Обзор NVMe-накопителя Samsung 980 PRO: всё бы было хорошо, если б это был не «про»

⇡#Описание тестовой системы и методики тестирования

С недавних пор тестирование SSD-накопителей с интерфейсом NVMe мы стали выполнять на платформе AMD. Решение перейти на систему с процессором Ryzen третьего поколения было принято по нескольким причинам. Во-первых, материнские платы с наборами системной логики AMD X570 или В550 имеют поддержку PCI Express 4.0, которую не могут предложить никакие материнские платы под процессоры Intel. Во-вторых, после выхода многочисленных патчей безопасности, закрывающих разнообразные уязвимости в архитектуре Intel Core, они сильно сдали именно в части скорости отклика при операциях с файловой системой. В результате полигоном для тестирования SSD в нашей лаборатории теперь выступает система на процессоре Ryzen 7 3800X и материнской плате с чипсетом X570.

Накопитель Samsung 980 PRO, о котором идёт речь в данном обзоре, позиционируется производителем как самый лучший и самый быстрый SSD для высокопроизводительных ПК. Поэтому с данным SSD мы сопоставляли именно те NVMe-накопители, которые предпочитают устанавливать в свои компьютеры энтузиасты. Среди них: предшественники новинки — Samsung 970 PRO и Samsung 970 EVO Plus; пример имеющейся на рынке PCI Express 4.0-платформы Phison E16 — Corsair Force MP600; а также пара других накопителей, которые мы в той или иной степени хвалим в наших обзорах, — ADATA XPG Gammix S11 Pro и Plextor M9P Plus.

В конечном итоге список участников тестирования получился следующим:

• ADATA XPG Gammix S11 Pro 1024GB (AGAMMIXS11P-1TT-C, прошивка S0118C);
• Corsair Force MP600 (CSSD-F1000GBMP600, прошивка EGFM11.3);
• Plextor M9P Plus (PX-1TM9PG+, прошивка 1.03);
• Samsung 970 EVO Plus 1000GB (MZ-V7S1T0BW, прошивка 2B2QEXM7);
• Samsung 970 PRO 1024GB (MZ-V7P512BW, прошивка 1B2QEXP7);
• Samsung 980 PRO 1000GB (MZ-V8P1T0BW, прошивка 1B2QGXA7).

Конфигурация тестовой системы:

• Процессор: AMD Ryzen 7 3800X (Matisse, 8 ядер + SMT, 3,9-4,5 ГГц, 32 Мбайт L3).
• Процессорный кулер: Noctua NH-D15.
• Материнская плата: ASRock X570 Taichi (Socket AM4, AMD X570).
• Память: 2 × 8 Гбайт DDR4-3600 SDRAM, 16-16-16-36 (G.Skill Trident Z RGB F4-3600C16D-16GTZR).
• Видеокарта: NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti (TU102, 1350/14000 МГц, 11 Гбайт GDDR6 352-бит).
• Блок питания: Thermaltake Toughpower DPS G RGB 1000W Titanium (80 Plus Titanium, 1000 Вт).

Отдельно стоит уточнить, что накопители для тестов устанавливаются в слот M.2, к которому подведены линии PCI Express непосредственно от процессора.

Для измерения производительности SSD применяются следующие тесты:

• CrystalDiskMark 7.0.0. Данный бенчмарк включён в методику благодаря тому, что он смог стать отраслевым стандартом при определении характеристик SSD. В нашем же случае он используется для определения пиковых показателей производительности накопителей в различных режимах.
• Iometer 1.1.0. Профессиональный тестовый пакет, с помощью которого мы измеряем реалистичные значения показателей производительности SSD при распространённых рафинированных нагрузках.
• PCMark 10 Storage Benchmark. Тестовое приложение, измеряющее производительность дисковой подсистемы во время моделирования типичной работы пользователя. Используются три сценария – базовый (работа в приложениях и обычное взаимодействие с файловой системой), облегчённый (моделирование системного диска) и файловая помойка (моделирование файлового хранилища).
• Собственные тесты 3DNews. Измерение скорости копирования файлов утилитой Robocopy, скорости архивирования и разархивирования файлов архиватором 7-zip и производительности дисковых операций при запуске игры Far Cry 4 либо при старте серии крупных приложений, включающей Microsoft Word, Adobe Photoshop и Premiere Pro.

⇡#Производительность в CrystalDiskMark

Бенчмарк CrystalDiskMark нельзя обойти стороной, так как на его показатели обычно ориентируются сами производители. С его помощью мы можем легко проверить, насколько честно обозначаются в спецификациях характеристики быстродействия.

Samsung 980 PRO 1TB

Результаты Samsung 980 PRO выглядят впечатляюще, шину PCI Express 4.0 x4 новый накопитель действительно отрабатывает почти на полную катушку. При теоретической пропускной способности интерфейса в 7,9 Гбайт/с практическая скорость линейного чтения, которую выдаёт терабайтный 980 PRO, доходит до 6,7 Гбайт/с, а записи – до 5 Гбайт/с. При этом новинке есть чем похвастаться и при мелкоблочных операциях: при простом случайном чтении без очереди запросов быстродействие доходит до 89 Мбайт/с, что примерно на 35 % лучше, чем у прошлого лидера в данной дисциплине – Samsung 970 PRO.

