Тестирование 4 твердотельных накопителей
Solid state drives (SSD), или твердотельные диски, набирают популярность с каждым днем. Очевидно, что они могут заметно увеличить быстродействие любой системы, вот только цены кусаются. Но, предположим, вы решили «не стоять за ценой» и выжать максимум из вашего ноутбука или ПК. Так ли высок будет прирост производительности, как говорят рекламные постеры? Или же пока технология твердотельных накопителей еще сыровата и не оправдывает вложенных средств? Мы решили выяснить это, сравнив топовые устройства известных производителей и взяв за точку отсчета один из самых быстрых дисков на основе проверенной временем технологии магнитной записи.
Ограниченный ресурс ячеек флеш-памяти является ахиллесовой пятой твердотельных накопителей. Меньше всего эта проблема затрагивает корпоративный сегмент, где обычно используют диски с памятью SLC, хранящей 1 бит в одной ячейке. Но в целях снижения стоимости, а также уменьшения габаритов в устройствах для домашнего применения практически поголовно применяется MLC-flash, хранящая 2, а иногда и 3 бит в одной ячейке (вспомним цифровую технику: для хранения 2 бит необходимо хранить и считывать четыре уровня напряжения, для 3 бит — целых восемь). Такое «нестандартное» использование цифровой ячейки, хранящей почти аналоговую информацию, приводит к значительному снижению ее ресурса.
Если типичное количество циклов перезаписи для флеш-памяти SLC, выполненной по 32-нм технологическим нормам, составляет порядка 100 тыс. раз (а по 43-нм нормам и того больше — до 1 млн), то типичный 2-битный MLC чип выдерживает лишь 10 тыс. циклов на ячейку, а 3-битный — 5 тыс. или даже меньше. Много это или мало? На первый взгляд, всего ничего: если не принять специальных мер, при средней нагрузке на диск он выйдет из строя уже через месяц из-за того, что ресурс некоторых часто перезаписываемых ячеек (например, хранящих блоки таблицы FAT или MFT) будет исчерпан. Чтобы этого не случилось, в накопителях применяется так называемый алгоритм распределения нагрузки (wear-leveling), работающий на уровне «железа» таким образом, чтобы запись осуществлялась как можно равномернее в разные ячейки.
Выравнивание нагрузки приводит к тому, что износ всех ячеек становится почти одинаковым и ресурс всего диска значительно возрастает. То есть если на диск каждый день записывать информацию, равную его объему, то этого хватит на 5 тыс. циклов, или более 10 лет работы! Но часто ли вы записываете на диск каждый день по 200 Гбайт? Если нечасто, то его срок службы станет еще больше. Видно, без алгоритма распределения нагрузки во флеш-дисках не обойтись. Однако его использование вызывает неприятный эффект: снижение быстродействия.
Представьте, что большая часть вашего диска занята файлами операционной системы, установленными программами и прочим «мусором», годами хранящимся без изменений. Оставшаяся часть пространства, наоборот, активно используется. И вот контроллер диска решает, что настало время «выровнять нагрузку». Что можно сделать для этого? Единственный выход — использовать ячейки, занятые старыми файлами, а их перенести на «изношенные» участки. Очевидно, что в это время скорость обращения к диску сильно замедлится, а то и вовсе снизится до нуля. Насколько часто это будет происходить и сильно ли выражен эффект снижения скорости, целиком зависит от работы контроллера диска. В теории — совсем незаметно. Но мы проверим это на практике.
Производительность
Для тестирования накопителей мы использовали стенд, включающий материнскую плату GA-Z68AP-D3 производства Gigabyte со встроенным контроллером SATA III, процессор Intel Core i5-2500K и оперативную память объемом 1 Гбайт. В качестве инструментов тестирования быстродействия использовались бенчмарки ATTO, HD Tune Pro, AS SSD Benchmark и Iometer.
ATTO — классический тест, не имеющий никакой адаптации для работы с твердотельными дисками. Он позволяет оценить, насколько скорость передачи зависит от размеров блока данных, а также сравнить новые модели дисков со старыми, в том числе магнитными дисками, использовав результаты этого теста в качестве точки отсчета. Еще один традиционный тест проводился с HD Tune Pro, использующего несколько другой метод — запись одинаковыми блоками, но по всему объему накопителя.
AS SSD Benchmark — «любительский» тест, написанный энтузиастом-одиночкой. Тем не менее он достаточно популярен среди владельцев SSD и специально ориентирован на проверку этих дисков; позволяет измерить производительность с учетом специфики таких накопителей и сравнить ее с большим количеством опубликованных в Интернете результатов других моделей.
И наконец, тест Iometer, много лет назад разработанный Intel для тестирования работы различных систем хранения данных в многопоточном режиме, не утратил актуальность и по сей день за счет непревзойденной гибкости настроек. К тому же, при работе Iometer создает на диске файл, равный объему диска, что позволяет избавиться от погрешности, вызванной разницей в объеме свободного пространства.
При проверке использовались режимы одно-, двух- и четырехканального доступа к диску, разница между которыми позволяет оценить, насколько скорость зависит от числа одновременных обращений. Результаты тестов быстродействия нормировались и полученные баллы учитывались при выдаче награды «Лучшая производительность». Ее получило устройство с максимальной оценкой.
Оправданность цены и общая оценка Hard'n'Soft
При расчете оправданности цены предварительно вычислялась стоимость 1 Гбайт емкости накопителя. Затем она делилась на суммарный балл за производительность и результат нормировался по минимуму. Общая оценка редакции вычислялась как среднее арифметическое вышеперечисленных оценок. Модель, набравшая максимальный итоговый балл получила награду «Выбор редакции».
