Обзор NVMe-накопителя Intel SSD 660p: уместна ли QLC-память в SSD для PCI Express?

Флеш-накопители, построенные на четырёхбитовой памяти QLC 3D NAND, постепенно начинают приобретать всё большее распространение. И хотя такая память пока вызывает у многих пользователей недоверие, рано или поздно она станет преобладающим вариантом, используемым в массовых твердотельных накопителях. И произойдёт это, очевидно, по самой банальной причине: за счёт более высокой плотности хранения информации QLC 3D NAND дополнительно снижает себестоимость твердотельных накопителей, позволяя уже в ближайшем будущем сделать доступными для массового покупателя такие модели SSD, ёмкость которых измеряется не в гигабайтах, а в терабайтах.

Мы уже имели возможность познакомиться с одним из первых SSD на базе QLC 3D NAND, SATA-накопителем Samsung 860 QVO. Однако Samsung – это не единственный производитель, который начал массовый выпуск четырёхбитовой памяти и решений на её основе. Собственная QLC 3D NAND есть также и у альянса Intel/Micron, и эти производители тоже применяют её в массовых продуктах для потребительского рынка. Причём начали это делать они даже раньше Samsung.

Но уделить внимание QLC-продуктам Intel и Micron нужно даже не потому, что они принесли данную технологию на массовый рынок первыми. Дело в том, что эти производители стали решать с помощью QLC 3D NAND несколько иные задачи, из-за чего их QLC-продукты отличаются от предложений Samsung идеологически. В то время как Samsung 860 QVO – это простой потребительский SATA SSD, в котором южнокорейский производитель старался минимизировать цену, стратегия компаний Intel и Micron оказалась изобретательнее. Они начали внедрять QLC 3D NAND с накопителей с интерфейсом NVMe, то есть не с самой нижней, а с более высокой ценовой категории. Такой подход хорош тем, что он позволяет продемонстрировать потенциал четырёхбитовой памяти на ярком и понятном примере, подтверждающем, что QLC 3D NAND – не обязательно вариант для бюджетных и медленных накопителей с пониженным ресурсом. Такая память может подойти и для продуктов более высокого ранга, коими как раз и являются QLC-новинки Intel SSD 660p и Crucial P1.

Попутно Intel SSD 660p и Crucial P1 решают и ещё одну задачу. С их помощью производители хотят заявить о своих амбициях в сегменте недорогих NVMe SSD, который в настоящее время находится на подъёме. За последнее время мы видели немало попыток приблизить стоимость скоростных накопителей с NVMe-интерфейсом к показателям привычных SATA SSD. Но все они были связаны либо с переходом на безбуферный дизайн, либо с использованием контроллеров с урезанной функциональностью, что в конечном итоге не лучшим образом сказывалось на производительности. QLC 3D NAND же позволяет сделать NVMe SSD дешевле другим путём, не допуская очевидных конструктивных изъянов на стороне контроллера.

В результате в лице Intel SSD 660p и Crucial P1 мы имеем очень интересные по сочетанию цены и производительности варианты. Среди NVMe-накопителей они имеют чуть ли не самую низкую цену, которую вполне можно сравнить со стоимостью популярных SATA-моделей, но при этом обещают достаточно неплохие скоростные характеристики, заметно превосходящие спецификации накопителей с интерфейсом SATA. Получается, что Intel SSD 660p и Crucial P1 прямо-таки просятся на роль лучшей альтернативы для устаревающих SATA SSD.

Однако всё ли так складно выходит на практике — или QLC 3D NAND всё-таки накладывает на производительность и прочие потребительские характеристики NVMe SSD неизгладимый отпечаток? Ответу на этот вопрос и будет посвящён настоящий обзор, главным героем в котором выступит Intel SSD 660p.

⇡#Технические характеристики

Первое, что вызывает интерес в Intel SSD 660p? – это фирменная QLC 3D NAND авторства Intel. Дело в том, что такая память несколько отличается от уже знакомой нам QLC-памяти компании Samsung в реализации, и это обуславливает некоторые особенности характеристик накопителя компании Intel, например его продолжительный, пятилетний гарантийный срок, несмотря на бытующее мнение о крайней ненадёжности QLC 3D NAND.

