Методика тестирования накопителей образца 2021 года
Делать точные глобальные прогнозы в масштабах целого рынка сложно. Почему лучше заниматься предсказаниями на какой-нибудь совсем длительный срок — хотя бы лет на 20—30: тогда точно все забыть успеют. Ну а если нет, так автор прогноза все равно может сам не дожить — и ему будет уже все равно. А вот какие-то небольшие подвижки на отдельных сегментах рынка, напротив, отлично просчитываются на короткую перспективу. Например, применительно к SSD лет пять назад стало понятно, что SATA-интерфейс будет постепенно отмирать — и это мы и наблюдаем. А пару-тройку лет уже появились предпосылки к тому, что и от PCIe Gen3 производители скоро начнут отказываться. Несмотря на то, что тогда и он многими всё еще считался избыточным, а явных и нужных всем преимуществ Gen4 до сих пор сформулировать не удалось — не важно. Раз интерфейс более современный и быстрый, но, при этом, полностью совместимый с предыдущими версиями стандарта, то перейдут на него вскоре топовые накопители. А потом и бюджетные. Включая даже такие модели, которым того PCIe Gen3 до сих пор «многовато» — новый шильдик всегда хорошо сказывается на продажах. На деле же основная практическая ценность Gen4 — более высокая пропускная способность каждой линии бюджетным накопителям позволит без особых проблем обходиться меньшим количеством этих самых линий — где раньше нужно было четыре, хватит и двух. А иногда без особых проблем — и одной. Что полезно, поскольку линии PCIe давно стали ценным и дефицитным ресурсом именно по количеству. Поэтому и «жалко» скармливать по несколько каждому устройству. Впрочем, в обычном ПК или ноутбуке дефицита особого не наблюдается — туда и много накопителей устанавливать не нужно. А вот то, что уже несколько слотов на плате могут поддерживать именно Gen4, подталкивает покупателям именно к SSD с его поддержкой. Есть от него польза или нет — без разницы. Благо модно и современно.
Так что нет ничего удивительного в том, что новая бюджетная линейка SSD Kingston ориентирована именно на новый интерфейс. По сути своей Kingston NV2 должны достаточно быстро заменить NV1 — последнее семейство уже даже с сайта компании убрали. При этом SATA-аналог обоих, а именно А400 еще поживет — такая ирония судьбы. Но объяснимая — компьютеры, в которых можно использовать только SATA-накопители до сих пор продолжают эксплуатироваться, так что иногда нуждаются и в ремонте или модернизации. А вот одну NVMe-линейку заменить на другую — легко: сферы применения у них одинаковые. При этом (поскольку речь идет о априори бюджетных продуктах) запутаться в них не так уж и сложно. Так что начнем с короткой справки — что на что меняют.
Kingston NV1 и NV2: сходства и отличия
История первого семейства была подробно изложена в относительно недавнем обзоре одного из его представителей, так что сегодня остановимся на главном. Главное — определена только емкость, интерфейс и некоторые скоростные показатели. В Kingston изначально не обещали какой-то стабильности аппаратных конфигураций. Все, что компания декларировала — использование контроллеров Phison E13T или Silicon Motion SM2263XT и какой-то TLC- или QLC-памяти. В паре с озвученными пиковыми скоростями можно было сделать вывод, что в SSD на 250 и 500 ГБ будет встречаться только TLC-память. Учитывая контроллеры — что в 2 ТБ будет встречаться только QLC: сделать такой на TLC можно было лишь сильно постаравшись, но кто ж этим будет применительно к бюджетным SSD заниматься? Терабайтники были и такие, и такие — в основном на QLC, но встречался и более ценный мех. Самое удобное, что определить его можно было, не вскрывая упаковку — версия прошивки писалась прямо на этикетке и была видна благодаря пластиковому блистеру. Аналогичный способ работает и с А400 — там в упаковке заботливо оставлено окошко, в котором видно название прошивки. И для SATA-семейства это было даже более актуально — в нем слишком много радикально разных моделей. А в случае NV1 заниматься поисками на грош пятаков можно было только применительно к терабайтникам. Но можно. Остальные — только из любви к искусству или нелюбви к конкретному контроллеру. Кажущееся разнообразие разбивалось о спецификации для младших моделей (что не позволяло в них использовать QLC) и цену старшей — которая быстро стала одним из самых дешевых «двутеров» в розницу, так что закрыть глаза на память могли многие.
