Обзор PCIe 4.0-накопителей MSI Spatium M470 и Spatium M480

⇡#Описание тестовой системы и методики тестирования

С выходом Windows 11 и появлением новых аппаратных платформ методика тестов накопителей на 3DNews претерпела изменения. Испытания накопителей теперь будут проводиться в новой операционной системе, а в качестве тестовой платформы будет использоваться конфигурация, основанная на процессоре семейства Alder Lake и материнской плате с чипсетом Intel Z690. Такие изменения позволят оценить современные накопители в наиболее актуальном и производительном окружении, где скорость работы самих SSD по минимуму ограничивается прочим оборудованием.

Заодно был пересмотрен и набор используемых тестов. Синтетический бенчмарк CrystalDiskMark больше не будет использоваться в основной части тестирования, поскольку его результаты утратили какую-либо связь с реальным быстродействием SSD. Кроме того, мы полностью откажемся от использования бенчмарка PCMark 10 Storage, который часто выдаёт плохо объяснимые результаты из-за использования очень небольших наборов тестовых данных.

Вместо этого в протокол тестирования добавлены два новых теста, моделирующих реальное взаимодействие пользователя с накопителем. Первый из этих тестов – 3DMark Storage, в котором оценивается скорость инсталляции, загрузки и работы игр, а также показатели производительности накопителей при захвате видео. Второй тест – SPECworkstation, где измеряется быстродействие дисковой подсистемы в тяжёлых профессиональных приложениях как для создания контента, так и научного назначения.

Попутно мы пересмотрели и наши собственные сценарии измерения скорости SSD при копировании файлов средствами операционной системы. Теперь они включают папку с файлами большего, чем раньше, размера.

С учётом всех изменений, конфигурация тестовой системы приобрела следующий вид:

• Процессор: Intel Core i7-12900K (Alder Lake, 8P+4E-ядер + HT, 3,6-5,0/2,7-3,8 ГГц, 25 Мбайт L3).
• Процессорный кулер: Noctua NH-D15.
• Материнская плата: ASUS ROG Strix Z690-F Gaming WiFi (LGA1700, Intel Z690).
• Память: 2 × 16 Гбайт DDR5-4800 SDRAM, 38-38-38-70 (Kingston Fury Beast KF548C38BBK2-32).

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 11 Pro (21H2) Build 22000.282.0 c установленным обновлением KB5007262, исправляющим производительность SSD при операциях случайной записи.

Для измерения производительности SSD применялись следующие тесты:

• Iometer 1.1.0. Профессиональный синтетический бенчмарк, с помощью которого измеряются показатели производительности SSD при распространённых рафинированных нагрузках – при последовательных и случайных операциях с небольшой глубиной очереди запросов.
• SPECworkstation 3.1. Бенчмарк, измеряющий производительность дисковой подсистемы при воспроизведении работы пользователя с профессиональными приложениями различного характера.
• 3DMark Storage. Тест, измеряющий «геймерскую» производительность накопителей при установке и загрузке игр, при сохранении игрового прогресса, при загрузке уровней, а также при видеозахвате.
• Собственные тесты 3DNews. Измерение скорости копирования файлов средствами операционной системы, а также скорости компрессии и декомпрессии файлов архиватором 7-zip. В данном сценарии используется папка с рабочими файлами разного размера общим объёмом 36 Гбайт.

В качестве накопителей для сравнения с MSI Spatium M470 и M480 были выбраны такие PCIe 4.0 SSD, которые обычно устанавливают в свои компьютеры энтузиасты. Это хорошо знакомые каждому Samsung 980 PRO и WD Black SN850, а кроме того, флагманские продукты производителей второго эшелона, основанные на наиболее популярных контроллерах. Полный перечень участников тестирования приведён в таблице ниже.

Накопители для тестов устанавливались в слот M.2, к которому подведены линии PCI Express непосредственно от процессора.

⇡#SLC-кеширование: запись, чтение и удаление файлов

SLC-кеширование – важнейший алгоритм, который в современных накопителях обеспечивает ускорение операций записи. Его суть состоит в том, что информация на SSD c TLC или QLC-памятью сначала записывается в быстром однобитном режиме, а её последующее уплотнение в ячейках флеш-памяти происходит позднее, в моменты простоя накопителя. Это значит, что современные накопители могут демонстрировать высокие скорости лишь на ограниченных объёмах данных, размер которых зависит от конкретной реализации алгоритма SLC-кеширования.

