Все такое вкусненькое! Накопители: итоги 2011 года

⇡#Твердотельные накопители

Платформа SandForce SF-2200

Для рынка потребительских SSD 2011 год прошел под знаком SandForce. Молодой компании удалось повторить успех контроллеров серии SF-1200. Напомним, что последние обеспечивают быстродействие на пределе возможностей SATA 2 и лишь по скорости произвольного доступа уступают контроллерам Intel, которые используются в моделях X25-M и SSD 320. Первые накопители на новой платформе SF-2200 оказались еще более удачными и вплоть до последних месяцев оставались безоговорочными лидерами по производительности.

SF-2200 работает по тому же принципу, что и его предшественник: все данные, которые поступают на диск от SATA-контроллера, подвергаются компрессии и дедубликации. В результате в массив памяти записывается гораздо меньше информации, чем видит операционная система. Отсюда огромные скорости линейной и произвольной записи, снижение нагрузки на Flash-микросхемы и бесплатное шифрование всего содержимого накопителя. Кроме того, SSD на SandForce очень трудно забить данными так, чтобы пострадала скорость записи в дальнейшем.

Но есть и недостатки. Без компрессии чипы SandForce выглядят жалко, и если записывать на привод контент, который вовсе не сжимается, то скорость падает в несколько раз! Кроме того, алгоритм сбора мусора вяло реагирует на команду TRIM: немедленной очистки ячеек не происходит, и если уж привод на SandForce удалось забить, то поможет только процедура Secure Erase.

Чипы SandForce обладают восемью каналами для связи с NAND-устройствами, и к каждому каналу можно подключать по два устройства для работы в режиме чередования. Примечание: будем называть один кристалл Flash-памяти именно устройством, в соответствии с англоязычной терминологией (NAND Device). Термин «микросхема» вызывает путаницу, так как в одном корпусе запросто может быть два или четыре NAND-устройства.

Но это все уже было в SF-1200. Семейство SF-2200 отличается поддержкой более быстрой памяти типа ONFi 2 и Toggle Mode DDR, совместимо с интерфейсом SATA 3 и использует для AES-шифрования 256-битный ключ.

Для потребительских SSD предназначен чип SF-2281, и за последний год выпустили множество однотипных накопителей на этой платформе. Берешь в руки свежий девайс, который прислали на тестирование, и по данным о производительности на коробке уже понятно: SF-2281, синхронная память ONFI 2, под маркой Intel или Micron. Самые известные из этих SSD – Vertex 3 и Agility 3 от OCZ, а также Corsair Force 3 и Force 3 GT. Мы также протестировали аналогичные модели ADATA S511 и Kingston HyperX.

⇡#SSD с контроллером Marvell 88SS9174

На платформе Marvell 88SS9174 были выпущены первые SSD для интерфейса SATA 3 – Crucial RealSSD C300, еще в 2010 году. С тех пор контроллер дважды обновили. На смену первой версии, 88SS9174-BJP2, пришла BKK2, а затем BLD2. На основе 88SS9174 сейчас производят несколько весьма мощных потребительских SSD: семейства Corsair Performance Pro, Performance 3, Intel SSD 510 и Plextor M2 и M3, а также Crucial m4 (вот этот – как раз с версией BLD2)

Как и SandForce SF-2200, чипы 88SS9174 совместимы с быстрой памятью типа ONFi 2 и Toggle Mode DDR, обладают восемью каналами с поддержкой чередования NAND-устройств. Накопителям требуется большой буфер: от 128 до 512 Мбайт SDRAM. Контроллеры Marvell работают с записью данных по-честному, без всяких трюков с online-компрессией. Отличительная особенность – агрессивный алгоритм сбора мусора, который включается при малейшем простое накопителя. Контроллер постоянно очищает ячейки памяти в фоновом режиме, что сказывается на быстродействии и, в отдаленной перспективе, снижает срок службы накопителя. Ну в очень отдаленной.

Накопители с контроллером Marvell 88SS9174-BKK2 демонстрируют отличную производительность при линейном чтении и записи, но по скорости произвольного доступа отстают даже от дисков на SandForce SF-1200. Быстродействие совершенно не зависит от того, насколько хорошо сжимается контент, но зависит от объема накопителя. Здесь компрессия не маскирует реальную пропускную способность массива памяти, и младшие модели накопителей без чередования NAND-устройств или вовсе с урезанным числом активных каналов – не чета более емким. Также стоит иметь в виду, что производители SSD пишут для чипов Marvell собственные прошивки, поэтому по быстродействию приводы под разными марками различаются гораздо сильнее, чем в случае с SandForce.