Что изменилось? Ключевой особенностью NV2 в Kingston считают поддержку PCIe Gen4 — что потребовало других контроллеров. Как и в прошлый раз, замыкаться на одном компания не стала: встречаются Phison E21T и Silicon Motion SM2267XT. Точно так же нет никакой определенности насчет памяти — кроме спецификаций. А они таковы, что 250 и 500 ГБ по-прежнему могут использовать только TLC, а вот в остальных двух допустима и QLC. Однако в большинстве накопителей первой волны вне зависимости от емкости встречалась 112-слойная TLC-память Kioxia BiCS5 — вплоть до 2 ТБ. Но не стоит рассчитывать на то, что это продлится вечно — 1 и 2 ТБ на 144-слойной QLC Intel уже продаются. Стоят QLC- и TLC-версии одинаково, естественно. А самое обидное — прошивка на этикетке более не указывается, так что получается покупка типичного кота в мешке. Не то, чтоб у нас были сильные претензии по этому поводу — в бюджетных линейках всех производителей бывает и хуже. Но раньше способ повыбирать был, а сейчас его отобрали. Жаль.
На чем и всё. Модельный ряд точно такой же — 250 ГБ, 500 ГБ, 1 ТБ и 2 ТБ. Цены — временами даже пониже или практически такие же. Поэтому Kingston NV1 больше не нужен — свою задачу семейство выполнило. Даже если поддержки PCIe Gen4 в системе нет, можно спокойно покупать NV2 — они ничем не хуже. Правда если хочется из этого самого Gen4 выжать побольше, то покупать NV2 не надо — лучше доплатить за KC3000, например, или, хотя бы, что-нибудь более дешевое, но похожее от конкурентов. Kingston сам на это прямо намекает, декларируя лишь до 3500 МБ/с даже для последовательного чтения — а это лишь немногим больше способностей Gen3. Условия гарантии, опять же, целиком взяты от предыдущего семейства — три года и не более 80 ТБ на каждые 250 ГБ емкости.
Kingston NV2 1 ТБ
Что касается самого накопителя, то особо тут даже осматривать нечего — все SSD друг на друга похожи, а уж бюджетные модели в формате M.2 2280 — тем более. Отличить от NV1 можно только по маркировкам, а так всё та же односторонняя плата. На одной стороне собраны четыре микросхемы флэш-памяти и контроллер, вторая пустая. Цвет платы — типичный для SSD дочернего предприятия Phison, что намекает.
В нашем случае под наклейкой обнаружился контроллер Phison E21T и 112-слойная память Kioxia BiCS5 с кристаллами по 512 Гбит. TLC по крайней мере — но, как уже сказано, в моделях на 1 и 2 ТБ возможна разная. А один из двух контроллеров — вообще в любой версии. Поэтому всё дальнейшее изложение будет касаться одной конкретной модификации — другие могут отличаться. И будут отличаться. И иногда заметно. Но такая, по крайней мере, продавалась в обычных магазинах — где и была приобретена.
А что именно было приобретено — узнать теперь можно только после покупки и распаковки. В деталях — после установки в компьютер. Поскольку прошивку с этикетки убрали, заранее ничего предполагать невозможно. Но это уже мелочи — все-таки какой-то особой определенности в этом сегменте не обещает никто, а не только Kingston. Так что сейчас просто посмотрим — как работает конкретный экземпляр в конкретной конфигурации.
