Тест Silicon Power V20 и некоторые особенности SSD на базе SandForce SF-1200

⇡#Введение

Silicon Power V20 — серия твердотельных накопителей на популярном чипе SandForce серии SF-1200, с которым мы уже познакомились на примере накопителя Apacer Turbo II AS602. Напомним, чем же так понравился этот контроллер производителям железа и пользователям. SandForce использует комплекс технологий под названием DuraWrite, за счет него существенно снижается объем информации, который реально записывается в массив Flash-памяти, по сравнению с тем объемом, который на диск отправила операционная система. Главные компоненты рецепта — дедубликация и прямая компрессия данных. А если снижается объем записи, то SSD медленнее заполняется по мере эксплуатации, следовательно — дольше сохраняет первозданную производительность. Когда же диск все-таки окажется заполненным, компрессия снижает затраты времени на операции перезаписи блоков. Пользователь получает «выносливый» накопитель, а производитель имеет возможность сэкономить на чипах памяти, устанавливая на плату не самые износостойкие варианты. Да и без буферной памяти можно обойтись.

SandForce SF-1200 дебютировал еще в начале прошлого года, и скорость накопителей на его основе уже не поражает воображения. С тех пор появились чипы SF-2100/2200, поднявшие планку производительности на новый уровень, а также мощные конкурирующие решения, например Marvell 88SS9174-BKK2, который используется в Intel SSD 510 и Plextor PX-256M2S — их мы уже протестировали ранее. Однако для того чтобы раскрыть весь потенциал SSD нового поколения, требуется контроллер SATA 3.0, да и стоят они дороже бывших лидеров. Если же не гнаться за пиковой скоростью, то накопитель на базе SandForce SF-1200 можно смело покупать для замены жесткого диска на SSD.

Silicon Power V20, подобно многочисленным аналогам, представлен в модификациях объемом 40, 60, 120 и 240 Гбайт. К нам на тестирование попал средний по емкости вариант, 120 Гбайт. В московских интернет-магазинах его продают в среднем по цене 6 900 р. Помимо выполнения стандартных бенчмарков для SSD и жестких дисков, на примере Silicon Power V20 мы проверим, как хорошо SandForce SF-1200 справляется с падением быстродействия при заполнении накопителя и насколько сильно этот контроллер зависит от сжатия данных.

Другой актуальный вопрос — разница в скорости между накопителями разного объема. 120-гигабайтные модели оснащаются 16 микросхемами памяти, в каждой из которых — по два кристалла NAND Flash. SandForce SF-1200 — восьмиканальный контроллер, поэтому производительность дополнительно увеличивается за счет чередования устройств, подключенных к каналам. Модели объемом 60 Гбайт такого преимущества лишены, но насколько сильно это сказывается на производительности? Выясним это, сравнив результаты V20 и Apacer Turbo II AS602.

⇡#Технические характеристики

Спецификация V20 с официального сайта Silicon Power на удивление скудная. Благо у приводов на SandForce ТТХ почти не различаются. Жалко, что производитель не раскрыл время наработки на отказ, хотя трехлетняя гарантия в любом случае вселяет уверенность.

⇡#Комплект поставки, конструкция

Коробка с окошком, помимо самого накопителя, содержит адаптер для установки в 3,5-дюймовый отсек с набором винтиков и руководство по эксплуатации. Программы для клонирования разделов в комплекте нет.

С виду накопитель ничем не примечателен: корпус из тонкого металла, наклейка с блестящими золотистыми полосками. Контакты SATA-разъема тоже «позолочены», для солидности.

Микросхемы памяти выпустила компания Micron, это чипы MLC NAND Flash, произведенные по техпроцессу 34 нм.

⇡#Методика тестирования

Для тестирования накопителей мы используем два популярных бенчмарка: HD Tune Pro 4.60 и Iometer 1.1.0 RC1. Первая программа дает упрощенную оценку основных аспектов производительности, а вторая применяется для более подробных и точных измерений. В дополнение к синтетическим тестам мы измеряем скорость копирования файлов на диске, разбитом на разделы, и время архивации/извлечения данных с помощью WinRAR 3.93 X64.

При тестировании твердотельных приводов блоки из нескольких бенчмарков перемежаются очисткой содержимого диска с помощью TRIM. Кроме того, данные, которые записываются на диск перед каждым обнулением, рассчитаны таким образом, чтобы не превысить его доступный пользователю объем. В сочетании с алгоритмами компрессии данных, которые используются в современных контроллерах SSD, эти меры предотвращают падение скорости записи по мере выполнения тестовых заданий.

Вот полный список тестов.

HD Tune 4.60

1. Линейное чтение и линейная запись блоков по 64 Кбайт в пределах небольших диапазонов адресов, расположенных равномерно во всем объеме диска.
2. Произвольный доступ к данным во всем объеме диска с использованием блоков размером 4 Кбайт.

