⇡#Методика тестирования
Тестирование проводится в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise x64 Build 16299, корректно распознающей и обслуживающей современные твердотельные накопители. Это значит, что в процессе прохождения тестов, как и при обычном повседневном использовании SSD, команда TRIM поддерживается и активно задействуется. Измерение производительности выполняется с накопителями, находящимися в «использованном» состоянии, которое достигается их предварительным заполнением данными. Перед каждым тестом накопители очищаются и обслуживаются с помощью команды TRIM. Между отдельными тестами выдерживается 15-минутная пауза, отведённая для корректной отработки технологии сборки мусора. Во всех тестах используются рандомизированные несжимаемые данные.
Раздел, в пределах которого тестируется скорость операций, имеет размер 32 Гбайт, а продолжительность каждого теста составляет сорок секунд. Такие параметры, в частности, позволят получать более релевантные результаты для тех SSD, которые используют различные технологии SLC-кеширования.
Используемые приложения и тесты:
- Iometer 1.1.0
- Измерение скорости последовательного чтения и записи данных блоками по 128 Кбайт (наиболее типичный размер блока при последовательных операциях в десктопных задачах). Тестирование проводится при различной глубине очереди запросов, что позволяет оценивать как реалистичные, так и пиковые параметры быстродействия.
- Измерение скорости и латентности случайного чтения и записи блоками размером 4 Кбайт (такой размер блока используется в подавляющем большинстве реальных операций). Тест проводится дважды — без очереди запросов и с очередью запросов глубиной 4 команды (типичной для десктопных приложений, активно работающих с разветвлённой файловой системой). Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей.
- Установление зависимости скоростей случайного чтения и записи при работе накопителя с 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов (в пределах от одной до 32 команд). Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей.
- Установление зависимости скоростей случайного чтения и записи при работе накопителя с блоками разного размера. Используются блоки объёмом от 512 байт до 256 Кбайт. Глубина очереди запросов в течение теста составляет 4 команды. Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей.
- Измерение производительности при смешанной многопоточной нагрузке и установление её зависимости от соотношения между операциями чтения и записи. Тест проводится дважды: для последовательных операций чтения и записи блоками объёмом 128 Кбайт, выполняемых в два независимых потока, и для случайных операций с блоками объёмом 4 Кбайт, которые выполняются в четыре независимых потока. В обоих случаях соотношение между операциями чтения и записи варьируется с шагом 20 процентов.
- Исследование падения производительности SSD при обработке непрерывного потока операций случайной записи. Используются блоки размером 4 Кбайт и глубина очереди 32 команды. Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Продолжительность теста составляет два часа, измерения моментальной скорости проводятся ежесекундно. По окончании теста дополнительно проверяется способность накопителя восстанавливать свою производительность до первоначальных величин за счёт работы технологии сборки мусора и после отработки команды TRIM.
- CrystalDiskMark 6.0.2
- 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, в качестве тестового набора используется рабочая директория, включающая офисные документы, фотографии и иллюстрации, pdf-файлы и мультимедийный контент общим объёмом 8 Гбайт.
- Измерение скорости архивации файлов. Тест проводится с той же рабочей директорией, что и копирование, а в качестве инструмента для компрессии файлов избран архиватор 7-zip версии 9.22 beta. Для уменьшения влияния производительности процессора используется метод Deflate.
- Исследование скорости разворачивания архива. Тест проводится с архивом, полученным при измерении скорости архивации.
- Оценка скорости запуска игрового приложения. Измеряется производительность дисковой подсистемы при выполнении сценария, захваченного при запуске игры Far Cry 4 и загрузке в ней уровня с пользовательским сохранением. Для минимизации влияния производительности процессора и памяти все задержки, возникающие по их вине, из тестового сценария убраны.
- Оценка скорости старта приложений, формирующих типичную рабочую пользовательскую среду. Измеряется производительность дисковой подсистемы при выполнении сценария, захваченного при запуске пакета приложений, который состоит из браузера Google Chrome, текстового редактора Microsoft Word, графического редактора Adobe Photoshop и видеоредактора Adobe Premiere Pro с рабочими файлами. Для минимизации влияния производительности процессора и памяти все задержки, возникающие по их вине, из тестового сценария убраны.
⇡#Тестовый стенд
С выходом процессоров Coffee Lake Refresh мы решили в очередной раз обновить тестовую систему, которая используется для измерения производительности NVMe-моделей SSD. Всё-таки такие накопители в первую очередь покупают энтузиасты, переходящие на новые платформы, и поэтому логично использовать в тестовых испытаниях самые актуальные компоненты.
