Обзор твердотельного накопителя Silicon Power Slim S55 на контроллере Phison S8

⇡#Методика тестирования

Тестирование проводится в операционной системе Windows 8.1, корректно распознающей и обслуживающей современные твердотельные накопители. Это значит, что в процессе прохождения тестов, как и при обычном повседневном использовании SSD, команда TRIM поддерживается и активно задействуется. Измерение производительности выполняется с накопителями, находящимися в «использованном» состоянии, которое достигается их предварительным заполнением данными. Перед каждым тестом накопители очищаются и обслуживаются с помощью команды TRIM. Между отдельными тестами выдерживается 15-минутная пауза, отведённая для корректной отработки технологии сборки мусора. Во всех тестах, если не указано иное, используются рандомизированные несжимаемые данные.

Используемые приложения и тесты:

• Iometer 1.1.0 RC1

1. Измерение скорости последовательного чтения и записи данных блоками по 256 Кбайт (наиболее типичный размер блока при последовательных операциях в десктопных задачах). Оценка скоростей выполняется в течение минуты, после чего вычисляется средний показатель.
2. Измерение скорости случайного чтения и записи блоками размером 4 Кбайт (такой размер блока используется в подавляющем большинстве реальных операций). Тест проводится дважды — без очереди запросов и с очередью запросов глубиной 4 команды (типичной для десктопных приложений, активно работающих с разветвлённой файловой системой). Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
3. Установление зависимости скоростей случайного чтения и записи при работе накопителя с 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов (в пределах от одной до 32 команд). Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
4. Установление зависимости скоростей случайного чтения и записи при работе накопителя с блоками разного размера. Используются блоки объёмом от 512 байт до 256 Кбайт. Глубина очереди запросов в течение теста составляет 4 команды. Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
5. Измерение производительности при смешанной многопоточной нагрузке. На накопитель посылаются разноплановые команды, включающие как чтение, так и запись с различными размерами блоков. Процентное соотношение между разнородными запросами приближено к реальной десктопной нагрузке (75 % — операции чтения, 25 % — запись; 75 % — случайные запросы, 25 % — последовательные; 55 % — блоки размером 4 Кбайт, 25 % — 64 Кбайт и 20 % — 128 Кбайт). Тестовые запросы генерируются четырьмя параллельными потоками. Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей производится в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
6. Исследование падения производительности SSD при обработке непрерывного потока операций случайной записи. Используются блоки размером 4 Кбайт и глубина очереди 32 команды. Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Продолжительность теста составляет два часа, измерения моментальной скорости проводятся ежесекундно. По окончании теста дополнительно проверяется способность накопителя восстанавливать свою производительность до первоначальных величин за счёт работы технологии сборки мусора и после отработки команды TRIM.

• CrystalDiskMark 3.0.3
  Синтетический тест, выдающий типовые показатели производительности твердотельных накопителей, измеренные на 1-гигабайтной области диска «поверх» файловой системы. Из всего набора параметров, которые можно оценить с помощью этой утилиты, мы обращаем внимание на скорость последовательного чтения и записи, а также на производительность произвольных чтения и записи 4-килобайтными блоками без очереди запросов и с очередью глубиной 32 команды.
• PCMark 8 2.0
  Тест, основанный на эмулировании реальной дисковой нагрузки, которая характерна для различных популярных приложений. На тестируемом накопителе создаётся единственный раздел в файловой системе NTFS на весь доступный объём, и в PCMark 8 проводится тест Secondary Storage. В качестве результатов теста учитывается как итоговая производительность, так и скорость выполнения отдельных тестовых трасс, сформированных различными приложениями.

⇡#Тестовый стенд

В качестве тестовой платформы используется компьютер с материнской платой Gigabyte GA-Z87X-UD3H, процессором Core i3-4340 и 4 Гбайт RAM DDR3-1600 МГц. Диск подключается к контроллеру SATA 6 Гбит/с, встроенному в чипсет материнской платы, и работает в режиме AHCI. Используется драйвер Intel Rapid Storage Technology (RST) 12.9.0.1001 и операционная система Windows 8.1 Enterprise x64.

