Три SSD на базе PCI Express | обзор и тест |

НАКОПИТЕЛИ

Три SSD на базе PCI Express: когда скорости SATA 6 Гбит/с не хватает

Введение

Производители SSD в настоящее время переходят со скорости работы интерфейса 3 Гбит/с на 6 Гбит/с, что практически удваивает доступную скорость работы интерфейса у твердотельных накопителей. Но если вы думаете, что, достигнув 500 Мбайт/с , получите высокую скорость работы, то ошибаетесь. Можно осуществлять хранение данных на базе флэш-памяти, чтобы перемещать информацию намного быстрее, поскольку этот процесс уже не будет подчиняться ограничениям интерфейса Serial ATA. Сегодня мы сравним самые новые предложения от компаний Fusion-io, LSI и OCZ, чтобы выяснить, у кого из них наиболее быстрые твердотельные накопители на данный момент. Для того, чтобы это сделать, нам придётся попрощаться с SATA и начать работу с PCI Express!

Общая идея, лежащая в основе работы всех четырёх продуктов, которые мы сравниваем в нашем обзоре, проста: создатели данных SSD хотят сделать их пропускную способность и/или производительность ввода-вывода максимальными. В данном случае стоимость имеет здесь второстепенное значение. Fusion-io, LSI Corporation и OCZ Technology сходятся во мнении по поводу интерфейса Serial ATA. Этот стандарт, в основном, не отвечает требованиям действительно высокопроизводительного продукта, поскольку его полоса пропускания ограничена менее чем 600 Мбайт/с у SATA 6 Гбит/с. Вот почему все SSD в данном обзоре базируются на шине PCI Express, которая напрямую подключает систему хранения данных на базе флэш-памяти к самому быстрому из доступных системных интерфейсов. Однако это не означает, что разъём SATA нельзя использовать совсем. На самом деле, компании LSI и OCZ используют SATA для внутреннего подключения флэш-памяти к своим продуктам.

Личные представления этих компаний о том, как обеспечить максимальную производительность, очень сильно отличаются. В то время как LSI и OCZ создают карты, в которых задействованы конфигурации RAID с применением многочисленных контроллеров, подключённых к выделенной флэш-памяти NAND, компания Fusion-io стала первым и единственным производителем, предоставившим устройства хранения на базе PCI Express, которые не используют такой интерфейс внутренних накопителей, как SATA. Именно поэтому мы решили противопоставить накопители LSI WarpDrive и OCZ Ibis моделям ioDrive и ioXtreme от Fusion-io.

Как всегда, различные исполнения имеют свои плюсы и минусы. Мы уже упоминали, что для создания мощных устройств LSI и OCZ используют системы на RAID-массивах, подключённых к контроллерам флэш-памяти, тогда как Fusion-io разработала микросхему для снижения количества используемых интерфейсов до минимума. Кажется, этот подход является самым элегантным из всех. Но всё же с него нельзя загрузить ОС. Это может быть не настолько важным для оборудования на предприятиях, в которых большие объёмы и высокая производительность используются для ускорения интенсивных нагрузок ввода-вывода в рабочих станциях. Но для компьютеров энтузиастов это остаётся проблемой.

Как бы то ни было, в конечном счёте, мы хотим понять, как сконструирован каждый накопитель и каким образом он работает. И самым важным аргументом для нас являются результаты тестирования, не так ли? Давайте дадим оценку твердотельным накопителям ioDrive (160 Гбайт) и ioXtreme (80 Гбайт) от Fusion-io, а также LSI WarpDrive Accelerator Card SLP-300 (300 Гбайт) и OCZ Ibis. На самом деле, мы имели возможнось познакомиться с Ibis раньше – в обзоре «OCZ HSDL: новый скоростной интерфейс для твёрдотельных накопителей» .

