Обзор NVMe-накопителя Transcend SSD 110S: счастливая жизнь без DRAM-буфера возможна

До недавних пор твердотельные накопители с интерфейсом NVMe воспринимались многими исключительно как нишевые решения для энтузиастов высокой производительности. Несмотря на то, что архитектура NVMe SSD обеспечивает заметное увеличение скоростных показателей, а типичный для таких изделий форм-фактор M.2 компактен и удобен в использовании, широкому распространению таких устройств препятствовала высокая цена. Производители не стесняясь устанавливали на NVMe-накопители дополнительные и немалые наценки, оправдывая их тем, что подобные SSD – это премиальные решения высокого класса, интересные лишь для немногочисленной элиты компьютерного сообщества.

Однако сейчас ситуация быстро и кардинально меняется. Свежая тенденция, которая постепенно начинает определять и направлять происходящие на рынке SSD глобальные процессы, – набирающее обороты снижение стоимости флеш-памяти. После затяжного дефицита, вызванного длительным и тернистым переходом индустрии на 3D NAND, производство флеш-памяти начало расти слишком быстрыми темпами. И сегодня уже нет никаких сомнений, что в ближайшие месяцы отрасль столкнётся с жестоким кризисом перепроизводства. Что, в свою очередь, станет веской причиной для падения цен на твердотельные накопители: прогнозы говорят о том, что в течение последующих 12 месяцев SSD подешевеют в полтора раза или даже сильнее. И более того, процесс в данном направлении уже пошёл.

Затрагивает он не только вездесущие SATA SSD, но и сегмент твердотельных накопителей с NVMe-интерфейсом. Например, недавно вышедший Samsung 970 EVO с начала лета уже успел потерять в цене достаточно заметные 13 процентов. Задумываются о необходимости снижения цен на потребительские NVMe-продукты и другие производители. Более того, на рынке даже постепенно формируется целый подкласс доступных NVMe SSD, представители которого претендуют на то, чтобы начать вытеснять из типичных конфигураций персональных компьютеров привычные SATA-накопители и становиться действительно массовыми решениями. Возникновение этого подкласса подпитывается не только падением стоимости NAND-памяти, но и тем, что независимые тайваньские разработчики контроллеров в лице Phison и Silicon Motion начали поставки недорогих базовых NVMe-чипов, позволяющих экономить на стоимости остальных компонентов.

Так, в течение нескольких последних месяцев в ассортименте у Phison появился двухъядерный четырёхканальный NVMe-контроллер PS5008-E8, который тут же взяли в обиход компании Kingston, Patriot и Corsair, а в ответ Silicon Motion подготовила двухъядерный четырёхканальный NVMe-чип SM2263XT, нашедший применение в продукции HP и Transcend. Накопители, построенные с применением данных платформ, по цене вплотную приближаются к SATA SSD и благодаря этому привлекают к себе повышенное внимание.

Но у кого из перечисленных производителей недорогой SSD с интерфейсом NVMe получился удачнее? Ответить на этот вопрос мы и постараемся в сегодняшнем тестировании, в котором подробно познакомимся с Transcend SSD 110S – доступным типовым NVMe-накопителем на базе новой платформы SMI SM2263XT. При изучении его производительности мы сравним полученные результаты с быстродействием одного из недорогих накопителей на контроллере Phison PS5008-E8, и тем самым определим, какая из моделей NVMe SSD предлагает лучшее сочетание цены и производительности.

⇡#Технические характеристики

В этом году тайваньский разработчик контроллеров Silicon Motion сумел сделать гигантский шаг вперёд и вывел на рынок новый модельный ряд базовых чипов для NVMe SSD с очень достойными характеристиками. Со старшим контроллером в нём мы уже хорошо знакомы, это – SM2262, который позволил производителям, не проводящим внутренних разработок проприетарных решений, попасть в «высшую лигу». Наиболее показателен в этой связи пример ADATA: эта компания взяла эталонную версию платформы SM2262 с минимальными оптимизациями, и одного только этого оказалось достаточно, чтобы её новые накопители XPG SX8200 и Gammix S11 получили возможность достойно противостоять таким именитым соперникам, как Samsung 970 EVO или WD Black NVMe.