Объем и скорость передачи данных в бенчмарках указываются в бинарных единицах (1 Кбайт = 1024 байт).

⇡#Участники тестирования

• Crucial M500 240 Гбайт (CT240M500SSD1, прошивка MU05);
• Crucial M550 256 Гбайт (CT256M550SSD1, прошивка MU01);
• Kingston HyperX 3K 240 Гбайт (SH103S3/240G, прошивка 5.26);
• Plextor M6S 256 Гбайт (PX-256M6S, прошивка 1.01);
• Silicon Power Slim S55 240 Гбайт (SP240GBSS3S55S25, прошивка S8FM07.0);
• Samsung 840 Pro 256 Гбайт (MZ-7PD256, прошивка DXM06B0Q);
• SanDisk Ultra Plus 256 Гбайт (SDSSDHP-256G, прошивка X2306RL);
• Seagate 600 240 Гбайт (ST240HM000, прошивка B660).

⇡#Производительность

Последовательные операции чтения и записи, IOMeter

Последовательное чтение и запись — это те типы нагрузки, с которыми платформа Phison S8, вне всяких сомнений, справляется хорошо. При чтении её результат находится в лидирующей группе и упирается в пропускную способность интерфейса, а при записи Silicon Power Slim S55 выступает на уровне крепких середнячков Seagate 600 и Plextor M6S. Иными словами, акцент в паспортных характеристиках именно на скорости последовательных операций Phison делала не просто так — это сильные стороны её контроллера, который по данным параметрам вполне может метить даже в средний рыночный сегмент.

Случайные операции чтения и записи, IOMeter

А как всё хорошо начиналось… Случайное чтение — это преобладающая нагрузка, с которой приходится сталкиваться потребительским SSD, используемым в типичных десктопах. И здесь платформа Phison S8 выступает совсем не столь удачно. Результат Silicon Power Slim S55 на диаграмме оказывается на предпоследней позиции, несмотря на то, что в соперники этому SSD мы подобрали наиболее дешёвые модели с другими видами аппаратной начинки. Рассматриваемый накопитель отстаёт и от Crucial M500, который основывается на 128-гигабитных ядрах MLC NAND, и от Plextor M6S или SanDisk Ultra Plus, базирующихся на четырёхканальных контроллерах. Утешение для платформы Phison S8 может быть только одно — она работает всё-таки быстрее, чем набивший оскомину SandForce.

Кстати, совершенно неудивительно, что Phison и Silicon Power постеснялись указать для своих продуктов паспортную скорость случайных операций чтения. По нашим оценкам, она находится в районе очень скромных по сегодняшним меркам 68 тысяч IOPS.

Со скоростью произвольной записи дело обстоит не намного лучше. Без очереди запросов результат Silicon Power Slim S55 – в арьергарде, но, когда операции формируют очередь, производительность немного подрастает и основанный на Phison S8 накопитель дотягивается по уровню производительности до платформы SandForce, которая, согласно наблюдаемым показателям практической производительности, является для платформы Phison основным конкурентом.

Давайте теперь взглянем на то, как зависит производительность Silicon Power Slim S55 ёмкостью 240 Гбайт при работе с 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов.

Оба графика наглядно показывают, что Silicon Power Slim S55 — накопитель, играющий в нижней лиге. Платформа Phison S8 может конкурировать с SandForce, но не более того. И если при записи со сравнительно небольшой глубиной очереди запросов, когда от контроллера не требуется особой вычислительной мощности и интеллектуальности, Silicon Power Slim S55 ещё может настичь младшие решения на контроллерах Marvell, то с увеличением нагрузки его относительная производительность скатывается вниз.

Следующая пара графиков отражает зависимость производительности случайных операций от размера блока данных.