⇡#Intel SSD 320

Intel гораздо позже ожидаемого срока представила третье поколение знаменитых накопителей X25 на базе контроллера собственного производства, которые на этот раз называются SSD 320. PC29AS21BA0 – 10-канальный контроллер с поддержкой памяти стандарта ONFi 2 и чередования NAND-устройств. В SSD 320 он устанавливается в паре с небольшим буфером на 64 Мбайт. Intel с гордостью отмечает, что в буфере не хранится никакая пользовательская информация и при потере питания достаточно сбросить в память данные из внутреннего кеша контроллера.

Железо контроллера в SSD 320 и X25-M абсолютно одинаковое. Intel всего лишь сменила память на чипы 25 нм и обновила firmware. В результате появилась поддержка шифрования на лету по стандарту AES со 128-битным ключом и номинальная скорость линейной записи возросла со 100 до 220 Мбайт/с. SSD 320 – быстрейший накопитель с интерфейсом SATA 2, который только по скорости произвольной записи отстает от приводов на SandForce SF-1200, к тому же это Intel с ее знаменитым контролем качества. Но вот для приводов с шиной SATA 3 SSD 320 уже не конкурент.

⇡#Samsung SSD 830

У Samsung есть собственное производство всех компонентов для твердотельных приводов – контроллеров, Flash-памяти и SDRAM, и компания уже давно выпускает SSD в качестве OEM-продуктов. Например, в MacBook Air последнего поколения наряду с накопителями Toshiba используются именно они. Теперь Samsung заявила о себе как о серьезном игроке на розничном рынке SSD. Первый привод, предназначенный для розницы, Samsung SSD 470, появился еще в конце 2010 года – неплохой вариант для интерфейса SATA 2. А в сентябре 2011-го была представлена модель для шины SATA 3 – Samsung SSD 830, на базе OEM-версии PM830.

Точные спецификации нового контроллера Samsung пока неизвестны. Сообщают лишь, что это трехъядерный ARM-процессор с восемью каналами, который к тому же поддерживает AES-шифрование с 256-битным ключом, но доподлинно неизвестно, активирована ли эта функция в SSD 830. Массив памяти набран 27-нм микросхемами стандарта Toggle Mode DDR. Присутствует буфер объемом 256 Мбайт.

Производительность SSD 830 в целом значительно выше, чем у приводов на базе Marvell 88SS9174 с ONFi-памятью, а до SandForce SF-2200 Samsung не дотянул по скорости записи. Как бы то ни было, появление еще одного сильного конкурента среди высокопроизводительных SSD можно только приветствовать, не говоря уже о том, что его OEM-версию, PM830, будут использовать в ноутбуках.

⇡#Платформа Indilinx Everest

Компания OCZ, известная как главный партнер и апологет SandForce, созрела для производства SSD на собственной платформе. Для этого была куплена фирма Indilinx, которая в свое время выпускала весьма удачные контроллеры Barefoot. И вот первый плод объединенного предприятия – контроллер Indilinx Everest. Это восьмиканальный чип с поддержкой чередования NAND-устройств и шины SATA 3.

OCZ уже выпускает две линейки накопителей на базе Everest: Octane и Petrol (а сколько у них всего линеек? Уже можно сбиться со счета). Octane комплектуется 25-нм памятью ONFi 2, а Petrol – более медленной асинхронной памятью ONFi 1 (как Vertex 3 и Agility 3). Примечательно, что Octane поставляется в объеме вплоть до 1 Тбайт.

Думаете, что Octane – это очередной бюджетный SSD? А вот и нет. Он предлагает вполне конкурентоспособные скорости линейного и произвольного чтения (а это то, что нужно для большинства пользователей), хотя сильно проседает при произвольной записи (по этому показателю он в одной компании с Intel SSD 320 и SSD 510) и довольно неповоротлив в записи линейной. Что касается Petrol, то его производительность еще предстоит проверить на практике.