Но SM2262 – далеко не единственный многообещающий вариант, который могут взять на вооружение производители SSD. Наряду с ним Silicon Motion поставляет ещё и SM2263XT – более дешёвый чип, который можно с успехом использовать в недорогих накопителях с NVMe-интерфейсом. По сравнению с SM2262 он обладает уменьшенным до четырёх числом каналов для подключения флеш-памяти, а также, предназначаясь для безбуферных решений, лишён DRAM-интерфейса.

Однако вместе с тем в основе SM2263XT лежит точно такой же, как и в старшем чипе, двухъядерный процессор с архитектурой ARM Cortex, который усилен полным набором ключевых специализированных блоков, включая и фирменный движок NANDXtend, предназначенный для аппаратной реализации алгоритмов коррекции ошибок на основе LDPC-кодов. А это значит, что платформа SM2263XT, несмотря на урезание части возможностей относительно SM2262, обладает хорошей вычислительной мощью и потому может стать основой достаточно интересных воплощений.

Пугает разве только отсутствие DRAM-буфера, но здесь Silicon Motion предлагает любопытную новаторскую компенсацию – технологию HMB (Host Memory Buffer, буфер на стороне хоста). Это означает, что решения на базе SM2263XT не должны быть похожи на безбуферные накопители начального уровня, которые мы видели до настоящего момента. И вот почему.

Большинство современных твердотельных накопителей традиционно имеют три основных компонента: контроллер, флеш-память и DRAM-буфер. Быстрая динамическая память требуется для того, чтобы работать с таблицей трансляции адресов – специальной структурой данных, которая позволяет сопоставлять логические адреса секторов дисковой подсистемы с физическими адресами в массиве флеш-памяти накопителя. Такая таблица – ключевой элемент SSD, обращения к которому происходят при любой операции чтения, чтобы отыскать нужные данные в массиве флеш-памяти, и при любой записи, чтобы найти свободное место для сохранения новой информации.

Вполне естественно, что для скоростного SSD критически важно, чтобы доступ к такой таблице выполнялся максимально быстро, именно этим и обуславливается размещение её рабочей копии в специально выделенной SDRAM поблизости от контроллера. Обычно объём DRAM-буфера в SSD устанавливается из расчёта 1 Мбайт на 1 Гбайт ёмкости накопителя. Такое соотношение позволяет организовать таблицу в виде двоичного дерева, по которому можно быстро осуществлять поиск. Грамотно реализованная и размещённая в DRAM таблица трансляции позволяет, с одной стороны, качественно уменьшить латентности при обращении SSD, а с другой – обеспечить постоянство производительности при длительных интенсивных нагрузках.

Но иногда разработчиками накопителей применяется и иной подход – использование для хранения таблицы трансляции не выделенной DRAM, а собственной флеш-памяти накопителя. Обычно так поступают для снижения стоимости конечного продукта, однако, как мы видели при знакомстве с многочисленными безбуферными моделями SATA SSD, ни к чему хорошему это не приводит. Работа с флеш-памятью происходит значительно медленнее, чем с динамической, вследствие чего задержки при мелкоблочных операциях существенно увеличиваются, и накопители, не имеющие в конструкции DRAM, как правило, принципиально уступают в производительности полноценным решениям.

Спецификация NVMe 1.2 к этим двум традиционным вариантам размещения таблицы трансляции добавила третью, «промежуточную» опцию – технологию HMB, которая как раз и нашла применение в SM2263XT. Её суть заключается в том, что выделенную динамическую память внутри SSD можно и не иметь, а для хранения быстрой рабочей копии таблицы трансляции адресов пользоваться основной оперативной памятью компьютера. Прямой доступ к DDR4 SDRAM, подключенной к процессору, – одна из возможностей шины PCI Express, поэтому для накопителей с интерфейсом NVMe такая архитектура – вполне естественная конфигурация. Конечно, использование памяти, доступ к которой осуществляется через промежуточную шину PCI Express, вызывает определённые накладные расходы, и HMB не может стать полноценной альтернативой DRAM-буферу внутри накопителя в смысле производительности. Но HMB всё равно является заметно лучшим решением, чем хранение таблицы трансляции адресов в массиве флеш-памяти. Именно поэтому данная технология имеет очень хорошие перспективы в сегменте недорогих NVMe SSD.

