Обзор накопителя Samsung 970 EVO: долгожданное обновление самого массового NVMe SSD

Samsung принято считать безоговорочным лидером на рынке потребительских твердотельных накопителей. Особенно если речь идёт про высокопроизводительные SSD с интерфейсом NVMe. Представленные южнокорейским гигантом более полутора лет назад модели 960 PRO и 960 EVO оказались настолько удачными с точки зрения потребительских характеристик, что в течение прошлого года сумели стать своего рода «золотым стандартом» SSD для производительных систем, не имевшим достойных альтернатив.

Но время не стоит на месте, и в 2018 году 960 PRO и 960 EVO уже не кажутся такими превосходными и блистательными, как раньше. Лидирующее положение флагманской модели Samsung активно оспаривает Intel со своими решениями, построенными на инновационной памяти 3D XPoint, а позиции массового 960 EVO активно и успешно атакуют новые модели SSD, выстроенные вокруг платформы Silicon Motion SM2262, например протестированный нами недавно Intel SSD 760p. Это значит, что, если Samsung хочет и дальше оставаться номером один среди производителей SSD, пришла пора заменить старые версии NVMe-накопителей чем-то получше.

Так и произошло. Три недели тому назад компанией Samsung на суд общественности был вынесен обновлённый модельный ряд продуктов с интерфейсом NVMe, а 7 мая стартовали их общемировые продажи. Новинок две: 970 PRO и 970 EVO. Как и раньше, первая, «профессиональная» модель представляет собой основанный на MLC 3D V-NAND дорогостоящий накопитель с максимальными показателями производительности, а вторая, «эволюционная» – использует TLC 3D V-NAND и предлагает некий компромисс между быстродействием и ценой, обеспечивая тем не менее весьма достойные показатели скоростей. Однако сразу же следует оговориться: флагманский Samsung 970 PRO конкурентом для Intel Optane SSD заведомо не является. Для этой роли в недрах лабораторий Samsung растят совсем другого бойца, с кодовым именем Z-SSD, но о нём мы поговорим в другой раз. Свежеанонсированный же 970 PRO – это всего-навсего преемник 960 PRO с улучшенными характеристиками, и он олицетворяет собой некий локальный максимум, который можно получить без крупномасштабного пересмотра технологий, то есть опираясь на привычную память типа NAND.

Непосредственной же темой этой статьи выступает не 970 PRO, а его младший собрат – 970 EVO. Лейтмотивом появления этого продукта, как и недавно вышедших SATA-накопителей Samsung 860 PRO и 860 EVO, стал переход южнокорейского производителя на повсеместное использование фирменной трёхмерной памяти четвёртого поколения. Однако говорить о 970 EVO как об ординарном обновлении 960 EVO за счёт замены прошлой версии флеш-памяти на 64-слойной TLC 3D V-NAND было бы неправомерно. На самом деле изменений гораздо больше, начиная с того, что в 970 EVO обосновался новый базовый контроллер, и заканчивая серьёзным увеличением разрешённого ресурса и сроков гарантии. В обширный список улучшений попал и рост показателей быстродействия. А это значит, что Samsung должна суметь отразить дерзкую атаку со стороны соперников, которые наконец научились создавать продукты, попадающие в одну весовую категорию с прошлым массовым NVMe-накопителем компании, 960 EVO.

Согласно видению Samsung, новый 970 EVO – это производительный накопитель, который лучше любого другого SSD подойдёт для подавляющего большинства игровых и рабочих систем. И в этом обзоре мы проверим, удастся ли самсунговской новинке стать достойным последователем 960 EVO и занять место нового «номера один» в сегменте массовых NVMe SSD, несмотря на все произошедшие изменения в конъюнктуре.

⇡#Технические характеристики

Обычно, когда на рынок выходят новые поколения какого-то компьютерного оборудования, модельный ряд формируется по простому принципу: в самом дорогом изделии закладываются максимально возможные характеристики, а в моделях, стоящих в иерархии ниже, снижается частота, блокируются какие-то части, а порой даже отключаются те или иные возможности. Однако подход Samsung к твердотельным накопителям совсем не такой, и думать про 970 EVO как про урезанную версию 970 PRO совершенно неверно. Философия, которой руководствовались разработчики Samsung при создании массового NVMe SSD, заключалась в том, чтобы ответить на вопрос: «Что можно выжать из TLC 3D V-NAND, если к тому приложить максимум усилий?» Иными словами, правильное определение 970 EVO, как и в случае 970 PRO, тоже должно включать слово «флагман». Просто 970 PRO – это флагман на базе MLC 3D V-NAND, а 970 EVO – флагман с трёхбитовой памятью, как его представляют себе в Samsung.