Вот так оно работает. Под кэш отводится треть свободного места, потом переходим в режим прямой записи, в конце — сброс кэша. Отметим, что в предыдущих безбуферных моделях Phison (E15T/E19T) сброс SLC-кэша осуществлялся сразу же после его заполнения, что приводило к характерному провалу графика в левой части. Сейчас Phison вернулся к более старой схеме. И более логичной — она позволяет обойтись без штрафа если данные кончатся раньше, чем потребуется освобождать место на диске. А если и не кончатся, то просто затратим аналогичное время — но с провалом в конце, а не в начале. Довольно заметном — но проявляться это будет, повторимся, только при записи действительно очень больших объемов данных. А прямая запись на скорости более 700 МБ/с для недорогого четырехканального контроллера — неплохо.
Вот быстро писать по мусору он не умеет — слабоват. Потому так неубедительно выглядит второй проход в AIDA64. Попутно видно, что расчисткой SLC-кэша без принуждения контроллер себя не слишком утруждает: статическую часть в пару процентов освободил — и ладно. С другой стороны, для типовых сегодняшних емкостей это все равно несколько гигабайт — чего часто достаточно. А вот перепись на скорости 350—400 МБ/с — немного. Топовые контроллеры умеют уже в таких условиях и гигабайты в секунду во флэш запихивать. Но на то они и топовые, конечно.
А теперь пробуем найти не десять, а хотя бы пару отличий от первого графика — и убеждаемся, что больших ожиданий от поддержки контроллером PCIe Gen4 быть не может: и без нее результаты в этом сценарии ровно те же. Но об этом мы сразу предупреждали. Да и Kingston тоже намекал.
Тестирование
Методика тестирования
Методика подробно описана в отдельной статье, в которой можно более подробно познакомиться с используемым программным и аппаратным обеспечением. Здесь же вкратце отметим, что мы используем тестовый стенд на базе процессора Intel Core i9-11900K и системной платы Asus ROG Maximus XIII Hero на чипсете Intel Z590, что дает нам два способа подключения SSD — к «процессорным» линиям PCIe Gen4 и «чипсетным» PCIe Gen3. Первое — как раз то, на что рассчитаны современные SSD, что позволяет им работать в полную силу. Но и «режим совместимости» тоже интересен — фактически чипсетный контроллер PCIe в таком виде появился еще в микросхемах Intel «сотой» серии (т. е. в 2015 году), а дальше принципиально не менялся. Так что аналогичные результаты «увидит» и владелец относительно старого компьютера, если решит установить туда современный накопитель. Есть ли в том вообще смысл? Нередко — да. Потому что современные модели среднего уровня и при ограниченном интерфейсе очень часто обходят былых флагманов. То есть, на самом деле, PCIe Gen4 не единственное достоинство новых SSD. Иногда и других хватает. Но чтоб понять, на сколько хватает, нужно тестировать.
Образцы для сравнения
В идеале стоило бы сравнить Kingston NV2 с аналогичным (в том числе, и по емкости) NV1 — чтоб сразу стало понятно: зачем одно другим заменили. Одна проблема — как уже было сказано выше, в старом семействе терабайтники на TLC встречались куда реже, чем в новом, так что ничего подобного мы и не тестировали, а вот с новым сразу повезло. Поэтому подходить к вопросу придется творчески — взяв сразу три накопителя. Kingston NV1 2 ТБ — такие были только на QLC, но это было верно и для большинства терабайтных NV1. А какими они могли бы быть при использовании более быстрой памяти, нам покажут MSI Spatium M370 и Digma Mega S3. В первом — Phison E13T, во втором — Silicon Motion SM2263XT, т. е. как раз те контроллеры, которые использовались и во всех NV1. И на замену которых нацелен новый Phison E21T, так что такое сравнение будет полезно не только для изучения конкретных моделей.