Прежде чем мы углубимся в сравнение всех четырёх устройств, которое может показаться некоторым читателям несбалансированным вследствие разницы в цене данных продуктов, важно изучить рынки, нацеленные на применение высокопроизводительных SSD на основе интерфейса PCI Express. И тогда становится ясно, что модели, предлагаемые Fusion-io и LSI, предназначены для использования на предприятиях. Их конструкция, компоненты, встроенное ПО, поддержка и стоимость коренным образом отличаются от SSD OCZ Ibis и его спецификаций, ориентированных больше на энтузиастов/рабочие станции. Модель Ibis, как оказалось, тоже использует интерфейс PCI Express. Проще говоря, относитесь к данному обзору не как к ожесточённой разборке между SSD, но как к взгляду на различные концепции и спецификации, ориентированные на энтузиастов/рабочие станции. Мы думаем, что в заключении будут отражены специфические соображения для каждого различия в аппаратном обеспечении.

Общие представления о хранении на базе PCI Express

Основная проблема, связанная с объёмами устройств хранения информации, касается создания продуктов, которые будут обладать максимальной производительностью и достаточными объёмами по приемлемым ценам. Очевидно, сегодня мы сконцентрируемся на производительности, именно поэтому мы хотим рассмотреть различные способы создания бoльшей полосы пропускания и более высокой производительности ввода-вывода.

На первом рисунке показано, каким образом работает стандартный твердотельный накопитель. Во-первых, в устройстве есть контроллер на базе флэш-памяти, например SandForce SF-1xxx. Во-вторых, производитель добавляет определённое количество флэш-памяти NAND с большим количеством каналов. Это делается для увеличения полосы пропускания. Обычно в большинстве современных накопителей используются четыре, пять, восемь или десять каналов флэш-памяти. Эти контроллеры памяти подключаются через шину Serial ATA, работающую со скоростью передачи данных либо 3 Гбит/с, либо 6 Гбит/с. Конечно, теоретически это ограничивает максимальную полосу пропускания каждого накопителя либо до 300 Мбайт/с (около 3 Г бит/с), либо до 600 Мбайт/с (около 6 Гбит/с). Однако, в большинстве случаев данный «потолок» остаётся недостижимым.

Компания Fusion-io начинала с нуля и создала контроллер памяти, который напрямую соединяется с PCI Express. Благодаря отказу от SATA, этот контроллер, теоретически, может работать с меньшим временем ожидания/потерями. Вместе с тем, данным логическим схемам не хватает функциональности, которую вы получаете при использовании устройств на основе SATA: главным образом, теряется возможность загружаться с устройства.

Очевидно, создание собственного контроллера обходится дорого. Именно поэтому компании LSI и OCZ использовали существующее аппаратное обеспечение, выпустив самостоятельные решения на базе RAID-массивов. Пользователям не нужно беспокоиться о том, каким образом укладывать провода для отдельных накопителей. Вместо этого они получают устройство хранения информации, которое можно подключить напрямую к интерфейсу PCI Express. У LSI имеются свои собственные RAID-контроллеры, тогда как OCZ полагается на чип от Silicon Image для связи контроллеров, встроенных в SSD. Физически, вы можете подключить шесть SSD к карте LSI и четыре – к OCZ.

Чем отличаются SSD M.2 NVMe x2 и x4?

В последнее время SSD настолько подешевели, что позволить себе SATA-модель хотя бы на 250 – 500 ГБ может практически каждый. Но если вы покупаете, скажем, терабайтный твердотельный накопитель, чтобы объема хватило с запасом на годы вперед, то имеет смысл немного доплатить за модель с быстрым интерфейсом PCI-Express, более известным под названием M.2 NVMe. Некую путаницу могут вызвать лишь загадочные символы x2 и x4 в названии модели. Что они значат и насколько важны, мы попытаемся объяснить понятным языком.

Линии PCI-Express

Современные твердотельные накопители форм-фактора M.2 по интерфейсу подключения делятся на три вида: SATA, PCI-E x2 и PCI-E x4. Отличаются они не только скоростью передачи данных, но совместимостью (либо наоборот не совместимостью) с различными моделями ноутбуков и материнских плат для настольных ПК. Также SSD M.2 могут отличаться размером, а точнее длиной (4, 6 и 8 см). Рассмотрим же каждый из трех интерфейсов подключения поподробнее.

