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.