Но основной фишкой E21T является поддержка PCIe Gen4 — ради которой многие и будут покупать именно новые SSD, даже если они окажутся дороже остатков старых. Однако мы сразу сказали, что здесь поддержка нового интерфейса лишь номинальная. На практике может быть полезна разве что для совместимости с PlayStation 5 — где даже самые лучшие диски, рассчитанные под Gen3, работать не будут, а любая бюджетка с номинальным Gen4 — будет. Однако, что понимается под номинальной поддержкой, есть смысл продемонстрировать. И делать мы это будем при помощи WD Black SN770. Он дороже. Но, при этом, на плате установлен четырехканальный безбуферный контроллер (как и Phison E21T), да и память аналогичная нашему экземпляру Kingston NV2. Поэтому может сложиться впечатление, что просто в WD сотрудники более жадные — раз цена заметно выше. Но так ли всё просто (на самом деле нет) как раз и должны показать тесты.
Предельные скоростные характеристики
Низкоуровневые бенчмарки в целом и CrystalDiskMark 8.0.1 в частности давно уже пали жертвой в неравной борьбе с SLC-кэшированием — так что ничего, кроме самого кэша, протестировать и не могут. Однако и публикуемая производителями информация о быстродействии устройств тоже ограничена его пределами, так что проверить их всегда полезно. Тем более, что вся работа над кэшированием как раз и ведется для того, чтобы и в реальной жизни как можно чаще «попадать в кэш». И демонстрировать высокие скорости, несмотря на снижение стоимости памяти.
Большое достижение (без иронии) нынешних бюджетных четырехканальных контроллеров — PCIe Gen3 x4 они хотя бы при чтении данных освоили полностью. Лучшие модели за них даже заметно вышли, но их таких можно по пальцам пересчитать. Да и с записью в кэш (хотя бы в кэш) у основной массы недорогих контроллеров дела улучшились — что важнее, чем появление таких уникумов, как отдельные разработки WD и InnoGrit. Так что тут вопросов нет — по крайней мере в таких попугаях NV2 в полтора-два раза длиннее, чем NV1 любых версий. Но и раза в полтора-два медленнее, чем «настоящий» Gen4 — пусть даже относительно недорогой.
Общая (и главная) тенденция — новые контроллеры быстрее старых. Интерфейс же большого значения не имеет — не те скорости, чтобы он стал узким местом. А кажущаяся разница при сравнении результатов конкретного NV2 в двух режимах не из-за пропускной способности, а потому, что один слот «процессорный», а второй — «чипсетный».
И «играть» различия между ними могут иногда в разные стороны. Поэтому, повторимся, главное — новые контроллеры лучше своих предшественников с любой стороны. Дело тут не только и не столько в новом интерфейсе — просто они сами по себе мощнее, так что лучше справляются со многими сценариями. Пусть, даже, и синтетическими — а как еще контроллер современного SSD на полную нагрузить?
Такими — точно не загрузишь. Однако на скорость работы реального ПО подобные операции оказывают куда большее влияние, чем предыдущие: «длинным» очередям взяться на практике неоткуда — зато блоки, отличные от 4К байт, встречаются очень часто. Количество операций в секунду на «больших» блоках немного снижается, но сами они больше — так что результирующая скорость в мегабайтах в секунду оказывается более высокой. Поэтому по возможности все и стараются работать именно так. И превосходство Phison E21T над некогда очень массовым E13T может иногда достигать и двух раз.
На записи данных современные SSD могут продемонстрировать «безумные» гигабайты в секунду. Причем относится это уже и не только к топовым моделям, но и бюджетные в меру сил и цен ускорились — и стали быстрее некогда топовых. Так что основной вопрос заключается в том, когда программисты начнут полноценно осваивать свалившееся на их голову счастье. Основная проблема почему не стоит гоняться за дорогими моделями, так это то, что требования ПО их возможности заведомо превышают. Что на руку недорогим — которые тоже всё ускоряются, поскольку разработчики уже не могут остановиться.