Ввиду того, что контроллер Phison явно настроен на быструю работу с последовательными данными, увеличение размера блока сказывается на производительности Silicon Power Slim S55 весьма благоприятно. Впрочем, это ничего принципиально не меняет. Даже в ряду недорогих накопителей результат SSD на базе Phison PS3108-S8 кажется невысоким. Лишь при операциях записи блоков размером более 8 Кбайт Silicon Power Slim S55 удаётся превзойти более слабые с архитектурной точки зрения Crucial M500, Plextor M6S и SanDisk Ultra Plus, в которых используются либо четырёхканальные контроллеры, либо память с 128-гигабитными ядрами, либо и то и другое.

В завершение рассмотрения результатов IOmeter предлагаем взглянуть на производительность накопителей при синтетическом моделировании тяжёлой смешанной дисковой активности, в котором одновременно и в несколько потоков воспроизводятся разные типы операций.

Ничего иного на самом деле и не ожидалось. Как показали предыдущие тесты, при случайных операциях платформа Phison S8 и накопитель Silicon Power Slim S55 работают крайне медленно — это явный признак низкой вычислительной мощности контроллера Phison PS3108-S8. То есть при сложной нагрузке, требующей от контроллера сколь-нибудь интеллектуальных действий, производительность будет проседать. Что мы и видим на графике выше — Silicon Power Slim S55 отстаёт от всех возможных конкурентов, причём уровень наблюдаемого отставания очень серьёзен.

Деградация и восстановление производительности

Наблюдение за изменением скорости записи в зависимости от объёма записанной на диск информации — весьма важный эксперимент, позволяющий понять работу внутренних алгоритмов накопителя. В данном тесте мы загружаем SSD непрерывным потоком запросов на случайную запись 4-килобайтных блоков и попутно следим за той производительностью, которая при этом наблюдается. На приведённом ниже графике в виде точек отмечены результаты измерений моментальной производительности, которые мы снимаем ежесекундно, а чёрная линия показывает среднюю скорость, наблюдаемую в течение 30-секундного интервала.

При исследовании постоянства производительности неожиданно оказывается, что проседания в скорости у этого накопителя могут случаться даже тогда, когда он находится в свежем состоянии «из коробки». С одной стороны, до однократного заполнения полной ёмкости накопителя данными его средняя скорость записи остаётся почти всегда постоянной, как и должно быть у нормального SSD. Но с другой — после записи каждых 32 Гбайт происходят необъяснимые провалы в производительности, в течение которых скорость записи падает более чем на порядок. Такое поведение делает Silicon Power Slim S55 неприменимым в целом ряде задач, где постоянство производительности является критически важным фактором. Например, при потоковой записи видео. Кроме того, из-за таких внезапных перепадов в скорости флеш-диски на базе платформы Phison S8 крайне не рекомендуется использовать в RAID-массивах.

После того как Silicon Power Slim S55 перестаёт быть «свежим» и переходит в использованное состояние, скачки скорости существенно учащаются и постепенно оттягивают среднюю производительность записи к нижней границе, которая составляет всего лишь около 10-11 Мбайт/с. Кстати, сильный разброс в скоростях в использованном состоянии — ещё один признак «бюджетности». В более серьёзных контроллерах сохранению постоянства скорости в любых ситуациях отводится отдельное внимание.

Впрочем, всё, что изображено на приведённых выше графиках, — синтетическая ситуация, интересная лишь для изучения особенностей контроллера, но не иллюстрирующая поведение SSD в реальной жизни. Что же действительно важно, так это то, как после такой деградации происходит восстановление производительности до первоначальных величин. Для исследования этого вопроса после завершения теста, приводящего к деградации скорости записи, мы выжидаем 15 минут, в течение которых SSD может попытаться самостоятельно восстановиться за счёт сборки мусора, но без помощи со стороны операционной системы и команды TRIM, и замеряем скорость. Затем на накопитель принудительно подаётся команда TRIM — и скорость измеряется ещё раз.

