Накопители

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

⇣ Содержание

#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:

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

Intel SSD 660p 512 Гбайт

 
Samsung 970 EVO 500 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.

 
← Предыдущая страница
⇣ Содержание
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
⇣ Комментарии
Прежде чем оставить комментарий, пожалуйста, ознакомьтесь с правилами комментирования. Оставляя комментарий, вы подтверждаете ваше согласие с данными правилами и осознаете возможную ответственность за их нарушение.
Все комментарии премодерируются.
Комментарии загружаются...
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