Для того, чтобы выяснить, как это работает на практике, и каковы скорости массива флеш-памяти накопителя при работе в различных режимах, мы проводим тест непрерывной записи файлов на SSD до полного исчерпания его ёмкости с одновременным замером скорости. В этом тесте задействуются стандартные для Windows операции однопоточного копирования файлов на испытуемый SSD, причём испытание проводится в три прохода: для полностью чистого SSD; для SSD, заполненного данными наполовину; и для SSD, который полон на три четверти.

У MSI Spatium M470 кеширование работает по статическому принципу. Размер SLC-кеша у терабайтной версии накопителя составляет порядка 32 Гбайт – ровно столько информации можно записать на такой SSD с высокими скоростями, а далее, при продолжении непрерывных операций, скорость записи падает сначала втрое, а потом и вшестеро. Но после небольшой паузы M470 оказывается вновь способен записывать с высокой скоростью следующие 32 Гбайт – этот объём SLC-кеша доступен при любой заполненности SSD.

График скорости записи на MSI Spatium M480 выглядит совсем по-другому. В этом случае используется динамическое SLC-кеширование, что означает зависимость размера отведённой под скоростную запись части накопителя от объёма свободного места в массиве флеш-памяти. Впрочем, в большинстве случаев терабайтный M480 старается поддерживать объём кеша на уровне 100 Гбайт, и уменьшение этого показателя происходит лишь при значительном заполнении SSD. Например, если занятыми оказываются 75 % ёмкости накопителя, то SLC-кеш сокращается примерно до 80 Гбайт, то есть до трети от оставшегося свободным объёма.

Хотя массив флеш-памяти у MSI Spatium M470 и M480 имеет различную организацию и сформирован чипами NAND разных производителей, оба накопителя демонстрируют довольно близкую скорость записи в различных режимах. Скорость копирования файлов на SSD при свободном SLC-кеше составляет 3,6-3,8 Гбайт/с, а минимальная скорость записи в TLC-режиме — 500-600 Мбайт/с.

Сам по себе массив флеш-памяти в MSI Spatium M470 и M480 работает довольно медленно – минимальные скорости записи у других накопителей могут быть вдвое выше. Это хорошо видно по средней скорости записи, рассчитанной на полной ёмкости SSD: заполнить данными терабайтный Samsung 980 PRO получится вдвое быстрее, нежели любой из исследуемых терабайтников MSI.

Есть некоторые претензии и к скорости чтения: накопители MSI заметно отстают от лидеров при копировании файлов не только на них, но и с них. Впрочем, такие результаты совсем неудивительны, поскольку и в Spatium M470, и в Spatium M480 используется довольно старая и далеко не самая быстрая флеш-память.

Не пройдут незаметными для пользователей MSI Spatium M470 и M480 и операции удаления файлов. Оба накопителя демонстрируют двух-трёхсекундное падение производительности после каждой операции стирания данных. Как это выглядит на практике, отображено на следующей паре графиков, где показано быстродействие случайного чтения и его латентность во время исполнения команды TRIM, следующей через несколько секунд после каждого удаления файлов. В этом практическом эксперименте мы удалям с накопителей восемь файлов объёмом 8 Гбайт каждый.

Но справедливости ради нужно отметить, что обработка удаления файлов происходит в M470 и M480 далеко не худшим образом. Накопители хоть и замедляются на некоторое время, полностью отзывчивость на период обработки TRIM они не теряют. И такая реализация вряд ли доставит пользователям серьёзный дискомфорт.

⇡#Производительность комплексных файловых операций

В файловых операциях MSI Spatium M470 и M480 не удаётся войти в число лидеров. При копировании файлов внутри накопителя они уступают Samsung 980 PRO и WD Black SN850, а при компрессии и декомпрессии тестовой директории, когда SSD загружаются несимметричными обращениями, результаты накопителей MSI и вовсе оказываются в нижней части диаграмм. Очевидно, что смешанные операции коньком контроллеров Phison не являются. Причём накопитель Spatium M480 в файловых тестах оказывается быстрее своего предшественника совсем незначительно, что заставляет думать, будто в контроллерах Phison с обработкой смешанных операций имеется какая-то системная проблема.