Тем не менее используемая в составе Intel SSD 660p флеш-память – это самая настоящая QLC 3D NAND, каждая ячейка которой может иметь шестнадцать логических состояний, за счёт чего достигается возможность хранения четырёх бит информации и 33-процентный рост плотности записи данных по сравнению с TLC-флешем. Производимые компанией Intel кристаллы QLC 3D NAND имеют 64-слойное строение, как и фирменная TLC 3D NAND второго поколения, но ёмкость таких кристаллов увеличена до 1 Тбит.

В то же время Intel продолжает опираться на дизайн ячеек с вертикальным плавающим затвором, в то время как Samsung, Toshiba и Western Digital остановились на использовании ловушки заряда. У каждого подхода есть свои плюсы и минусы, но Intel считает плавающий затвор более подходящей схемой именно для QLC-памяти, поскольку в этом случае достигается лучшая взаимная изоляция ячеек и предотвращается неконтролируемое стекание заряда. Иными словами, такой подход позволяет инженерам Intel легко обойти главную проблему QLC-памяти – невысокую надёжность хранения данных в выключенном состоянии.

Именно поэтому компания и не стала урезать гарантийный срок Intel SSD 660p, будто бы забыв о том, что данный накопитель построен на дешёвой четырёхбитовой памяти. Однако в рамках полноценной пятилетней гарантии производитель объявляет не слишком щедрый даже для среднестатистического пользователя ресурс, подразумевающий возможность ежедневной перезаписи лишь 10 % от общей ёмкости накопителя. Это значит, что массив флеш-памяти у Intel SSD 660p за время жизни разрешается перезаписать всего 200 раз. И это действительно мало, ведь даже Samsung для своих QLC-накопителей серии 860 QVO разрешает почти вдвое больше циклов перезаписи (360), хотя и даёт при этом лишь трёхлетнюю гарантию. Накопители же на базе TLC-памяти с точки зрения официальной гарантии разрешается в среднем перезаписывать за время жизни порядка 600 раз.

Тем не менее нужно понимать, что все приведённые в прошлом абзаце числа – это лишь декларации, которые могут быть далеки от реальности. И чтобы убедиться в том, что к надёжности Intel SSD 660p нет никаких особых претензий, при подготовке этого обзора мы внимательно изучили отзывы на популярных зарубежных онлайн-площадках. И действительно, несмотря на то, что данный SSD присутствует в продаже c августа прошлого года, никаких претензий, связанных с его преждевременным выходом из строя или какими-то проблемами с сохранностью данных, в комментариях покупателей не встречается. Напротив, в большинстве отзывов покупатели хвалят 660p за выгодные цены и возможность сэкономить.

Жалуются же пользователи на совсем иное – на не слишком высокий уровень производительности, который зачастую оказывается ниже ожидаемого. Но это и неудивительно. QLC 3D NAND работает медленнее, чем TLC-память, по вполне очевидной причине: контроллеру при цифровой обработке данных, считываемых из четырёхбитовых ячеек, приходится распознавать вдвое большее количество разных состояний, что, естественно, является более сложной вычислительной задачей. Кроме того, сказывается и невысокая степень параллелизма массива флеш-памяти, собранного из устройств QLC 3D NAND. Ёмкость кристаллов в этом случае составляет 1 Тбит, поэтому в конструкции накопителя объёмом 512 Гбайт, например, участвует всего четыре устройства, чего явно недостаточно для эффективного распараллеливания обращений.

Базовый контроллер для 660p выбран тоже не флагманский. Intel продолжает тесно сотрудничать с фирмой Silicon Motion, и для QLC-накопителя она предпочла двухъядерный чип SM2263, представляющий собой урезанную четырёхканальную версию контроллера SM2262, используемого в популярном Intel SSD 760p. Для упрощённого контроллера заявляются примерно в полтора раза худшие вычислительные возможности, поэтому нет ничего удивительного, что заявленная производительность Intel SSD 660p на фоне решений уровня Samsung 970 EVO смотрится неважно.

Но не стоит забывать, что Intel SSD 660p вовсе и не собирается конкурировать с производительными NVMe-моделями. Это скорее компромиссное решение, поэтому официальные спецификации не должны вызывать никакого удивления.