Правда, есть у HMB и ещё одно серьёзное ограничение: получить в единоличное пользование большую область оперативной памяти SSD не может, и буфер, выделяемый в рамках этой технологии, обычно имеет заметно урезанный размер. Например, в современных реализациях HMB речь идёт о задействовании накопителем нескольких десятков мегабайт основной памяти ПК, в то время как внутренний DRAM-буфер, расположенный в SSD, может иметь объём от сотен мегабайт до нескольких гигабайт. Поэтому в рамках технологии HMB в оперативной памяти располагается лишь некоторая доля записей таблицы трансляции адресов, например та, к которой обращения идут наиболее часто. А это, в свою очередь, означает, что относительно высокие скорости доступа накопители с HMB могут демонстрировать не всегда, а при лишь при обращениях к определённой части данных.

Впрочем, при типичных потребительских нагрузках и при условии грамотного распределения записей таблицы трансляции адресов в оперативной и флеш-памяти серьёзной проблемой это не является. Нужно лишь понимать, что технология HMB – это типично «бытовое» решение, и оно заведомо не годится для высоконагруженных сценариев серверного характера, предполагающих массированные дисковые операции.

Тем не менее производительность SSD, наделённых технологией HMB, может сильно различаться в зависимости от того, сможет ли контроллер накопителя справиться с обработкой запроса, не обращаясь к части таблицы трансляции адресов, находящейся во флеш-памяти. И по тому, как всё это выглядит со стороны пользователя, может возникнуть ощущение, что помимо SLC-кеша в накопителе добавлен ещё один уровень кеширования: операции со сравнительно небольшими объёмами данных (как записи, так и чтения) у SSD с технологией HMB будут проходить с обычным уровнем быстродействия, но в неблагоприятных случаях производительность мелкоблочных операций вполне может снижаться до уровня безбуферных SSD.

Transcend SSD 110S – один из первых накопителей такого рода, в котором использован контроллер SM2263XT, нет DRAM-буфера, но зато поддерживается технология HMВ. И эта комбинация вполне может сработать, тем более что массив флеш-памяти SSD 110S собран из хорошо зарекомендовавшей себя трёхмерной TLC 3D NAND второго поколения компании Micron, которая отличается достаточно высокой производительностью и удобным в обращении размером кристаллов 256 Гбит. В результате скоростные характеристики Transcend SSD 110S выглядят вполне «на уровне» и практически не выдают, что речь идёт о безбуферной модели.

Впрочем, никаких поражающих воображение скоростных показателей в таблице не видно. В сравнении с флагманскими моделями потребительских NVMe-накопителей Transcend SSD 110S медленнее где-то вдвое. Четырёхканальность массива флеш-памяти бьёт по скорости последовательных операций, а отсутствие выделенного DRAM-буфера несколько ограничивает производительность случайных операций чтения и записи.

Но это вовсе не значит, что Transcend SSD 110S не вызывает интереса. Дело в том, что производитель решил придерживаться непривычной ценовой политики, и этот SSD, предназначенный для установки в слот M.2 с интерфейсом PCI Express 3.0 x4, стоит гораздо дешевле, чем его NVMe-собратья. Фактически можно говорить даже о том, что Transcend SSD 110S – это NVMe-накопитель с почти SATA-ценой. Причём очевидно, что установление на этот накопитель низкой цены – это отнюдь не разовая акция, приуроченная к началу продаж. Себестоимость SSD 110S низка благодаря недорогому контроллеру и отсутствию DRAM-буфера, а значит, новинка Transcend сможет оставаться одним из самых доступных NVMe SSD и впредь.

К тому же не нужно забывать, что производительность накопителей, использующих память с трёхбитовыми ячейками, во многом зависит от реализации в них алгоритмов кеширования. И здесь Transcend SSD 110S выгодно отличается от многих дорогих альтернатив. SLC-кеш в нём организован по динамическому принципу. То есть этот накопитель может принять с высокой скоростью не какой-то заранее оговорённый объём данных, а до трети от свободного объёма. И в большинстве случаев запись больших массивов файлов будет происходить на Transcend SSD 110S с хорошим темпом, который не будет быстро и заметно снижаться, как это часто бывает у SSD со статическим SLC-кешем.

