSD в дополнительную резервную зону.

Также через Magician выполняется управление встроенными в Samsung 860 EVO функциями аппаратного шифрования (они, как и раньше, поддерживаются в полном объёме). Плюс к сказанному, утилита позволяет создать загрузочную «флешку» для полного стирания данных при помощи команды Secure Erase.

Отдельно стоит упомянуть о том, что посредством Samsung Magician может быть активирован фирменный режим Rapid – программное кеширование запросов к накопителю в оперативной памяти компьютера, работающее на уровне операционной системы.

⇡#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 5.5.0
  • Синтетический тест, который выдаёт типовые показатели производительности твердотельных накопителей, измеренные на 1-гигабайтной области диска «поверх» файловой системы. Из всего набора параметров, которые можно оценить с помощью этой утилиты, мы обращаем внимание на скорость последовательного чтения и записи, а также на производительность произвольных чтения и записи 4-килобайтными блоками без очереди запросов и с очередью глубиной 32 команды.
• PCMark 8 Storage Benchmark 2.0
  • Тест, основанный на эмулировании реальной дисковой нагрузки, которая характерна для различных популярных приложений. На тестируемом накопителе создаётся единственный раздел в файловой системе NTFS на весь доступный объём, и в PCMark 8 проводится тест Secondary Storage 2.0. В качестве результатов теста учитывается как итоговая производительность, так и скорость выполнения отдельных тестовых трасс, сформированных различными приложениями.
• Тесты реальной файловой нагрузки
  • Измерение скорости копирования директорий с файлами разного типа. Для копирования применяется стандартное средство Windows – утилита Robocopy, 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 – 480-525 Гбайт, 1 Тбайт

Samsung 860 EVO является полноправным наследником 850 EVO и заменяет его на рынке. То есть производитель ожидает, что новая модель окажется столь же удачной и сможет завоевать репутацию одного из лучших SATA SSD для повседневного использования в среднестатистических ПК. Поэтому для сравнения с Samsung 860 EVO мы собрали такой набор соперников, который, как и главный герой, может похвастать выгодным сочетанием цены и производительности.

В связи с тем, что в модельном ряду Samsung 860 EVO присутствует фактически два разных варианта аппаратной платформы с флеш-памятью с 256-гигабитными и 512-гигабитными ядрами, тестирование поделено на две части. В первой мы представим сравнительные тесты версий Samsung 860 EVO, основанных на 512-Гбит ядрах, то есть с ёмкостью 500 Гбайт и 1 Тбайт. Если же вас интересует тестирование 250-Гбайт накопителя – переходите на следующую страницу.

В первой части тестирования участвовали следующие SSD:

• Crucial MX300 525 Гбайт (CT525MX300SSD1, прошивка M0CR060);
• Intel SSD 545s 512 Гбайт (SSDSC2KW512G8, прошивка LHF002C);
• Kingston HyperX Savage 480 Гбайт (SHSS37A/480G, прошивка SAFM00.r);
• Samsung 850 EVO 500 Гбайт (MZ-75E500, прошивка EMT03B6Q);
• Samsung 860 EVO 500 Гбайт (MZ-76E500, прошивка RVT01B6Q);
• Samsung 860 EVO 1 Тбайт (MZ-76E1T0, прошивка RVT01B6Q);
• Smartbuy Puls 512 Гбайт (SB512GB-PLS-25SAT3, прошивка SAFM13.2);
• Transcend SSD230 512 Гбайт (TS512GSSD230S, прошивка P1025F8);
• Western Digital Blue SSD 500 Гбайт (WDS500G1B0A, прошивка X41000WD).

Напомним, что из представленного списка трёхмерная флеш-память с 64 слоями используется не только в Samsung 860 EVO, но и в Samsung 850 EVO, Intel SSD 545s (64-слойная Intel 3D TLC NAND) и в Smartbuy Puls (64-слойная Toshiba BiCS3).

⇡#Производительность последовательного чтения и записи

Samsung 850 EVO 500 Гбайт мог при последовательных операциях задействовать всю пропускную способность SATA-интерфейса. Новый 860 EVO 500 Гбайт работать с такой же производительностью неспособен. Степень параллелизма его массива памяти сократилась вдвое, и при последовательной записи это очень сказывается. Однако версия 860 EVO 1 Тбайт, где массив флеш-памяти состоит из вдвое большего числа NAND-устройств, вновь демонстрирует рекордные скорости.

⇡#Производительность произвольного чтения

В целом при операциях случайного чтения Samsung 860 EVO немного проигрывают предшествующей модели. К сожалению, работа с крупными 512-гигабитными кристаллами V-NAND памяти увеличивает накладные расходы, и это иногда сказывается не лучшим образом.