Можно даже подумать, будто бы официальные спецификации не учитывают технологию SLC-кеширования. Но это не так, технология ускоренной записи у рассматриваемого накопителя есть, но Intel SSD 660p действительно не бьёт рекордов и ни при одном виде операций не заполняет всю полосу пропускания, обеспечиваемую интерфейсом PCI Express 3.0 x4. Впрочем, для NVMe-накопителя, удельная стоимость которого близка к $0,17 за гигабайт, это вполне нормально. Intel SSD 660p не уступает по характеристикам большинству недорогих NVMe SSD класса Kingston A1000 или Transcend SSD 110s.

Что же касается SLC-кеширования, то это предмет особой гордости разработчиков 660p. Для накопителя на базе QLC-памяти, скорость записи в которую крайне низка, качественная работа этой технологии значит очень многое. Посудите сами: напрямую в массив QLC 3D NAND полутерабайтная версия Intel SSD 660p пишет данные лишь со скоростью порядка 55-60 Мбайт/с, а это вдвое-втрое ниже производительности линейной записи у современных механических HDD. По этой причине QLC-накопитель без SLC-кеша был бы совершенно бессмысленным устройством, причём размер такого кеша должен быть по возможности как можно больше, чтобы пользователю не приходилось сталкиваться с реальной скоростью QLC 3D NAND.

По этой причине в Intel SSD 660p осуществлён переход на динамическую схему SLC-кеширования, при которой большая часть массива флеш-памяти работает в быстром SLC-режиме, а перевод ячеек в четырёхбитовый QLC-режим происходит лишь по мере необходимости, когда для записи в однобитовом режиме в массиве флеш-памяти не хватает места. Вообще говоря, подобный подход является типовым почти для любых накопителей на контроллерах Silicon Motion, но Intel до сих пор во всех своих продуктах использовала статический SLC-кеш.

В результате скорость непрерывной линейной записи на чистый Intel SSD 660p ёмкостью 512 Гбайт выглядит следующим образом:

В SLC-режим у Intel SSD 660p 512 Гбайт может быть переведено примерно 50 % массива флеш-памяти. Это позволяет записать на накопитель в ускоренном режиме до 70 Гбайт. Но даже в этом случае производительность линейной записи ограничивается величиной 900-950 Мбайт/с, не говоря уже о том, что после заполнения кеша, когда запись начинает производиться в основной массив памяти в четырёхбитном режиме, быстродействие снижается до совсем плачевных показателей. Впрочем, несмотря на то, что Intel SSD 660p – достаточно медленный SSD по меркам NVMe-моделей, в большинстве случаев он всё равно заведомо быстрее SATA-накопителей.

В алгоритмах реализации SLC-кеширования у Intel SSD 660p есть три интересных особенности. Во-первых, у SLC-кеша этого накопителя есть статическая часть объёмом 6 Гбайт на каждые 512 Гбайт ёмкости SSD. Она позволяет сохранять высокую скорость записи даже в том случае, если объём SSD почти под завязку занят пользовательскими файлами и развернуть вместительный динамический кеш не представляется возможным.

Во-вторых, содержимое SLC-кеша переносится в QLC-память далеко не сразу, а лишь во время сравнительно длительных простоев накопителя. С одной стороны, это несколько уменьшает эффективность кеша, который в нужный момент может оказаться заполненным, но зато с другой – позволяет ускорять и операции чтения, если обращения к данным происходят сразу после их записи. Особенно эффективно такая тактика проявляет себя в бенчмарках, которые измеряют скорость чтения сразу вслед за созданием тестового файла.

В дополнение к этому Intel придумала нечто совершенно особенное – разработчики решили дать определённый контроль над SLC-кешем в руки пользователя. В фирменной утилите SSD Toolbox для 660p существует возможность отправлять контроллеру команду на принудительное перемещение всей информации из SLC-кеша в QLC-память. И это, очевидно, позволяет при необходимости предварительно подготовить накопитель к записи больших объёмов данных.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Модельный ряд твердотельных накопителей Intel имеет чёткую структуру. К 500-й серии относятся SATA-накопители, в 700-ю серию входят NVMe SSD с хорошим уровнем быстродействия, а 600-я серия находится где-то посредине. С одной стороны, такие накопители имеют интерфейс NVMe, а с другой – представляют собой недорогие и не ставящие рекордов продукты. И то, что Intel SSD 660p – продукт совсем не премиального уровня, видно сразу. В то время как Intel SSD 760p изготавливается на печатной плате чёрного цвета и имеет чёрную этикетку, SSD 660p с зелёным текстолитом и простой белой наклейкой больше походит на решение для OEM-сборщиков, а не для энтузиастов.

