Обзор накопителя Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO: новые лики Phison E7

SSD под торговой маркой Smartbuy получили широкую популярность в 2013 году. Этому немало способствовало тесное сотрудничество компании «Топ Медиа», продвигающей бренд Smartbuy на российском рынке, с независимым тайваньским разработчиком контроллеров Phison, у которого в тот период как раз начали появляться неплохие по сочетанию цены и производительности решения. Однако накопители Smartbuy оказались востребованы не только по этой причине, но и из-за того, что в дополнение к вполне достойным характеристикам быстродействия и надёжности они почти всегда оказывались дешевле конкурирующих предложений. Маркетинговая политика строилась с оглядкой на местную специфику, и это позволяло минимизировать издержки и обыгрывать глобальных производителей. В результате почти всегда накопители под маркой Smartbuy получались банально дешевле прочих вариантов, но при этом оставались совершенно полноценными SSD без явных признаков экономии или удешевления.

За последующие несколько лет Smartbuy смогла только утвердиться в своём амплуа. Серии накопителей Ignition 2, а затем Ignition 4, Firestone и Revival можно без преувеличения назвать легендарными. Знакомство с технологией SSD для многих экономных пользователей ПК началось именно с них, и такие накопители в своё время били рекорды продаж.

Однако во второй половине 2016 года ситуация на рынке SSD стала серьёзно меняться. Все карты Smartbuy, да и не только ей, спутал возникший дефицит флеш-памяти и последовавший за ним рост цен. Закупать NAND-память по выгодной стоимости компании становилось всё труднее, к тому же зачастую нужных вариантов у ключевого партнёра попросту не оказывалось в наличии, что влекло за собой как рост себестоимости продукции, так и сокращение её поставок. В результате от упора на близкое сотрудничество с Phison пришлось отказаться, и сейчас ассортимент твердотельных накопителей Smartbuy сформирован из пёстрого набора разнородных предложений, в котором то возникают, то опять пропадают совершенно неожиданные сочетания контроллеров и памяти. В настоящее время модельный ряд SSD под маркой Smartbuy формируется силами уже трёх разных ODM-производителей, и именно поэтому возникает впечатление, что какая-то чёткая логика в нём отсутствует. На самом же деле это не совсем так, но его наполнение отчасти действительно определяется доступностью и стоимостью тех или иных платформ SSD на открытом рынке.

Впрочем, это совершенно не означает, что Smartbuy собирается уходить от своей изначальной стратегии. Полномасштабное сотрудничество с Phison наверняка будет продолжено, как только для того сложится благоприятная ситуация на рынке флеш-памяти. Однако пока компании пришлось вынужденно притормозить с реализацией дешёвых накопителей на контроллерах конкретно этого разработчика и вместо этого попытаться сыграть с контроллерами Phison в более высоком ценовом сегменте. Именно так в ассортименте Smartbuy появились NVMe-накопители на платформе Phison PS5007-E7. Причём с ними компания поступила не совсем привычно. Те NVMe SSD, которые предлагает Smartbuy, отнюдь не дёшевы. Их скорее можно отнести к числу NVMe-решений среднего уровня. Привлекательность же таких предложений для конечных пользователей производитель постарался обеспечить не ценовым аргументом, а применением каких-то оригинальных и уникальных наработок.

Именно поэтому наше внимание и привлекала очередная новинка отечественного поставщика SSD. Предложенный им накопитель PCIe GEN 3x4 5007 PRO – это отнюдь не типовой NVMe SSD на платформе Phison PS5007-E7, подобный Patriot Hellfire M.2, Corsair FORCE SERIES MP500, Kingston KC1000 и массе других моделей. Он представляет собой куда более интересный и необычный продукт для потребительского рынка, который, с одной стороны, подключается к системе через слот PCI Express 3.0 x4, а с другой – подобно серверным моделям оснащается защитой от перебоев питания, которой в моделях такого класса пока ещё никто (за исключением Intel) не предлагал.

⇡#Технические характеристики

Твердотельный накопитель PCIe GEN 3x4 5007 PRO, как и все другие SSD под маркой Smartbuy, оригинальной разработкой не является. Рассматриваемый SSD от начала и до конца спроектирован инженерами Phison и изготавливается на предприятиях ODM-производителя PTI (Powertech Technology Inc.), который тесно сотрудничает с авторами контроллера. Впрочем, то же самое можно сказать почти про любой другой накопитель, основанный на чипе Phison, поэтому в этом нет ничего удивительного. И даже напротив, то, что за Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO в конечном итоге несёт ответственность крупная компания с мощным инженерным ресурсом, служит гарантией отсутствия в его дизайне каких-либо врождённых проблем.

В то же время назвать Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO типичным решением на базе контроллера Phison PS5007-E7 и планарной MLC-памяти невозможно. Дело в том, что подавляющее большинство потребительских SSD с такой начинкой выпускаются в виде M.2-модулей с NVMe-интерфейсом. Накопитель же Smartbuy – это карта расширения, устанавливаемая в слот PCI Express 3.0 x4. Причём абсолютно цельная и неделимая, то есть не такая, которая состоит из переходника и M.2-накопителя, как это часто бывает в подобных случаях.