Проиллюстрировать это можно рассказом про выбранный для 970 EVO контроллер. В основе данного накопителя, как и в 970 PRO, используется новый чип Phoenix, представляющий собой дальнейшее развитие Polaris из накопителей предыдущего поколения, 960 PRO и 960 EVO. Как и прошлый контроллер, Phoenix базируется на пяти ядрах с ARM-архитектурой, причём одно из ядер занимается исключительно обслуживанием операций с хостом. Зато частота ядер в Phoenix по сравнению с Polaris повышена, а кроме того, в новом контроллере добавлена совместимость с протоколом NVM Express 1.3, что делает его самым мощным фундаментом для потребительских NVMe SSD на данный момент.

При этом чип Phoenix, используемый Samsung 970 EVO, не был подвергнут никаким процедурам искусственного ухудшения производительности. Он здесь абсолютно точно такой же, как и в 970 PRO: для общения с массивом флеш-памяти в нём используются все восемь каналов, а коммуникация с системой происходит по интерфейсу PCI Express 3.0 x4 с пиковой пропускной способностью 3,9 Гбайт/с. Поэтому нет никаких сомнений в том, что узким местом в архитектуре 970 EVO является не контроллер. Тем более что ровно тот же базовый чип Samsung собирается применять даже в своём перспективном изделии Z-SSD, где ожидается совсем иной уровень быстродействия.

Следовательно, та производительность, которую способен развить 970 EVO, на 99 процентов определяется флеш-памятью. Впрочем, и тут не стоит искать никаких подвохов. Наиболее актуальной версией памяти с трёхбитовыми ячейками у Samsung сейчас выступает 64-слойная TLC 3D V-NAND, для массового производства которой компанией в прошлом году был открыт специальный завод в Пхёнтхэке, и именно она применяется в 970 EVO. Однако есть один важный нюанс. В SATA-накопителях 860 EVO, тоже переведённых на такую память, компания использует 512-гигабитные устройства NAND, которые имеют более низкую себестоимость, но снижают степень параллелизма массива флеш-памяти и ограничивают производительность. Для 970 EVO же, где высокое быстродействие поставлено во главу угла, компания решила выбрать менее ёмкие, 256-гигабитные кристаллы. Таким образом, компромиссов удалось избежать и здесь.

В результате если сравнивать с 960 EVO, то показатели производительности Samsung 970 EVO в официальных спецификациях действительно увеличилась.

Если говорить про версии с объёмом 500 Гбайт и выше, где мощность нового контроллера раскрывается наиболее полно, то можно отметить 6-процентный рост заявленной скорости последовательного чтения, примерно 30-процентный рост скорости последовательной записи, увеличение скоростей произвольного чтения в пределах от 12 до 32 процентов, а также более чем 25-процентное улучшение быстродействия при случайной записи. Иными словами, прогресс более чем очевиден.

При этом улучшились не только показатели производительности. Samsung наконец-то уделила внимание и условиям гарантии, которые у 960 EVO, были, откровенно говоря, несуразными. Новый же накопитель Samsung 970 EVO стал в этом отношении куда более конкурентоспособен. Теперь гарантийный срок увеличен с трёх до пяти лет, а объём разрешённой записи таков, что пользователь может без зазрения совести перезаписывать до трети ёмкости SSD ежедневно в течение всего пятилетнего срока.

Ещё одно важное изменение касается объёмов представителей модельного ряда. Как видите, реальностью стал 970 EVO объёмом 2 Тбайт. Представители Samsung обосновывают его появление тем, что на максимальную терабайтную версию 960 EVO был очень хороший спрос, и им кажется, что многие пользователи созрели для перехода на ещё более ёмкие NVMe SSD. Тем более что благодаря применению TLC 3D V-NAND четвертого поколения производитель сможет обеспечить на двухтерабайтную модель очень привлекательную стоимость (рекомендованная цена в России – 54 990 рублей). С технологической точки зрения выпуск такого SSD в форм-факторе M.2 2280 тоже не является проблемой: применение в двухтерабайтной версии 970 EVO крупных 512-гигабитных кристаллов TLC 3D V-NAND позволило спроектировать её даже в одностороннем дизайне.

Одной из причин, почему 960 EVO так нравился пользователям, была технология Intellegent TurboWrite, в рамках которой накопитель предлагал вместительный SLC-кеш, значительно ускоряющий операции записи. В новом 970 EVO эта технология сохранилась в полном объёме. Как и раньше, кеш формируется из двух сегментов: статического, размером 3 или 6 Гбайт, и динамического, размер которого может быть в несколько раз больше. В то время как статический сегмент размещается в резервной области массива флеш-памяти, динамическая часть использует незанятую часть основного массива флеш-памяти, а потому её размер может варьироваться в зависимости от того, сколько свободного места есть на накопителе.