В целом проиллюстрировать работу SLC-кеширования можно при помощи графика скорости непрерывной последовательной записи данных на Transcend SSD 110S ёмкостью 512 Гбайт (измерения проводились на свободном SSD).

Скорость записи на Transcend SSD 110S в SLC-режиме достигает порядка 1,4 Гбайт/с, причём на свободный накопитель с такой производительностью можно записать примерно 167 Гбайт данных. В медленный TLC-режим рассматриваемый SSD переходит только после этого. Причём, одновременно с записью новых данных, в TLC-режиме контроллеру нужно ещё и освобождать свободное место – уплотнять данные, которые до этого были записаны в однобитовом SLC-режиме. В результате скорость записи не только снижается до уровня порядка 130 Мбайт/с, но и теряет какую бы то ни было стабильность. К счастью, при обычном домашнем использовании с такими ситуациями придётся сталкиваться нечасто – они могут возникнуть лишь при непрерывной записи очень больших объёмов данных.

Нетрудно проследить и за тем, как сказывается на производительности тот факт, что в оперативной памяти с быстрым доступом у Transcend SSD 110S располагается лишь часть таблицы трансляции адресов. Для этого достаточно понаблюдать за скоростью при случайном мелкоблочном чтении, которое требует множественного поиска совпадений в таблице трансляции адресов. Например, мы измерили зависимость скорости случайного чтения от объема количества данных, в рамках которого осуществляются запросы.

Трактовать эти результаты очень просто. До тех пор, пока объём файлов, с которыми работает контроллер накопителя, остаётся таков, что вся необходимая часть таблицы трансляции адресов помещается в HMB-буфер в оперативной памяти, мы видим постоянную скорость случайного чтения (без очереди запросов) на уровне 57 Мбайт/с. Но как только активная часть таблицы в HMB-буфер помещаться перестаёт, производительность сразу падает. В худшем случае скорость случайного доступа может снижаться примерно вдвое, до весьма скромного уровня 28 Мбайт/с.

Исходя из полученных данных, можно предположить, что для своего HMB-буфера Transcend SSD 110S резервирует в оперативной памяти область размером примерно 25-30 Мбайт. Поэтому с 16-гигабайтным набором файлов он работает с хорошей скоростью, а разрастание этого объёма до 32 Гбайт уже приводит к падению производительности. Эту особенность архитектуры рассматриваемого накопителя тоже нужно иметь в виду.

Кстати говоря, именно по этой причине в модельном ряду Transcend SSD 110S нет версий объёмом более 512 Гбайт. Увеличение ёмкости накопителя раздувает размер таблицы трансляции адресов, однако объём оперативной памяти, который может забрать под свои нужды накопитель в рамках технологии HMB, ограничен достаточно строгими рамками. Поэтому модели большого объёма, построенные по таким принципам, могут оказаться слишком медленными в реальной работе, и их выпуск нецелесообразен.

К сказанному нужно добавить, что на Transcend SSD 110S даётся пятилетняя гарантия, однако ограничения по максимальному объёму записей, в рамках которых действуют её условия, достаточно жёсткие. Стандартом на сегодняшний день уже стал вдвое более высокий задекларированный ресурс.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Для проведения тестирования мы получили от компании Transcend образец SSD 110S ёмкостью 512 Гбайт. Это – наиболее интересный с точки зрения быстродействия вариант, так как версии меньшего объёма обладают заниженной и неоптимальной степенью параллелизма массива флеш-памяти и потому предлагают более низкую производительность.

Знакомство с физическим исполнением различных NVMe-накопителей в форм-факторе M.2 постепенно превращается в рутинную процедуру. Они мало чем отличаются друг от друга по внешнему виду, особенно если производитель не уделил какого-то специального внимания вопросам теплоотвода. Transcend SSD 110S как раз именно такой: из соображений экономии всё в нём сделано по-простому. Накопитель представляет собой ординарный M.2-модуль типоразмера 2280, выполненный на классическом зелёном текстолите и предназначенный для установки в слот с четырьмя подведёнными линиями PCI Express 3.0.

На лицевую сторону Transcend SSD 110S наклеена небольшая, не отличающаяся красочностью этикетка, на которой напечатан артикул модели и серийный номер накопителя. В целом же рассматриваемый SSD своей внешностью производит скорее впечатление продукта для OEM, а не розничного изделия, нацеленного на аудиторию розничных покупателей. Более того, на свои прошлые NVMe SSD компания Transcend помещала диагностические светодиоды, теперь же нет даже их.

При более близком знакомстве с элементной базой можно подметить некоторые характерные особенности Transcend SSD 110S 512 Гбайт. Например, тот факт, что массив его флеш-памяти собран из восьми микросхем, которые разнесены по обеим сторонам M.2-модуля. Это значит, что такие микросхемы имеют сравнительно простую внутреннюю организацию: в них находится всего лишь по два 256-гигабитных кристалла TLC 3D NAND второго поколения производства Micron. Благодаря этому Transcend получила возможность дополнительно сэкономить, перенеся операции по сборке чипов флеш-памяти на собственные производственные линии. Иными словами, компания закупает у Micron неразрезанные пластины и за резку, тестирование и упаковку берётся сама. Именно поэтому маркировка на чипах выглядит так непривычно и не содержит никаких отсылок к имени автора кремния.

Четырёхканальный чип SMI SM2263XT, который управляет работой массива флеш-памяти, тоже выглядит не совсем привычно. Он выделяется небольшими для NVMe-контроллера размерами: габариты составляют всего 12 × 12 мм, что косвенно указывает на его упрощённое внутреннее устройство. Тем не менее в Silicon Motion не стали отказываться от снабжения младшей микросхемы в модельном ряду металлической теплорассеивающей крышкой, ставшей визитной карточкой контроллеров этой компании.

Микросхемы DDR3 или DDR4 SDRAM на Transcend SSD 110S действительно нет. Как уже было сказано выше, вместо неё накопитель пользуется технологией HMB. Однако стоит иметь в виду, что такой подход, предполагающий размещение части таблицы трансляции адресов в оперативной памяти ПК, требует специальной поддержки со стороны операционной системы. На данный момент её может предоставить лишь Windows 10 версии позднее 1709 или Linux, начиная с релиза 4.14. Во всех же иных случаях (например, в Windows 7) Transcend SSD 110S будет работать «в режиме совместимости» – как крайне медлительный безбуферный накопитель.

⇡#Программное обеспечение

Никаких специальных драйверов для полноценной работы Transcend SSD 110S не требуется. Собственно, они и не предусмотрены производителем. В новых сборках Windows 10 технология HMB поддерживается стандартным NVMe-драйвером «из коробки». Никакого дополнительного включения или настройки этой технологии не нужно – всё активируется само и сразу. Правда, в этом есть и минусы: проверить факт размещения в оперативной памяти копии таблицы трансляции адресов или скорректировать размеры выделяемой под это области невозможно. Остаётся лишь полагаться на то, что операционная система делает всё правильно по определению.

Не предлагает никакой информации о работе технологии HMB и фирменная сервисная утилита Transcend SSD Scope. Её возможности типичны для программных продуктов такого класса, и тот факт, что SSD 110S – особенный накопитель, в ней никак не учтены.

SSD Scope позволяет следить за общим состоянием накопителя и оценивать его здоровье обращением к телеметрии S.M.A.R.T. В утилите имеются простые тесты быстродействия, а также реализован ряд сервисных возможностей: сканирование массива флеш-памяти на предмет ошибок, выполнение процедуры «надёжной очистки» флеш-памяти Secure Erase, а также проверка версии микропрограммы и её обновление.

Также в утилиту встроен инструмент для клонирования содержимого дисков, который позволяет выполнить быстрый и безболезненный «переезд» на свежекупленный SSD. Плюс к этому SSD Scope умеет управлять подачей команды TRIM.

⇡#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, 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 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

Transcend SSD 110S – недорогой накопитель с NVMe-интерфейсом. Его прямыми конкурентами являются не решения класса Samsung 970 EVO, Intel 760p и WD Black NVMe, а более дешёвые модели. Поэтому наряду с результатами постоянных участников тестов на диаграммах вы найдёте показатели производительности играющих в той же ценовой категории Kingston A1000 и ADATA XPG SX800. Однако ещё раз стоит подчеркнуть, что среди всех протестированных SSD только Transcend SSD 110S лишён традиционного DRAM-буфера и пользуется технологией HMB.

В результате список протестированных моделей имеет следующий вид:

• ADATA XPG SX8000 512 Гбайт (ASX8000NP-512GM, прошивка C2.3.13);
• ADATA XPG SX8200 480 Гбайт (ASX8200NP-480GT, прошивка SVN105);
• Intel SSD 760p 512 Гбайт (SSDPEKKW512G8, прошивка 001C);
• Kingston A1000 480 Гбайт (SA1000M8/480G, прошивка E8FK11.G);
• Plextor M9Pe 512 Гбайт (PX-512M9PeG, прошивка 1.05);
• Samsung 970 EVO 500 Гбайт (MZ-V7E500BW, прошивка 1B2QEXE7);
• Samsung 970 PRO 512 Гбайт (MZ-V7P512BW, прошивка 1B2QEXP7);
• Transcend SSD 110S 512 Гбайт (TS512GMTE110S, прошивка R0213A3);
• Western Digital Black NVMe 500 Гбайт (WDS500G2X0C, прошивка 101020WD).

Используемые версии NVMe-драйверов:

• Intel Client NVMe Driver 4.0.0.1007;
• Microsoft Windows NVMe Driver 10.0.16299.371;
• Samsung NVM Express Driver 3.0.0.1802.

⇡#Производительность последовательного чтения и записи

При линейной нагрузке недорогой NVMe-накопитель Transcend SSD 110S показывает поразительно хорошие результаты. Особенно впечатляет запись, но нужно понимать, что столь высокие результаты получаются за счёт качественно реализованного динамического SLC-кеширования. До этого момента нам не доводилось встречаться с NVMe-накопителями, где бы применялся динамический кеш, который бы позволял заполнить в SLC-режиме до трети свободной ёмкости SSD, и это резко выделяет новинку Transcend.

Что же касается линейного чтения, то показанный Transcend SSD 110S результат в 1,7 Гбайт/с – весьма высокое достижение для SSD с четырёхканальным массовом флеш-памяти. Контроллер SM2263XT – это первый чип для NVMe-накопителей, ушедший от восьмиканальной схемы, и, как мы видим, удешевление таким способом совсем не обязательно должно фатально сказываться на производительности.

Единственное, в чём Transcend SSD 110S оказывается ощутимо слабее альтернатив, так это в скорости линейного чтения при большой глубине очереди запросов. Но такая нагрузка – чисто синтетическое изобретение, и в реальной жизни она не встречается.

⇡#Производительность произвольного чтения

Весьма силён Transcend SSD 110S и при мелкоблочном чтении. Инженеры Silicon Motion уже давно освоили алгоритмы, позволяющие эффективно обрабатывать операции такого типа, однако в данном случае основанный на урезанном контроллере SM2263XT накопитель Transcend опережает даже ADATA XPG SX8200 – SSD на базе заведомо более мощного чипа SM2262 с DRAM-буфером. Это значит, что в определённых ситуациях технология HMB может предложить очень высокую эффективность, и при лёгких общеупотребительных нагрузках накопители вроде Transcend SSD 110S совершенно не уступают более дорогим NVMe-решениям с полноценной внутренней оперативной памятью.

⇡#Производительность произвольной записи

Мелкоблочная запись – нагрузка, при которой Transcend SSD 110S уже не блещет столь высокими показателями производительности. Однако этот накопитель всё равно оказывается лучше, чем, например, ADATA XPG SX8000, который базируется на достаточно популярной в недалёком прошлом платформе SM2260. Иными словами, недорогие NVMe-решения нового поколения вполне успешно могут конкурировать с накопителями, которые ещё несколько месяцев тому назад преподносились производителями в качестве флагманских решений. Отдельно нужно отметить и то, что Transcend SSD 110S на голову превосходит Kingston A1000 – свежее решение из той же ценовой категории, но в котором использован контроллер Phison PS5008-E8.

⇡#Производительность при смешанной нагрузке

Бюджетность платформы SMI SM2263XT где-то обязана была проявиться, и смешанная нагрузка – это именно тот сценарий, где Transcend SSD 110S пасует перед конкурентами, обладающими полноценным DRAM-буфером. По этой причине в сложных многопоточных сценариях производительность Transcend SSD 110S может скатываться до уровня SATA-накопителей или даже ниже. Например, в тесте смешанной случайной нагрузки усреднённый результат главного героя – 116 Мбайт/с, а тот же Samsung 860 EVO в аналогичных условиях «выжимает» почти в полтора раза больше – 154 Мбайт/с.

⇡#Производительность в CrystalDiskMark

crystaldiskmark-wd

Samsung 970 EVO 500GB

Если обратиться к показаниям CrystalDiskMark, то возникает ощущение, что Transcend SSD 110S в целом ряде дисциплин лучше, чем Samsung 970 EVO. Но не стоит обольщаться: CrystalDiskMark – это простой бенчмарк, который не создаёт комплексных нагрузок и работает лишь с небольшим объёмом данных. В результате показатели производительности при записи, которые демонстрируются на скриншотах, относятся лишь к работе контроллера с SLC-кешем. И более того, в Transcend SSD 110S SLC-кеш помогает и при измерении скорости чтения. Контроллер этого накопителя не успевает перенести созданный тестовый файл в TLC-память до запуска измерительного алгоритма, и именно это обеспечивает хороший результат. У Samsung 970 EVO же контроллер имеет более высокую производительность, и при тестировании скорости чтения тестовый файл уже оказывается перенесён в TLC-ячейки. Поэтому выходит, что полученные для Transcend SSD 110S и Samsung 970 EVO показатели нельзя сопоставлять напрямую – они имеют несколько разную природу.

Тем не менее всё же отметим, что пиковые скорости чтения и записи, получаемые при глубоких очередях запроса, у Samsung 970 EVO примерно в полтора-два раза выше. Причина прозаична: четырёхканальный массив флеш-памяти, реализованный в Transcend SSD 110S, действительно не может обеспечить столь же высокую пропускную способность, как полноценный восьмиканальный массив.

⇡#Производительность в PCMark 8 Storage Benchmark 2.0

Несмотря на то, что в ряде синтетических сценариев Transcend SSD 110S смотрелся очень неплохо, по интегральному показателю данный накопитель далёк от лидеров. Впрочем, неудачным его выступление в PCMark 8 – тесте, который моделирует работу пользователя в реальных приложениях, – тоже не назовёшь. Его результат находится на уровне Intel SSD 760p, что делает из рассматриваемого накопителя Transcend отличное по сочетанию цены и производительности решение.

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.

И действительно, в некоторых сценариях выступление Transcend SSD 110S отличается большей убедительностью, чем в среднем. Типичные примеры таких ситуаций — Microsoft Excel и Power Point. Если же углубиться в изучение структуры соответствующих сценариев, то можно прийти к выводу, что Transcend SSD 110S силён там, где подавляющее большинство операций – это случайное чтение блоками размером до 64 Кбайт.

⇡#Производительность при реальной нагрузке

С файловыми операциями Transcend SSD 110S справляется достаточно неплохо. Динамическое SLC-кеширование позволяет ему не отставать от Intel SSD 760p, что по нынешним временам можно считать очень неплохим достижением. А укрепляет уверенность в том, что платформа SM2263XT удалась, убедительное преимущество Transcend SSD 110S перед Kingston A1000 и Plextor M9Pe.

Весьма неплох накопитель Transcend и в роли первичного SSD: по скорости загрузки игр и приложений он превосходит даже «эталонный» Samsung 970 EVO. Как и было обещано, технология HMB действительно позволяет создавать безбуферные NVMe SSD, производительность которых в типовых пользовательских сценариях работы совершенно не страдает от отсутствия на борту накопителя собственной оперативной памяти.

⇡#Проверка температурного режима

В новом поколении платформ Silicon Motion проблема чрезмерного нагрева при работе стала стоять не так остро. Тем не менее накопители, основанные на контроллере SM2262, всё-таки могут перегреваться при интенсивной нагрузке. Но Transcend SSD 110S базируется на упрощённом чипе SM2263XT, поэтому существовала надежда, что этот SSD сможет работать вообще без троттлинга, тем более что для него заявлен достаточно скромный тепловой пакет в 9 Вт.

Для практической проверки мы последили за температурным режимом при нагрузке на тестовый накопитель последовательными операциями с глубиной очереди запросов в 32 команды. Измерения проводились на открытом стенде, какой-либо дополнительный обдув SSD воздушным потоком не производился.

При чтении никаких проблем с нагревом не возникает. Хотя в простое контроллер SM2263XT может иметь температуру, доходящую до 50 градусов, интенсивные операции чтения повышают её всего на 15-20 градусов, что никак не может привести к возникновению критических состояний.

Однако при записи дело обстоит гораздо хуже. Буквально за минуту интенсивных операций температура контроллера доходит до критической отметки в 100 градусов, после чего у накопителя включается защитный режим, и производительность падает. Таким образом, установка на Transcend SSD 110S каких-либо средств охлаждения явно не помешает. Этот SSD может перегреваться, причём наибольшее тепловыделение вызывает запись данных в SLC-режиме, которая в случае SSD 110S может продолжаться достаточно долго, поскольку в нём реализована эффективная динамическая технология кеширования.

⇡#Выводы

Transcend SSD 110S нельзя назвать высокопроизводительным накопителем, который способен заинтересовать прожжённых энтузиастов. Для сборок с передовыми характеристиками логичнее выбрать другие, более быстродействующие модели, например Samsung 970 PRO, новый WD Black NVMe или же ADATA XPG SX8200. И то, что Transcend SSD 110S в таких конфигурациях не место, вполне оправданно: у него действительно прослеживаются отчётливые и неприятные слабые места. Например, он демонстрирует низкую производительность при интенсивной смешанной нагрузке и пасует при необходимости одновременной работы с большими объёмами данных.

Однако Transcend SSD 110S вполне удовлетворит многих пользователей со среднестатистическими запросами, особенно если учесть его стоимость. Действительно, в большинстве сценариев с невысокой или средней нагрузкой на дисковую подсистему это устройство выдаёт быстродействие, которое почти не хуже, чем у флагманских NVMe-накопителей, а его цена при этом делает заметный шаг из мира NVMe в сторону SATA SSD.

Создать такое неожиданно интересное изделие инженерам Transcend удалось благодаря задействованию безбуферного контроллера SMI SM2263XT. В нём впервые реализована технология HMB, и она, как показало тестирование, за счёт работы с памятью основной системы эффективно компенсирует отсутствие в накопителе собственной оперативной памяти. Причём технология HMB прозрачна для пользователя, работает «из коробки», не требует никакой настройки и, что важнее всего, не сбоит и не глючит. Единственное но: на компьютере должна быть установлена операционная система Windows 10 со свежими обновлениями, иначе Transcend SSD 110S превратится в тыкву: не сможет включить технологию HMB и, как следствие, совсем не порадует своего владельца скоростью работы.

Получается, что если вы подыскиваете себе не слишком дорогой накопитель с приличным уровнем быстродействия, то Transcend SSD 110S достоин включения в шорт-лист рассматриваемых вариантов. За подобную сумму сегодня можно купить Kingston A1000, Plextor M8Se, Patriot Scorch, WD Black первого поколения или ADATA XPS SX8000, но предлагаемый Transcend продукт заведомо и намного лучше.

Правда, лидером в своём ценовом сегменте он всё-таки стать не может из-за существования ADATA XPG SX8200 и Gammix S11 – двух накопителей явно более высокого класса на базе контроллера SM2262, которые сейчас продаются по неожиданно привлекательной цене. И пока этот спонсируемый ADATA аттракцион невиданной щедрости не окончится, назвать Transcend SSD 110S лучшим выбором в своей ценовой категории не получится, хотя потенциально это – весьма привлекательный вариант.