Конкретно же таких вариантов реализации платформы Phison E7, как предлагает Smartbuy, на самом деле совсем мало. На память приходят лишь две похожие альтернативы: Galax HOF PCI-E и Zotac Sonix, однако полной аналогии нет и с ними, поскольку в Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO есть действительно уникальная функция – защита обрабатываемых данных от перебоев питания.

Использование форм-фактора карты расширения PCI Express позволяет решить и сразу несколько проблем. Во-первых, накопитель Smartbuy оказывается совместим с любой современной системой – для его установки не нужен специальный слот M.2. Во-вторых, увеличенные габариты и более разреженная компоновка платы помогает улучшить охлаждение, а также позволяет создавать SSD с большим числом микросхем флеш-памяти, то есть более высокой ёмкости. В-третьих, подобных PCIe GEN 3x4 5007 PRO накопителей в среднестатистический компьютер может быть установлено банально больше, чем M.2-модулей, причём пользователь может выбрать, по какой схеме SSD будет работать в каждом конкретном случае: либо через процессорные линии PCI Express, либо – через чипсетные.

Но и недостатки, безусловно, тоже есть. Правда, все они связаны с размером PCI Express-платы: так, Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO не подходит для компактных или мобильных систем.

На потребительских же характеристиках форм-фактор, естественно, не сказывается. Спецификации Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO выглядят почти так же, как и у любого другого SSD, построенного на восьмиканальном и четырёхъядерном контроллере Phison PS5007-E7.

Если исходить из заявленных показателей производительности, то Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO должен быть сопоставим по быстродействию с предложениями уровня Plextor M8Pe. Однако нужно иметь в виду пару особенностей любых накопителей, построенных на контроллере Phison PS5007-E7, которые несколько обесценивают указанные в таблице величины.

Во-первых, максимальную скорость при чтении NVMe-контроллер Phison показывает только при серьёзном увеличении очереди запросов. Поэтому обещанные 2,8 Гбайт/с увидеть в реальном использовании практически невозможно, это ориентир, достигаемый исключительно в синтетических тестах. Вообще говоря, подобная ситуация в той или иной степени характерна для любых SSD c NVMe-интерфейсом, однако в контроллере Phison PS5007-E7 она проявляется особенно сильно.

Во-вторых, несмотря на то, что Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO – это накопитель на планарной MLC-памяти, в нём реализована функция ускоренной записи на основе SLC-кеширования. Объём работающей в SLC-режиме кеш-памяти составляет 8 Гбайт на каждые 240 Гбайт ёмкости SSD, и заявленные в спецификациях скорости записи наблюдаются лишь в пределах этого пространства. Поэтому, кстати, объём представителей рассматриваемой серии кратен 240, а не 256 Гбайт – дополнительное пространство отрезается как раз на SLC-кеш.

Впрочем, тот факт, что указанные в официальных источниках показатели производительности несколько приукрашают реальную ситуацию, давно никого не удивляет. Поэтому больше внимания стоит уделить не им, а ограничениям ресурса, которые Smartbuy неожиданно решила сообщить для своей новинки. Сделано это для накопителя под данной маркой чуть ли не впервые, и появление чётких ориентиров по выносливости можно только приветствовать. В накопителе PCIe GEN 3x4 5007 PRO используется планарная MLC-память, выпускаемая Toshiba по 15-нм техпроцессу, и формально она рассчитана как минимум на 3 тысячи циклов перезаписи. Однако на самом деле, как показывают тесты выносливости SSD, кристаллы могут сильно различаться по качеству.

Для рассматриваемой модели производитель гарантирует возможность перезаписи всего объёма накопителя 1500 раз, и в результате получается достаточно высокий теоретический ресурс, который выше, чем у похожих накопителей на том же контроллере. Хочется надеяться, что такие заявления имеют под собой реальные основания и в потребительский NVMe-накопитель Smartbuy устанавливается флеш-память лучших сортов. Правда, при этом несколько удивляет, что на фоне высокого ресурса гарантийный срок на PCIe GEN 3x4 5007 PRO установлен всего в три года. В результате, для того, чтобы выработать заявленную выносливость, накопитель придётся полуторакратно перезаписывать каждый день.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Для тестирования мы получили от Smartbuy версию PCIe GEN 3x4 5007 PRO ёмкостью 480 Гбайт. Такой вариант имеет достаточную степень параллелизма флеш-памяти, а потому полностью раскрывает возможности архитектуры. 240-гигабайтный же вариант, например, заметно медленнее.

Как уже было сказано, Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO – это плата с интерфейсом PCI Express 3.0 x4, имеющая форм-фактор HHHL (половинная длина, половинная ширина). Это значит, что её можно устанавливать как в полноразмерные, так и в низкопрофильные системы: две версии крепёжных планок входят в комплект поставки.