В итоге в качестве тестовой платформы используется компьютер с материнской платой ASRock Z390 Taichi, процессором Core i7-9700K со встроенным графическим ядром Intel UHD Graphics 630 и 8 Гбайт DDR4-2666 SDRAM. Накопители с интерфейсом M.2 во время тестирования устанавливаются в соответствующий слот материнской платы, подключённый к чипсету. Накопители в виде карт PCI Express устанавливаются в слот PCI Express 3.0 x4, также работающий через чипсет.
Объём и скорость передачи данных в бенчмарках указываются в бинарных единицах (1 Кбайт = 1024 байт).
Отдельное пояснение следует сделать относительно закрытия процессорных уязвимостей Meltdown и Spectre. Существующие патчи заметно снижают производительность твердотельных накопителей, поэтому измерения проводятся с деактивированными «заплатками» OC, предназначенными для закрытия этих уязвимостей.
⇡#Список участников тестирования
Samsung 970 EVO Plus – накопитель, который претендует на то, чтобы стать лучшим массовым NVMe SSD 2019 года. Поэтому в сравнение с ним были включены лучшие альтернативы, доступные в настоящее время в магазинах. Это как выпущенные в прошлом году решения самой компании Samsung, так и накопители её основных конкурентов – Intel и Western Digital, а также многообещающий ADATA Ultimate SX8200 на платформе SMI SM2262.
В результате список протестированных моделей получил следующий вид:
Используемые версии NVMe-драйверов:
- Intel Client NVMe Driver 4.0.0.1007;
- Microsoft Windows NVMe Driver 10.0.16299.371;
- Samsung NVM Express Driver 3.0.0.1802.
⇡#Производительность последовательного чтения и записи
Удивительно, но благодаря TLC 3D V-NAND пятого поколения Samsung 970 EVO Plus смог стать накопителем с самой высокой скоростью линейного чтения (при невысокой глубине очередей запросов), превзойдя даже 970 PRO, где используется MLC-память. Однако при записи трёхбитовая память всё же не может конкурировать с MLC 3D V-NAND. Как только объёмы записи оказываются больше, чем вмещается в SLC-кеш, скорость в любом случае заметно проседает.
В этом случае хороши накопители, где кеширование работает по динамическому алгоритму и позволяет записывать с высокой скоростью значительные объёмы данных. Однако инженеры Samsung по какой-то причине такой алгоритм освоили лишь частично, и в 970 EVO Plus объём памяти, переводимой в SLC-режим, искусственно ограничен сравнительно невысокими значениями. Впрочем, даже полутерабайтная версия 970 EVO Plus позволяет записать с высокой скоростью до 22 Гбайт данных, и в большинстве пользовательских сценариев этого будет достаточно.
⇡#Производительность произвольного чтения
Операции случайного чтения не были слабым местом и в оригинальном Samsung 970 EVO, но теперь они выполняются ещё быстрее. В результате при данном виде нагрузки 970 EVO Plus проигрывает лишь флагманскому накопителю 970 PRO.
⇡#Производительность произвольной записи
Хорошо показывает себя Samsung 970 EVO Plus и при операциях случайной записи блоков небольшого размера. Его преимущество перед предшественником особенно сильно проявляется при росте глубины очереди запросов, где новый накопитель превосходит вообще все доступные альтернативы.
⇡#Производительность при смешанной нагрузке
А вот эффективно обслуживать смешанную нагрузку новый накопитель компании Samsung так и не научился. Несмотря на то, что пятиядерный контроллер Polaris располагает гигантской вычислительной мощностью, эффективно распорядиться ей в том случае, когда необходимо одновременно и читать, и записывать информацию, Samsung 970 EVO Plus почему-то не может. Это приводит к тому, что в смешанных сценариях его результаты находятся совсем не в верхней части диаграмм. Здесь южнокорейскую новинку продолжают переигрывать решения Western Digital и ADATA.
⇡#Производительность в CrystalDiskMark
CrystalDiskMark – отличный синтетический тест для того, чтобы показать прогресс, который произошёл с Samsung 970 EVO Plus. Поскольку данный бенчмарк пользуется сравнительно небольшими тестовыми файлами, здесь измеряется скорость SLC-кеша накопителя, и в этом случае действительно видно те масштабы ускорения, которые Samsung пообещала в своём официальном пресс-релизе.