Впрочем, для недорогого NVMe SSD внешний вид не имеет большого значения, гораздо интереснее посмотреть на то, из каких компонентов собран 660p. Для тестирования мы взяли версию объёмом 512 Гбайт. Без информационной этикетки она изображена на фото ниже.

Intel SSD 660p выполнен в традиционном форм-факторе M.2 2280, причём в его «тонком», одностороннем варианте. Здесь наглядно проявляется преимущество ёмких кристаллов QLC 3D NAND. При штабелировании 16 таких кристаллов флеш-памяти можно получать микросхемы общим объёмом до 2 Тбайт, так что в теории реальностью может стать односторонний 660p с объёмом 8 Тбайт. Но пока Intel столь вместительных версий своего SSD не выпускает и потому обходится микросхемами лишь с двумя или четырьмя кристаллами 64-слойной QLC 3D NAND внутри. Например, в Intel SSD 660p 512 Гбайт используются микросхемы с двумя кристаллами, поэтому на сфотографированной плате можно наблюдать два чипа флеш-памяти. Рядом с ними зарезервированы свободные контактные площадки ещё для пары микросхем – они требуются лишь в версии SSD объёмом 2 Тбайт.

Контроллер SM2263, который управляет четырёхканальным массивом флеш-памяти, легко узнаётся по никелированной крышке, улучшающей теплоотвод. Обратите внимание на размеры этого чипа: по сравнению с восьмиканальным SM2262 он стал заметно меньше, что недвусмысленно намекает на его урезанную производительность.

На это же указывает и микросхема DDR3L SDRAM, установленная на Intel SSD 660p. Обычно в микросхемах динамической памяти хранится копия таблицы трансляции адресов, для которой требуется объём из расчёта 1 Мбайт DRAM на 1 Гбайт флеш-памяти. Однако у 660p любых ёмкостей размер DRAM-буфера составляет 256 Мбайт. Следовательно, таблица трансляции буферизируется в быстрой памяти не целиком, и это может ограничивать производительность накопителя при обращениях к большим объёмам данных.

Стоит заметить, что упоминавшийся в начале статьи накопитель Crucial P1 использует точно такую же элементную базу, как и Intel SSD 660p. Но в нём производитель не стал экономить на объёме DRAM-буфера и к тому же не ставил перед собой цель разместить все микросхемы QLC 3D NAND на одной стороне платы. Поэтому решение Micron отличается от Intel SSD 660p по дизайну и, очевидно, имеет какие-то особенности в профиле быстродействия. Хотя в целом накопители Intel SSD 660p и Crucial P1 должны быть подобны по производительности.

⇡#Программное обеспечение

Intel традиционно снабжает свои накопители и достаточно функциональной утилитой SSD Toolbox, которая совместима и с Intel SSD 660p. По возможностям она во многом похожа на другие подобные программы. Данная утилита не только позволяет получить подробную информацию о состоянии накопителя, но и имеет целый набор дополнительных инструментов для его настройки и оптимизации.

Например, с её помощью можно отослать на накопитель пакет команд TRIM – в интерфейсе SSD Toolbox эта функция называется SSD Optimizer. Причём это действие сервисная утилита может выполнять не только одноразово, но и в автономном режиме, по расписанию. Кроме того, Intel предусмотрела и ещё одну возможность программной оптимизации – принудительную очистку содержимого SLC-кеша накопителя. Это уникальная возможность Intel SSD Toolbox, никакие сервисные утилиты других производителей накопителей так делать не умеют.

В SSD Toolbox есть возможность диагностического сканирования, во время которого можно проверить состояние и работоспособность флеш-памяти. Сканирование выполняется как в быстром, так и в полном режиме – разница состоит в том, затронет ли проверка весь массив флеш-памяти или лишь какую-то его часть.