⇡#Новая память

В прошедшем году потребительские SSD массово мигрировали с MLC-памяти, произведенной по техпроцессу 34 нм, на 25-нанометровые микросхемы, и не все прошло столь гладко, как хотелось бы. Большое беспокойство вызвали известия о том, что ячейки новой памяти выдерживают только 3 тысячи циклов записи вместо 5 тысяч. Повторимся, вряд ли обычному пользователю удастся довести SSD до такого состояния, чтобы ячейки массово «посыпались», но, согласитесь, ситуация настораживает: объем и производительность Flash-памяти растут, а выносливость падает. На всякий случай производители стали увеличивать фонд резервных ячеек для более равномерного распределения износа, но в результате покупатели все равно недовольны: доступный объем меньше, причем в ряде случаев об этом узнавали уже после того, как пробит чек (OCZ поначалу обновила линейки Vertex 3 и Agility 3 по-тихому, без смены маркировок).

Хуже того, SSD небольшого объема после апгрейда сильно потеряли в скорости. 25-нм NAND-устройства более емкие, и для того чтобы набрать тот же объем, их нужно меньше. В результате на малоразмерных накопителях не просто невозможно чередование, а пустуют несколько каналов контроллера.

⇡#SSD на шине PCI-E

Быстродействие SSD уже вплотную приблизилось к пределу пропускной способности SATA 3, поэтому наиболее производительные приводы перебираются на шину PCI-E. Для устройств категории Enterprise это уже привычное решение, а теперь его используют и в потребительских моделях. Точнее, использует OCZ, единственная компания, которая в массовых масштабах производит устройства этой специфической категории – приводы RevoDrive.

RevoDrive первого поколения выглядел скорее как интересная диковинка, чем как вещь с какой-либо практической ценностью. OCZ просто собрала на одной плате несколько чипов SandForce SF-1200 вместе с RAID-контроллером и мостом PCI-X to PCI-E. RevoDrive 3, выпущенный в этом году, куда больше похож на продуманный, целостный продукт.

В нем используется SAS-контроллер с «родным» интерфейсом PCI-E, который связан с массивом из двух или четырех (RevoDrive 3 X2) SF-2200. Для ОС массив выглядит как единый накопитель, который поддерживает TRIM, команду SCSI Unmap аналогичного назначения и Secure Erase. Несмотря на то, что RevoDrive 3 комплектуется относительно медленной асинхронной памятью стандарта ONFi 1, для потребительского накопителя его производительность огромна. Позднее были представлены RevoDrive 3 и RevoDrive 3 X2 с маркировкой Max IOPS – они комплектуются памятью ONFi 2 и работают еще быстрее.

Еще один технофетиш от OCZ – гибридный накопитель, состоящий из Flash-массива объемом 100 Гбайт на базе двух чипов SF-2200 и терабайтного жесткого диска. ОС и весь рабочий контент нужно держать на HDD, а SSD служит в качестве кеша для горячих данных. В одном из ближайших обзоров мы детально разберемся, как работает эта штука.

⇡#Новые форм-факторы для мобильных устройств

SSD стали настоящим благословением для ультратонких ноутбуков. Производители отказываются от полноразмерных слотов 2,5 дюйма в пользу более компактных форм-факторов. Путь указала Apple: в MacBook Air 2011 года выпуска SSD целиком распаян на узкой пластинке со специальным разъемом. Такая же конструкция используется в ультрабуке ASUS ZENBOOK UX31E.

Но большей популярностью наверняка будет пользоваться стандартизированный форм-фактор mSATA. Такие накопители похожи на платы mini PCI-E, более того, они используют такой же разъем. Главное, чтобы пользователи на радостях не ставили SSD вместо карт расширения, так? Вы удивитесь, но у Intel есть способ сделать универсальный слот, хотя будет ли это когда-либо реализовано на практике, еще надо посмотреть. Одно ясно: на плате mSATA едва помещаются пять Flash-микросхем вместе с контроллером, поэтому на высокую производительность рассчитывать не стоит. Приводы в форм-факторе mSATA уже выпустили или пока что анонсировали Intel (SSD 310, урезанный аналог X25-M), OCZ (Deneva 2, на платформе SandForce 2), Samsung (модификация PM830).

⇡#Жесткие диски

• За весь период существования жестких дисков больше 200 компаний когда-либо занимались их производством. Теперь их осталось три. Seagate в прошедшем году купила бизнес HDD у Samsung, а Western Digital организует покупку Hitachi GST. Seagate и WD поделят рынок винчестеров почти поровну, и только 10% останется на долю Toshiba.

