Обзор SSD-накопителя Samsung 960 EVO: довольно революций!

Следующий год должен стать периодом лавинообразного роста популярности накопителей с интерфейсом PCI Express, – сходятся во мнении все ведущие производители. В то же время такие прогнозы нам приходится слышать уже далеко не впервые: всплеска интереса к NVMe SSD мы ждали и год, и два года тому назад. Но сейчас перспективы широкого распространения таких накопителей кажутся гораздо более реальными, чем раньше. И дело тут отнюдь не в том, что производительность современных NVMe SSD стала в разы превышать скорость традиционных SATA SSD. И даже не в том, что число платформ, способных принять NVMe-накопители в форм-факторе M.2, неуклонно растёт с каждым днём. Главная причина, по которой этот интерфейс действительно может стать основным вариантом для подключения скоростных накопителей, – в долгожданном снижении их цен до приемлемого для среднестатистического покупателя уровня.

Действительно, использование твердотельным накопителем шины PCI Express до недавних пор автоматически означало, что речь идёт либо о серверной модели, либо о флагманском продукте. И то и другое всегда конвертировалось в солидную наценку относительно типичной стоимости SSD, поэтому NVMe-накопители могли попасть лишь в высокопроизводительные компьютеры верхней ценовой категории. Однако во второй половине этого года ситуация начала заметно меняться. Рынок NVMe SSD начал приобретать признаки сегментации, то есть, помимо дорогих моделей, в продаже стали появляться предложения с существенно более низкой ценой. И апофеозом этого процесса, отлично иллюстрирующим произошедшие изменения, стал выход Intel SSD 600p – NVMe-накопителя со стоимостью среднестатистического SATA SSD.

Впрочем, Intel SSD 600p – вариант несколько специфичный, и такую цену он получил только потому, что его производительность серьёзно ниже, чем у любых конкурентов. Однако благодаря поднятой Intel волне о выпуске NVMe-накопителей среднего уровня задумались и другие производители. Например, вместе с Intel SSD 600p, который предлагает удельную цену за гигабайт на уровне $0,35-0,40, в магазинах появился и весьма выгодный Plextor M8Pe с удельной ценой на уровне $0,45-0,55. Это, конечно, несколько дороже 600p, но вариант Plextor предлагает совсем иной уровень производительности и основывается на MLC-памяти. К тому же если вспомнить, что до сих пор нормальной стоимостью для NVMe SSD считалось $0,6-0,7 за гигабайт, предложение Plextor начинает выглядеть весьма соблазнительно.

Но в этом материале речь пойдёт не о Intel SSD 600p или Plextor M8Pe, о которых мы уже писали. Сегодня герой нашего обзора – ещё один недорогой NVMe SSD, который вполне способен дать мощный толчок росту популярности таких решений даже в одиночку. Дело в том, что в набирающий силу сегмент массовых NVMe-накопителей приходит тяжеловес – компания Samsung. Эта фирма уже доказала способность предлагать SSD с максимальной производительностью, SSD с максимальной ёмкостью и SSD с удивительно выгодным сочетанием потребительских характеристик. А теперь компания собрала воедино всё то, за что мы уважаем её накопители серий 960 PRO и 850 EVO, и выпустила Samsung 960 EVO – недорогой NVMe SSD нового поколения, который готовится стать главным действующим лицом в предстоящем перекраивании рынка.

И действительно, на первый взгляд Samsung 960 EVO выглядит как супергерой. Он основывается на аналогичной используемой в 960 PRO платформе Polaris, но при этом предлагает удельную стоимость гигабайта на уровне $0,45-0,50. То есть Samsung выводит на рынок беспрецедентный NVMe SSD, который не только на 25 процентов дешевле флагманского 960 PRO, но и уступает по цене даже SATA-накопителю 850 PRO. При этом декларируемая производительность новинки позволяет поставить её в один ряд с флагманами, и поэтому создаётся впечатление, будто бы Samsung 960 EVO – это то лучшее, что можно пожелать в данный момент для дисковой подсистемы среднестатистического персонального компьютера.

Естественно, такую новинку обойти вниманием мы никак не могли. И сегодня, за две недели до начала массовых продаж Samsung 960 EVO, мы предлагаем познакомиться с его полным обзором.