Проиллюстрировать работу Intellegent TurboWrite очень легко при помощи графика скорости непрерывной последовательной записи на версии Samsung 970 EVO различных ёмкостей (измерения проводились в наиболее выигрышной ситуации – на свободном SSD).

Размер SLC-кеша у 970 EVO по сравнению с предшественником не изменился, но скорость записи в него данных существенно выросла. В то же время производительность при прямой записи в память (без кеширования) у 970 EVO осталась точно такой же, как была у 960 EVO. И даже более того, 250-гигабайтная версия новинки, имеющая наименьшую степень параллелизма массива флеш-памяти, при прямой линейной записи оказывается не быстрее SATA-накопителя 860 EVO. Впрочем, если принять во внимание существенную ёмкость SLC-кеша, представить себе работу 970 EVO без технологии ускоренной записи достаточно тяжело.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Samsung 970 EVO выпускается в одном-единственном варианте исполнения – в виде M.2-модуля формата 22 × 80 мм. При этом накопители разных ёмкостей выглядят совершенно одинаково — они выполнены на текстолите чёрного цвета, имеют одностороннее исполнение и несут на себе по четыре микросхемы: контроллер, DRAM-буфер и две микросхемы флеш-памяти.

На обеих сторонах платы 970 EVO размещены наклейки. На лицевой стороне располагается этикетка с названием продукта, маркировкой, артикулами и номерами, а на оборотной – с логотипами всевозможных сертификаций. При этом наклейка, приклеенная на обороте, не столь проста, как кажется. Одним из её слоёв выступает медная фольга, которая помогает более эффективному распределению и рассеиванию тепла, выделяемого накопителем во время работы.

Желание разработчиков Samsung сделать температурный режим новой модели как можно более щадящим видно и при более близком знакомстве с устройством. Например, впервые в практике Samsung микросхема контроллера SSD получила металлическую никелированную крышку. Впрочем, тепловыделение контроллера Phoenix по сравнению с Polaris несколько увеличилось, так что, вполне возможно, без такого дополнительного теплорассеивателя было уже попросту не обойтись.

В остальном же Samsung 970 EVO выглядит привычно. Обратить внимание стоит разве только на тот факт, что в этом накопителе в качестве DRAM-буфера стала использоваться более современная и скоростная LPDDR4-память. Размер же такого буфера стандартен: он определяется из расчёта 1 Мбайт DRAM на 1 Гбайт флеш-памяти.

То, что один или два терабайта флеш-памяти у Samsung вполне влезает в две микросхемы, мы уже убеждались, когда тестировали 860 EVO. Компания давно освоила технологию штабелирования в одну микросхему до 16 кристаллов флеш-памяти и активно этим пользуется. В результате Samsung – один из очень немногих производителей, которые способны предложить односторонние накопители в форм-факторе M.2 2280 с ёмкостью 1 Тбайт и более.

При этом разновидности Samsung 970 EVO с ёмкостью 250, 500 и 1000 Тбайт собраны на 256-гигабитных 64-слойных кристаллах TLC 3D V-NAND. Более крупные кристаллы размером 512 Гбит (которые используются в 860 EVO) в модификации 970 EVO объёмом до терабайта включительно не попали, и слава богу, ведь уменьшенная ёмкость устройств NAND позволяет контроллеру накопителя работать в полноскоростном восьмиканальном режиме, а в моделях на полтерабайта и выше в дополнение к этому пользоваться чередованием устройств в каждом канале. Именно поэтому максимальную производительность в модельном ряду Samsung 970 EVO обещает версия SSD объёмом 1 Тбайт.

Будет уместным напомнить, что почти все версии 960 EVO тоже комплектовались устройствами NAND ёмкостью 256 Гбит, а значит, пропускная способность массива флеш-памяти у нового накопителя должна быть похожа. Однако для варианта 960 EVO ёмкостью 250 Гбайт Samsung специально выпускала 128-гигабитные кристаллы, что было одной из причин хорошей производительности этой модели. С выходом же 970 EVO младшая модификация своего привилегированного статуса лишилась и получила точно такую же начинку, как и более вместительные SSD. И это может не самым лучшим образом сказаться на её производительности.

Декларируемые объёмы представителей серии 970 EVO кратны 250 Гбайт, а значит, пользователю доступен примерно 91 процент от общего объёма установленной флеш-памяти. Ещё около 2,5-4,5 процента 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.

⇡#Программное обеспечение

Массовые накопители компании Samsung традиционно снабжаются фирменной сервисной утилитой Magician, которая, начиная с версии 5.2, совместима в том числе и с 970 EVO. Эту утилиту принято ставить примером того, каким ПО должны сопровождаться потребительские SSD, поэтому предъявить какие-либо претензии к её функциональности или интерфейсу не так-то просто.