Выполненных в таком формате NVMe-накопителей мы уже повидали немало, особенно данное исполнение любит использовать компания Plextor, однако у продукта Smartbuy есть две особенности. Первая – монолитность конструкции, исключающая возможность разборки PCIe GEN 3x4 5007 PRO на части. И вторая – отсутствие какой-либо системы охлаждения. Вообще говоря, многие энтузиасты предпочитают NVMe SSD в виде карт PCI Express именно из-за того, что у таких решений не возникает перегрев и температурный троттлинг. Однако дело тут, конечно, не столько в размере, столько в том, что данный форм-фактор позволяет закрыть плату накопителя массивным и эффективным радиатором. И этим активно пользуются производители. Откровенно говоря, потребительских SSD с шиной PCI Express, которые бы поставлялись без штатного охлаждения, мы ещё не видели. Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO – первый.

При этом сказать, что SSD на базе контроллера Phison PS5007-E7 не склонны к перегреву, достаточно сложно. Например, побывавший у нас в тестах M.2-накопитель Patriot Hellfire M.2, основанный на этом чипе и лишённый какого бы то ни было охлаждения, при непрерывных операциях записи разогревался до критических 80 градусов всего за 30 секунд. Поэтому даже те производители, которые делают накопители на платформе Phison E7 в формате плат для слотов PCI Express, предпочитают ставить на них радиаторы. Например, уже упомянутые выше Galax HOF PCI-E и Zotac Sonix – именно такие.

Smartbuy же в своём варианте дизайна радиатором решила пренебречь, видимо, с целью удешевления. Значит ли это, что проблема с перегревом решена каким-то другим методом, мы увидим в соответствующем разделе тестирования. Но справедливости ради нужно отметить, что плата PCIe GEN 3x4 5007 PRO имеет по периметру шесть сквозных отверстий, которыми при желании можно воспользоваться для крепления системы охлаждения. Другое дело, что конструировать её придётся самостоятельно.

Из-за отсутствия на Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO радиатора всю начинку этого SSD хорошо видно. В основе платы лежит FCBGA-чип Phison PS5007-E7 – четырёхъядерный контроллер с поддержкой NVMe 1.2 и шины PCI Express 3.0 x4, реализующий восьмиканальный интерфейс с флеш-памятью. Помогает контроллеру в работе DDR3L-1600 SDRAM-буфер объёмом 512 Мбайт, который представлен чипом Nanya и нужен для хранения копии таблицы трансляции адресов.

Массив флеш-памяти собран из микросхем с маркировкой DA79G5LAUA. Их изготовлением из полупроводниковых кристаллов, закупаемых на стороне, занимается тайваньское предприятие PTI, в том числе производящее по ODM-контрактам и сами накопители. Благодаря этому удаётся добиться дополнительного снижения себестоимости конечных изделий.

Микросхемы флеш-памяти DA79G5LAUA – это достаточно стандартный вариант, который применяют сейчас в накопителях на контроллере Phison PS5007-E7. Их можно встретить в Patriot Hellfire M.2, Apacer Z280 и в прочих продуктах производителей третьего эшелона. На самом же деле внутри микросхем с такой маркировкой упаковываются 128-гигабитные кристаллы планарной MLC NAND, производимые по 15-нм технологии совместным предприятием Flash Forward (SanDisk или Toshiba). Роль же PTI здесь заключается в резке полупроводниковых пластин, а также в упаковке и тестировании получающихся чипов.

Контроллер Phison PS5007-E7 не поддерживает работу с 3D-памятью и не имеет продвинутых схем коррекции ошибок на базе LDPC-кодов. Однако пока планарная MLC-память доступна на рынке по приемлемой цене, в этом нет особой проблемы. Даже напротив, в данном случае можно говорить о «проверенной временем» архитектуре.

Но не всё в конструкции платы Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO типично и привычно. Есть у неё и изюминка, которая выделяет этот SSD на фоне других потребительских продуктов. Это – набор из восьми электролитических конденсаторов ёмкостью по 330 мкФ, установленных на дальнем краю платы. Они образуют схему защиты данных от перебоев питания и дают возможность накопителю корректно завершать все операции в случае внезапной пропажи питания в слоте PCI Express. Накопленной в конденсаторах энергии достаточно для того, чтобы переписать свежую версию таблицы трансляции адресов из DRAM-буфера во флеш-память, что позволяет сохранить целостность информации.

Нужно понимать, что современные накопители систематически синхронизуют актуальную таблицу трансляции адресов из DRAM с её версией, хранящейся во флеш-памяти. То есть происходит это на самом деле не только по завершении работы SSD, но и с определённой периодичностью во время работы. Однако при интенсивных операциях записи отключение питания всё-таки может привести к тому, что последние сохранённые блоки информации останутся на логическом уровне не размечены как занятые. В лучшем случае это может повлечь за собой утрату последних записанных на накопитель данных, а в худшем – полный выход из строя всего накопителя. Аппаратная схема, подобная той, что имеется на Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO, даёт возможность накопителю сохранить всю необходимую информацию при любом стечении обстоятельств и позволяет избежать потерь данных. Поэтому такой накопитель можно без опаски использовать там, где нужно гарантировать сохранность последних записанных перед аварийным отключением питания данных. Например, он подойдёт для хранения логов, записи данных с камер видеонаблюдения и т. п. Ну а кроме того, всё это повышает общую надёжность SSD.