Кроме того, низкая степень параллелизма массива флеш-памяти в версии 860 EVO ёмкостью 500 Гбайт проявляется при операциях чтения с глубокой очередью запросов. И в этом случае данная модификация достаточно заметно отстаёт от Samsung 850 EVO аналогичного объёма. Впрочем, даже несмотря на это, за Samsung 860 EVO всё равно остаётся место одного из лидеров.

⇡#Производительность произвольной записи

Ситуация, которую мы наблюдали при последовательной записи, повторяется и при случайной. Как только глубина очереди запросов позволяет контроллеру консолидировать обращения для улучшения производительности, версия Samsung 860 EVO с объёмом 500 Гбайт начинает отставать и от Samsung 860 EVO 1 Тбайт, и от предшествующего накопителя. Вывод из этого очевиден: для того чтобы производительность твердотельного накопителя не ограничивалась возможностями флеш-памяти, её массив должен состоять из числа устройств NAND, как минимум вдвое превышающего число каналов контроллера. Для Samsung 860 EVO 500 Гбайт это правило не выполняется, поэтому мы и наблюдаем SSD с производительностью, которая искусственно сдерживается пропускной способностью самсунговской TLC 3D V-NAND.

К производительности же Samsung 860 EVO 1 Тбайт никаких претензий нет. Этот накопитель достойно развивает семейство SSD южнокорейского гиганта и немного поднимает планку быстродействия, хотя раньше нам и казалось, что 850 EVO достиг максимума, возможного для SATA SSD.

⇡#Производительность при смешанной нагрузке

Смешанная нагрузка – это то место, где пришедший из серверной среды контроллер Samsung MJX (бывший MARU) может развернуться с полной силой. Однако для того, чтобы это ему полностью удалось, массив флеш-памяти должен иметь достаточную степень параллелизма. Такое правило выполняется для Samsung 860 EVO 1 Тбайт, и данный накопитель демонстрирует просто-таки поразительные результаты, на голову превосходя все альтернативы.

Что же касается 860 EVO 500 Гбайт, то он выглядит как будто совершенно иная модель SSD. Из-за «ущербности» массива флеш-памяти, для которого Samsung пожалела 256-гигабитные чипы, показатели производительности 860 EVO 500 Гбайт оказываются не только существенно ниже, чем у 850 EVO, но и хуже, чем у многих других популярных потребительских SATA-накопителей.

⇡#Производительность в CrystalDiskMark

Samsung 860 EVO 500GB

Samsung 860 EVO 1TB

Samsung 850 EVO 500GB

Было бы наивным думать, что простой тест CrystalDiskMark способен выявить ключевые различия между Samsung 850 EVO и 860 EVO. Он оперирует небольшим тестовым файлом, который полностью помещается в SLC-кеше, создаваемом в рамках технологии TurboWrite, поэтому в нём новинка смотрится очень выигрышно. Она якобы превосходит 850 EVO по скорости случайного чтения, и к тому же, по мнению CrystalDiskMark, версии 860 EVO объёмом 500 Гбайт и 1 Тбайт вообще не различаются по скоростным параметрам.

⇡#Производительность в PCMark 8 Storage Benchmark 2.0

То, что платформа Samsung 860 EVO, объединяющая контроллер MJX и 64-слойную TLC 3D V-NAND, представляет собой весьма продвинутое решение, не вызывает никаких сомнений. Однако в синтетических тестах мы выявили немало слабых мест накопителя 860 EVO объёмом 500 Гбайт, возникших из-за того, что производитель сильно урезал в нём внутренний параллелизм. Но правда заключается в том, что для обычного пользователя это будет практически незаметно. В 860 EVO реализована продвинутая технология SLC-кеширования Intelligent TurboWrite, благодаря которой даже в 500-гигабайтном накопителе максимальный размер SLC-кеша доведён до 22 Гбайт. Такого объёма вполне достаточно для того, чтобы среднестатистические нагрузки реализовывались исключительно в режиме ускоренной записи. Именно это и иллюстрирует результат PCMark 8. Производительность 860 EVO объёмом 500 Гбайт и 1 Тбайт в нём почти одинакова и примерно соответствует тому результату, который показывал 850 EVO. А значит, Samsung 860 EVO продолжают удерживать в PCMark 8 безоговорочное лидерство.

Однако приведённый выше усреднённый результат скрывает весьма любопытные детали. Если посмотреть на показатели, выдаваемые флеш-приводами при прохождении отдельных тестовых трасс, то окажется, что по профилю производительности 860 EVO несколько отличается от 850 EVO.