Samsung Magician 5.2 позволяет получить общую информацию о накопителе, режиме его работы, версии прошивки и объёме записанных данных. Также утилита даёт возможность ознакомиться с состоянием атрибутов, возвращаемых в S.M.A.R.T.

Программа позволяет провести оценочные тесты производительности накопителя и убедиться в его полной совместимости с системой, в которой он установлен.

С помощью Magician можно вручную отправить на накопитель пакет команд TRIM, а также скорректировать размер неразмеченного файловой системой пространства, переведя часть ёмкости SSD в дополнительную резервную зону.

Также через Magician выполняется управление имеющимися в Samsung 970 EVO функциями аппаратного шифрования по алгоритму AES-256, которые совместимы с полным объёмом актуальных стандартов (включая Microsoft eDrive/ Encrypted Drive-IEEE1667 и TCG Opal). Кроме того, утилита позволяет создать загрузочную «флешку» для полного физического стирания данных при помощи команды Secure Erase.

⇡#Методика тестирования

Тестирование проводится в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise x64 Build 16299, 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, позволяют 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 6.0.0
  • Синтетический тест, который выдает 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 Coffee Lake и наборов логики трёхсотой 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 X Hero, процессором Core i5-8600K со встроенным графическим ядром Intel UHD Graphics 630 и 8 Гбайт DDR4-2666 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) 15.9.0.1015. 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).

Отдельное пояснение следует сделать относительно закрытия процессорных уязвимостей Meltdown (CVE-2017-5754) и Spectre (CVE-2017-5715). Дело в том, что разработанные патчи заметно снижают производительность твердотельных накопителей, но, учитывая важность тестирования SSD в реальных условиях, измерения мы проводили с установленными обновлениями микропрограммы процессора и операционной системы и с активированными «заплатками».

⇡#Список участников тестирования

Хотя Samsung 970 EVO – это младший NVMe-накопитель компании Samsung, он всё равно играет в высшей лиге. На рынке очень мало альтернатив, которые можно сравнивать с таким SSD, чтобы исход тестирования не был предопределён. Поэтому помимо прошлых NVMe-накопителей самой компании Samsung, в тестирование оказались включены лишь пара SSD компании Plextor, M8Pe и M9Pe, референсный накопитель на базе платформы Phison E7 в лице Patriot Hellfire M.2, ветеран Toshiba OCZ RD400 и дерзкая новинка Intel SSD 760p. Но стоит иметь в виду, что полноценным конкурентом 970 EVO из этого списка может стать либо Intel SSD 760p, либо Plextor M9Pe, поскольку все остальные варианты базируются на планарной флеш-памяти с двухбитовыми ячейками и стоят заведомо дороже.

Так как компания Samsung прислала нам для тестирования свои накопители в нескольких вариантах объёма, в тестах одновременно принимали участие SSD ёмкостью 240-256 и 480-512 Гбайт. Результат же версии Samsung 970 EVO 1 Тбайт приводится факультативно.

В результате список протестированных моделей получился следующим:

• Intel SSD 760p 256 Гбайт (SSDPEKKW256G8, прошивка 001C);
• Intel SSD 760p 512 Гбайт (SSDPEKKW512G8, прошивка 001C);
• Patriot Hellfire M.2 240 Гбайт (PH240GPM280SSDR, прошивка E7FM04.5);
• Patriot Hellfire M.2 480 Гбайт (PH480GPM280SSDR, прошивка E7FM04.С);
• Plextor M8Pe 256 Гбайт (PX-256M8PeG, прошивка 1.06);
• Plextor M8Pe 512 Гбайт (PX-512M8PeG, прошивка 1.06);
• Plextor M9Pe 256 Гбайт (PX-256M9PeG, прошивка 1.02);
• Plextor M9Pe 512 Гбайт (PX-512M9PeG, прошивка 1.02);
• Samsung 960 EVO 250 Гбайт (MZ-V6E500, прошивка 3B7QCXE7);
• Samsung 960 EVO 500 Гбайт (MZ-V6E500, прошивка 3B7QCXE7);
• Samsung 960 PRO 512 Гбайт (MZ-V6P512, прошивка 4B6QCXP7);
• Samsung 970 EVO 250 Гбайт (MZ-V7E250, прошивка 1B2QEXE7);
• Samsung 970 EVO 500 Гбайт (MZ-V7E500, прошивка 1B2QEXE7);
• Samsung 970 EVO 1000 Гбайт (MZ-V7E1T0, прошивка 1B2QEXE7);
• Toshiba OCZ RD400 256 Гбайт (RVD400-M22280-256G-A, прошивка 57CZ4102).
• Toshiba OCZ RD400 512 Гбайт (RVD400-M22280-512G-A, прошивка 57CZ4102).

