ADATA S511 60 и 120 Гбайт — SSD небольшого объема на платформе SandForce SF-2200

⇡#Введение

Платформу SandForce SF-2000 мы уже в общих чертах изучили на примере продуктов главного партнера этой компании — OCZ Vertex 3 и Agility 3. Контроллер оказался удачным во всех отношениях и, можно сказать, задает новый уровень производительности для потребительских SSD. Осталось дать ответ на один животрепещущий вопрос — стоит ли покупать младшие модели на SF-2200 объемом 60 Гбайт. Казалось бы, в чем проблема? Они в среднем лишь на тысячу рублей дороже, чем аналогичные по объему накопители на SF-1200, а преимущество в производительности будет огромное (при условии, что есть контроллер SATA 3). На деле все не так просто.

Сначала немного теории. Чип SandForce, как первого, так и второго поколения, имеет восемь каналов, и на каждом может находиться микросхема с одним или двумя кристаллами NAND Flash. Если кристаллов два, то они обслуживаются в режиме конвейера так, что система не простаивает в периоды, когда одно устройство уже получило данные и совершает свои внутренние операции, а переключается на другое. Чередование дает заметный бонус к производительности, который в случае с SandForce лучше всего проявляется в тестах на произвольное чтение (см. обзор Silicon Power V20 120 Гбайт).

В приводы на платформе SandForce первого поколения изначально устанавливали 34-нанометровые чипы NAND Flash, для которых типичный объем одного кристалла — 32 Гбит, поэтому «мейнстримовые» модели объемом 120 Гбайт оснащались 16 микросхемами по два кристалла в каждой и пользовались преимуществами чередования устройств на каналах. Чипы, которыми комплектуются SSD на платформе SF-2000, производятся по техпроцессу 25 нм, и они более емкие — микросхема с одним кристаллом в корпусе вмещает уже 64 Гбит. Так что 120-гигабайтные модели уже обходятся без чередования, а у 60-гигабайтных и вовсе уполовинено число активных каналов контроллера.

SandForce, конечно, очень хитрый контроллер и благодаря компрессии данных мало зависит от реальной пропускной способности связки NAND-микросхем. Но в случае если компрессия затруднена (работа с предварительно сжатыми данными), скорость «обрезанного» накопителя должна падать сильнее, чем у его полноценных аналогов. Вопрос — насколько. И как обстоят дела со скоростью произвольного чтения?

Компания ADATA прислала нам пару SSD на SF-2200 объемом 60 и 120 Гбайт, так что мы можем это выяснить, отбросив все дополнительные переменные, влияющие на быстродействие, — особенности прошивки у разных производителей, «сорт» памяти и т.д.

⇡#Технические характеристики

Приводы ADATA серии S511 относятся к топовым продуктам и оборудованы синхронной памятью производства Intel. По сравнению с уже знакомыми нам OCZ Vertex 3 у них немного выше скорость последовательного доступа для моделей объемом от 120 до 240 Гбайт — буквально на десяток мегабайт в секунду. Максимальная производительность в операциях за секунду при произвольной записи полностью совпадает, а вот скорость произвольного чтения указана лишь в мегабайтах в секунду, причем с использованием случайных, плохо сжимаемых данных. Так что сравнить с Vertex 3 по бумажке не получится. Благо у нас есть свой набор тестов, который покажет, чья прошивка удачнее на текущий момент — ведь остальные компоненты у ADATA S511 и Vertex 3 полностью аналогичны. На сайте ADATA никакого софта для обновления firmware привода нет, а вот OCZ регулярно выкладывает прошивки для SSD, которые можно установить с помощью OCZ Toolbox, и они, бывает, заметно изменяют производительность. В абсолютных значениях скорости у новинок от ADATA столь же огромные, как у Vertex 3. Для полного раскрытия потенциала им явно требуется контроллер с поддержкой SATA 3.

В московской рознице S511 пока обнаружить не удалось, поэтому о ценах доподлинно ничего не известно. Но судя по аналогичным SSD, 60-гигабайтная версия будет стоить около 5 тыс. рублей, а за привод объемом 120 Гбайт попросят 8,5—9 тысяч.

⇡#Комплект поставки, конструкция

У накопителей приятная на вид упаковка с окошком, в котором виднеется маркировка самого продукта с обозначением объема. К обоим приводам прилагается переходник для установки в отсек 3,5 дюйма. ПО для миграции ОС с жесткого диска в комплекте нет.

Устройства выполнены в черном металлическом корпусе с бороздами от грубой шлифовки — излюбленный эффект производителей SSD.

Печатные платы устройств похожи как две капли воды, только у младшей модели на лицевой стороне вместо чипов памяти — пустые площадки. Сама память по основной части маркировки тоже не различается.

В завершение фотосессии — неизменное фото контроллера: SandForce SF-2281 крупным планом.

⇡#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 нагрузок.

Вот полный список тестов.

⇡#HD Tune 4.60

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

⇡#Iometer 1.1.0 RC1

• 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.
• 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. Т.к. 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.
• 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».
• 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 worker’ов.
• Компрессия данных. Сравнивается скорость линейной записи блоков по 128 Кбайт с глубиной очереди в четыре запроса, с одной стороны — при использовании повторяющихся данных, с другой — с данными, выбранными случайным образом. Случайные данные мало подвержены сжатию, и этот тест показывает, какой бонус к производительности дает компрессия тем накопителям, в которых она применяется.