⇡#Технические характеристики

О том, что Samsung 960 EVO – это гибрид 960 PRO и 850 EVO, было сказано совсем не для красного словца. Такое описание отражает суть данного накопителя как нельзя более точно. Ведь новинка объединяет контроллер Polaris, с которым мы познакомились месяц назад на примере самсунговского NVMe-флагмана, с наиболее современной TLC 3D V-NAND третьего поколения, применяемой в настоящее время в 850 EVO. И именно поэтому Samsung 960 EVO представляется столь многообещающим. Как мы знаем на примере SATA-модели 850 EVO, трёхмерная TLC-память компании Samsung обеспечивает очень достойную скорость и выносливость, а по 960 PRO известно, что мощность контроллера Polaris позволяет почти полностью реализовать пропускную способность интерфейса PCI Express 3.0 x4. А это значит, что от Samsung 960 EVO можно ожидать очень многого, и в первую очередь – близкой с 960 PRO производительности при гораздо более доступной цене.

И действительно, Polaris – это самый мощный контроллер для NVMe-накопителей потребительского класса, который существует на данный момент. В то время как высокопроизводительные контроллеры, которые используют прочие разработчики SSD, могут предложить в лучшем случае три или четыре ядра, Samsung Polaris основывается на пятиядерном ARM-процессоре, одно из ядер которого полностью отдано под обслуживание операций обмена данными с хостом. Именно такая архитектура контроллера уже позволила Samsung создать самый быстрый NVMe SSD современности – 960 PRO. Samsung 960 EVO основан на таком же базовом чипе, однако, судя по всему, в нём применена его несколько замедленная по частоте версия. При анализе результатов тестирования мы остановимся на этом предположении несколько подробнее.

Для работы с флеш-памятью контроллер Polaris использует классическую восьмиканальную схему. В Samsung 960 EVO в его восьми каналах устанавливается TLC 3D V-NAND третьего поколения – именно это и отличает данный накопитель от 960 PRO, где применена MLC 3D V-NAND. Впрочем, вряд ли это может как-то особенно негативно сказаться на производительности. Если судить по 850 EVO, где применяется такая же память, её массив способен выдавать скорость существенно выше полосы пропускания SATA-интерфейса уже в конфигурациях с ёмкостью от 500 Гбайт. Понятно, что в Samsung 960 EVO с его PCI Express 3.0 x4-интерфейсом и всемеро более высокой пропускной способностью худшие характеристики TLC 3D V-NAND по сравнению с MLC 3D V-NAND всё-таки как-то будут проявляться, но катастрофически низких скоростей записи (как, например, в Intel SSD 600p) мы, конечно же, не увидим. Как минимум потому, что в Samsung 960 EVO присутствует вместительный SLC-кеш с WriteBack-схемой (с отложенной записью).

Основанная на кешировании операций технология ускоренной записи TurboWrite применялась и в SATA-накопителях Samsung на базе TLC 3D V-NAND. Но в новом NVMe-накопителе Samsung 960 EVO она вышла на новый уровень, что отразилось и на терминологии – теперь речь идёт о технологии Intellegent TurboWrite. Её «интеллектуальность» проявляется в двух новых свойствах. Во-первых, изменился объём фиксированного SLC-кеша. Если в 850 EVO на каждые 250 Гбайт ёмкости накопителя полагалось по 3 Гбайт памяти, работающей в быстром SLC-режиме, то в 960 EVO объём статического SLC-кеша составляет 4 Гбайт у накопителей объёмом 250 и 500 Гбайт и 6 Гбайт – у терабайтного SSD. Во-вторых, фиксированным SLC-кешем дело теперь не ограничивается, и к нему добавлена динамическая часть, объём которой может меняться в процессе работы в зависимости от нагрузки и наличия в массиве флеш-памяти свободных страниц. Ограничен лишь максимальный размер динамической части SLC-кеша: максимально она может прибавлять к фиксированной части до 9 Гбайт на каждые 250 Гбайт ёмкости накопителя.

Скорость работы статической и динамической частей SLC-кеша одинакова. Разница лишь в том, что статический сегмент выделен из резервной области массива флеш-памяти накопителя, а для динамической части используется доступная для пользователя память. Это значит, что, если накопитель забит данными «под завязку», размер динамической части будет снижаться или она даже может пропадать совсем. Для того же, чтобы такого не происходило, на Samsung 960 EVO должно оставаться незаполненными чуть более 10 процентов пространства.

Добавление к Samsung 960 EVO динамического SLC-кеширования позволило увеличить размер области, в которую возможна быстрая запись, до таких пределов, при которых пользователь, скорее всего, с реальной скоростью TLC 3D V-NAND сталкиваться не будет вообще. Даже в младшей версии накопителя ёмкость объединённого кеша доходит до 13 Гбайт, а это – больше размеров папок, с которыми в типичных персональных компьютерах могут одномоментно проводиться операции записи.

С учётом технологии Intellegent TurboWrite характеристики Samsung 960 EVO выглядят следующим образом.

