⇡#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, выдающий типовые показатели производительности твердотельных накопителей, которые измерены 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 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, которые закрывают эти уязвимости.
⇡#Список участников тестирования
Lexar NM610 – это недорогой безбуферный NVMe-накопитель, работающий через четыре линии PCI Express 3.0. Поэтому главными конкурентами для этой новинки выступают бюджетные NVMe-накопители других производителей, цена которых приближается к стоимости SATA-устройств. Однако для того, чтобы представить картину производительности Lexar NM610 в полном масштабе, в число участников теста мы включили не только наиболее доступные NVMe SSD, но и пару популярных производительных моделей.
В итоге полный список протестированных моделей приобрёл 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 последовательных операций
При линейной нагрузке недорогой NVMe-накопитель Lexar NM610 показывает поразительно хорошие результаты. Особенно впечатляет запись, но нужно понимать, что столь высокие показатели получаются здесь исключительно за счёт динамического SLC-кеширования, при котором в быстром режиме может работать значительная доля массива флеш-памяти. По какой-то причине динамическое SLC-кеширование в NVMe-накопителях реализуется на сегодняшний день только в SSD, построенных на контроллерах Silicon Motion. И как раз благодаря этому недорогие решения вроде рассматриваемого накопителя Lexar получают солидную фору в тестах линейной записи даже в том случае, когда такие испытания проводятся с большими объёмами данных.
Впрочем, сравнительно неплохо выглядит производительность Lexar NM610 и при линейном чтении. Тут проявляется другая особенность контроллера SM2263XT: для получения максимальной скорости ему не нужно работать с очередями с высокой глубиной запросов. Поэтому несложные последовательные однонаправленные операции оказываются для NM610 очень благоприятной нагрузкой. И тот факт, что этот SSD использует лишь четырёхканальный массив флеш-памяти, не делает его чем-то хуже других недорогих NVMe SSD.
⇡#Производительность произвольного чтения
Ожидать высокой производительности от безбуферного накопителя при мелкоблочных операциях не приходится, но результат Lexar NM610 выглядит вполне достойно. Кроме того, как мы показали на первой странице теста, при благоприятном стечении обстоятельств этот SSD может работать быстрее — например, если запросы на чтение скомпонованы в наборе файлов небольшого суммарного объёма или если обращения выполняются к «свежим» данным, которые ещё не успели вытесниться из SLC-кеша.
Попутно отметим эффективную работу технологии HMB. Несмотря на то, что у Lexar NM610 нет собственного DRAM-буфера, он на представленных графиках не выглядит аутсайдером и даже оказывается быстрее некоторых NVMe SSD с полноценной конфигурацией.
⇡#Производительность произвольной записи
Случайная запись вновь не позволяет Lexar NM610 блеснуть высокими показателями производительности. Но они вполне соответствуют стоимости этого SSD: среди решений того же класса он смотрится вполне достойно. Если же сопоставить быстродействие Lexar NM610 с тем, на что способны лучшие современные SATA-накопители, то окажется, что при сравнимой стоимости решение Lexar как минимум не хуже.
Тем не менее нужно понимать, что при высокой нагрузке, одним из признаков которой выступает рост глубины очереди запросов, безбуферное решение в любом случае будет проигрывать тем накопителям, которые используют для кеширования таблицы трансляции адресов выделенный DRAM-буфер.
⇡#Производительность при смешанной нагрузке
Особенно критично бюджетность и урезанность платформы SMI SM2263XT, лежащей в основе Lexar NM610, проявляется при работе со смешанными операциями. Если в том случае, когда речь идёт про линейную нагрузку, Lexar NM610 выезжает за счёт эффективной реализации технологии SLC-кеширования, то смешанные случайные операции для него – большая проблема. Результаты теста явно говорят о том, что микропрограмма и контроллер этого накопителя для таких операций вообще никак не оптимизированы. В этом случае он не только проигрывает недорогим NVMe SSD такого же класса, но и оказывается медленнее многих моделей SATA SSD. Впрочем, это – лишь один частный вариант нагрузки. Как провал в данном аспекте производительности сказывается на работе в реальных условиях, мы поговорим чуть дальше.
⇡#Производительность в CrystalDiskMark
Если обратиться к показаниям CrystalDiskMark, то возникает ощущение, что Lexar NM610 в целом ряде дисциплин даже лучше, чем значительно более дорогой Samsung 970 EVO. Но не стоит обольщаться: CrystalDiskMark – это простой бенчмарк, который не создаёт комплексных нагрузок и работает лишь с небольшим объёмом данных. В результате показатели производительности при записи, которые демонстрируются на скриншотах, относятся исключительно к работе контроллера с SLC-кешем, который у Lexar NM610 повышает числа в бенчмарках не только при записи, но и при чтении. Поэтому показатели Lexar NM610 и Samsung 970 EVO нельзя сопоставлять напрямую – они имеют несколько разную природу.
Тем не менее пиковые скорости чтения и записи, получаемые при глубоких очередях запросов, у Samsung 970 EVO примерно в полтора-два раза выше, даже по данным CrystalDiskMark. Причина прозаична: SM2263XT — двухъядерный безбуферный контроллер с четырьмя каналами, использованный в Lexar NM610, — действительно не может обеспечить такую же высокую производительность, как более мощные и функциональные альтернативы.