Чем дальше, тем интереснее. Этот график, как и предыдущий, оказывается совершенно непохожим на то, что мы видим в таких испытаниях обычно. Но начать следует с того, что у основанного на процессоре Phison PS3108-S8 твердотельного накопителя Silicon Power Slim S55 240 Гбайт неожиданно обнаруживается фоновая сборка мусора, способная работать без участия операционной системы и команды TRIM. Впрочем, в таких ситуациях за время простоя накопитель упреждающе высвобождает под будущие операции всего 7 Гбайт пространства, в то время как в теории мог бы подготовить в два с половиной раза больше места. Так что реализация автономной сборки мусора в платформе Phison S8 не самая удачная, хотя многие SSD не могут похвастать и этим.

Самое же интересное, что TRIM у Silicon Power Slim S55 240 Гбайт работает примерно с тем же результатом, что и фоновая сборка мусора. Скорость накопителя возвращается к первоначальным величинам, однако после записи порядка 8 Гбайт данных падает обратно, до минимальных значений. Значит ли это, что Silicon Power Slim S55, а также и другие флеш-диски, построенные на платформе Phison S8, подвержены деградации производительности? Отнюдь нет. Как показало более подробное разбирательство, в конечном итоге TRIM отрабатывается рассматриваемым SSD вполне полноценно, и эта команда позволяет заранее освободить под будущие записи всё не занятое файлами пространство флеш-памяти. Однако обработка TRIM у Silicon Power Slim S55 происходит значительно медленнее, чем у всех прочих SSD. Например, выдерживаемой нами после подачи этой команды 15-минутной паузы для зачистки полного объёма SSD оказывается явно недостаточно.

В медленной работе TRIM нет ничего страшного, главное, что SSD, находящийся в интенсивной эксплуатации, возвращать себе первоначальную производительность всё же способен. Но Silicon Power Slim S55 — это первый накопитель в нашей практике, обладающий столь необычной поддержкой команды TRIM.

Результаты в CrystalDiskMark

CrystalDiskMark — это популярное и простое тестовое приложение, работающее «поверх» файловой системы, которое позволяет получать результаты, легко повторяемые обычными пользователями. И то, что выдаёт этот бенчмарк, с качественной точки зрения почти не отличается от показателей, которые были получены нами в тяжёлом и многофункциональном пакете IOmeter.

При последовательных операциях Silicon Power Slim S55 демонстрирует очень неплохой уровень производительности, сопоставимый со скоростью самых быстрых потребительских SSD из числа недорогих. При произвольных же операциях он становится явным аутсайдером, проигрывая в быстродействии вообще всем соперникам. Увеличение глубины очереди запросов практически ничего не меняет, лишь при случайной записи рассматриваемому SSD на платформе Phison S8 удаётся немного превзойти Kingston HyperX 3K и SanDisk Ultra Plus.

PCMark 8 2.0, реальные сценарии использования

Тестовый пакет Futuremark PCMark 8 2.0 интересен тем, что он имеет не синтетическую природу, а напротив — основывается на том, как работают реальные приложения. В процессе его прохождения воспроизводятся настоящие сценарии-трассы задействования диска в распространённых десктопных задачах и замеряется скорость их выполнения. Текущая версия этого теста моделирует нагрузку, которая взята из реальных игровых приложений Battlefield 3 и World of Warcraft и программных пакетов компаний Abobe и Microsoft: After Effects, Illustrator, InDesign, Photoshop, Excel, PowerPoint и Word. Итоговый результат исчисляется в виде усреднённой скорости, которую показывают накопители при прохождении тестовых трасс.