Также с помощью SSD Toolbox можно проверить актуальность используемой накопителем микропрограммы и инициировать операцию Secure Erase.

Ещё одна фирменная особенность интеловской сервисной утилиты – средство System Tuner. С его помощью можно посмотреть, какие критичные настройки, касающиеся дисковой подсистемы, имеются в операционной системе, а также получить рекомендации по их изменению.

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

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

Intel SSD 660p – недорогой накопитель с NVMe-интерфейсом. Его прямыми конкурентами являются не решения класса Samsung 970 EVO Plus, а куда более дешёвые модели. Поэтому наряду с результатами постоянных участников тестов на диаграммах вы найдёте показатели производительности играющих в той же ценовой категории доступных NVMe-накопителей вроде ADATA SX6000 Pro или Kingston A1000.

В результате список протестированных моделей имеет следующий вид:

• ADATA XPG SX6000 Pro 512 Гбайт (ASX6000PNP-512GT-C, прошивка V9001b14);
• ADATA XPG SX8200 480 Гбайт (ASX8200NP-480GT, прошивка SVN105);
• Intel SSD 660p 512 Гбайт (SSDPEKNW512G8, прошивка 002C);
• Intel SSD 760p 512 Гбайт (SSDPEKKW512G8, прошивка 004C);
• Kingston A1000 480 Гбайт (SA1000M8/480G, прошивка E8FK11.G);
• Samsung 970 EVO Plus 500 Гбайт (MZ-V7E500BW, прошивка 1B2QEXM7);
• Samsung 970 PRO 512 Гбайт (MZ-V7P512BW, прошивка 1B2QEXP7);
• Transcend SSD 110S 512 Гбайт (TS512GMTE110S, прошивка R0213A3);
• Western Digital Black NVMe 500 Гбайт (WDS500G2X0C, прошивка 101020WD).

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

От Intel SSD 660p никто не ожидал никаких прорывов в производительности, и именно это мы и видим по результатам измерения линейных скоростей. Этот накопитель – типичное бюджетное решение, способное конкурировать разве только с накопителями уровня Kingston A1000. Однако стоит напомнить, что 660p, в отличие от продукта Kingston, работает через четыре линии PCI Express 3.0, что, впрочем, совершенно ему не помогает. Линейные скорости интеловской QLC-модели таковы, что она вполне могла бы работать и по двум линиям.

⇡#Производительность произвольного чтения

Скорость случайного чтения – откровенно слабое место Intel SSD 660p. Удивляться этому не приходится, такова уж QLC 3D NAND. Латентности, возникающие при обращении к данным, в случае четырёхбитовой памяти получаются заметно выше, чем в случае TLC-памяти, что тут же отражается на показателях производительности при мелкоблочном чтении. В результате 660p оказывается даже медленнее безбуферных накопителей, несмотря на то, что эта модель имеет полноценный DRAM-буфер.

⇡#Производительность произвольной записи

Зато при случайной записи производительность Intel SSD 660p выглядит заметно лучше. SLC-кеш, реализованный инженерами Intel, действительно работает очень эффективно, и в конечном итоге мелкоблочная запись при небольшой глубине очереди запросов проблемой для рассматриваемого QLC-накопителя совсем не является.

⇡#Производительность при смешанной нагрузке

Сравнительно неплохо для бюджетной модели смотрится Intel SSD 660p и при работе со смешанной нагрузкой. Накопители, основанные на контроллерах Silicon Motion, всегда достойно проявляют себя в таких сценариях, и построенная на QLC 3D NAND модель исключением не оказалась. Конечно, с лидерами 660p соревноваться не может, но на фоне дешёвых NVMe SSD он выглядит вполне на уровне. И это хороший знак, поскольку большинство реальных нагрузок, возникающих в современных многозадачных операционных системах, имеют именно смешанный характер.

⇡#Производительность в CrystalDiskMark

А теперь – шок-контент! Посмотрите, какие показатели выдаёт Intel SSD 660p в популярном любительском тесте CrystalDiskMark! Для сравнения рядом со скриншотом результатов, снятых для нашего героя, мы поместили результаты популярного Samsung 970 EVO.