Samsung 970 EVO Plus 500 Гбайт
|
|
Samsung 970 EVO 500 Гбайт
|
⇡#Производительность в PCMark 8 Storage Benchmark 2.0
Использование в составе массива флеш-памяти Samsung 970 EVO Plus более быстрой флеш-памяти пятого поколения серьёзно сказалось на показателях в PCMark 8 – тесте, который измеряет производительность накопителей при их работе в реальных приложениях. Результат новинки по сравнению с классическим 970 EVO вырос на 23 %, и вследствие этого мы получили нового лидера, если говорить о SSD, построенных на TLC 3D NAND. Причём отрыв Samsung 970 EVO от ближайших соперников весьма серьёзен. Чтобы догнать новинку, конкурентам наверняка придётся идти на совершенствования дизайна, одними оптимизациями микропрограммы тут явно уже не отделаешься.
Интегральный результат PCMark 8 нужно дополнить и показателями производительности, выдаваемыми накопителями при прохождении отдельных тестовых трасс, которые моделируют различные варианты реальной нагрузки. Дело в том, что при разноплановой нагрузке флеш-накопители могут вести себя каким-либо особым образом.
Любопытно, что существуют сценарии, в которых Samsung 970 EVO Plus превосходит по производительности 970 PRO. Примером может служить Adobe Photoshop при работе с изображениями сверхвысокого разрешения.
⇡#Производительность при реальной нагрузке
Файловые операции внутри накопителя ставят Samsung 970 EVO Plus на первые места. Неудивительно: при задействовании технологии SLC-кеширования этот накопитель способен выдавать скорости, превышающие производительность 970 PRO.
Восстановил Samsung 970 EVO Plus статус-кво и в сценариях, связанных с загрузкой приложений и игр. Здесь он проигрывает лишь своему MLC-собрату, ставя на место дерзких новичков 2018 года. Иными словами, у Samsung теперь снова есть отличный накопитель для использования в роли системного или универсального диска.
⇡#Деградация и восстановление производительности
Наблюдение за изменением скорости записи в зависимости от объёма записанной на диск информации — 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.
Никаких неожиданностей при обработке постоянного потока мелкоблочных записей Samsung 970 EVO Plus не демонстрирует. Однако упоминания заслуживает то, что происходит с 500-гигабайтным накопителем после того, как объём непрерывной записи превысит объём пула чистых блоков. Во-первых, падение производительности, связанное с появлением дополнительной нагрузки на контроллер, вынужденный заниматься не только записью, но и очисткой страниц, оказывается не таким сильным. Во-вторых, даже при долгосрочных операциях случайной записи 970 EVO Plus сохраняет отменное постоянство производительности, что у потребительских моделей SSD наблюдается крайне редко.
К тому же 970 EVO Plus в этом испытании проявляет себя явно лучше, чем его предшественник. Тогда как за время двухчасового теста на 970 EVO 500 Гбайт удавалось записать 1,6 Тбайт данных, 970 EVO Plus оказывается способен сохранить 1,85 Тбайт. Причём в конце этого срока производительность новинки составляет порядка 32 тысяч IOPS, у 970 EVO скорость записи снижалась до 27 тысяч IOPS.
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.
Обработка команды TRIM никаких нареканий не вызывает. После её подачи производительность возвращается к первоначальному уровню. Это значит, что в современных операционных системах Samsung 970 EVO Plus будет жить без каких-либо признаков «старения» или «деградации».
Более того, в какой-то мере 970 EVO Plus может похвастать и умением восстанавливаться даже там, где TRIM не поддерживается. Как следует из представленного графика, полутерабайтная модель самостоятельно освобождает под будущие операции записи 4 Гбайт флеш-памяти. Это значит, что при простоях в работе контроллер Samsung 970 EVO Plus сразу же переносит данные из статического сегмента SLC-кеша в основную часть памяти.
Ещё один важный момент, связанный с TRIM, касается того, насколько большую нагрузку на контроллер вызывает обработка этой команды. Дело в том, что происходит это не так уж и незаметно для пользователя. 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 часто сталкиваются с эффектом временного замедления или даже с «фризами» накопителя. 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.
Несмотря на то, что Samsung 970 EVO Plus базируется на мощном пятиядерном контроллере, обработать команду TRIM быстро и незаметно для пользователя он почему-то не может. И здесь по сравнению с 970 EVO ничего не изменилось. После удаления крупного файла — объёмом 32 Гбайт — интервал времени, в течение которого пользователю придётся сталкиваться с заметным падением производительности SSD, для 500-гигабайтного SSD достигает 20 секунд. Скорость работы в это время падает в полтора раза, а кроме того, на полтора порядка увеличивается время отклика. Стоит подчеркнуть, что столь продолжительная обработка TRIM у современных NVMe-накопителей встречается весьма нечасто. Но это – фирменная особенность микропрограмм Samsung. Подобным временным замедлением после удаления файлов отличалась даже флагманская модель, 970 PRO.