В то же время подобные аппаратные силовые схемы совершенно не характерны для потребительских NVMe SSD. На накопителях в формате M.2 их попросту негде размещать, а на накопителях в виде плат PCI Express производители их не ставят из экономии. Поэтому Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO – чуть ли не единственное решение со схемой аварийного питания, ориентированное на использование в десктопах. До этого такую защиту нам приходилось видеть лишь на Intel SSD 750, который на самом деле является адаптированной серверной моделью.

Однако относить Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO к классу высоконадёжных решений мы бы всё-таки не стали. Несмотря на то, что Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO имеет защиту от перебоев питания и для него заявлен высокий лимит перезаписи, относительно его практической выносливости у нас возникли некоторые вопросы. Дело в том, что после прогона нашего комплекта тестов S.M.A.R.T. накопителя стал выдавать сведения о том, что контроллер не только распечатал резерв флеш-памяти, но и успел израсходовать 2 % от его объёма.

С подобными ситуациями мы сталкиваемся нечасто. Обычно тестирование не приводит к какой-либо деградации массива флеш-памяти. Не должно было это произойти и на этот раз, ведь по итогам испытаний на SSD было записано не более 2,3 Тбайт данных, что эквивалентно 0,3 % от задекларированного ресурса. Появление же после такой нагрузки «битых» ячеек флеш-памяти может означать, что в PCIe GEN 3x4 5007 PRO используется далеко не самая качественная MLC NAND и жизнестойкость этой модели не так высока, как обещается в её спецификациях.

⇡#Программное обеспечение

На данный момент для Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO нет никакой специальной программной поддержки. В качестве NVMe-драйвера, необходимого при установке Windows 7, производитель рекомендует пользоваться стандартным решением от Open Fabrics Alliance, сервисная утилита или утилита для клонирования данных для рассматриваемого SSD не предусматривается вовсе. Однако сервисная утилита есть у разработчиков контроллера Phison, и она с накопителем SmаrtBuy вполне совместима. Единственное, скачать её придётся не с официального сайта производителя, а с сайта какого-то другого партнёра Phison, например у Patriot.

По сложившейся традиции это средство имеет название PCIe SSD Toolbox и предлагает стандартный минимум возможностей.

Помимо выдачи общей информации об SSD эта утилита может показывать расшифровку параметров SMART, отсылать на накопитель команду Secure Erase, а также обновлять прошивку, если (когда) новые версии будут выпущены.

⇡#Методика тестирования

Тестирование проводится в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise x64 Build 10586, 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 используются рандомизированные несжимаемые данные.

Раздел, в пределах которого тестируется скорость операций, имеет размер 32 Гбайт, а продолжительность каждого теста составляет сорок секунд. Такие параметры, в частности, позволят получать более релевантные результаты для тех SSD, которые используют различные технологии SLC-кеширования.

Используемые приложения и тесты:

• Iometer 1.1.0
  • Измерение скорости последовательного чтения и записи данных блоками по 128 Кбайт (наиболее типичный размер блока при последовательных операциях в десктопных задачах). Тестирование проводится при различной глубине очереди запросов, что позволяет оценивать как реалистичные, так и пиковые параметры быстродействия.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Измерение производительности при смешанной многопоточной нагрузке и установление её зависимости от соотношения между операциями чтения и записи. Тест проводится дважды: для последовательных операций чтения и записи блоками объёмом 128 Кбайт, выполняемых в два независимых потока, и для случайных операций с блоками объёмом 4 Кбайт, которые выполняются в четыре независимых потока. В обоих случаях соотношение между операциями чтения и записи варьируется с шагом 20 процентов.
  • 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 5.1.2
  • Синтетический тест, который выдаёт 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 Storage Benchmark 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 2.0. В качестве результатов теста учитывается как итоговая производительность, так и скорость выполнения отдельных тестовых трасс, сформированных различными приложениями.
• Тесты реальной файловой нагрузки
  • Измерение скорости копирования директорий с файлами разного типа. Для копирования применяется стандартное средство Windows – утилита Robocopy, в качестве тестового набора используется рабочая директория, включающая офисные документы, фотографии и иллюстрации, pdf-файлы и мультимедийный контент общим объёмом 8 Гбайт.
  • Измерение скорости архивации файлов. Тест проводится с той же рабочей директорией, что и копирование, а в качестве инструмента для компрессии файлов избран архиватор 7-zip версии 9.22 beta. Для уменьшения влияния производительности процессора используется метод Deflate.
  • Исследование скорости разворачивания архива. Тест проводится с архивом, полученным при измерении скорости архивации.
  • Оценка скорости запуска игрового приложения. Измеряется производительность дисковой подсистемы при выполнении сценария, захваченного при запуске игры Far Cry 4 и загрузке в ней уровня с пользовательским сохранением. Для минимизации влияния производительности процессора и памяти все задержки, возникающие по их вине, из тестового сценария убраны.
  • Оценка скорости старта приложений, формирующих типичную рабочую пользовательскую среду. Измеряется производительность дисковой подсистемы при выполнении сценария, захваченного при запуске пакета приложений, который состоит из браузера Google Chrome, текстового редактора Microsoft Word, графического редактора Adobe Photoshop и видеоредактора Adobe Premiere Pro с рабочими файлами. Для минимизации влияния производительности процессора и памяти все задержки, возникающие по их вине, из тестового сценария убраны.

⇡#Тестовый стенд

С выходом процессоров Kaby Lake и наборов логики двухсотой серии мы решили обновить тестовую систему, которая используется для измерения производительности NVMe-моделей SSD. Всё-таки такие накопители в первую очередь покупают энтузиасты, переходящие на новые платформы, и поэтому логично было бы именно такую платформу использовать в тестовых испытаниях.

В итоге в качестве тестовой платформы используется компьютер с материнской платой ASUS Maximus IX Hero, процессором Core i5-7600K со встроенным графическим ядром Intel HD Graphics 630 и 8 Гбайт DDR4-2133 SDRAM. Приводы с SATA-интерфейсом подключаются к контроллеру SATA 6 Гбит/с, встроенному в чипсет материнской платы, и работают в режиме AHCI. Используется драйвер Intel Rapid Storage Technology (RST) 15.2.0.1020. Накопители с интерфейсом M.2 устанавливаются в соответствующий слот материнской платы, запитанный от чипсета. Накопители в виде карт PCI Express устанавливаются в слот PCI Express 3.0 x4, также работающий через чипсет.

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

⇡#Список участников тестирования

По своему позиционированию Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO представляет собой недорогой NVMe SSD, основанный на MLC NAND. Иными словами, он нацеливается на то, чтобы стать выгодным по соотношению цены и производительности решением нового поколения, работающим с шиной PCI Express и использующим протокол NVMe. Поэтому сравнить его мы решили с другими распространёнными SSD с тем же интерфейсом. На сегодняшний день потребительских NVMe-накопителей выпущено уже немало, поэтому в итоге у PCIe GEN 3x4 5007 PRO получился достаточно обширный перечень соперников:

• ADATA XPG SX8000 512 Гбайт (ASX8000NP-512GM-C, прошивка C2.2.1);
• Intel SSD 600p 512 Гбайт (SSDPEKKW512G7, прошивка PSF121C);
• Patriot Hellfire M.2 480 Гбайт (PH480GPM280SSDR, прошивка E7FM02.1);
• Plextor M8Pe 512 Гбайт (PX-512M8PeG, прошивка 1.06);
• Plextor M8Se 512 Гбайт (PX-512M8SeY, прошивка 1.00);
• Samsung 960 EVO 500 Гбайт (MZ-V6E500, прошивка 2B7QCXE7);
• Samsung 960 PRO 512 Гбайт (MZ-V6P512, прошивка 2B6QCXP7);
• Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO 480 Гбайт (SSDSB480GB-PS5007-AIC, прошивка E7FM02.1);
• Toshiba OCZ RD400 512 Гбайт (RVD400-M22280-512G-A, прошивка 57CZ4102).

Используемые версии NVMe-драйверов:

• Microsoft Windows NVMe Driver 10.0.10586.0;
• OCZ NVMe Driver 1.2.126.843;
• Plextor NVMe Driver 1.4.0.0;
• Samsung NVM Express Driver 2.2.0.1703.

⇡#Операции последовательного чтения и записи

Скорость последовательных операций, которую может предложить Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO, не столь высока, как того хотелось бы. От лучших NVMe SSD он отстаёт где-то вдвое. Однако справедливости ради стоит указать и на то, что результаты PCIe GEN 3x4 5007 PRO находятся в средней части диаграммы. Используемая им платформа Phison E7 лучше, чем конкурирующий контроллер SMI SM2260, в результате чего новинке Smartbuy удаётся обгонять не только накопители с TLC-памятью, но и такие SSD, как Intel 600p и ADATA XPG SX8000.

Отдельно нужно отметить тот факт, что измеренные нами скоростные показатели Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO сильно отличаются от тех значений, которые указаны в официальных характеристиках. В чём же дело? Понять это можно, если посмотреть, как масштабируется производительность последовательных операций PCIe GEN 3x4 5007 PRO при изменении глубины очереди запросов.

При линейном чтении потенциал Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO раскрывается лишь тогда, когда глубина очереди запросов доходит до 16 команд. Именно в этом случае его производительность доходит до обещанных величин. Поэтому при обычной десктопной нагрузке, где глубина очереди запросов чаще всего не превышает 2-4 команд, накопитель Smartbuy не попадает в число наиболее высокопроизводительных решений.

При последовательной записи картина несколько иная – здесь рассматриваемый накопитель неплох, хотя и уступает паре лидеров, Samsung 960 PRO и Toshiba OCZ RD400. Однако не стоит забывать, что в Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO реализовано SLC-кеширование и при записи небольших объёмов данных он сможет выдавать более высокие скоростные показатели. Объём быстрого кеша у 480-гигабайтной версии составляет 16 Гбайт, и во многих случаях этого будет достаточно для того, чтобы сталкиваться с записью в основной массив памяти пользователю не пришлось. Впрочем, как показывает опыт, эффект от SLC-кеширования при последовательной записи проявляется слабо, и данная технология в контроллере Phison E7 заметно помогает лишь при случайных операциях.