Используемые версии NVMe-драйверов:

• Intel Client NVMe Driver 4.0.0.1007;
• Microsoft Windows NVMe Driver 10.0.16299.15;
• OCZ NVMe Driver 1.2.126.843;
• Samsung NVM Express Driver 3.0.0.1802.

⇡#Производительность последовательного чтения и записи

Для того чтобы не загромождать графики, кривые зависимостей производительности от изменения параметров нагрузки мы построили только для накопителей объёмом 500 Гбайт.

С линейными скоростями чтения у Samsung 970 EVO всё очень неплохо. Производительность при такой нагрузке действительно заметно выросла благодаря новому контроллеру Phoenix, и в результате этот недорогой NVMe SSD на базе TLC 3D V-NAND теперь опережает даже тех соперников, которые основаны на флеш-памяти с двухбитовыми ячейками. Но самое главное, 970 EVO умеет выдавать производительность на уровне 2 Гбайт/с при чтении данных в один поток и без очереди запросов – раньше у NVMe SSD с этим возникали проблемы.

С записью же ситуация не столь позитивна, но вполне объяснима: всё упирается в пропускную способность массива TLC 3D V-NAND. Хороший результат можно наблюдать лишь у терабайтной версии 970 EVO, которая обладает столь вместительным SLC-кешем, что в него влезают все наши тестовые сценарии. Впрочем, если сравнивать новинку с предшествующим предложением от Samsung, то прогресс всё равно есть. Результаты, показанные маловместительными модификациями 970 EVO, лучше, чем у соответствующих версий 960 EVO. И это позволяет новинке демонстрировать наилучшую скорость линейной записи среди всех NVMe SSD, использующих трёхмерную память с трёхбитовыми ячейками.

⇡#Производительность произвольного чтения

А вот здесь однозначно уже не всё. Дело в том, что версия Samsung 970 EVO 250 Гбайт оказывается заметно медленнее предшествующего накопителя, 960 EVO. Связано это с тем, что в прошлой модели использовалась память с 128-гигабитными устройствами, и это обеспечивало более высокую степень параллелизма массива NAND. К сожалению, такое различие в архитектуре контроллером не компенсируется. Поэтому, хотя в 970 EVO 250 Гбайт и используется новый производительный контроллер Phoenix, выглядит он совсем не так хорошо, как того хотелось бы.

Зато версии 970 EVO с более высокими ёмкостями по скорости случайного чтения превосходят предшественников и закрепляются в верхней части диаграммы, проигрывая лишь Intel SSD 760p, который очень хорош при неконвейеризируемых операциях случайного чтения.

⇡#Производительность произвольной записи

К скорости произвольной записи, которую может обеспечить Samsung 970 EVO, никаких претензий нет. Результаты при данном типе нагрузки стали выше, чем у предшественника, и благодаря этому новинка может даже посоперничать с накопителями, использующими MLC-память.

⇡#Производительность при смешанной нагрузке

Тесты при нагрузке в виде смешанных сценариев хороши для проверки, как SSD будет вести себя в реальной жизни. И здесь бросается в глаза выдающийся результат Samsung 970 EVO ёмкостью 1 Тбайт. Понятно, что обеспечивается он в первую очередь технологией ускоренной записи Intelligent TurboWrite, и это подводит нас к выводу о том, что вся магия 970 EVO проявляется при работе этого накопителя с SLC-кешем. Что совершенно логично: как было сказано выше, контроллер Phoenix – очень мощное решение, и то, как показывают себя конечные изделия на его основе, всецело зависит от быстродействия используемой флеш-памяти.

Если же говорить о производительности младших моделей в ряду 970 EVO, то они неплохо выглядят лишь при линейных смешанных операциях. Если же нагрузка имеет полностью случайный характер, относительные показатели 970 EVO падают, причём в случае 250-гигабайтного накопителя очень сильно. В итоге, хотя самсунговская новинка и оказывается немного быстрее 960 EVO, альтернативе в лице Intel SSD 760p она всё-таки уступает.

⇡#Производительность в CrystalDiskMark

Samsung 970 EVO 500 Гбайт

Samsung 960 EVO 500 Гбайт

Результаты, которые показывает CrystalDiskMark, однозначно говорят о том, что новый 970 EVO 500 Гбайт стал заметно быстрее старого 960 EVO 500 Гбайт.

Samsung 970 EVO 250 Гбайт

Samsung 960 EVO 250 Гбайт

Однако это не распространяется на накопители объёмом 250 Гбайт: здесь картина обратная. Серьёзное падение производительности прослеживается в первую очередь при многопоточном чтении.