⇡#Производительность в приложениях

В тесте SPECworkstation накопитель MSI Spatium M480 показывает довольно среднюю производительность среди предложений с интерфейсом PCIe 4.0, а его предшественник, Spatium M470, оказывается сравним с PCIe 3.0-накопителем Samsung 970 EVO Plus.

Показатели производительности, полученные в различных входящих в SPECworkstation сценариях, повторяют общую картину. И это означает, что в ресурсоёмких приложениях Spatium M480 и M470 выглядят далеко не самыми интересными вариантами.

chart 9.png

Смотреть все изображения (5)

chart 10.png

chart 11.png

chart 12.png

chart 13.png

Смотреть все
изображения (5)

⇡#Производительность в играх

Средне выступают накопители MSI и в игровых дисциплинах. Здесь разрыв между Spatium M480 и M470 не так велик, и оба они отстают от PCIe 4.0-предложений производителей первого эшелона – Crucial P5 Plus, Samsung 980 PRO и WD Black SN850.

При этом в сценариях сохранения игрового прогресса, захвата видео или переноса игры с внешнего накопителя на SSD старший из двух Spatium показывает результаты, вполне достойные флагмана. Но в наиболее интересных для геймеров ситуациях – при запуске с SSD игр – производительность накопителей MSI выглядит довольно блекло. С сожалением приходится констатировать, что такой уровень быстродействия вряд ли может оправдать стоимость данных предложений.

chart 15.png

Смотреть все изображения (7)

chart 16.png

chart 17.png

chart 18.png

chart 19.png

chart 20.png

chart 21.png

Смотреть все
изображения (7)

⇡#Синтетические тесты: линейные операции

По скорости последовательных операций MSI Spatium M480 заметно превосходит накопитель прошлого поколения, M470. И если модель на контроллере Phison PS5016-E16 в целом смотрится не слишком убедительно, то более новому решению с контроллером Phison PS5018-E18 почти удаётся войти в «высшую лигу» PCIe 4.0 SSD. По крайней мере, об этом можно говорить, если не брать в расчёт производительность в смешанных нагрузках, где у любых накопителей на платформах Phison дела традиционно идут не лучшим образом.

⇡#Синтетические тесты: мелкоблочные операции

При рафинированных мелкоблочных операциях MSI Spatium M480 неожиданно удаётся продемонстрировать лидирующий уровень быстродействия. Как мы уже знаем, это не слишком ему помогает при реальных нагрузках, но факт остаётся фактом – в синтетических бенчмарках этот накопитель на базе контроллера Phison PS5018-E18 выглядит сильно. Правда, это не распространяется на случай смешанных операций, но о том, что при такой нагрузке от накопителей на платформах Phison каких-то выдающихся результатов ждать не приходится, говорилось уже не раз. Что же касается Spatium M470, то его производительность вообще никакого оптимизма не внушает. Здесь уместно напомнить, что в его основе лежит контроллер, который является адаптированной под интерфейс PCIe 4.0 версией довольно среднего PCIe 3.0-контроллера PS5012-E12.

⇡#Температурный режим

Современные накопители с поддержкой PCIe 4.0 редко радуют приемлемыми рабочими температурами – обычно они нуждаются в дополнительном и довольно эффективном охлаждении. Не спасают даже современные техпроцессы, которые всё чаще используются при производстве контроллеров последнего поколения.

MSI Spatium M470 и M480 стали ярким подтверждением сказанного. Более того, сравнивая температурный режим этих накопителей, можно заключить, что нагрев зависит скорее от производительности SSD, нежели от того техпроцесса, по которому сделан контроллер и микросхемы флеш-памяти. По крайней мере, Spatium M470 с 28-нм контроллером Phison PS5016-E16 греется не так сильно, как M480 с контроллером Phison PS5018-E18, произведённым по 12-нм нормам.

Однако есть нюансы. При нашей «эталонной» пятиминутной нагрузке из смешанных линейных операций с преобладанием чтения температура Spatium M470, по данным его собственного мониторинга, доходила до 82 градусов. При точно такой же нагрузке Spatium M480 рапортовал о нагреве до 68 градусов. График изменения температуры по времени приводится ниже, и по нему кажется, что M480 – совсем не горячий.