SATA3 — это обычные медленные SSD (до 560 МБ/с), только выполненные в современном компактном форм-факторе M.2 вместо олдскульного 2.5-дюймового. Совместимы с абсолютно всеми материнскими платами и ноутбуками с разъемом М.2.

NVMe 3.0 x2 — бюджетные высокоскоростные SSD, работающие по шине PCI-E 3.0. Одна линия PCI-E 3.0 имеет теоретическую пропускную способность 8 ГТ/с (гигатранзакций в секунду), что равняется 985 МБ/с. Маркировка x2 подразумевает две линии, то есть скорость до 1970 МБ/с. На практике же скорость как правило немного ниже. Материнские платы прошлых поколений, а также многие современные игровые ноутбуки и ультрабуки имеют именно слот M.2 NVMe x2.

NVMe 3.0 x4 — самые быстрые на данный момент M.2 SSD, задействующие четыре линии PCI-E 3.0 (до 32 ГТ/с или 3940 МБ/с). Использование столь быстрых твердотельных накопитель, порой, накладывает ограничения на другие разъемы материнской платы. Например, может деактивироваться часть слотов PCI-E x1/x4 или SATA.

NVMe 2.0 x4 — работающих по старому протоколу PCI-E 2.0 твердотельных накопителей в продаже уже нет. Зато есть материнские платы Intel LGA1151-v2 на чипсете H310, которые оснащены слотом M.2 PCI-E 2.0 x4 (500 МБ/с на линию). Установленный в такой разъем SSD NVMe 3.0 x2 будет ограничен скоростью 1000 МБ/с, а x4 — 2000 МБ/с.

NVMe 4.0 — уже в ближайшее время в продажу должны поступить первые материнские платы на чипсете AMD X570 с поддержкой четвертого поколения шины PCI-E. По сравнению с предшественницей, ее пропускная способность выросла вдвое — до 16 ГТ/с. Производителям SSD, которые уперлись в потолок скорости PCI-E 3.0, это снова развяжет руки. Анонса твердотелов со скоростью свыше 4000 МБ/с, думается, не придется долго ждать.

Пора переходить от теории к практике: проводить тесты будем на примере одного из самых быстрых на данный момент SSD M.2 — WD Black SN750 (NVMe x4).

Itbox.ua6263 грн.В магазин
click24.biz7504 грн.В магазин
Brain.com.ua6263 грн.В магазин
Tehnopostavka.com.ua5680 грн.В магазин
Telemart.ua6263 грн.В магазин

Cравнить цены 24

WD Black SN750 — флагманский твердотельный накопитель формата M.2 NVMe американского бренда. Напомним, что Western Digital, широко известная прежде всего своими HDD, несколько лет назад поглотила компанию SanDisk и начала активно разрабатывать собственные твердотелы. Модель SN750 — это уже вторая итерация Black SSD, которая стала не только быстрее, но еще и дешевле. На выбор предлагается четыре объема: 250 ГБ, 500 ГБ, 1 ТБ и 2 ТБ.

Построен Black SN750 на фирменном трехъядерном контроллере WD/SanDisk и 64-слойной флеш-памяти SanDisk 3D TLC BICS3 (количество и плотность чипов зависит от объема SSD). Дополнительно предусмотрен чип буферной памяти DDR4, объем которого равняется 256 МБ на каждые 250 ГБ объема SSD (например, 1 ГБ у 1-ТБ модели SSD). Кроме того, доступны две комплектации — безрадиаторная и с пассивным охладителем, спроектированным EKWB, именитым производителем СЖО.

Для терабайтной версии заявлена наивысшая скорость последовательного чтения и записи: 3450 и 3000 МБ/с соответственно. Это автоматически делает WD Black SN750 одним из самых быстрых SSD на рынке. Версии объемом 500 ГБ и 2 ТБ лишь немного уступают по линейным скоростям терабайтной, а вот 250-гиговая уже ощутимо отстает (3100/1600 МБ/с). Впрочем, она все равно опережает большинство конкурентов аналогичного объема.