⇡#Производительность в PCMark 8 Storage Benchmark 2.0

А вот и закономерный итог: по средневзвешенной производительности в приложениях, которую измеряет PCMark 8, новый Samsung 970 EVO оказывается очень неплохим вариантом. По сравнению с прошлой версией массового NVMe-накопителя Samsung, 960 EVO, быстродействие новинки выросло примерно на 10 процентов. Однако для того, чтобы попасть в число лидеров, этого всё-таки не хватает. Лучшую производительность в PCMark 8 способны предложить не только те накопители, которые построены на памяти с двухбитовыми ячейками, но и некоторые модели на базе TLC 3D NAND, например Plextor M9Pe.

Зато выпуском 970 EVO компания Samsung смогла утереть нос Intel: новый накопитель южнокорейской фирмы опередил интеловский 760p, который чуть ранее смог «наделать шума» серьёзным рывком в производительности и победой над 960 EVO. Теперь же всё вернулось на круги своя и, если верить показаниям PCMark 8, вариант Samsung вновь смотрится предпочтительнее.

Однако здесь необходимо сделать ремарку, касающуюся версии Samsung 970 EVO объёмом 250 Гбайт. К ней всё сказанное выше никак не относится, так как она совершенно очевидно страдает от недостаточного параллелизма массива флеш-памяти. В результате младший вариант 970 EVO не только уступает по производительности предшествующему накопителю серии 960 EVO, но и вообще оказывается в самом низу диаграммы. Иными словами, говорить о 970 EVO 250 Гбайт можно исключительно как о некоем компромиссном варианте, показатели которого явно не укладываются в один ряд с результатами, выдаваемыми версиями 970 EVO большей ёмкости.

Интегральный результат PCMark 8 нужно дополнить и показателями производительности, выдаваемыми накопителями при прохождении отдельных тестовых трасс, которые моделируют различные варианты реальной нагрузки. Дело в том, что при разноплановой нагрузке флеш-накопители могут вести себя каким-либо особым образом.

Обратите внимание, особенно удачно Samsung 970 EVO выступает в Adobe Photoshop. Эти сценарии характеризуются большими объёмами записываемых данных, причём большинство записей носит последовательный характер.

⇡#Производительность при реальной нагрузке

Samsung 970 EVO – отличное решение для копирования файлов. Ещё бы, быстрый и вместительный SLC-кеш этого накопителя, плюс контроллер, который обеспечивает отличные скорости при однопоточной линейной записи, – вполне достаточные условия для того, чтобы 970 EVO был чемпионом при простой, но интенсивной нагрузке. И даже если речь идёт не о симметричных операциях чтения-записи, а об архивации или разархивации данных, новый накопитель Samsung всё равно оказывается лучше любых конкурентов. Исключение составляет лишь 250-гигабайтная версия, объёма SLC-кеша которой для массированных файловых операций может быть недостаточно.

А вот в роли системного накопителя, с которого предполагается загружать приложения, Samsung 970 EVO смотрится неважно. Собственно, примерно то же самое можно было сказать и о 960 EVO, и новинка даже улучшила результат предшественника. Однако даже если рассматривать SSD, построенные на трёхмерной TLC-памяти, то накопителей, превосходящих 970 EVO, хватает. Например, те же Plextor M9Pe или Intel SSD 760p в данном случае демонстрируют более высокие скорости загрузки. Почему так, вполне понятно. Мелкоблочное чтение или смешанные операции с блоками небольшого размера – это виды нагрузки, где Samsung 970 EVO не демонстрирует безоговорочного лидерства. И когда дело доходит до реальных сценариев работы, это как раз и проявляется в интегральном показателе производительности.

⇡#Деградация и восстановление производительности

Наблюдение за изменением скорости записи в зависимости от объёма записанной на диск информации — 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.

Со стабильностью скоростных характеристик у Samsung 970 EVO всё более чем хорошо. Разброс моментальных скоростей практически отсутствует, что делает новинку вполне разумным вариантом при использовании в составе RAID-массивов.

Нужно отметить и ещё один интересный момент: влияние на производительность технологии Intellegent TurboWrite заметно только у младшей версии накопителя. При тестировании 960 EVO такого эффекта не наблюдалось, а значит, на мелкоблочных операциях SLC-кеш новой модели SSD демонстрирует более высокие задержки. Выливается это в то, что при непрерывной случайной записи с глубокой очередью запросов 960 EVO может обеспечить более высокое быстродействие на начальном этапе.

Однако на дальних дистанциях выигрывает 970 EVO – у него выше производительность при работе контроллера с основной частью массива TLC 3D V-NAND. А кроме того, он может похвастать менее ощутимым падением скоростных характеристик при исчерпании свободных страниц флеш-памяти.