⇡#Операции случайного чтения

Скорость случайного чтения – традиционно слабое место любых накопителей на контроллерах Phison, не важно, используют они интерфейс SATA или NVMe. На представленных диаграммах это подтверждается в очередной раз: Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO проигрывает многим NVMe-соперникам. Впрочем, в последнее время на рынке стали появляться недорогие NVMe SSD с ещё более слабой производительностью при мелкоблочных операциях чтения, поэтому в конечном итоге PCIe GEN 3x4 5007 PRO в число аутсайдеров не попадает.

Несмотря на то, что операции с глубокой очередью запросов для персональных компьютеров не характерны, мы всё же посмотрим, как зависит производительность рассматриваемого SSD от глубины очереди запросов при чтении 4-килобайтных блоков.

Рост глубины очереди запросов, как и в случае с последовательной нагрузкой, ситуацию несколько выправляет. Жаль только, что в реальных сценариях, свойственных персональным компьютерам, ситуации, когда глубина очереди возрастает свыше 3-4 команд, случаются крайне редко. При глубоких очередях запросов производительность Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO при произвольном чтении приближается к показателям лучших NVMe-накопителей.

В дополнение к этому предлагаем посмотреть, как зависит скорость случайного чтения от размера блока данных:

Неплохо показывает себя Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO и при случайном чтении крупными блоками. А когда размеры блоков доходят до 128-256 Кбайт, ему вообще удаётся выбиться в число лидеров.

⇡#Операции случайной записи

Наши тесты построены таким образом, чтобы минимально учитывать вклад технологий SLC-кеширования. И в этом случае производительность записи, которую мы видим у Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO, совсем не впечатляет. Именно поэтому Phison и добавила SLC-кеш, он главным образом выправляет именно эту проблему. Впрочем, обеспечивать конкурентную производительность рассматриваемому накопителю может позволить не только SLC-кеширование, но и конвейеризация случайной записи. Так, при глубине очереди запросов в четыре команды накопителю Smartbuy удаётся обогнать не только решения Plextor, но и популярный Samsung 960 EVO.

Ещё нагляднее рост относительной производительности Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO виден при дальнейшем увеличении очереди запросов. Об этом, например, говорит график, показывающий зависимость скорости произвольной записи 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов:

При глубокой конвейеризации Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO выдаёт примерно такую же производительность, как и другие NVMe SSD потребительского назначения. Мы уже отмечали, что со случайными операциями с глубокой очередью запросов платформа Phison E7 справляется заметно бодрее, чем с неконвейеризируемыми и нераспараллеливаемыми нагрузками. А это говорит о том, что, при очень неплохой пропускной способности массива флеш-памяти на основе MLC NAND, у имеющегося контроллера категорически не хватает вычислительной мощности.

Это предположение подтверждается и тем, как скорость случайной записи зависит от размера блоков данных:

Производительность произвольной записи Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO при увеличении размеров блоков выходит на достаточно неплохой уровень. Если размер блока превышает 8 Кбайт, то накопитель Smartbuy уступает в скорости лишь Samsung 960 Pro и Toshiba OCZ RD400.

⇡#Смешанная нагрузка

По мере удешевления твердотельные накопители перестают использоваться в качестве исключительно системных и становятся обычными рабочими дисками. В таких ситуациях на SSD поступает не только рафинированная нагрузка в виде записи или чтения, но и смешанные запросы, когда операции чтения и записи инициируются разными приложениями и должны обрабатываться одновременно. Однако работа в дуплексном режиме для современных контроллеров SSD остаётся существенной проблемой. При смешивании операций чтения и записи в одной очереди скорость большинства твердотельных накопителей потребительского уровня заметно проседает. Это стало поводом для проведения отдельного исследования, в рамках которого мы проверяем, как работают SSD при необходимости обработки как последовательных, так и случайных операций, поступающих вперемежку. На следующей паре диаграмм мы приводим среднюю производительность, которая посчитана по данным шести измерений с разным соотношением количества операций чтения и записи.

К этому моменту стало совершенно понятно, что Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO не может воевать с флагманскими NVMe SSD. Зато в сравнении с недорогими NVMe-решениями данный накопитель выглядит очень убедительно. Ему во многих случаях удаётся превзойти Plextor M8Se и Samsung 960 EVO, а по сравнению с Intel 600p он вообще лучше всегда. Такое соотношение сил показывают и тесты производительности при смешанных операциях: при этом варианте нагрузки Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO удаётся попасть в одну обойму с NVMe-накопителями среднего класса, но не более того.

Следующая пара графиков даёт более развёрнутую картину производительности при смешанной нагрузке, показывая зависимость скорости SSD от того, в каком соотношении приходят на него операции чтения и записи.

⇡#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 с очередью максимальной глубины 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.

График производительности при непрерывной случайной записи выглядит вполне обычно для недорогого и массового накопителя. Пока Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO находится в свежем состоянии, он может похвастать относительно неплохим постоянством моментальных результатов с достаточно небольшим числом провалов. Однако после того, как массив NAND-памяти становится заполнен, и контроллеру вместе с записью приходится высвобождать страницы флеш-памяти, какое-либо постоянство производительности пропадает. Впрочем, для потребительской модели это недостатком не является.