Так, 860 EVO превосходит 850 EVO в Adobe After Effects, Battlefield 3 и Microsoft Word, но проигрывает ему в Adobe Illustrator, Adobe InDesign, Microsoft Excel и World of Warcraft.

⇡#Производительность при реальной нагрузке

Массивный SLC-кеш позволяет 860 EVO лихо обходиться с типичными файловыми операциями. Для работы с файловой системой внутри накопителя у Samsung получилось очень неплохое решение.

При запуске программ Samsung 860 EVO объёмом 500 Гбайт и 1 Тбайт немного проигрывают предшественнику. Вполне естественно: скорость случайных операций чтения стала немного ниже, и это выливается в такой результат. Впрочем, особенно переживать по этому поводу вряд ли стоит. В роли системного накопителя Samsung 860 EVO всё равно быстрее всех конкурирующих вариантов, за исключением разве только Intel SSD 545s.

⇡#Список участников тестирования – 240-275 Гбайт

Во второй части тестирования участие приняли следующие модели SSD:

• Crucial MX300 275 Гбайт (CT275MX300SSD1, прошивка M0CR060);
• Intel SSD 545s 256 Гбайт (SSDSC2KW256G8, прошивка LHF002C);
• Kingston HyperX Savage 240 Гбайт (SHSS37A/240G, прошивка SAFM02.H);
• Samsung 850 EVO 250 Гбайт (MZ-75E250, прошивка EMT03B6Q);
• Samsung 860 EVO 250 Гбайт (MZ-76E250, прошивка RVT01B6Q);
• Smartbuy Puls 256 Гбайт (SB256GB-PLS-25SAT3, прошивка SAFM13.2);
• Transcend SSD230 256 Гбайт (TS256GSSD230S, прошивка P1025F8);
• Western Digital Blue SSD 250 Гбайт (WDS250G1B0A, прошивка X41000WD).

⇡#Производительность последовательного чтения и записи

К накопителям ёмкостью четверть терабайта требования совсем другие. Никто не ждёт, что при прямой записи в массив флеш-памяти они смогут полностью выбирать всю пропускную способность SATA-интерфейса. И результат Samsung 860 EVO 250 Гбайт здесь находится на среднем уровне. Эта версия SSD немного быстрее прошлой, но тем не менее накопители с MLC-памятью или с более вместительным SLC-кешем закономерно выдают более высокие показатели при записи.

⇡#Производительность произвольного чтения

Смена контроллера с MGX на MJX положительно повлияла на быстродействие Samsung 860 EVO при случайном чтении. По сравнению с Samsung 850 EVO накопитель стал несколько быстрее, что позволило ему ещё увереннее закрепиться в верхней части диаграмм.

⇡#Производительность произвольной записи

Скорость записи у 860 EVO ёмкостью 250 Гбайт сохранилась на том же уровне, что был у 850 EVO. Ничего удивительного: в настоящий момент эти модели используют идентичные восьмиканальные массивы флеш-памяти, построенные на 256-гигабитных кристаллах 64-слойной TLC 3D V-NAND.

⇡#Производительность при смешанной нагрузке

Зато при смешанной нагрузке, когда накопителям приходится иметь дело с необходимостью одновременной обработки разнонаправленных операций, Samsung 860 EVO 250 Гбайт показывает чуть лучший по сравнению с 850 EVO результат. Новый контроллер MJX помогает новинке раскрывать высокую производительность именно в таких сложных ситуациях.

⇡#Производительность в CrystalDiskMark

Samsung 860 EVO 250GB

Samsung 850 EVO 250GB

⇡#Производительность в PCMark 8 Storage Benchmark 2.0

Комплексная производительность Samsung 860 EVO 250 Гбайт оказалась ощутимо лучше, чем у 850 EVO. Но удивительнее другое: 250-гигабайтный накопитель способен развивать быстродействие даже выше, чем предлагают варианты 860 EVO большей ёмкости. Это ещё одно подтверждение того, что 256-гигабитная память, которая ставится исключительно в 250-гигабайтную модификацию 860 EVO, обладает несколько лучшими скоростными параметрами.

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.

⇡#Производительность при реальной нагрузке

Технология Intelligent TurboWrite, существенно расширившая размеры SLC-кеша в Samsung 860 EVO 250 Гбайт — с 3 до 12 Гбайт, хорошо помогает при интенсивной файловой активности. И при содействии контроллера MJX, который способен эффективно обслуживать одновременные разнонаправленные операции, в тестах копирования, архивации и разархивации новинка занимает лидирующие позиции.