Смешанный режим тоже важен — ведь в реальности (а не в тестовых утилитах) редко бывает такое, что долгое время данные приходится только писать или только читать. Особенно в многозадачном окружении — и с учетом богатой внутренней жизни современных операционных систем. Но ничего нового мы тут не видим — все предсказуемо. Разница между поколениями контроллеров не проценты, а разы. И необязательно более дорогие модели окажутся быстрее более дешевых, но тут тоже всё предсказуемо. Ведь CDM дает лишь пиковый результат. А платить приходится давно уже не за слишком высокие пики, а за отсутствие слишком глубоких провалов.
Работа с большими файлами
Как бы хороши не были показатели в низкоуровневых утилитах, достигнуть таких скоростей на практике удается далеко не всегда. Хотя бы потому, что это всегда более сложная работа — тот же CrystalDiskMark работает с небольшими (относительно) порциями информации, причем внутри одного файла. Во-первых, таковой в современных условиях практически всегда и гарантировано располагается в SLC-кэше все время тестирования, во-вторых, не нужно отвлекаться на служебные операции файловой системы — реальная запись одного файла это еще и модификация MFT, и журналы (основные используемые в работе файловые системы журналируемые — и не только NTFS), так что писать приходится не в одно место последовательно, а в разные (и частично — мелким блоком). В общем, большую практическую точность дает Intel NAS Performance Toolkit. При помощи которого можно протестировать не только кэш. И не только на пустом устройстве, где он имеет максимальные размеры — а и более приближенный к реальности случай, когда свободного места почти нет. Что мы всегда и делаем.
Работа в один поток — самый частый (146% случаев), но и самый сложный сценарий. Но для современных контроллеров намного менее сложный. Особенно если сравнивать скорости чтения непосредственно из массива памяти. Напомним, что контроллеры Phison в настоящее время вовсю используют SLC-кэш и для ускорения чтения (что нередко называют «оптимизацией под бенчмарки», хотя на деле оно под работу с временными файлами в целом), да и других продуктов это тоже касается. Но у Phison E21T эффект от такого уже практически незаметен, а у E13T мог и до полутора раз доходить.
Это, конечно, не 7 ГБ/с топовых моделей, но 3,5 точно лучше «старых» двух, а то и одного. Особенно если не привязываться к поддержке Gen4 как к фетишу. Если так уж нужно, то, очевидно, придется выходить за рамки бюджетного сегмента. А для тех, кто на него ориентируется, главное то, что новые SSD начали работать куда быстрее, но не стали от этого стоить заметно дороже.
В SLC-кэше ограниченного размера тестовый файл не поместился, а собственная скорость записи у этой памяти относительно невысокая, так что и результат в «забитом» данными состоянии соответствующий. Но понятно, что так совпало — будь файл поменьше, так и поместился бы. А будь побольше, так и всем остальным бы туго пришлось. Хотя мы, честно говоря, рассчитывали хотя бы на гигабайт в секунду или даже полтора. Но не шмогла.
Алгоритмы работы «внутри» накопителя становятся такими же, как и в предыдущем случае, так что и проблемы те же. Если, конечно, считать их проблемами. Поскольку таковыми они могут стать в одном лишь случае — накопитель в компьютере установлен дополнительно к еще одному не менее быстрому, и мы решили что-то переписать с одного на другой. А иначе большим объемам данных хотя бы на такой скорости и взяться неоткуда. Но вот в этом конкретном случае никто не отказался бы от более высокой скорости. Не получилось — чего немного жаль. Только вот основная целевая аудитория таких устройств ничего такого уж и не заметит — значит, и достаточно.
Невысокая собственная скорость записи этой памяти и ограниченный размер SLC-кэша продолжает немного портить малину быстрому (сравнительно с предшественниками) контроллеру, но уже в меньшей степени. Если же запас свободного места будет побольше или записываемые файлы поменьше, то будет и очень весомое превосходство над предшественниками. Не хочется гадать «хватит / не хватит»? Нормальное желание. Только его реализация стоит заметно дороже, что иногда куда более важно.
А здесь и «худший» случай лишь немногим хуже, чем у предыдущей волны. Лучший — намного лучше. Так что в рамках бюджетного сегмента получилось хорошее устройство. Нужно большее? Придется выйти за рамки. Если и правда нужно.