Производительность в PCMark 8 — один из важнейших параметров для понимания того, насколько хорош тот или иной накопитель в реальном использовании. И если верить полученным здесь показателям, получается, что накопитель Silicon Power Slim S55 — это бюджетный флеш-диск с начальным (по сегодняшним меркам) уровнем производительности. В этом SSD можно увидеть альтернативу SandForce-решениям, по средней скорости в приложениях они примерно одинаковы. Ни на что большее платформа, предлагаемая Phison, претендовать не может. Почти все недорогие SSD производителей первого эшелона оказались быстрее, чем Silicon Power Slim S55. Более того, заметно лучшую производительность смогли обеспечить даже Plextor M6S и SanDisk Ultra Plus — несмотря на то, что их контроллеры имеют вдвое более низкую степень параллелизма.

Интегральный показатель PCMark 8 следует дополнить и показателями производительности, выдаваемыми флеш-дисками при прохождении отдельных тестовых трасс, которые моделируют различные варианты реальной нагрузки.

Однако надо заметить, что Silicon Power Slim S55 отстаёт от соперников по интегральной производительности главным образом из-за того, что у него катастрофически низка производительность на случайных операциях. При последовательных же обращениях к данным этот же SSD выдаёт вполне пристойную скорость, а значит, его поведение в различных приложениях может различаться. Именно это хорошо иллюстрирует приведённая выше диаграмма: в отдельных приложениях, где в первую очередь происходят интенсивные последовательные операции, таких, например, как Adobe Photoshop, относительное быстродействие Silicon Power Slim S55 может находиться на гораздо лучшем уровне, чем в прочих задачах.

⇡#Выводы

Готовясь к этому обзору, мы не рассчитывали, что Silicon Power Slim S55 может оказаться высокопроизводительным твердотельным накопителем. Так оно и получилось. Этот SSD ориентирован на самый нижний ценовой сегмент и не собирается привлекать к себе внимание ни высоким показателями быстродействия, ни какими-то уникальными возможностями. В нём всё служит цели снижения себестоимости — и именно низкая цена выступает его главным козырем. На данный момент Silicon Power Slim S55 продаётся дешевле прочих флеш-дисков с интерфейсом SATA 6 Гбит/с — и этого вполне хватает для того, чтобы сделать его интересным для достаточного количества покупателей. В нём нет никаких критичных дефектов, он, как и положено твердотельному накопителю, работает на порядок быстрее механических жёстких дисков, а его надёжность не вызывает нареканий благодаря использованию высококачественной флеш-памяти и проверенного временем контроллера. Поэтому Silicon Power Slim S55 вполне достоин того, чтобы стать первым шагом в мир SSD для тех экономных пользователей, которые всё-таки хотят прикоснуться к современным технологиям.

Однако при этом всё же следует отдавать себе отчёт в том, что платформа Phison S8, лежащая в основе рассмотренного SSD, — это бюджетное решение начального уровня. По своему среднему быстродействию она очень похожа на платформу SandForce, но при этом невыгодно отличается от неё драматически низкими скоростями при произвольных операциях и отсутствием какого-либо постоянства производительности при продолжительной записи. Поэтому даже несмотря на то, что SandForce сильно расстраивает своей деградацией скоростей записи по мере использования, в ряде случаев SSD на базе SF-2281 могут быть привлекательнее решений с контроллером Phison PS3108-S8. А уж о том, что сравнительно недорогие и очень интересные альтернативные варианты есть среди продуктов производителей SSD первого эшелона, например у Crucial или SanDisk, лучше не упоминать вообще, чтобы не завершать этот обзор на совсем печальной для его героя ноте.

Иными словами, Silicon Power Slim S55 интересен ровно до тех пор, пока он стоит меньше других флеш-приводов, в основе которых лежат более совершенные аппаратные платформы. Если же вы готовы потратить на дисковую подсистему немного больше, чем просят за Silicon Power Slim S55, то легко сможете подобрать себе лучший флеш-накопитель. Можно пойти и другим путём, дождавшись появления в продаже Crucial MX100, который, скорее всего, будет выгоднее варианта Silicon Power и по цене, и уж тем более — по производительности. Мы же, со своей стороны, постараемся не упускать из виду последние тенденции на рынке SSD и будем информировать наших читателей о появлении новых привлекательных предложений.