Intel SSD 660p 512 Гбайт

Samsung 970 EVO 500 Гбайт

Как так получается, что при случайном чтении без очереди запросов Intel SSD 660p серьёзно обыгрывает добротную модель среднего уровня? Да очень просто: таким образом проявляется особая реализация SLC-кеширования. Накопитель Intel сбрасывает SLC-кеш в QLC-память лишь по прошествии нескольких секунд бездействия накопителя. Поэтому CrystalDiskMark, который сначала записывает тестовый файл, а потом тут же читает из него данные, волей-неволей показывает скорость чтения из SLC-кеша, а не из основного массива QLC-памяти. И это значит, что приведённые на скриншоте числа абсолютно нерелевантны, хоть и очень красиво выглядят.

⇡#Производительность в PCMark 8 Storage Benchmark 2.0

Благодаря неплохой производительности при смешанных операциях и интеллектуальной технологии SLC-кеширования Intel SSD 660p может похвастать неплохим интегральным результатом в тесте PCMark 2.0, где измеряется производительность дисковых подсистем в реальных приложениях. Согласно заключению этого бенчмарка, 660p следует считать лучшим выбором среди недорогих NVMe SSD, поскольку и Kingston A1000, и безбуферные модели Transcend и ADATA от QLC-решения компании Intel отстают.

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.

Во многих приложениях Intel SSD 660p смотрится даже лучше, чем можно было бы ожидать. Фактически сравнительно невысокая производительность этого SSD проявляется лишь в программах Adobe. В других же случаях 660p удаётся порой даже дотягиваться до скорости, обеспечиваемой ADATA XPG SX8200.

⇡#Производительность при реальной нагрузке

С файловыми операциями Intel SSD 660p справляется неважно. Почему так, понять несложно. Просто вспомните о том, что массив QLC 3D NAND отличается сравнительно низкими скоростями чтения, особенно если речь идёт о произвольном доступе к данным (то есть об операциях с файлами небольшого размера). Хотя несмотря на все свои недостатки, Intel SSD 660p всё же лучше, чем Kingston A1000, причём заметно.

Впрочем, при запуске программ или игр Intel SSD 660p выдаёт не слишком оптимистичные результаты. В таких сценариях он примерно вдвое медленнее, чем свежеанонсированный Samsung 970 EVO Plus. И здесь можно было бы даже сказать, что 660p плохо подходит на роль системного накопителя, но есть один нюанс: стоимость рассматриваемого решения Intel на QLC-памяти примерно в полтора раза ниже.

⇡#Особенности обработки TRIM

В целом у современных накопителей обработка TRIM не вызывает никаких проблем, но с автономной сборкой мусора, способной восстанавливать производительность после нагрузок без помощи со стороны операционной системы, дело обстоит по-разному. Для проверки мы обычно проводим простой эксперимент: после заполнения SSD данными и их последующего удаления с выключенной поддержкой TRIM, мы выжидаем 15 минут, в течение которых SSD может попытаться автономно восстановиться за счёт сборки мусора, 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 скорость.

В этом тесте Intel SSD 660p проявляет себя достаточно обыденно. После подачи команды TRIM он полностью восстанавливает свою изначальную производительность, как это и должно быть. Автономная же сборка мусора без TRIM у этого накопителя не работает, что, впрочем, совершенно типично для недорогих накопителей с интерфейсом NVMe.

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 уже 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, 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.

После удаления файла объёмом 32 Гбайт накопителю требуется около шести секунд, чтобы привести себя в порядок. В течение этого срока он практически полностью перестаёт реагировать на внешние воздействия. Время отклика вырастает на три порядка, а производительность падает до нуля даже при чтении. Это может послужить ещё одним подтверждением тезиса о том, что такой SSD будет не слишком хорош в роли рабочего диска, на который как правило ложится нагрузка, состоящая из разнородных операций.

⇡#Проверка температурного режима

Проблема перегрева обычно остро стоит для высокоскоростных NVMe-накопителей в форм-факторе M.2. Однако Intel SSD 660p – это продукт с производительностью заметно ниже, чем предлагают флагманы. Означает ли это, что такой SSD не нуждается в каком-то особом 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.