Iometer 1.1.0 RC1

1. Линейное чтение (запись) данных с использованием блоков данных размером от 512 байт до 2 Мбайт и глубиной очереди запросов, равной четырем. Тест с блоками каждого размера продолжается в течение одной минуты, поэтому полученные результаты справедливы лишь для доступа к данным в «начале» диска. Благо у SSD скорость чтения и записи одинакова во всем объеме накопителя. Результатом теста являются график зависимости скорости передачи данных от размера блока и среднее значение скорости.
2. Произвольное чтение (запись) данных во всем объеме диска с использованием блоков данных размером от 512 байт до 2 Мбайт и глубиной очереди запросов, равной четырем. Тест с блоками определенного размера продолжается в течение 30 секунд. В результате выводится график зависимости производительности от размера блока и ее среднее значение. Границы блоков данных выравниваются относительно «линейки» с шагом 4 Кбайт. Так как SSD-накопители считывают и записывают информацию в виде т.н. страниц именно такого или кратного размера, выравнивание нагрузки позволяет избежать ситуаций, когда для чтения или записи одного логического блока требуется использовать дополнительные страницы.
3. Произвольное чтение (запись) данных во всем объеме диска с использованием блоков данных по 512 байт и глубиной очереди запросов, равной единице. Тест идет в течение 10 минут, поэтому большую часть времени дисковый буфер оказывается заполненным, что дает возможность оценить устоявшееся время отклика накопителя. Блоки данных в этом тесте также выровнены относительно 4-килобайтной «сетки».
4. Многопоточная нагрузка. В ходе этого теста с диском одновременно работают от одной до четырех копий тестовой утилиты (workers, в терминологии Iometer), выполняющих последовательное чтение (запись) блоков данных размером 64 Кбайт с глубиной очереди запросов, равной единице. Каждая копия имеет доступ к данным в отдельном адресном пространстве объемом 16 Гбайт. Адресные пространства расположены в объеме диска вплотную друг к другу, начиная с нулевого сектора. Измеряется совокупная производительность всех копий тестовой утилиты.

⇡#Копирование файлов

Для проведения тестов с реальными данными диск разбивается на два раздела объемом 16 Гбайт, расположенные вплотную друг к другу без отступа от «начала» диска. Разделы форматируются в файловой системе NTFS с размером кластера по умолчанию.

Тестовая нагрузка заключается в копировании набора файлов в пределах раздела, а затем — на соседний раздел. Измеряется время выполнения каждой операции и вычисляется средняя скорость передачи данных.

Тестовые пакеты состоят из файлов различного размера. Так, в тесте с RAR-архивом файл всего один, тест с фонотекой в формате MP3 включает файлы размером 10—20 Мбайт, а в пакет Windows входит содержимое каталога System32 операционной системы Windows Server 2008 R2 (в двойном объеме — для увеличения надежности теста), которое представляет собой тысячи мелких файлов. В таблице ниже приведены характеристики каждого набора файлов.

⇡#WinRAR 3.93 X64

Для того чтобы оценить быстродействие диска при работе с архиватором, пакет файлов Windows из предыдущего теста, скопированный на первый (от «начала» диска) раздел подопытного накопителя, упаковывается при помощи WinRAR со степенью сжатия по умолчанию. Архив создается на том же разделе, где находятся исходные файлы, а затем распаковывается туда же в отдельный каталог. Измеряется время выполнения каждой операции.

⇡#Выносливость SSD

Производительность твердотельного привода падает по мере его заполнения данными. Сохранять форму накопителю помогают компрессия данных и алгоритмы удаления «мусорных» данных. Для оценки эффекта от этих мер мы с помощью Iometer в течение 30 минут бомбардируем накопитель произвольными запросами на запись блоков по 4 Кбайт с глубиной очереди 32. Данные для записи генерируются случайным образом, чтобы затруднить компрессию, которую может выполнять контроллер. Затем процедура продляется еще на полтора часа. У «свежего» накопителя и после обоих циклов заполнения измеряется скорость произвольной записи 4-килобайтных блоков при глубине очереди в 4 запроса, с использованием как повторяющихся, так и случайных данных.

Также представляет интерес результативность очистки SSD с помощью команды TRIM, которую в нашем тесте выполняет встроенная в Windows 7 и Windows 2008 R2 утилита форматирования.

В этом тесте за небольшое время имитируется «износ» накопителя, который происходит в процессе длительной (и весьма интенсивной) повседневной эксплуатации. Побеждают модели с эффективной компрессией данных, большой объем также дает преимущество в этом тесте.

⇡#Тестовый стенд

В качестве тестовой платформы использовался компьютер с материнской платой MSI 890GXM-G65 и процессором AMD Phenom II X2 560 Black Edition. Диск подключался к контроллеру, встроенному в чипсет платы, и работал в режиме AHCI. Операционная система — Windows Server 2008 R2 (в отношении работы с накопителями является полным аналогом Windows 7).