По приведённому графику хорошо прослеживается и работа технологии SLC-кеширования. На начальном этапе она позволяет увеличить производительность при случайной записи примерно вдвое – с 70 до 140 тысяч IOPS. Для того чтобы проиллюстрировать работу SLC-режима более убедительно, мы увеличили начальную часть графика.

Хорошо видно, что объём кеша у 480-гигабайтной модификации Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO составляет 16 Гбайт. Надо сказать, что обычно подобные технологии SLC-кеширования характерны для TLC-накопителей, однако ситуация с платформой Phison E7 явно показывает, что они могут быть уместны и в производительных SSD на флеш-памяти с двухбитовой ячейкой. Как видно по результатам тестов, NVMe-накопителям с контроллером Phison E7 удаётся показывать скорость, свойственную решениям с PCI Express-интерфейсом, только благодаря технологии ускоренной записи. В противном случае производительность случайной записи ограничивалась бы показателем в 70 тысяч IOPS, который скорее характерен для SATA-моделей.

Посмотрим теперь, как после деградации скорости происходит её восстановление до первоначальных величин за счёт работы технологии сборки мусора. Для исследования этого вопроса после завершения предыдущего теста, приводящего к снижению 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 быстродействие. Затем на накопитель принудительно подаётся команда TRIM — и скорость измеряется ещё раз, что позволяет убедиться в способности SSD с помощью TRIM полностью восстанавливать свою паспортную производительность.

TRIM у Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO работает, а автономная сборка мусора – нет. Впрочем, новостью это не является: точно такая же реализация алгоритмов упреждающего высвобождения пространства во флеш-памяти под будущие операции наблюдается и у других SSD на базе платформы Phison E7. Но недостатком это считать вряд ли стоит: представить себе использование NVMe SSD в какой-либо среде без поддержки TRIM очень тяжело.

⇡#Результаты в CrystalDiskMark

CrystalDiskMark — это популярное и простое тестовое приложение, работающее «поверх» файловой системы, которое позволяет получать результаты, легко повторяемые обычными пользователями.

В отличие от используемого нами в первую очередь многофункционального тестового пакета IOmeter, CrystalDiskMark оперирует небольшими объёмами данных. Поэтому те показатели производительности, которые можно наблюдать на скриншоте выше, описывают случай, когда данные полностью умещаются в SLC-кеше накопителя. И здесь Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO представляется неплохим по меркам недорогих NVMe SSD вариантом. Так, скорости, полученные при использовании глубокой очереди запросов, находятся на достаточно высоком уровне – по ним главный герой обзора отстаёт разве только от NVMe SSD компаний Samsung и Toshiba. Измерения же, сделанные без очереди запросов, не столь убедительны. В этих дисциплинах PCIe GEN 3x4 5007 PRO оказывается середнячком при последовательных операциях и одним из аутсайдеров – при случайных.

⇡#Производительность в PCMark 8 Storage Benchmark 2.0

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 Adobe 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.

Комплексный тест PCMark 8 ставит Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO в положение крепкого середнячка. В целом ситуацию можно охарактеризовать так: накопители на базе платформы Phison E7 медленнее NVMe SSD на базе контроллеров Samsung или Marvell в том случае, если конкурирующие модели комплектуются памятью с двухбитовыми ячейками. Зато при сравнении с NVMe-накопителями на контроллере SMI SM2260 или с любыми накопителями с TLC-памятью Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO смотрится интереснее.

Интегральный результат PCMark 8 2.0 нужно дополнить и показателями производительности, выдаваемыми флеш-приводами при прохождении отдельных тестовых трасс, которые моделируют различные варианты реальной нагрузки. Дело в том, что при разной нагрузке флеш-приводы зачастую ведут себя немного по-разному.

⇡#Реальные сценарии нагрузки

Тесты производительности при реальной нагрузке позволят нам делать выводы о том, насколько хорошо та или иная модель может справиться с ролью рабочего, системного или даже единственного диска в составе ПК, на котором устанавливаются рабочие программы.

Тесты файловых операций оценивают Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO примерно так же, как и PCMark 8. Рассматриваемый накопитель проигрывает обоим решениям Samsung и Toshiba OCZ RD400. Зато на фоне накопителей Plextor, Intel 600p или ADATA XPG SX8000 он смотрится достаточно выигрышно.

Если же пользоваться Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO исключительно как первичным накопителем и использовать его для хранения операционной системы и программ, то в таких сценариях работы он проигрывает лишь Samsung 900 PRO, Plextor M8Pe и Toshiba OCZ RD400, что позволяет рассматривать его как вполне добротный NVMe SSD среднего уровня.