Как и другие SSD на основе TLC-памяти, Black SN750 при последовательной записи очень крупных файлов (больше 12 ГБ) сбрасывает скорость, но лишь вдвое (до 1500 МБ/с), тогда как многие конкуренты проседают в три – пять раз. Затем диску нужно небольшое время на отдых, чтобы восстановить изначальную скорость. В целом же, WD Black SN750 — один из самых интересных на данный момент твердотельных накопителей M.2 NVMe x4. Приятными бонусами являются 5 лет гарантии, высокий заявленный ресурс перезаписи (600 ТБ для модели на 1 ТБ) и функциональная фирменная утилита WD SSD Dashboard.

Конфигурация тестового стенда

  • процессор — AMD Ryzen 5 Pinnacle Ridge 2600X BOX Цена от 5 835 до 6 844 грн. ;
  • водяное охлаждение — SilverStone Tundra TD02-RGB ;
  • материнская плата — ASRock B450 Steel Legend Цена от 2 894 до 4 086 грн. ;
  • оперативная память — Apacer DDR4 1x16Gb EL.16G2V.GNH Цена от 1 906 до 2 149 грн. ;
  • видеокарта — INNO3D GeForce RTX 2060 TWIN X2 ;
  • твердотельный накопитель — WD Black SN750 NVME SSD WDS100T3XHC 1 ТБ с радиатором Цена от 5 680 до 8 983 грн. ;
  • жесткий диск — WD NasWare Red WD40EFRX 4 ТБ кэш 64 МБ Цена от 3 700 до 4 489 грн. ;
  • блок питания — Cougar CMX CMX850 ;
  • корпус — Cougar Turret RGB черный .

Результаты тестирования

У нашей подопытной материнской платы ASRock B450 Steel Legend имеется сразу два разъема M.2 с поддержкой NVMe 3.0. Правда, только один из них (верхний, его мы и будем использовать) полноскоростной х4 и с металлическим радиатором, тогда как второй — половинной пропускной способности х2 и без охлаждения.

Для тестирования твердотельного накопителя WD Black SN750 использовались следующие бенчмарки: Crystal Disk Mark для замера скорости последовательного чтения и записи, AS SSD Benchmark для измерения времени доступа, Anvil’s Storage Utilities для отображения результатов IOPS и AIDA64 Disk Benchmark для проверки виртуального SLC-кеширования.

Так, в Crystal Disk Mark скорость линейного чтения оказалась даже выше заявленной (без малого 3500 МБ/с), а скорость линейного чтения почти точно соотвествует заявленной 3000 МБ/c (недостающие до круглого числа несколько мегабайт в секунду можно смело списать на статистическую погрешность). Дополнительный перетест скорости последовательной записи был проведен в AIDA64 Disk Benchmark и показал снижение скорости записи с 3000 до 1500 МБ/с после превышения объема виртуального SLC-массива.

В свою очередь приложения AS SSD Benchmark и Anvil’s Storage Utilities традиционно занижают показатели линейных скоростей по сравнению с CDM. Зато первое показало сверхбыстрое время доступа к файлам на SSD — всего 0,02 мс, а второе — скорость обработки мельчайших файлов аж 168 тысяч IOPS (Input/Output Operations Per Second или количество операций ввода/вывода). Проще говоря, мелкие файлики этот SSD крутит-вертит так же молниеносно быстро, как опытный игрок в наперстки.

Выводы

Финальные сравнительные диаграммы позволяет наглядно оценить скоростные показатели WD Black SN750 с шиной NVMe x4 на фоне твердотельных накопителей других форматов — M.2 SATA и NVMe x2. Преимущество четырех линий PCI-E над двумя и, тем более, над шиной SATA3 является существенным и неоспоримым. Покупать медленный SSD M.2 в 2019 году хоть сколько-нибудь оправдано только по причине устаревшей материнской платы или ноутбука. Если же ваш ПК оснащен слотом NVMe 3.0 x4, то разумнее сделать выбор именно в пользу такого высокоростного накопителя, благо постепенное снижение цен тому способствует. Точно будете довольны!

http://www.thg.ru/storage/3_ssd_pci_express/
http://ek.ua/post/1908/61-chem-otlichayutsya-ssd-m-2-nvme-x2-i-x4/

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *