Обзор SATA SSD-накопителя Plextor M8V: оригинальный рецепт

После того как во второй половине прошлого года все основные производители флеш-памяти перешли на выпуск многослойных кристаллов с 64 слоями, мы стали активно присматриваться к различным SSD, использующим именно такую полупроводниковую базу. Как известно, Samsung применяет в собственных накопителях чипы 3D NAND различной степени интеграции уже очень давно, и построенные на их основе продукты вызывают лишь положительные эмоции. Но другие производители флеш-памяти, в частности Micron, Intel, Toshiba и Sandisk, до недавних пор заметно отставали от южнокорейской фирмы в деле совершенствования собственных версий трёхмерной флеш-памяти. Нагнать лидера у них получилось лишь при переходе на 64-слойный дизайн 3D NAND, который у конкурентов Samsung получил кардинальные улучшения по сравнению с прошлыми вариантами. Поэтому сегодня можно говорить, что ключевые преимущества продуктов на базе трёхмерной памяти проявляются уже в любом твердотельном накопителе, основанном на 64-слойной 3D NAND, вне зависимости от того, память какого из производителей используется в каждом конкретном случае. Иными словами, ориентируясь на продукты, построенные на 64-слойной 3D NAND, вы, скорее всего, получите производительный и вполне надёжный накопитель с достаточно привлекательной ценой.

Проблема лишь в том, что пока новое поколение трёхмерной памяти не получило широкого распространения. Судя по всему, у производителей существуют какие-то производственные трудности, которые не позволяют 64-слойной памяти начать экспансию широким фронтом. И на данный момент накопители, базирующиеся на такой памяти, предлагают либо лишь сами производители чипов NAND, либо их самые приближённые партнёры. Например, если говорить о SATA SSD, то на прилавках магазинов представлено всего несколько построенных на 64-слойной 3D NAND массовых моделей: Samsung 860 EVO, Crucial MX500, Intel SSD 545s, Kingston UV500, SanDisk Ultra 3D, Smartbuy Puls, Western Digital Blue 3D NAND и Toshiba TR200. Причём половина моделей из этого списка доступна очень ограниченно.

И в этих условиях появление на рынке каких-то новых моделей, построенных на актуальных вариантах трёхмерной памяти, можно только приветствовать. К счастью, в число поставщиков подобных SSD понемногу вливаются производители второго эшелона. Одной из первой стала работать с 64-слойной памятью, закупаемой у Toshiba, компания Plextor. Являясь дочерним предприятием крупного OEM-производителя Lite-On, Plextor обладает мощным инженерным потенциалом, и её SSD каждый раз представляют собой весьма оригинальные и очень интересные по характеристикам продукты. Так вышло и на этот раз. Первым SSD на базе 64-слойной Toshiba TLC 3D NAND (BiCS3), выпущенным Plextor, стал NVMe-накопитель Plextor M9Pe, который оказался достаточно неплох для недорогого решения с интерфейсом PCIe 3.0 x4. Но сегодня мы будем вести речь о втором детище инженеров Plextor, которые вслед за M9Pe спроектировали более общедоступную модель M8V с интерфейсом SATA.

И сразу же стоит сказать, что с технологической точки зрения Plextor M8V – очень интересное и уникальное решение. Дело в том, что в нём Toshiba BiCS3-память работает под управлением контроллера Silicon Motion, которые обычно используются лишь с памятью Intel или Micron. Но разработчикам Plextor удалось совместить компоненты, которые ранее нам видеть вместе никогда не приходилось. Именно поэтому Plextor M8V и привлёк наше внимание. SATA-накопители на базе BiSC3-памяти, тестировавшиеся в лаборатории 3DNews до этого, использовали контроллеры Marvell или Phison и демонстрировали сравнительно неплохие характеристики. Однако Silicon Motion за последнее время продвинулась в развитии своих контроллеров сильнее конкурентов, поэтому мы не исключаем, что именно Plextor M8V сможет стать лучшей демонстрацией преимуществ BiCS3 NAND. Остаётся лишь это проверить на практике.

⇡#Технические характеристики

Основой Plextor M8V избран контроллер Silicon Motion SM2258. Это – не самый последний SATA-контроллер данного разработчика, но зато самый распространённый. Впервые мы столкнулись с ним в начале 2016 года, а сейчас он широко применяется в SSD с 32-слойной 3D NAND компаний Intel или Micron. Кроме того, его же можно найти и в перспективных новинках, например в Crucial MX500 – накопителе последнего поколения, построенном на 64-слойной 3D NAND авторства Micron. Популярность микросхемы SM2258 обуславливается выгодным сочетанием производительности и цены. Сам этот контроллер относится к числу относительно недорогих решений: он базируется на одноядерном 32-битном RISC-процессоре и для взаимодействия с массивом флеш-памяти предлагает лишь четыре канала. Но вместе с тем готовые изделия на нём обычно получаются достаточно неплохими с точки зрения быстродействия: этому помогают программные оптимизации с фокусом на минимальные задержки при обработке смешанных операций и технология динамического SLC-кеширования.

В то же время вместе с Toshiba BiCS3-памятью никто использовать контроллер SM2258 никогда не пытался, и Plextor в этом плане – первопроходец. В теории никаких проблем с этим быть не должно. С одной стороны, в контроллере есть поддержка технологии NANDXtend, в рамках которой работают сильные алгоритмы коррекции ошибок на основе LDPC-кодов, что должно выступать гарантией надёжности платформы. С другой – сама по себе BiSC3-память, являющаяся разновидностью 64-слойной TLC 3D NAND, выдаёт неплохой уровень производительности, особенно если сравнивать с планарной флеш-памятью. В этом мы убеждались при тестировании, например, накопителя Smartbuy Puls. Самое главное: в отличие от той же Samsung компания Toshiba предлагает устанавливать в SATA SSD кристаллы NAND с ёмкостью 256 Гбит, что позволяет получать массивы флеш-памяти с высокой степенью параллелизма.

В результате Plextor M8V может похвастать следующим набором паспортных характеристик:

Честно говоря, таблица характеристик выглядит не слишком многообещающе. Plextor включила в модельный ряд M8V лишь версии небольших объёмов (менее половины терабайта), и это сразу явно указывает на то, что компания считает новинку продуктом начального уровня, который должен найти своё место в сравнительно дешёвых сборках. Не излучают особого оптимизма и объявленные условия гарантии. Три года – это типичный показатель для накопителей низкого уровня, правда разрешённые объёмы перезаписи при этом относительно неплохи. Гипотетическому пользователю позволено перезаписывать половину ёмкости SSD ежедневно.

Получается, что позиции SATA-флагманов Plextor M8V атаковать и не собирается, и это нашло отражение в том числе и в объявленных показателях производительности. Если верить приведённым числам, то на данный момент Plextor M8V – один из самых слабых SATA SSD, построенных на 64-слойной TLC 3D NAND. Даже бюджетный накопитель Toshiba TR200, в котором массив BiCS3-устройств управляется двухканальным безбуферным контроллером Phison S11, в списке паспортных характеристик обещает более высокие показатели.

Впрочем, объявленные производителем характеристики быстродействия не всегда обрисовывают картину адекватно, потому что они ничего не сообщают о реализации технологии ускоренной записи, ставшей неотъемлемым атрибутом современных SSD. Для того чтобы получить ясность по этому вопросу, мы проводим специальный тест, в рамках которого проверяем производительность непрерывной последовательной записи на чистый накопитель. В случае Plextor M8V 512 Гбайт зависимость получается следующей.

И вот здесь выясняются два важных обстоятельства.

Во-первых, инженеры Plextor зарубили на корню один из важных плюсов контроллера SM2258 – технологию динамического SLC-кеширования. В M8V вместо этого реализован совершенно обыденный статический SLC-кеш, который размещается в недоступной пользователю области массива флеш-памяти. Причём кеш этот имеет сравнительно небольшой размер. В накопителе ёмкостью 512 Гбайт – всего 4 Гбайт. А значит, в версиях M8V объёмом 256 и 128 Гбайт SLC-кеш имеет ёмкость 2 и 1 Гбайт соответственно.

Во-вторых, массив флеш-памяти на базе устройств BiCS3 работает под управлением контроллера SM2258 явно не самым лучшим образом. Так, в Plextor M8V 512 Гбайт скорость прямой линейной записи в память составляет около 330 Мбайт/с. Но в то же время аналогичный по составу и организации массив флеш-памяти при работе с контроллером Phison S10 выдаёт 450 Мбайт/с (например, в Smartbuy Puls), а массив из 64-слойных устройств Micron TLC 3D NAND при работе с контроллером SM2258 способен принимать данные со скоростью 420 Мбайт/с (например, в Crucial MX500). Получается, что, совместив контроллер Silicon Motion с трёхмерной памятью Toshiba, разработчики Plextor ровным счётом ничего не выиграли, а наоборот – проиграли, по крайней мере с точки зрения производительности линейной записи.

Впрочем, причислять Plextor M8V к числу аутсайдеров тоже не следует. Запись со скоростью 330 Мбайт/с – это не так уж и мало. Например, новый Samsung 860 EVO в полутерабайтном объёме имеет даже более медленный массив флеш-памяти. К тому же, Plextor не стала экономить на DRAM-буфере, и даже больше того, сделала его вдвое более ёмким по сравнению с типичными размерами. А это значит, что M8V может оказаться неплохим решением при произвольных мелкоблочных нагрузках, при обработке которых контроллером активно используется оперативная память.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Рассматриваемый в этом обзоре накопитель существует в двух вариантах исполнения: в привычном 2,5-дюймовом форм-факторе (M8VC) и в виде M.2 2280-модулей с интерфейсом SATA (M8VG). Обе эти модификации функционально идентичны. Поэтому, знакомясь с 2,5-дюймовой моделью, мы автоматически обобщаем все сделанные выводы на всё семейство M8V.

Для тестов нам был предоставлен вариант накопителя объёмом 512 Гбайт – это старшая и самая производительная модель в семействе. Данный SSD в 2,5-дюймовом исполнении совсем не удивил своим внешним видом: он у Plextor не меняется на протяжении нескольких последних лет. Корпус накопителя выполнен из неокрашенного алюминия со следами обработки. На лицевой стороне краской нанесён логотип производителя, на оборотной имеется наклейка с технической информацией.

Отметим, что Plextor не скрывает на этикетке ни дату выпуска накопителя, ни залитую на заводе версию микропрограммы.

В корпусе установлена печатная плата, занимающая чуть менее половины внутреннего пространства. Полноразмерные платы в современных накопителях уже давно не используются: производители флеш-памяти научились делать такие микросхемы NAND, которые могут вмещать до 1 Тбайт памяти несколькими кристаллами NAND, поэтому разбазаривать текстолит нет никакого смысла. Ёмкие SSD можно делать с применением двух-четырёх микросхем флеш-памяти.

Именно так обстоит дело и в Plextor M8V объёмом 512 Гбайт. Несмотря на то, что это – старшая версия в модельном ряду, массив NAND в ней набран четырьмя TSOP-микросхемами Toshiba TH58TFT0T23TA2H. В каждой такой микросхеме упаковано по четыре 256-гигабитных полупроводниковых кристалла 64-слойной BiCS3-памяти с трёхбитовыми ячейками. Это значит, что четырёхканальный массив флеш-памяти в M8V 512 Гбайт использует четырёхкратное чередование устройств в каналах.

Управляет этим массивом контроллер SMI SM2258. В конструкции M8V используется точно такая же версия контроллера, как и в Crucial MX500. То есть никаких модификаций для реализации поддержки BiCS3 в базовом чипе делать не пришлось: совместимость достигнута исключительно программными усилиями. Заметим, что в Plextor M8V контроллер обходится без какой-либо термопрокладки. Однако проблемой это не является: температуры SSD во время эксплуатации остаются весьма невысокими.

Помимо чипов NAND и контроллера на плате M8V размещена также и выпущенная Samsung микросхема DDR3L-1600 SDRAM, используемая в качестве буфера при мелкоблочных операциях и для хранения копии таблицы трансляции адресов. В 512-гигабайтном накопителе эта микросхема имеет ёмкость 1 Гбайт. Plextor часто использует в своих накопителях DRAM-буфер увеличенного размера, и M8V исключением из этого правила не является.

Из интересного также стоит отметить наличие на плате накопителя маркировки CV8-CE512. Это – отсылка к названию идентичной модели, выпускаемой под брендом Lite-On. То есть у M8V, как и у многих других продуктов Plextor, есть брат-близнец в модельном ряду материнской компании.

Стоит заметить, что декларированные ёмкости представителей модельного ряда Plextor M8V кратны 128 Гбайт. Это значит, что производитель отдаёт в распоряжение пользователя 93 процента ёмкости массива флеш-памяти, и в операционной системе 512-гигабайтный SSD предложит 477 Гбайт свободного места. Треть оставшегося объёма задействуется SLC-кешем, а две трети участвуют в работе технологий сборки мусора и выравнивания износа, а также используются в качестве подменного фонда.

⇡#Программное обеспечение

Раньше Plextor уделяла программной поддержке своей продукции очень большое внимание. Для накопителей компании был разработан обширный набор программ, включающий и «общепринятую» сервисную утилиту, и дополнительные средства для кеширования, сжатия и шифрования данных. Правда, в начале 2017 года дальнейшая разработка этих программных средств была заброшена, но на данный момент старые версии вполне справляются с возложенными на них задачами и даже остаются совместимы с новыми продуктами, в частности с Plextor M8V.

Основная утилита для SATA SSD производства Plextor носит название PlexTool. По сегодняшним меркам она не богата функциональными возможностями и смотрится чересчур вычурно, но на основные вопросы о накопителе она ответить в состоянии. С помощью PlexTool можно узнать общую информацию о SSD, прочитать содержимое SMART, а также получить управление над подачей команды TRIM.

Кроме того, утилита умеет обновлять прошивку SSD, оценочно тестировать производительность и подавать на накопитель команду Secure Erase.

Другая утилита, PlexTurbo, позволяет организовать дополнительный уровень кеширования дисковых операций с задействованием оперативной памяти компьютера. Это даёт возможность увеличить скорость операций с часто задействуемыми файлами и снизить нагрузку на накопитель. Однако подобные программные решения таят в себе потенциальную опасность: в случае незапланированных отключений или сбоев компьютера данные, не успевшие записаться из RAM-кеша на SSD, естественно, будут утеряны.

Кроме того, с накопителями серии M8V утилита PlexTurbo функционирует в урезанном виде: максимальный объём создаваемого в оперативной памяти кеша ограничен величиной 1 Гбайт.

Ещё одна программа из комплекта Plextor – PlexCompressor. Эта утилита представляет собой надстройку над файловой системой, которая осуществляет автоматическую компрессию малоиспользуемых файлов, освобождая дополнительное дисковое пространство. Причём работает такое сжатие очень выборочно. Чтобы не создавать излишней нагрузки на процессор компьютера, оно затрагивает лишь те файлы, которые не использовались пользователем как минимум в течение последних 30 дней. В том же случае, когда к такому сжатому файлу произойдёт обращение, он будет возвращён в исходное состояние.

И последняя утилита, о которой необходимо рассказать, — это PlexVault. Она предлагает реализовать на накопителе шифрование данных. Однако нужно понимать, что речь идёт не об аппаратном шифровании, которое в M8V не реализовано, а о чисто программных алгоритмах, которые при своей работе загружают центральный процессор.

PlexVault может создавать один или несколько шифрованных контейнеров, причём в обычных условиях они видны лишь авторизованным в программе пользователям, которые знают «секретные» комбинации клавиш и пароль. Впрочем, использовать такое средство в серьёзных применениях мы бы всё равно не посоветовали — как минимум потому, что Plextor не делится никакой информацией об используемых алгоритмах шифрования и не проводит независимый аудит своего криптографического решения.