Но правда в том, что показаниям температуры, которые возвращают в S.M.A.R.T. современные накопители, верить вообще нельзя. Более того, если раньше SSD зачастую лишь немного искажали реальные температуры, то новые накопители вроде MSI Spatium M480 попросту нагло обманывают пользователя. Конкретно M480, кажется, вообще не умеет показывать температуры выше 68 градусов, в действительности же в этот момент его контроллер легко может иметь температуру выше 100 градусов.

Вот, например, как выглядит температурный снимок MSI Spatium M480 во время работы – на нём контроллер разогрет до 106 градусов.

Для Spatium M470 максимальная температура контроллера, которую удалось зафиксировать тепловизором, составила 95 градусов, что тоже немало, но всё-таки меньше, чем у более быстрого M480.

MSI поставляет с Spatium M480 массивный радиатор совсем не напрасно. При таких реальных температурах он будет не лишним. И его установка на накопитель приводит к закономерному снижению температур. По данным в S.M.A.R.T., нагрев уменьшается на 10 градусов – до 58 градусов.

Но 58 градусов, конечно, неправильное число – сам радиатор при работе SSD разогревается до 64 градусов.

Всё это значит, что при покупке любого из накопителей на контроллерах Phison PS5016-E16 и PS5018-E18 вопросам охлаждения нужно уделять особое внимание – эти накопители относятся к числу горячих. И хотя официальная спецификация разрешает чипам Phison разогреваться до 125 градусов, высокие температуры чреваты троттлингом и снижением производительности, и поэтому с ними нужно бороться.

⇡#Выводы

Знакомство с накопителями MSI Spatium M480 и M470 вряд ли могло стать каким-то откровением. И та и другая модель – это типовые воплощения платформ Phison E18 и E16 соответственно. Поэтому, поводя итог тестированию, можно только повторить то, что и так хорошо известно.

Основанный на контроллере PS5016-E16 накопитель MSI Spatium M470 в сегодняшних реалиях можно охарактеризовать как PCIe 4.0-решение уровня ниже среднего, но зато использующее качественную TLC-память. По реальной производительности такой SSD сопоставим с PCIe 3.0-накопителями класса Samsung 970 EVO Plus и выигрывает у них лишь при линейной записи небольших объёмов данных, которые могут поместиться в SLC-кеш. То есть в теории такое предложение может оказаться интересным при сборке среднебюджетных систем с поддержкой PCIe 4.0, основанных на процессорах Ryzen или Core последних поколений, владельцы которых по какой-то причине хотят получить поддержку современного интерфейса.

Вторая рассмотренная модель, MSI Spatium M480, использует контроллер PS5018-E18 и выглядит поинтереснее – её производительность заметно выше, чем у M470. Правда, к сожалению, в неё не попала наиболее современная и быстрая флеш-память, поэтому о флагманском уровне производительности речь всё равно не идёт – накопитель получился более медленным в сравнении с Samsung 980 PRO и WD Black SN850. Но как PCIe 4.0-решение среднего уровня Spatium M480 вполне неплох – по меньшей мере он определённо быстрее накопителей с интерфейсом PCIe 3.0 или PCIe 4.0-накопителей, построенных на контроллере SMI SM2267. Кроме того, Spatium M480 может быть оснащён фирменным радиатором, хорошо помогающим в охлаждении устройства и предоставляющим пользователям простой способ борьбы с высоким нагревом SSD.

Однако на данный момент все рассуждения о сильных сторонах Spatium M470 и Spatium M480 разбиваются об их стоимость. Первый из этих двух накопителей стоит дороже Crucial P5 Plus и заметно дороже Samsung 970 EVO Plus. Вторая же модель вообще относится к числу самых дорогих SSD из доступных на прилавках вариантов. Поэтому выгодными предложениями накопители MSI не являются, но, как и всегда в подобных случаях, мы рекомендуем следить за ценами. Судя по тому, сколько стоят другие SSD, построенные на тех же платформах, M470 и M480 могут заметно подешеветь и стать куда привлекательнее для покупки.