Для сравнения приведём показатели типового накопителя, построенного на контроллере Phison E16, – именно этот контроллер установлен во всех имеющихся сейчас на рынке потребительских NVMe SSD с поддержкой PCI Express 4.0.

PCI Express 4.0-накопитель на контроллере Phison E16

А вот какие показатели обещает перспективный NVMe-контроллер Phison E18, накопители на котором уже начали анонсировать отдельные производители (накопители должны появиться на прилавках магазинов до конца этого года) – либо еще как-то перефразировать.

Перспективный PCI Express 4.0-накопитель на контроллере Phison E18

Нетрудно заключить, что среди массовых NVMe SSD с интерфейсом PCI Express 4.0 x4 новый продукт Samsung пока находится вне конкуренции. Однако такой вывод сделан на основе измерений в простом бенчмарке, поэтому не стоит считать его окончательным.

⇡#Производительность линейных операций

Для этого раздела мы с помощью профессионального бенчмарка IOMeter измерили те варианты скоростей линейных операций, которые в первую очередь важны для пользователей, работающих с обычными приложениями для ПК. Иными словами, речь идёт об операциях с неглубокими очередями запросов – одна, две или четыре команды.

При записи и смешанных операциях Samsung 980 PRO с мощным контроллером Elpis и поддержкой PCI Express 4.0 ожидаемо вырывается вперёд, не оставляя конкурентам никакой надежды на реванш. Но вот при линейном чтении с невысокой глубиной очереди запросов ситуация для нового накопителя не такая радужная. Простые последовательные операции не дают ему раскрыть весь заложенный в контроллере потенциал, и получается так, что в этом случае он становится похож по скоростным характеристикам на предшественников – 970 PRO и 970 EVO Plus.

⇡#Производительность мелкоблочных операций

Тесты производительности мелкоблочных операций в IOMeter также приближены к реальной нагрузке. Хотя они и имеют синтетическую природу, в них используются профили нагрузки с низкой глубиной очередей запросов. Как показывают различные независимые исследования, в обычной пользовательской среде до 80 % команд имеет неконвейеризируемую природу, и поэтому в используемых тестовых сценариях такая же доля отведена на чтение и запись 4-килобайтных блоков при очереди в одну команду. Остальные же 20 % нагрузки отдаются под очередь в две или четыре команды.

Ситуация в этом случае получается довольно неоднозначная. Несмотря на высокую мощность чипа Elpis, конфигурация Samsung 980 PRO такова, что лидирующую производительность он может демонстрировать только в сложных сценариях: в первую очередь при многопоточных разнонаправленных нагрузках. При простом же мелокоблочном чтении или записи новый накопитель – совсем не рекордсмен: он проигрывает своему основанному на MLC 3D V-NAND предшественнику, 970 PRO, а при чтении уступает также и появившемуся на рынке весной накопителю Plextor M9P Plus. Получается, что в этом случае переход на интерфейс PCI Express 4.0 не даёт новинке никакого принципиального преимущества.

⇡#Производительность в PCMark 10

Неоднозначная производительность Samsung 980 PRO в синтетических тестах вызывает закономерный вопрос: а что же будет в практических комплексных задачах? Ответить на него должен помочь тест PCMark 10, который применяет к накопителям трассы, моделирующие различные сценарии работы: обычное многоцелевое использование (Full System Drive Test), работу SSD в качестве системного диска (Quick System Drive Test) и использование флеш-накопителя для хранения файлов (Data Drive Test).

Показательно, что, несмотря на переход на более скоростной интерфейс PCI Express 4.0 x4, Samsung 980 PRO не может похвастать здесь каким-то особенно выдающимся результатом. Нет, он действительно заметно быстрее и 970 PRO, и 970 EVO Plus, но до абсолютного лидерства ему всё-таки далеко. В сценарии Quick System Drive Test он уступает накопителю Plextor M9P Plus, который, между прочим, работает через PCI Express 3.0, а в сценарии Data Drive Test к тому же проигрывает и типовому SSD на контроллере Phison E16.

⇡#Производительность в реальных задачах

С копированием, архивацией и разархивацией Samsung 980 PRO справляется на отлично. Такой результат закономерно вытекает из хороших способностей этого SSD к одновременному обслуживанию разнонаправленных потоков данных.

А вот с системными сценариями работы у 980 PRO отношения складываются далеко не идеально. При запуске игр и программ новинка Samsung не блещет результатами на фоне лучших накопителей прошлого поколения, которые работают через интерфейс PCI Express 3.0 x4. И это – прямое следствие недостаточно высокой скорости при неконвейеризуемых мелкоблочных операциях, которую мы выявили выше.