Не подведёт Samsung 860 EVO 250 Гбайт и при работе в роли системного накопителя, с которого выполняется запуск приложений. Но здесь особого прогресса по сравнению с 850 EVO не наблюдается: оба накопителя предлагают в данном сценарии примерно одинаковую скорость, которая, тем не менее, выше, чем у конкурирующих моделей.

⇡#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 целом Samsung 860 EVO может похвастать отличным постоянством производительности как до исчерпания свободного места во флеш-памяти, так и после этого. Но ничего странного в этом нет: новые накопители базируются на контроллере серверного происхождения, а постоянство производительности – ключевое требование в таких средах.

Кроме того, приведённые на графиках результаты позволяют сделать ряд интересных наблюдений относительно технологии Intelligent TurboWrite. Её влияние заметно лишь в работе накопителей объёмом 250 и 500 Гбайт, терабайтная же модель демонстрирует одинаковую скорость случайной записи на уровне 90 тысяч IOPS как при попадании данных в SLC-кеш, так и при обращении напрямую в массив TLC 3D V-NAND.

Другой интересный момент касается того, что после заполнения SLC-кеша производительность накопителя на некоторое время снижается не до обеспечиваемых самсунговской TLC 3D V-NAND 77 тысяч IOPS, а ещё на 3-4 тысячи IOPS ниже. Можно предположить, что в этот момент контроллер занимается освобождением динамической части SLC-кеша, что создаёт дополнительную нагрузку на контроллер.

Посмотрим теперь, как происходит восстановление скоростных характеристик 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.

Команда TRIM у Samsung 860 EVO работает, как и должна, – она позволяет поддерживать производительность накопителя на первоначальном высоком уровне. Автономная сборка мусора без команды TRIM тоже работает, но объём освобождаемого под будущие операции места соответствует размеру статической части SLC-кеша, а значит он – не слишком большой. Тем не менее, как и в случае Samsung 850 EVO, новинку вполне можно использовать там, где команда TRIM не поддерживается: при типичных пользовательских нагрузках и при небольших объёмах записи 860 EVO всё равно сможет предложить высокую (в рамках SATA-интерфейса) скорость.

Попутно стоит сказать и о том, что в Samsung 860 EVO разработчики починили обработку асинхронной команды TRIM. Такой её вариант используется в Linux, и прошлая серия накопителей Samsung имела досадную ошибку в реализации данной команды, из-за которой возникала опасность потери данных. По этой причине серия 850 EVO была занесена в чёрный список, и поддержка TRIM в Linux для неё деактивировалась. Теперь же проблема исправлена, асинхронный TRIM работает, и деградация производительности в Linux накопителям серии Samsung 860 EVO не грозит.

⇡#Особенности реализации TRIM

Выполнение команды TRIM современным накопителям даётся не столь просто, как можно было бы подумать. Когда операционная система передаёт накопителю информацию о том, что какие-то сектора выводятся файловой системой из обращения, контроллер SSD должен консолидировать эти сектора и очистить освобождающиеся страницы флеш-памяти для выполнения будущих операций. Такая перегруппировка требует перезаписи и очистки областей памяти, и это не только занимает заметное время, но и серьёзно нагружает контроллер работой. В результате после удаления с диска больших объёмов данных владельцы SSD могут столкнуться с эффектом временного замедления или даже с «фризами» накопителя.

Обычно это выглядит следующим образом:

Провал в Disk transfer rate с одновременным скачком в загрузке SSD – результат обработки TRIM

Проблему фиксирует даже стандартный диспетчер задач Windows 10. Спустя несколько секунд после удаления большого файла SSD на некоторое время оказывается полностью загружен внутренними процессами и отказывается реагировать на какие-либо поступающие извне запросы. В это время он «погружается в себя» и при самом плохом сценарии прекращает обслуживать даже элементарные запросы на чтение данных. На практике это может вызвать серьёзный дискомфорт, ведь никто не ожидает, что SSD, основным достоинством которого является моментальная реакция на внешние воздействия, будет замирать на несколько секунд.

Поэтому мы добавили в методику дополнительное исследование, которое позволяет отслеживать, насколько незаметно для пользователя тот или иной SSD обслуживает команды TRIM. Способ проверки очень прост: сразу после удаления крупного файла — объёмом 32 Гбайт — мы проверяем, как накопитель справляется с операциями произвольного чтения данных, контролируя как скорость чтения, так и время ожидания, которое проходит с момента каждого запроса данных до ответа накопителя.