Обратите внимание: Samsung 960 EVO 250 Гбайт отличается от более ёмких модификаций установленной флеш-памятью. В младшем накопителе используется TLC 3D V-NAND с размером кристаллов по 128, а не по 256 Гбит. Это позволяет получить в нём такую же степень параллелизма массива флеш-памяти, как и в полутерабайтной модификации. В результате все представители линейки 960 EVO обещают примерно одинаковые скоростные показатели, и производительность 250-гигабайтной версии должна быть почти не хуже, чем у старших вариантов.

И это можно считать одним из признаков того, что Samsung в серии 960 EVO делает упор именно на небольшие объёмы, которые интересны не столько для дорогих ПК, сколько для конфигураций среднего уровня. В линейке 960 PRO, например, четвертьтерабайтной версии нет вообще, а в модельном ряду 960 EVO шкала объёмов смещена на один шаг вниз: она начинается с отметки в 250 Гбайт, но и заканчивается на терабайте.

Однако самый верный признак того, что Samsung в 960 EVO – никакое не элитное, а самое настоящее массовое решение, – его цена. Пока он ещё не поступил в продажу, но производитель обещает реализовывать новинку даже дешевле некоторых своих SATA SSD. Иными словами, именно данная модель в понимании Samsung должна стать наиболее интересным предложением для потребительского рынка на ближайшее время. Компания уже однажды смогла полностью перестроить рынок, сделав собственные решения на базе многослойной флеш-памяти самыми продаваемыми SSD, а теперь при помощи 960 EVO она планирует развернуть интерес покупателей в сторону M.2-моделей, работающих по протоколу NVMe.

Наглядно продемонстрировать перспективы новинки может следующая таблица, в которой мы сравнили скоростные характеристики наиболее актуальных на данный момент моделей NVMe-накопителей.

Если учесть, что Samsung 960 EVO должен стать одним из самых дешёвых вариантов из приведённого списка (за исключением совсем уж печального Intel SSD 600p), то выбор во многих случаях кажется совершенно очевидным. Ведь по декларируемым показателям производительности 960 EVO – второй вслед за 960 PRO потребительский накопитель с интерфейсом PCI Express 3.0 x4.

Любопытно, что основанный на 48-слойной TLC-3D-памяти 960 EVO обещает производительность даже выше, чем у прошлого флагманского NVMe-накопителя 950 PRO, в котором применяется 32-слойная MLС 3D V-NAND. Однако здесь нужно помнить о том, что память с трёхбитовой ячейкой всегда имеет более высокую латентность, что маскируется в пиковых показателях производительности, но может сказываться на скорости обработки реальных запросов. Тем не менее Samsung утверждает, что мелкоблочные неконвейеризируемые операции 960 EVO может обслуживать с таким же темпом, как и 960 PRO.

Поэтому единственный изъян 960 EVO, который заметен в формальных характеристиках новинки, – условия гарантии. Её срок ограничивается трёхлетним периодом, характерным для SSD среднего уровня. Впрочем, это как раз и отражает позиционирование новинки, к тому же предельные объёмы разрешённой записи при этом позволяют использовать её достаточно интенсивно и обновлять более половины полной ёмкости SSD ежедневно.

Зато в части функций безопасности Samsung 960 EVO не уступает старшему собрату. Как и 960 PRO, он поддерживает аппаратное шифрование данных по алгоритму AES-256. Причём речь идёт о полнофункциональном криптографическом движке, который может предложить не только шифрование уровня Class 0, но и технологию TCG/Opal v2.0, к которой в перспективе будет добавлена и совместимость со спецификацией Microsoft eDrive (IEEE1667).

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Планомерно переводя линейку потребительских накопителей на высокоскоростной интерфейс PCI Express 3.0 x4, Samsung сделала ставку на форм-фактор M.2. В новом накопителе компания продолжает гнуть свою линию, поэтому 960 EVO будет существовать лишь в исполнении M.2 2280. Впрочем, в этом нет никакой проблемы. Слоты M.2 с поддержкой PCI Express-подключения сегодня имеются во всех актуальных платформах, кроме того, ничто не препятствует установке Samsung 960 EVO в обычный слот PCIe через переходник, разве только этот переходник придётся приобрести отдельно.

M.2-плата Samsung 960 EVO сильно отличается по компоновке от 960 PRO, однако на первый взгляд это почти не заметно. Она имеет односторонний дизайн, а все микросхемы закрыты наклейкой, на которой приведена необходимая для идентификации накопителя информация, включая PSID-ключ, требующийся при сбросе пароля шифрования.