⇡#Проверка температурного режима

Проверка температурного режима – один из самых интересных разделов в сегодняшнем тестировании. Если результаты тестов производительности были более-менее ожидаемы, в конце концов, мы уже тестировали похожие по архитектуре накопители на платформе Phison E7, то ситуацию с рабочими температурами Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO заранее спрогнозировать сложно. С одной стороны, контроллер Phison PS5007-E7 отличается весьма высоким тепловыделением даже в состоянии покоя. Но с другой — плата PCIe GEN 3x4 5007 PRO устанавливается в слот PCI Express и имеет гораздо большую площадь поверхности и заметно более разреженное расположение компонентов, чем у M.2-версий NVMe-накопителей. Это способно обеспечить более благоприятный температурный режим, даже несмотря на то, что на накопителе Smartbuy нет никакого радиатора.

В рамках эксперимента накопитель нагружался вызывающими наибольшие температурные проблемы последовательными операциями с глубиной очереди запросов в 32 команды. Испытания проводились на открытом стенде, какой-либо дополнительный обдув SSD воздушным потоком не производился.

При чтении температура Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO оставалась в приемлемых пределах.

Несколько настораживает, что температура контроллера Phison PS5007-E7 составляет 47-50 градусов даже в состоянии покоя. Но операции чтения не приводят к заметному увеличению тепловыделения, и максимальный нагрев при таком характере нагрузки не превышает 59 градусов.

Если же нагрузка на накопитель складывается из операций записи, то тепловыделение чипа Phison PS5007-E7 возрастает гораздо заметнее.

Здесь в отдельные моменты можно видеть повышение температуры контроллера до 80 градусов, но в среднем температура колеблется в районе 75-76 градусов. Это – достаточно серьёзный нагрев, но к активации троттлинга он не приводит. Иными словами, HHHL PCI Express-плата Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO действительно может не перегреваться и без радиатора. Правда, тепловой режим при этом находится, что называется «на грани». Впрочем, по сравнению с многочисленными накопителями на контроллере Phison PS5007-E7 в форм-факторе M.2 вариант Smartbuy в любом случае с точки зрения теплового режима выглядит намного лучше.

К тому же при необходимости организовать охлаждение PCI Express-платы можно без особого труда.

⇡#Выводы

В настоящее время накопители на базе контроллера Phison PS5007-E7 – не редкость. Благодаря тому, что Phison предоставляет партнёрам полностью готовые для внедрения платформы, схожие модели с чипом PS5007-E7 и MLC-памятью предлагает сразу несколько производителей второго-третьего эшелонов. Поэтому разнообразие NVMe SSD на этой платформе получается скорее мнимое, чем реальное, но конечным потребителям вряд ли стоит особенно переживать по этому поводу. Ведь широкий выбор вариантов от различных поставщиков усиливает конкуренцию и приводит к тому, что такие накопители продаются по очень привлекательным ценам.

С точки зрения производительности SSD на Phison E7 не ставят никаких рекордов. К сожалению, несмотря на все ухищрения разработчиков, потенциал этой платформы полностью раскрывается только на малореалистичных глубоких очередях запросов. Поэтому решения на её основе не могут соперничать с флагманскими моделями NVMe SSD, предлагаемыми лидерами рынка – Samsung, Toshiba или Plextor. Но сильные стороны накопителей на базе Phison E7 следует искать в другом. Дело в том, что все они оснащаются планарной MLC NAND-памятью, но их стоимость при этом приближается к цене TLC-накопителей с NVMe-интерфейсом. А это значит, что благодаря Phison E7 на рынке формируется целая прослойка интересных по соотношению потребительских качеств решений нового поколения.

Рассмотренный в этом обзоре PCIe GEN 3x4 5007 PRO – яркий боец этого фронта. Поставщик накопителей под маркой Smartbuy уделяет ценовому фактору особое внимание, поэтому во многих случаях именно данный вариант может оказаться наиболее доступным NVMe SSD, в котором используется ценимая некоторыми пользователями MLC-память.

Впрочем, уделить внимание именно Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO стоит не только из-за цены. Несмотря на то, что мы говорим о накопителях на базе платформы Phison E7 как о типовых решениях, продукт Smartbuy в действительности пока не имеет аналогов. У него есть две важных особенности. Во-первых, он выполнен не в виде M.2-модуля, а в виде HHHL-платы для слота PCI Express. И это не только делает его более удобным для использования в полноразмерных настольных компьютерах, но и отчасти решает проблемы контроллера Phison PS5007-E7 с перегревом, даже несмотря на то, что сам накопитель лишён каких бы то ни было радиаторов. Во-вторых, у PCIe GEN 3x4 5007 PRO имеется совсем уж редкая для потребительских SSD функция – электрическая схема защиты от перебоев питания, которая в конечном итоге дополнительно повышает надёжность хранения данных.

Иными словами, для формирующегося рынка NVMe SSD модель Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO может стать примерно тем же, чем в своё время стал Smartbuy Ingnition 2 для рынка SATA SSD. Данный SSD имеет все шансы завоевать расположение тех пользователей, которые не гоняются за максимальной производительностью, но заинтересованы в новых технологиях, способных обеспечить кратный прирост скоростей работы дисковой подсистемы. Проблема лишь в том, что рынок NAND-памяти в настоящее время очень нестабилен. Поэтому поставки Smartbuy PCIe GEN 3x4 5007 PRO идут с перебоями, а розничные цены не всегда соответствуют ожиданиям.