Алгоритм обработки представителями серии Samsung 860 EVO команды TRIM можно назвать образцовым. После её отправки время реакции накопителя на внешние воздействия практически не меняется, он продолжает отвечать на запросы с латентностью не более единиц миллисекунд. Стоит заметить, что подобной незаметной сборкой мусора могут похвастать лишь немногие модели потребительских SSD. Вполне обычным является сценарий, когда на время исполнения накопителем операции TRIM (на несколько секунд) его латентность возрастает до сотен миллисекунд. И даже предыдущая самсунговская модель, 850 EVO, заметно увеличивала своё время отклика после передачи на неё команды TRIM.

⇡#Тестирование выносливости

Результаты тестирования надёжности Samsung 860 EVO приведены в отдельном специальном материале «Надёжность SSD: результаты ресурсных испытаний».

⇡#Выводы

Выпуском 860 EVO компания Samsung решает в первую очередь свою собственную задачу – оптимизирует себестоимость своего самого популярного SATA SSD. На рынке твердотельных накопителей грядёт новый раунд ожесточённой ценовой войны, и южнокорейская компания заблаговременно готовит пространство для манёвра. Samsung 860 EVO – это накопитель, розничная цена которого при необходимости может быть снижена существенно сильнее, чем у 850 EVO, поскольку в нём применяется новая 64-слойная TLC 3D V-NAND с кристаллами с удвоенной до 512 Гбит ёмкостью, которая обеспечивает примерно на 20 процентов большую плотность хранения данных (по сравнению с аналогичной 64-слойной памятью с 256-Гбит кристаллами).

Исходя из этого и следует оценивать новинку. Применение более крупных NAND-ядер снижает параллелизм массива флеш-памяти, поэтому если говорить о гипотетической пиковой пропускной способности, которую может обеспечить Samsung 860 EVO, то она стала ниже, чем была в 850 EVO. Однако инженеры Samsung постарались компенсировать уменьшение числа параллельно работающих в накопителе устройств флеш-памяти за счёт применения более мощного контроллера серверного уровня MJX и улучшенной технологии ускоренной записи Intelligent TurboWrite.

И поставленная задача была достаточно успешно решена. С точки зрения обычного пользователя, потребности которого вряд ли требуют взаимодействия с SSD за пределами вместительного SLC-кеша, производительность Samsung 860 EVO в среднестатистических сценариях нагрузки как минимум не хуже, чем у 850 EVO. И даже больше того: новые накопители с ёмкостью 1 Тбайт и выше, у которых параллелизм массива флеш-памяти достаточен для перекрытия полосы пропускания SATA-интерфейса, могут предложить возросшее быстродействие практически в любых ситуациях, вне зависимости от того, о работе с какими объёмами информации идёт речь. Иными словами, претензии к производительности 860 EVO предъявить очень трудно. Как и их предшественники, рассмотренные в этом обзоре новые накопители компании Samsung продолжают удерживать лидерство в быстродействии среди массовых решений с интерфейсом SATA.

Отдельную ремарку необходимо сделать относительно версии Samsung 860 EVO с ёмкостью 250 Гбайт, которая в обновлённом модельном ряду стоит несколько особняком. В отличие от остальных сородичей, она продолжает использовать 256-гигабитные устройства TLC 3D V-NAND, и поэтому её скорость выше, чем у 850 EVO 250 Гбайт, вообще всегда и везде без каких-либо оговорок и допущений.

Вместе с переездом на новую аппаратную платформу инженеры Samsung постарались дать ответ и на все те претензии, которые накопились у пользователей к представителям серии 850 EVO. Во-первых, в новых накопителях в разы увеличен заявленный ресурс записи, что прекрасно сочетается с высокой практической выносливостью самсунговской TLC 3D V-NAND и позволяет не терять гарантию при достаточно интенсивном использовании SSD. Во-вторых, в 860 EVO устранены проблемы с обслуживанием команды TRIM в Linux, из-за которых при сочетании определённых факторов в этой операционной системе могла наблюдаться деградация производительности.

Таким образом, серия Samsung 860 EVO стала ещё на шаг ближе к идеалу. Но что особенно приятно, все проведённые улучшения никоим образом не сказались на текущей розничной цене: производитель планирует продавать накопители 860 EVO не дороже, чем стоили их предшественники. И это в конечном итоге делает из Samsung 860 EVO очень выгодное предложение для персональных компьютеров с дисковой подсистемой на базе интерфейса SATA. Среди всех возможных альтернатив такого рода Samsung 860 EVO не только лидирует по производительности и находится в числе отличных вариантов по надёжности, но и вполне доступен по стоимости.