Комплексное быстродействие
На данный момент лучшим комплексным бенчмарком для накопителей является PCMark 10 Storage, с кратким описанием которого можно познакомиться в нашем обзоре. Там же мы отметили, что не все три теста, включенных в набор, одинаково полезны — лучше всего оперировать «полным» Full System Drive, как раз включающим в себя практически все массовые сценарии: от загрузки операционной системы до банального копирования данных (внутреннего и «внешнего»). Остальные два — лишь его подмножества, причем, на наш взгляд, не слишком «интересные». А вот этот — полезен в том числе и точным измерением не только реальной пропускной способности при решении практических задач, но и возникающих при этом задержек. Усреднение этих метрик по сценариям с последующим приведением к единому числу, конечно, немного синтетично, но именно что немного: более приближенных к реальности оценок «в целом», а не только в частных случаях, все равно на данный момент нет. Поэтому есть смысл ознакомиться с этой.
Получается немного парадоксальный факт — чем дороже стоит каждый гигабайт общей емкости, тем полнее мы можем ее использовать. Чем дешевле, тем больше придется оставлять свободными во избежание снижения производительности. Если этот вопрос вообще заботит — на деле и 1000 баллов в этом тесте уже гарантируют отсутствие явных тормозов в 99% сценариев, включая даже самые вымученные. Чтобы довести процент хотя бы до 99,5% платить придется намного больше. Если б это давалось легко, так никто б бюджетные SSD просто не покупал бы. Но покупают куда более активно, чем топовые.
Итого
Kingston NV2 стал отличной заменой Kingston NV1: при тех же уровне цен и условиях гарантии скорость работы подросла. Впрочем, подросла она не благодаря новому интерфейсу, на деле сам он ничего не дает. Так что, повторимся, для наслаждения прогрессом нужен минимум WD Black SN770 или нечто аналогичное — но оно и стоит в пару раз дороже, чем Kingston NV2. То есть можно сказать, что новые бюджетные контроллеры позволяют повысить производительность основанных на них SSD по сравнению с предшественниками, но за те же деньги и с сохранением прочих особенностей.
А среди этих особенностей есть и неприятные. Основной проблемой SSD бюджетного сегмента остается непредсказуемость конфигураций: никогда заранее не знаешь, что купишь. Версия NV2 на Phison E21T в паре с TLC-памятью нам скорее понравилась, чем нет. Но ведь ее результаты ни в коем случае нельзя распространять на QLC (неважно, с тем же контроллером или другим)! И заранее мы даже затрудняемся сказать, как конкретно скажется использование QLC, поскольку поменяются и многие алгоритмы работы прошивки. Справедливости ради, при сравнении внутри ассортимента Kingston это не слишком пугает: у NV1 была та же проблема, да еще и меньшее количество условно «удачных» конфигураций. Например, NV1/2T на TLC искать было бесполезно, а такой NV2 точно существует. Но, конечно, тем, кому попадется именно QLC, от ее существования не легче. Да и выбирать стало сложнее: теперь пока упаковку не вскроешь, ничего и не угадаешь, а раньше версия прошивки могла о многом рассказать.
Поэтому многие и не любят бюджетные SSD, предпочитая что-нибудь более предсказуемое. Но не все могут чисто физически выкладывать за одну лишь предсказуемость вдвое больше. Тем более, что она нужна не всегда: те же QLC-версии NV1 на 1 и 2 ТБ пользовались спросом в качестве дополнительных дисков. Например, «под игрушки»: высокая скорость там не требуется, а сэкономить всегда хочется. Понятно, что в таком качестве NV2 будет всегда как минимум не хуже предшественника, а при удачном стечении обстоятельств — и лучше. Просто не стоит проявлять излишний оптимизм во избежание последующих разочарований. И уж точно не стоит рассчитывать на то, что сама по себе поддержка PCIe Gen4 в обозримой перспективе в данном сегменте станет нужной, а не только красивой.