• В октябре в Таиланде произошло масштабное наводнение и водой накрыло фабрики производителей HDD. Больше всех пострадало производство Western Digital. Немедленно разразился дефицит жестких дисков, розничные цены подскочили в два раза и больше. По оптимистичному прогнозу, объемы поставок вернутся к прежнему уровню только в марте, но некоторые считают, что последствия катастрофы будут ощущаться даже в 2013 году.

• Между тем 3,5-дюймовые жесткие диски добрались до объема 4 Тбайт. Это внешние HDD Seagate GoFlex Desk и Hitachi Touro Desk. Отдельный привод представила только Hitachi – Deskstar 5K4000. Возможно, он построен на четырех терабайтных пластинах.

• Терабайтные пластины для дисков форм-фактора 3,5 дюйма уже используются в серийном производстве Seagate и Hitachi.

• Hitachi и Seagate представили диски объемом 3 Тбайт со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин (серии Deskstar 7K3000 и Barracuda XT).

• Все производители, помимо Seagate, выпустили 2,5-дюймовые HDD объемом 1 Тбайт в стандартном корпусе высотой 9,5 мм: WD Scorpio Blue – мы его недавно протестировали, Hitachi Travelstar 5K1000, Samsung Spinpoint M8 HN и Toshiba MQ01ABD.

• Seagate прекращает производство энергоэкономичных дисков Barracuda Green.

⇡#Чего ждать в 2012 году

⇡#Новая память для SSD

Твердотельные приводы в очередной раз будут мигрировать на Flash-память, произведенную по более тонкому техпроцессу, и первые ласточки уже прилетели. Например, серия Plextor M3 с памятью Toggle Mode DDR 24 нм от Toshiba. Новые микросхемы не только дешевле, но и дают огромный прирост производительности. В наших тестах Plextor удалось приблизиться к SSD на платформе SandForce SF-2200. Сама SandForce тоже представила опытные образцы с такой памятью, и появление серийных изделий не за горами.

IMFT (совместное предприятие Intel и Micron) готовится к производству ONFi-чипов по техпроцессу 20 нм. Говорят, что на этот раз выносливость ячеек останется на уровне предыдущего поколения. Вероятно, в следующем году 20-нм память уже будут внедрять в конечные продукты.

Наконец, Samsung уже сейчас выпускает микросхемы стандарта Toggle Mode DDR 2.0. Одно 64-гигабитное устройство обеспечивает пропускную способность 400 Мбайт/с!

Ожидается появление первых накопителей на основе TLC (Three Bits per Cell) NAND. Название говорит само за себя: эти микросхемы в полтора раза более емкие по сравнению со стандартными MLC, да еще и дешевле на 30%. Но производительность у них ниже, и требуются дополнительные меры, чтобы компенсировать неизбежное снижение выносливости. OCZ уже продемонстрировала прототип накопителя с памятью TLC на платформе Everest.

⇡#Intel SSD 520 и SSD 31X

Модель на замену Intel SSD 510 должна была выйти еще осенью прошлого года, но теперь осталось ждать недолго – в Сети уже появились первые фотографии. SSD 520 выведет быстродействие на уровень приводов с SandForce SF-2200. По слухам, это и будет привод на SF-2200. А может, на контроллере фирмы Anobit или все-таки на SF-2200, но с прошивкой от Anobit.

Под маркировкой SSD 31X скрывается серия малоемких (20 Гбайт) накопителей для использования в ультрабуках, ноутбуках и десктопах с чипсетами Intel, которые поддерживают кеширование при помощи SSD. Примечательно, что в них будет использована память SLC.

⇡#Indilinx Everest 2

На CES 2012 засветился контроллер второго поколения от OCZ. Заявленные скоростные показатели: линейное чтение и запись – 550 и 500 Мбайт/с соответственно, произвольная запись – 90 000 оп./с. Окончательный релиз назначен на второй квартал 2012 года, и уже доподлинно известно, что накопители Vertex 4 будут основаны именно на платформе Everest 2, а не на чипе SandForce следующего поколения (если он появится к тому времени).

⇡#SATA Express

Группа SATA-IO работает над физическим стандартом для SSD с «родным» интерфейсом PCI-E. Уже представлены эскизы комбинированных разъемов, которые могут выдать одному устройству две линии PCI-E 3.0 либо два отдельных канала SATA. Для самих приводов будут разработаны форм-факторы, совместимые с отсеками для HDD. Между тем контроллеры, непосредственно работающие с шиной PCI-E, пока только начинают использоваться в enterprise-устройствах и в потребительских SSD появятся не скоро.