⇡#Производительность, синтетические тесты

Показатели бенчмарков Silicon Power V20 мы будем сравнивать с достижениями других твердотельных накопителей, которые мы протестировали за последнее время. Ближайшим соперником V20 станет Apacer Turbo II AS602. Plextor PX-256M2S и Intel SSD 510 представят новое поколение SSD с поддержкой SATA 3.0.

Начнем с HD Tune. В этом тесте Silicon Power V20 показал заметно большую скорость линейной записи по сравнению с Apacer, но чтение у него происходит медленнее — даже Intel X25-M оказался впереди.

А вот в Iometer, с более сильной нагрузкой, накопители идут ноздря в ноздрю — чередование не дает никакого видимого преимущества при последовательном доступе к данным. Разумеется, более современные модели с чипом Marvell 88SS9174-BKK2 на голову превосходят обоих участников на базе SandForce SF-1200.

По скорости произвольной записи соперники опять-таки различаются мало, зато в тесте на произвольное чтение чередование NAND-массивов наконец-то проявило себя: при использовании мелких блоков продукт Silicon Power на добрых 15 тыс. операций в секунду опережает Apacer, полностью раскрывая потенциал SF-1200 (30 тыс. оп./с, согласно спецификациям чипа). Быстрее только привод Intel X25-M, заточенный под максимальное быстродействие при случайном доступе.

При измерении времени отклика HD Tune резко разошелся во мнении с Iometer. В Iometer привод Silicon Power немного быстрее Apacer как при чтении, так и при записи. В HD Tune Apacer показал вдвое меньшее время отклика при чтении, но этот казус можно объяснить тем, что в HD Tune тест времени отклика в составе комбинированного бенчмарка слишком краток и проходит без предварительного «разогрева».

Если же сравнивать время отклика V20 и SSD на других платформах, то этот привод демонстрирует среднюю «отзывчивость», зато без сильного дисбаланса в пользу чтения либо записи данных.

Тест с многопоточной нагрузкой в очередной раз показал, что с задачами на чтение данных Silicon Power V20 справляется немного лучше, чем Apacer Turbo II AS602. Запись явной разницы не выявила. В целом же увеличение числа потоков весьма благотворно сказывается на скорости V20.

⇡#Производительность, реальные задачи

Небольшое преимущество V20 перед моделью Apacer в синтетических бенчмарках вылилось в заметный бонус при копировании файлов в пределах размеченного диска. Скорость работы с файлами различного размера хорошо сбалансирована, и если с крупными и средними файлами быстрее всех управляются Intel SSD 510 и Plextor PX-256M2S, то V20 оказался чемпионом по работе с «мелочью». Распаковка RAR-архива на нем также происходит быстрее всего, хотя превосходство над Apacer тут совершенно мизерное.

⇡#Компрессия данных, выносливость SSD

Чтобы оценить зависимость накопителей на базе SF-1200 от компрессии, мы измерили скорость записи Silicon Power V20 с использованием случайных данных: она почти в два раза меньше, чем при повторяющихся, легко сжимаемых данных. Дискам с другими чипами, результаты которых приводятся для сравнения, совершенно все равно, что записывать, так как компрессию они не используют.

А теперь проверим, как изменяется быстродействие SSD по мере заполнения Flash-массива. Судя по графикам, такие накопители мало теряют в скорости записи даже после двух часов непрерывной атаки 4-килобайтными блоками. Посмотрите, как сильно в таких же условиях падает производительность Intel SSD510 и X25-M. Своей выносливостью V20 обязан компрессии данных, которая компенсирует расход времени на перезапись заполненных блоков. Но при записи случайных данных компрессия не помогает и SF-1200 встречается с теми же трудностями, что и другие контроллеры. Что самое интересное, очистка диска с помощью команды TRIM не возвращает скорость работы со случайными данными на исходный уровень. Судя по всему, ОС сообщает накопителю, что ранее заполненные блоки можно обнулять, но контроллер делает это лишь по мере поступления новых запросов на запись.

⇡#Выводы

Для Silicon Power V20 справедливо все то, что можно сказать о большинстве других твердотельных накопителей на базе контроллера SandForce SF-1200: довольно высокая скорость в любых домашних задачах за приемлемую цену. Возможности привода хорошо сбалансированы, явных недостатков нет.

Но стоит иметь в виду важную особенность SF-1200: производительность достигает максимума, когда данные для записи хорошо сжимаются, что, к счастью, характерно для содержимого большинства домашних персоналок. В таком случае можно обойтись даже без поддержки TRIM. Если же SandForce хорошенько нагрузить заранее сжатым контентом, то, помимо непосредственного падения скорости, может произойти постоянное снижение производительности, которое устраняет только очистка привода с помощью специальных программ.

Что касается скорости дисков на SandForce SF-1200 разного объема, то у моделей емкостью 120 Гбайт и в самом деле есть преимущество перед 60-гигабайтными, которое проявляется не только в синтетических бенчмарках, но и в реальных задачах.