⇡#Производительность в PCMark 8 Storage Benchmark 2.0
Несмотря на то, что в ряде синтетических сценариев Lexar NM610 выглядел как аутсайдер, по интегральному показателю PCMark 8 его можно отнести к числу весьма добротных NVMe-решений низшей ценовой категории. Здесь его производительность выглядит как минимум не хуже, чем у других недорогих NVMe SSD с урезанной архитектурой, а проигрывает он исключительно накопителям более высокого класса.
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.
⇡#Производительность при реальной нагрузке
При файловых операциях, проводимых внутри накопителя, Lexar NM610 оказывается в числе худших по производительности вариантов. Это – практическое отражение слабости его платформы при смешанных операциях. Если SSD требуется одновременно считывать и записывать данные, то, вне зависимости от того, в каком конкретно сценарии возникает такая нагрузка, Lexar NM610 в любом случае работает медленнее других NVMe-альтернатив.
Зато в роли первичного SSD рассматриваемый накопитель Lexar проявляет себя сравнительно неплохо. По скорости загрузки игр и приложений он опережает многие недорогие альтернативы других производителей. Как и было сказано выше, технология HMB действительно позволяет создавать безбуферные NVMe SSD, производительность которых в типовых пользовательских сценариях работы может совершенно не страдать от отсутствия на борту накопителя собственной оперативной памяти.
⇡#Деградация и восстановление производительности
К сожалению, случайная мелкоблочная запись напрямую в TLC-память без SLC-кеширования выполняется у Lexar NM610 с очень низкой скоростью, поэтому протестировать работу TRIM по нашей обычной процедуре не представляется возможным. Тем не менее в том, что команда TRIM этим накопителем обрабатывается без каких-либо проблем, у нас нет никаких сомнений. В этом можно, например, убедиться с помощью утилиты trimcheck, которая проверяет физическое удаление с SSD записанной и стёртой логическим образом информации.
Впрочем, накопители, у которых существуют какие-то проблемы в обработке команды TRIM, уже практически не встречаются. А вот процесс обслуживания этой команды протекает по-разному. Когда операционная система передаёт накопителю информацию о том, что какие-то сектора выводятся файловой системой из обращения, контроллер SSD должен консолидировать эти сектора и очистить освобождающиеся страницы флеш-памяти для выполнения будущих операций. Такая перегруппировка требует перезаписи и очистки областей памяти, и это не только занимает заметное время, но и серьёзно нагружает контроллер работой. В результате после удаления с диска больших объёмов данных владельцы SSD могут столкнуться с эффектом временного замедления или даже с «фризами» накопителя. 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.
После удаления с Lexar NM610 крупного файла его производительность на некоторое время действительно снижается практически до нулевого уровня. Продолжительность такого «провала» составляет порядка четырёх секунд. Затем же накопитель полностью возвращается в свой обычный режим. Поэтому пользователи домашних компьютеров с таким накопителем, скорее всего, никаких подобных замедлений даже и не заметят.
⇡#Проверка температурного режима
В SSD, основанных на урезанном контроллере SMI SM2263XT, проблема нагрева стоит не так остро. Особенно сейчас, после того как разработчики Silicon Motion оптимизировали температурный режим контроллера через обновления микропрограммы. Поэтому от Lexar NM610 мы ждали отсутствия признаков перегрева даже при интенсивных нагрузках, несмотря на то, что он не оборудован какими бы то ни было средствами теплоотвода.
Для практической проверки мы последили за температурным режимом при нагрузке на тестовый накопитель последовательными операциями с глубиной очереди запросов в 32 команды. Измерения проводились на открытом стенде, какой-либо дополнительный обдув SSD воздушным потоком не производился.
При чтении никаких проблем с температурой не возникает. Интенсивные операции чтения нагревают Lexar NM610 всего на 15-20 градусов, что никак не может привести к возникновению критических состояний.
Однако при записи дело обстоит немного хуже. Буквально за пару минут интенсивных операций температура контроллера доходит до отметки 85 градусов, после чего у него включается защитный режим с понижением частоты. Однако на производительности это явным образом не сказывается, потому что столь длительные операции приводят к заполнению SLC-кеша и снижению скоростей совсем по другим причинам. Таким образом, Lexar NM610 вполне допустимо использовать без каких-либо дополнительных средств охлаждения.
⇡#Выводы
Lexar NM610 в первую очередь может оказаться интересным тем многочисленным покупателям, которые подыскивают привлекательные по соотношению цены и производительности решения для обычных домашних сборок среднего класса. Для большинства среднестатистических сценариев, свойственных массовым ПК, Lexar NM610 выглядит вполне подходящим вариантом. Если не перегружать этот накопитель работой, его производительность почти всегда будет выше, чем у любых SATA SSD, а стоимость вплотную приближается к тому же уровню.
В основе Lexar NM610 лежит безбуферная платформа SMI SM2263XT, которая уже завоевала популярность в качестве базы для потребительских NVMe SSD с невысокой ценой. Но до сих пор она преимущественно встречалась в продуктах производителей третьего (а то и четвёртого) эшелона, которые не могли гарантировать ни стабильных поставок, ни постоянства и хорошего качества используемой флеш-памяти. Продукт Lexar должен быть свободен от этих недостатков, поскольку в данном случае речь идёт о возрождении легендарного бренда, за которое взялась крупная китайская фирма, думающая о перспективах и явно намеренная не просто не испортить репутацию марки, а добиться устойчивого роста её популярности.
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
Подписаться