Посмотрим теперь, как происходит восстановление скоростных характеристик 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.

Обработка команды TRIM никаких нареканий не вызывает. После её подачи производительность возвращается к первоначальному уровню. Это значит, что в современных операционных системах Samsung 970 EVO будет жить без каких-либо признаков «старения» или «деградации».

Более того, в какой-то мере 970 EVO может похвастать и умением восстанавливаться даже там, где TRIM не поддерживается. Как следует из представленных графиков, младшие модели самостоятельно освобождают под будущие операции записи 4 Гбайт флеш-памяти, а старшие – 6 Гбайт. Это значит, что при простоях в работе контроллер Samsung 970 EVO сразу же переносит данные из статического сегмента SLC-кеша в основную часть памяти.

Выполнение команды TRIM современным накопителям даётся не столь просто, как можно было бы подумать. Когда операционная система передаёт накопителю информацию о том, что какие-то сектора выводятся файловой системой из обращения, контроллер SSD должен консолидировать эти сектора и очистить освобождающиеся страницы флеш-памяти для выполнения будущих операций. Такая перегруппировка требует перезаписи и очистки областей памяти, и это не только занимает заметное время, но и серьёзно нагружает контроллер работой. В результате после удаления с диска больших объёмов данных владельцы SSD могут столкнуться с эффектом временного замедления или даже с «фризами» накопителя. На практике это может вызвать серьёзный дискомфорт, ведь никто не ожидает, что SSD, основным достоинством которого является моментальная реакция на внешние воздействия, будет замирать на несколько секунд.

Поэтому мы добавили в методику дополнительное исследование, которое позволяет отслеживать, насколько незаметно для пользователя тот или иной SSD обслуживает команды TRIM. Способ проверки очень прост: сразу после удаления крупного файла — объёмом 32 Гбайт — мы проверяем, как накопитель справляется с операциями произвольного чтения данных, контролируя как скорость чтения, так и время ожидания, которое проходит с момента каждого запроса данных до ответа накопителя.

Несмотря на то, что Samsung 970 EVO базируется на мощном пятиядерном контроллере, обработать команду TRIM быстро и незаметно для пользователя он не может. После удаления крупного файла — объёмом 32 Гбайт — интервал времени, в течение которого пользователю придётся сталкиваться с заметным падением производительности SSD, достигает 20 секунд. Скорость работы в это время падает в полтора-два раза, а кроме того, на порядок увеличивается время отклика. Стоит подчеркнуть, что столь продолжительная обработка TRIM у современных NVMe-накопителей встречается весьма нечасто. Но это – фирменная особенность микропрограммы Samsung. Подобным «подтупливанием» после удаления файлов отличался даже прошлый флагман, 960 PRO.

⇡#Проверка температурного режима

Предшественник главного героя этого обзора, Samsung 960 EVO, был одним из наименее горячих накопителей в форм-факторе M.2. Чтобы добиться его перегрева, нужно было действительно постараться, и троттлинг в лице технологии Dynamic Thermal Guard включался лишь после длительных и тяжёлых нагрузок. В новом 970 EVO разработчики постарались достичь ещё более низких рабочих температур. Для этой цели, в частности, в дополнение к фольгированной медной наклейке на оборотной стороне платы накопителя появилась установленная на микросхеме контроллера теплораспределительная пластина.

Кроме того, для контроллера Phoenix установлены более широкие температурные пределы, что тоже способствует работе накопителя без троттлинга. В Samsung 970 EVO критической температурой считается предел в 85 градусов, в то время как в прошлом контроллере Polaris производительность начинала сбрасываться уже при нагреве до 77 градусов.

Для проверки того, как разогревается 970 EVO на практике, мы последили за температурным режимом при нагрузке накопителей последовательными операциями с глубиной очереди запросов в 32 команды. Измерения температуры при этом проводились на открытом стенде, какой-либо дополнительный обдув SSD воздушным потоком не производился.

С температурным режимом при чтении всё отлично. В состоянии простоя температура накопителя находится на уровне 40-45 градусов, а нагрузка прогревает его до 60-65 градусов, что всё равно очень далеко от критических величин.

С температурами при записи всё несколько сложнее, здесь вполне можно добраться и до границы троттлинга. Впрочем, версию 970 EVO 250 Гбайт, которая имеет относительно низкую скорость, нагреть сильнее 75-80 градусов вряд ли получится. А вот накопители объёмом полтерабайта и терабайт позволяют изучить, как работает технология Dynamic Thermal Guard: она снижает производительность при достижении контроллером SSD температуры в 83 градуса.