⇡#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: в первом пакете есть лишь один огромный файл, второй пакет включает файлы размером около 10 Мбайт, а в третий входит содержимое каталога System32 операционной системы Windows Server 2008 R2 (в двойном объеме — для увеличения надежности теста), которое представляет собой тысячи мелких файлов. Чтобы создать одинаковые условия для накопителей с «онлайновой» компрессией и без нее, в тестовых пакетах используются данные с одинаковой структурой: файлы большого и среднего объема представляют собой RAR-архивы мелких файлов, созданные без компрессии. В таблице ниже приведены характеристики каждого пакета. Для повышения надежности измерения тест выполняется пять раз, и в итоге выбираются средние значения результатов.

⇡#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 привода 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 используется 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

Накопителям от ADATA предстоит соперничать друг с другом — посмотрим, насколько модель объемом 60 Гбайт отстает от своей старшей сестры и насколько опережает SSD на платформе SandForce SF-1200. Остальными соперниками станут Vertex 3 и Agility 3 от OCZ, а также Intel SSD 510 различного объема и Plextor PX-256M2S — приводы на базе контроллера Marvell 88SS9174-BKK2.

Бенчмарки с линейным доступом данных оказались снисходительными к уменьшенному числу каналов у S511 объемом 60 Гбайт — разница в результатах у двух моделей совсем невелика. Обе имеют производительность на уровне OCZ Vertex 3.

А вот в тесте на скорость произвольного чтения ADATA S511 объемом 60 Гбайт заметно отстала от 120-гигабайтной модели и опустилась до уровня Silicon Power V20 (на SF-1200), но в свете огромного преимущества над Intel SSD 510 потеря невелика. Обратите внимание: в семействе SF-1200 (Silicon Power V20 и Apacer Turbo II AS602) разрыв между моделями на 60 и 120 Гбайт гораздо сильнее — сказывается наличие или отсутствие чередования NAND-устройств на каналах контроллера. Насколько этот фактор существен для SF-2200, нам еще предстоит выяснить, как только на тестирование попадет накопитель на этой платформе объемом 240 Мбайт.

Что касается произвольной записи, то здесь разница между двумя моделями ADATA еще меньше и заметна только при передаче самых мелких блоков. Начиная с 4 Кбайт превосходство группы SSD на SF-2200 над всеми другими накопителями огромно.

ADATA S511 объемом 60 Гбайт менее активно отзывается на увеличение числа потоков в тестовой нагрузке по сравнению с вдвое более емкой моделью. В этом тесте также, наконец, проявилась разница между ADATA и продукцией OCZ: Vertex 3 лучше управляется с несколькими потоками, чем S511. При многопоточной записи и разница между моделями ADATA практически незаметна, и преимущество Vertex 3 исчезает.

⇡#Производительность, реальные задачи

С копированием файлов и распаковкой RAR-архива накопители ADATA справились отлично. Младшая модификация ничуть не уступает старшей, и и по производительности обе мало отличаются от аналогов OCZ на платформе SF-2200.

⇡#Компрессия данных, выносливость SSD

Запись плохо сжимаемых данных полностью выявила аппаратные ограничения SSD на SF-2200 небольшого объема: 60-гигабайтная модель почти вдвое медленнее, чем 120-гигабайтная. При этом повторяющиеся данные SandForce сжимает на лету настолько эффективно, что потеря половины каналов снижает скорость лишь на 20 Мбайт/с.

Небольшой накопитель также быстрее забивается данными, поэтому тест на выносливость дался ему тяжелее, чем остальным участникам тестирования. Даже запись повторяющихся, хорошо сжимаемых данных катастрофически замедляется после двух часов истязаний, и очистка привода с помощью TRIM не производит практически значимого эффекта.

120-гигабайтная модификация ADATA S511 ведет себя точно так же, как аналогичная по объему модель OCZ Vertex 3.

⇡#Выводы

В SSD на платформе SandForce SF-2200 объемом 60 Гбайт работают только четыре канала контроллера из восьми, но компрессия данных отлично компенсирует это ограничение, и при использовании хорошо сжимаемых данных разница в скорости записи практически незаметна. С рандомизированной нагрузкой или предварительно сжатым контентом такой фокус не проходит, и производительность устройства масштабируется в соответствии с числом активных каналов.

Скорость чтения у младших моделей заметно падает лишь при произвольном доступе к мелким блокам — в таких условиях накопитель работает на уровне 120-гигабайтных устройств с чипом SF-1200. Это типичный характер нагрузки разве что для сервера с базой данных, да и в таких условиях эффект вряд ли будет заметен на практике. Во всех остальных случаях высокая линейная скорость с лихвой компенсирует потерю 3-4 тысяч операций в секунду. Да, еще урезанные SSD не столь эффективны по сравнению с полноценными аналогами при чтении в несколько потоков, но большинство пользователей домашних компьютеров это также не должно волновать.

Вывод — смело покупайте 60-гигабайтные накопители на SF-2200: на практике обновка вряд ли окажется медленнее более емких моделей. Что касается приводов ADATA S511, которые помогли прояснить этот вопрос, то они работают столь же быстро, как и топовая линейка SSD для интерфейса SATA от OCZ — Vertex 3. Осталось только дождаться появления этих устройств в продаже и взглянуть на цены.