⇡#Температурный режим

Мы привыкли, что NVMe SSD в форм-факторе M.2 серьёзно нагреваются при работе, и это совсем неудивительно, если учесть их высокую производительность и небольшой размер. Поэтому переход на более скоростную шину PCI Express 4.0 вызывал большие опасения, казалось, что прирост производительности вызовет дополнительный рост тепловыделения. Однако в реальности нагрев не стал острой проблемой, по крайней мере для Samsung 980 PRO. Разработчики всё предусмотрели заранее и перевели производство базового контроллера Elpis на более энергоэффективный 8-нм техпроцесс (контроллеры Phoenix изготавливались по 14-нм техпроцессу). В результате 980 PRO греется даже немного меньше, чем 970 EVO Plus. И всё это можно подтвердить результатами теста.

Предельная температура чипа Elpis, при которой он включает троттлинг, составляет 80 градусов. Мы проследили, как изменяется температура Samsung 980 PRO под нагрузкой из смешанных линейных операций, которые на 70 % состоят из чтения. Как выяснилось, даже если накопитель никак дополнительно не охлаждается, полагаясь исключительно на штатную фольгированную теплораспределительную наклейку, максимально допустимой величины температура достигает лишь спустя пять минут безостановочной активности.

На термоснимке, сделанном в момент максимального нагрева, Samsung 980 PRO выглядит следующим образом.

Как видно, встроенный термодатчик не врёт, а 128-слойная память в накопителе имеет температуру не выше, чем 8-нм контроллер.

Таким образом, в реальной работе Samsung 980 PRO перегреваться, скорее всего, не будет, по крайней мере если говорить о его применении в настольных компьютерах с минимальным уровнем циркуляции воздуха в корпусе. А если он будет установлен в материнскую плату с предусмотренным радиатором для слота M.2, беспокоиться о температурах вообще не стоит.

⇡#Выводы

В мире твердотельных накопителей Samsung давно завоевала реноме производителя, который рождает хиты и задает новую высоту планки каждым своим продуктом. Поэтому момента, когда южнокорейская компания наконец явит миру свой потребительский NVMe-флагман с поддержкой шины PCI Express 4.0, мы ждали с большим нетерпением. Сама же Samsung при этом явно не торопилась, но это только добавляло интриги – казалось, что увеличение времени разработки непременно пойдёт новинке на пользу и приведёт к оттачиванию возможностей и улучшению характеристик.

Но в реальности Samsung 980 PRO оказался не совсем тем образцово-показательным продуктом, который мы себе представляли. То, что компания пошла на определённые компромиссы, стало ясно уже тогда, когда выяснилось, что он будет основываться не на MLC-, а на TLC-памяти. Вторым тревожным звоночком стал достаточно небольшой заявленный ресурс, по которому 980 PRO совсем не похож на лидеров по надёжности.

Уже из этого становится понятно, что 980 PRO не имеет шансов стать наследником легендарного 970 PRO. Новый продукт концептуально проще, и это в полной мере проявляется в показателях практической производительности. Поддержка новинкой шины PCI Express 4.0 дала ей не слишком много: фактически принципиально выросли лишь скорости линейных операций, выявляемые синтетическими тестами в многопоточных режимах при глубоких очередях запросов. Если же говорить о быстродействии в реальных пользовательских сценариях и при нагрузках, свойственных обычным высокопроизводительным ПК, то 980 PRO ушёл от лучших NVMe SSD, работающих через PCI Express 3.0, совсем недалеко.

Невозможно отрицать, что новый контроллер Elpis, который лежит в основе новинки, в действительности представляет собой очень сильную платформу. Беда лишь в том, что эта платформа имеет совсем не потребительские акценты: вся мощность контроллера ориентирована на работу с типично серверными нагрузками, а в десктопной среде она по большей части бесполезна. Поэтому если смотреть на Samsung 980 PRO глазами обычного пользователя, то его скорее стоит воспринимать как усовершенствованную за счёт поддержки PCI Express 4.0 версию Samsung 970 EVO Plus, а не как новый лучший SSD всех времён и народов.

Собственно, что-то такое нам хочет сказать и сама Samsung своими рекомендованными ценами. Они установлены в 7 490, 11 990 и 18 990 рублей за версии 980 PRO ёмкостью 250, 500 и 1000 Гбайт соответственно. И это – явно ниже текущих цен на накопители серии 970 PRO. Поэтому получается, что 980 PRO – скорее массовый, чем премиальный SSD.

Впрочем, в комплексе Samsung 980 PRO всё-таки можно считать самым быстрым SSD сегодняшнего дня, если говорить о нём в контексте выбора накопителя для платформы с поддержкой PCI Express 4.0. Другое дело, что его трудно назвать крупномасштабным технологическим прорывом или накопителем следующего поколения. На этот раз Samsung не смогла добиться неоспоримого отрыва даже от существующих конкурирующих предложений, поэтому не исключено, что уже в скором времени звание самого производительного потребительского NVMe SSD перейдёт к какому-то иному накопителю. Благо новинки с поддержкой PCI Express 4.0 сейчас готовят очень многие производители.