Samsung 960 EVO 250 Гбайт, 500 Гбайт и 1 Тбайт (снизу вверх)

Оборотная сторона платы Samsung 960 EVO тоже закрыта наклейкой, причём в данном случае это – инновационный стикер, сделанный из медной фольги. С его помощью накопитель эффективнее рассеивает выделяемое тепло, что во многих случаях позволяет избежать перегрева и активации термозащиты, которая снижает производительность. В старшей модели такой подход уже показал свою эффективность, и поэтому точно такая же, как на 960 PRO, теплопроводящая наклейка присутствует и на 960 EVO.

Если с SSD снять все этикетки, то нетрудно убедиться в том, что все три версии 960 EVO используют один и тот же вариант печатной платы. Причём вариант этот больше похож на плату прошлогоднего флагмана 950 PRO, чем на 960 PRO. Характерных особенностей тут две. Во-первых, под размещение микросхем флеш-памяти отводится лишь две, а не четыре посадочных позиции. Именно поэтому создание двухтерабайтных модификаций 960 EVO на базе этого дизайна невозможно. Во-вторых, освободившееся место занимает отдельный чип LPDDR3 SDRAM, в то время как во флагманском накопителе оперативная память была упрятана в одну микросхему вместе с контроллером.

Samsung 960 EVO 250 Гбайт, 500 Гбайт и 1 Тбайт (снизу вверх)

Если присмотреться к маркировкам, то можно сделать ещё несколько наблюдений, касающихся устройства рассматриваемых накопителей. Так, контроллеры Polaris на всех трёх версиях 960 EVO используются совершенно одинаковые, однако объём DRAM-буфера при этом различается. Две младших модификации оперируют 512-мегабайтным LPDDR3-буфером, а в старшей модели установлен гигабайт оперативной памяти.

Различными по внутренней компоновке микросхемами набран и массив флеш-памяти. В Samsung 960 EVO 250 Гбайт установлены чипы, в которых штабелировано по восемь 128-гигабитных 48-слойных кристаллов TLC 3D V-NAND; в накопителе объёмом 500 Гбайт применяются 48-слойные чипы с ёмкостью по 256 Гбит; а в 960 EVO 1 Тбайт микросхемы флеш-памяти содержат по шестнадцать 256-гигабитных 48-слойных кристаллов. Именно поэтому в любой версии Samsung 960 EVO на плате всегда есть по две микросхемы TLC 3D V-NAND, но параллелизм массивов флеш-памяти при этом различается. Накопители ёмкостью 250 и 500 Гбайт состоят из шестнадцати NAND-устройств, а в терабайтной версии их 32.

Декларируемые объёмы представителей серии 960 EVO кратны 250 Гбайт, а значит, пользователю доступен примерно 91 процент от общего объёма установленной флеш-памяти. Ещё около 2,5-4,5 процентов ёмкости отдано под статический SLC-кеш, работающий в рамках технологии Intellegent TurboWrite. Остальное пространство используется контроллером под внутренние нужды – для сборки мусора, выравнивания износа и под резервный фонд.

И к сказанному остаётся лишь добавить, что дизайн Samsung 960 EVO на самом деле не уникален. Совершенно аналогичным образом устроен основанный на тех же комплектующих OEM-накопитель PM961, в котором предварительно обкатывалась комбинация из контроллера Polaris и TLC 3D V-NAND третьего поколения. Однако потребительская версия всё же имеет некоторые отличия. Во-первых, в ней использована иная микропрограмма, с улучшенной производительностью и поддержкой технологии Intellegent TurboWrite. Во-вторых, для своих потребительских моделей Samsung изготавливает печатные платы чёрного цвета, которые, по мнению специалистов компании, лучше вписываются в самосборные компьютеры продвинутых пользователей.

⇡#Программное обеспечение

Тестируя Samsung 960 PRO, мы сетовали, что у производителя не был готов совместимый с этой моделью NVMe-драйвер, способный улучшить определённые аспекты производительности. К сегодняшнему дню ситуация поменялась – программисты Samsung выпустили новый драйвер версии 2.0.

Этот драйвер действительно оптимизирует профиль производительности Samsung 960 PRO и 960 EVO и несколько улучшает (в пределах 10 процентов) скорость случайной записи и случайного чтения при глубокой очереди запросов. Правда, при этом несколько снижается производительность при смешанной нагрузке, но серьёзной проблемы это не составляет.

Вместе с новым драйвером должна была появиться и следующая, совместимая с новинками версия сервисной утилиты Samsung Magician, в которой обещан переработанный интерфейс и целый ряд новых функций. Однако пока Samsung так и не смогла предоставить нам даже бета-версию перспективной утилиты, пообещав сделать это лишь в конце ноября.