При этом мы можем подтвердить, что усилия, прилагаемые Samsung для улучшения теплоотвода, определённую роль всё же сыграли. Так, для того, чтобы довести до троттлинга 970 EVO 1 Тбайт, на него нужно записывать данные с максимальной скоростью в течение более 70 секунд, а для разогрева 500-гигабайтной версии требуется продолжительная, двухминутная нагрузка. В реальных пользовательских сценариях работы столь длительные непрерывные операции записи практически исключены, ведь за это время накопитель успевает принять более 100 Тбайт данных.

⇡#Выводы

Samsung давно приучила нас к тому, что раз за разом выпускает твердотельные накопители, которые тут же становятся лучшим выбором в своей нише. И до сих пор это правило практически не давало сбоев. Но даже то, что кажется незыблемым, имеет тенденцию меняться, и сегодня мы столкнулись как раз с таким случаем. Конечно, пока рано говорить о том, что Samsung 970 EVO не имеет шанса повторить успех своего предшественника. Однако в том, что, в отличие от 960 EVO, у него будут достойные соперники, нет никаких сомнений. Пока из их числа мы видели лишь Intel SSD 760p, но в скором времени на рынке появится ряд ещё более многообещающих предложений, например обновлённый WD Black NVMe SSD, а также целая плеяда накопителей на контроллере SM2262. Сможет ли на их фоне Samsung 970 EVO смотреться так же выигрышно, как смотрелся на фоне своих современников 960 EVO, — очень большой вопрос.

Тем не менее Samsung 970 EVO – это очень своевременное и весомое улучшение для 960 EVO. Хотя многое в новинке осталось прежним (например, относительно медленная при прямых операциях TLC 3D V-NAND, недостатки которой замаскированы технологией SLC-кеширования Intellegent TurboWrite), произошло как минимум два больших позитивных изменения. Во-первых, в 970 EVO применение нашёл более мощный контроллер Phoenix, благодаря которому практически все аспекты производительности выросли на величину порядка 10 процентов. Во-вторых, Samsung наконец-то критически пересмотрела свой подход к гарантии, и теперь по условиям гарантийного обслуживания и разрешённому ресурсу перезаписи Samsung 970 EVO стал выглядеть как минимум не хуже конкурентов.

При этом для покупателей такой прогресс обойдётся условно бесплатно: рекомендованные цены на Samsung 970 EVO остались на том же уровне, что и на 960 EVO. Samsung даже не стала поднимать российскую цену новинки в рублях, несмотря на недавний скачок курса доллара. А это значит, что, если вы нацеливались на приобретение прошлого массового NVMe SSD от лидера рынка, нет причин не переориентироваться на лучший и более современный вариант – Samsung 970 EVO. И на данный момент с точки зрения цены и производительности он выглядит привлекательнее альтернатив.

Однако нужно иметь в виду, что всё сказанное выше в первую очередь относится к Samsung 970 EVO объёмом 500 Гбайт и более. С младшей же версией случилось то же самое, что и с Samsung 860 EVO 500 Гбайт: она стала жертвой оптимизации себестоимости. В то время как в 960 EVO 250 Гбайт использовалась память с 128-гигабитными устройствами флеш-памяти, в 970 EVO 250 Гбайт устанавливается TLC 3D V-NAND c вдвое более крупными ядрами. Это уполовинило параллелизм массива флеш-памяти и привело к ограничениям в производительности, проявляющимся в первую очередь при мелкоблочных операциях. В результате 250-гигабайтная версия Samsung 970 EVO выглядит на фоне своих более ёмких собратьев несколько инородно. В некоторых сценариях она не улучшает скоростных достижений предшествующей модели, а по скорости загрузки игр и приложений заметно проигрывает конкурирующим SSD в лице Intel SSD 760p или Plextor M9Pe, хотя и превосходит их на файловых операциях.

Конечно, это не делает из Samsung 970 EVO плохое предложение, даже если речь идёт про младшую модель. Все версии нового массового NVMe-накопителя Samsung так или иначе остаются добротными и выгодными по цене решениями, предлагаемыми лидером рынка. В целом они неплохо смотрятся по скоростным характеристикам и, как показывает практика, имеют высокий уровень надёжности. Кроме того, представители серии 970 EVO располагают интересными дополнительными возможностями, в частности аппаратным шифрованием данных. Немаловажно и то, что продукция Samsung не только широко представлена на прилавках магазинов, но и может обслуживаться в разветвлённой сети фирменных сервисных центров, что исключает какие-либо проблемы с реализацией гарантийного обслуживания. Однако мы бы всё же рекомендовали в первую очередь обращать внимание на модификации 970 EVO объёмом от половины терабайта и выше. Младшая версия – это явно компромиссное решение, и для него несложно подобрать достойные альтернативы с более высоким уровнем быстродействия. Например, тот же 960 EVO, пока он не исчезнет из продажи.