Во время чтения температурный режим Intel SSD 660p опасений не вызывает. Накопитель максимально разогревается до 60-65 градусов, и эта температура далека от критического значения, которое для данного SSD установлено в 80 градусов.

При записи ситуация не сильно отличается от чтения. Разогреть накопитель нам удалось лишь до 70 градусов, и это значит, что никаких проявлений температурного троттлинга мы не увидели. Иными словами, Intel SSD 660p можно отнести к числу NVMe-накопителей, которые могут применяться без какого-либо дополнительного охлаждения, по крайней мере если речь идёт о 512-гигабайтной версии. Впрочем, удивляться по этому поводу не приходится, тут действует простой принцип: ниже производительность – меньше и нагрев.

⇡#Выводы

Intel SSD 660p – уже не первый накопитель на базе памяти с четырёхбитовыми ячейками, который попал в нашу лабораторию. Поэтому мы были готовы к тому, что QLC 3D NAND работает заметно медленнее, чем привычная TLC 3D NAND. Однако для накопителя с интерфейсом NVMe высокая скорость массива флеш-памяти важна в большей степени, и решение Intel выпустить накопитель на базе QLC 3D NAND со скоростным интерфейсом поначалу казалось немного странным.

Но практика показала, что четырёхбитовая память не сделала из Intel SSD 660p совершенно негодный продукт. Напротив, современные алгоритмы, заложенные в твердотельных накопителях, успешно маскируют многие минусы медленной памяти. В 660p есть динамическое SLC-кеширование, и благодаря ему серьёзных вопросов к производительности не возникает, по крайней мере если речь идёт об операциях записи. Что же касается чтения, где кеширование в общем случае помочь уже не может, то при такой нагрузке Intel SSD 660p действительно отстаёт от многих конкурентов. Но отрыв оказывается не катастрофичным, и с ним можно мириться. В конечном итоге комплексная производительность Intel SSD 660p вполне соответствует тому уровню, который задают дешёвые безбуферные NVMe SSD.

При этом не стоит забывать о плюсах, которые у 660p тоже, несомненно, есть: QLC 3D NAND позволила снизить себестоимость, поэтому предложенная Intel модель продаётся по весьма привлекательной цене. Фактически это один из самых доступных NVMe SSD, представленных сегодня на прилавках магазинов. По цене его вполне можно сопоставить со среднестатистическим SATA SSD уровня Samsung 860 EVO, а кое-где он стоит даже меньше. И это сразу ставит всё на свои места. Intel SSD 660p создан отнюдь не для того, чтобы ставить рекорды производительности в высшей лиге, к нему следует относиться по-другому – как к заведомо более быстрой альтернативе твердотельным накопителям с устаревающим интерфейсом.

А это значит, что Intel SSD 660p не будет пылиться на витринах. Например, до недавнего времени большой популярностью пользовался доступный NVMe-накопитель Kingston A1000, а Intel SSD 660p не только ещё дешевле, но и лучше с точки зрения быстродействия. Поэтому мы нисколько не сомневаемся, что покупатели у 660p найдутся, причём наверняка их будет немало.

Для тех же, кто переживает по поводу выносливости QLC 3D NAND, которая, естественно, ниже, чем у TLC 3D NAND, у нас есть достаточно утешительные новости. Во-первых, ресурс четырёхбитовой памяти с трёхмерной структурой при условии применения современных методов коррекции ошибок оценивается примерно в 1000 циклов перезаписи, что соответствует ресурсу повсеместно применявшейся раньше планарной TLC-памяти. И этого вполне хватало для повседневного использования прежде, а значит, должно хватать и сейчас. Во-вторых, Intel SSD 660p присутствует на рынке уже полгода, и за это время с данной моделью не было выявлено заметных критических проблем. Никаких массовых жалоб на преждевременные отказы QLC-памяти не наблюдается. И в-третьих, на Intel SSD 660p даётся пятилетняя гарантия, что подтверждает уверенность производителя в надёжности предлагаемого продукта.

Иными словами, для повседневного использования в составе среднестатистического ПК рассмотренный накопитель вполне подойдёт. Главное — чётко понимать, что это за продукт, и не хотеть от него слишком многого.