⇡#Проверка температурного режима
Проблема высоких температур остро стоит для высокоскоростных NVMe-накопителей в форм-факторе M.2. И пользователи Samsung 970 EVO об этом знают не понаслышке. Предшественник 970 EVO Plus во время интенсивных нагрузок имел склонность к перегреву.
Однако новая версия накопителя должна быть не столь горяча. Применяемая в ней 96-слойная память использует более низкое напряжение питания, а значит, меньше греется сама и накладывает меньшие электрические нагрузки на контроллер. Означает ли это, что новый SSD не нуждается в продуманном охлаждении?
Для практической проверки мы последили за температурным режимом при нагрузке на тестовый накопитель последовательными операциями с глубиной очереди запросов в 4 команды. Измерения проводились на открытом стенде, какой-либо дополнительный обдув SSD воздушным потоком не производился.
При чтении никаких проблем с нагревом не возникает. В простое Samsung 970 EVO Plus 500 Гбайт имеет температуру порядка 40 градусов, а в случае интенсивных операций чтения температура поднимается примерно до 58 градусов.
Но при записи ситуация с температурным режимом серьёзно усугубляется. Длительные интенсивные операции записи могут разогреть накопитель до 80 градусов, что представляется достаточно серьёзным нагревом. Но справедливости ради стоит отметить, что троттлинг при этом не включается, то есть рост температуры не приводит к принудительному снижению производительности.
Тем не менее мы всё же рекомендуем дополнять Samsung 970 EVO Plus радиатором или хотя бы следить за тем, чтобы накопитель обдувался воздушным потоком, особенно если речь идёт о ёмких вариантах этого SSD. Высокие температуры не представляют для накопителя особой опасности благодаря фирменной технологии Samsung Dynamic Thermal Guard, но при сильном нагреве может искусственно занижаться скорость работы.
⇡#Выводы
Глядя на то, насколько лучше стал накопитель с добавкой «плюс» в названии, так и хочется воскликнуть: «Вот что крест животворящий делает!» Однако дело, конечно, не в плюсике, а в пятом поколении трёхмерной памяти компании Samsung, которое существенно улучшило свои базовые характеристики. Поэтому несмотря на то, что рассмотренный сегодня Samsung 970 EVO Plus – всего лишь свежая версия 970 EVO с обновлённой памятью, по ощущениям – это как будто совершенно новый NVMe-накопитель. Благодаря 96-слойной TLC 3D V-NAND прошлогодняя платформа на контроллере Phoenix полностью преобразилась и 970 EVO Plus оказался существенно быстрее предшественника практически в любом сценарии.
В результате из 970 EVO, который на сегодняшнем рынке потребительских NVMe SSD занимает место не более чем блеклого середнячка, Samsung удалось получить предложение, действительно достойное лидера. Если к быстродействию 970 EVO у нас были серьёзные претензии — он уступал по скорости актуальным накопителям Western Digital и ADATA — то 970 EVO Plus не только восстанавливает статус-кво, но и заметно поднимает планку. В сравнении с имеющимися альтернативами новый Samsung 970 EVO Plus выглядит как самый настоящий флагманский продукт, хотя на самом деле он позиционируется как вполне доступное по меркам NVMe SSD предложение для массового пользователя.
Иными словами, именно Samsung 970 EVO Plus мы теперь будем рекомендовать для высокопроизводительных конфигураций как наилучший NVMe SSD по сочетанию цены и потребительских качеств. С учётом высокого быстродействия новинки и наследования ею полного набора преимуществ, свойственного любым накопителям южнокорейского производителя, остальным игрокам придётся очень постараться, чтобы предложить что-то способное перетянуть внимание покупателей. Выходит, Samsung вновь загоняет конкурентов в нижние ценовые сегменты, но на этот раз не с SATA-, а с NVMe-накопителями, и смогут ли они оттуда выбраться в ближайшее время – вопрос достаточно интересный.
Думается, никто не будет спорить с тем, что Samsung 970 EVO Plus заслуживает какой-то особой награды, которой на этот раз станет «Выбор редактора», ведь этот SSD предлагает полный набор преимуществ: высокую производительность, хорошую надёжность, удобное гарантийное обслуживание, аппаратное шифрование данных и качественную программную поддержку. И всё это по достаточно гуманной цене. Рекомендованная стоимость новинки в России установлена в 6 390, 10 990 и 22 990 рублей за версии ёмкостью 250, 500 и 1000 Гбайт соответственно. На прилавки же отечественных магазинов новинка попадёт, как ожидается, в течение ближайшего месяца.
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
Подписаться