Предупреждение. Ориентируясь на наши оценки, нужно помнить, что они относительны. Низкая оценка не говорит о неудовлетворительных качествах устройства, а лишь показывает его место относительно других моделей нашего тестирования. Поскольку наши итоговые шкалы не привязаны к абсолютным показателям, они не могут служить для оценки моделей, не вошедших в тестирование. Приведенные цены были актуальны на момент тестирования и даны в основном для сопоставления.
Многие оверклокеры не понаслышке знают марку HyperX: под ней выпускаются наиболее быстрые модули памяти производства Kingston, отличающиеся пониженными задержками. И вот теперь — твердотельный диск… Будет ли он столь же быстр, как и ОЗУ?
Комплектацию накопителя можно признать одной из лучших. Заботливо упакованные, разделенные переборками из вспененного полиэтилена, в коробке присутствуют: сам диск, пластина-переходник для его установки в 3-дюймовый отсек (Kingston HyperX (SH100S3/240G), как и все стандартные SSD, имеет размер 2,5 дюйма), набор винтиков и даже фирменная отвертка со сменными насадками! Дополнительно имеется внешний бокс с интерфейсом USB 2.0, а также кабель USB и внутренний SATA. Присутствует также компакт-диск с программой Acronis True Image. Сам девайс смотрится тоже очень достойно: синий корпус с металлическими накладками навевает мысль о пристрастии к моддингу.
Электронная схема HyperX основана на контроллере Sandforce серии 2200, который является наследником успешных серий 1200 и 1500. Его отличительная особенность — отсутствие кеш-памяти. Это означает, что данные передаются напрямую во флеш-память. Следствием такого подхода являются высокие пиковые значения скорости, а также отсутствие эффекта насыщения при записи большого объема данных в течение ограниченного времени. Недостаток — часть объема диска необходимо оставить в качестве «резерва», который будет недоступен, отчего общая емкость диска несколько уменьшится.
Мы выбрали для тестирования модель максимально доступной емкости, а именно 240 Гбайт. Известно, что у дисков большого объема скорость обычно несколько выше, что связано как с более эффективным распараллеливанием чтения/записи, так и с большей свободой действия контроллера при переназначении блоков. Не стал исключением и наш подопытный экземпляр, по данным производителя, примерно в полтора раза превосходящий по скорости своего собрата с половинной емкостью.
Полученные нами результаты очень хорошо согласуются с теоретическими выкладками. В тестах ATTO и AS SSD Benchmark данный диск стал абсолютным рекордсменом, превысив отметку в 550 Мбайт/с, что приближается к теоретическому пределу пропускной способности интерфейса SATA III. В тесте HD Tune девайс занял первое место по скорости записи и второе — по скорости чтения, что может объясняться спецификой данной модели: видно, что график чтения имеет некий «горб», но скорость не может удержаться на его вершине в течение всего теста. И наконец, в тесте Iometer при работе с одним потоком накопитель снова оказался на втором месте, совсем немного уступив лидеру, зато продемонстрировал превосходную масштабируемость нагрузки: вместе с ростом числа потоков растет и производительность, причем почти линейно. Поэтому уже на двух потоках накопитель Kingston уверенно вырывается в лидеры, а на четырех лишь увеличивает разрыв. Подобную устойчивость ранее можно было заметить лишь на дисках Intel, к сожалению, не попавших в данный тест.
Что же касается времени доступа, то в среднем оно несколько выше, чем у других SSD-дисков. Впрочем, это не очень существенно. Периодически в потоке возникают «затыки», что проявляется как кратковременное увеличение задержек примерно в 10 раз, что тоже нельзя назвать критичным, так как абсолютные величины задержек не превышают единиц миллисекунд. Так что Kingston HyperX можно смело рекомендовать в качестве бескомпромиссного решения всем любителям скорости. Жаль только, что в режиме внешнего диска скоростной потенциал не будет реализован, так как дополнительный бокс не поддерживает стандарт USB 3.0; но в качестве внутреннего накопителя эта модель вне конкуренции. Немного расстраивает лишь цена, которая выше, чем у аналогичных моделей других производителей, впрочем, ненамного. А если обратить внимание как она снизилась на SSD-устройства большого объема за последний год, то можно только порадоваться.
Компания Plextor многим известна в качестве производителя оптических дисководов. В принципе, какое-то сходство у них с SSD есть: и те и другие хранят информацию. Однако если в выпуске DVD-приводов компания стала признанным корифеем, то в области SSD она пока дебютант. Комплектация Plextor M2S довольно скромная: внутри коробки находится картонный вкладыш с углублением для накопителя, небольшой буклет с краткой инструкцией по установке и компакт-диск все с тем же пакетом Acronis True Image. То есть задачу установки девайса пользователь вынужден решать самостоятельно. Корпус накопителя выполнен в строгом деловом стиле и изготовлен из алюминия.
Как и у предыдущего участника теста, электроника изготовлена на основе восьмиканального контроллера флеш-памяти, только на этот раз производства Marvell. Он сконструирован по более привычной схеме, обладает кеш-памятью объемом 128 Мбайт. Это, с одной стороны, позволяет полностью задействовать каждый байт флеш-памяти (в отличие от того же Sandforce), а с другой стороны, потенциально приводит к проблемам с производительностью.
Из положительных моментов можно отметить более крупные нормы техпроцесса изготовления флеш-памяти, что обеспечивает более высокую износостойкость ячеек и, как следствие, большую надежность и время наработки на отказ. При этом потребляемая мощность в 2-3 раза ниже, чем у диска Kingston.
По результатам тестов накопитель Plextor не сильно отстает от изделия Kingston, кое в чем даже превосходя его. Например, в скорости линейной записи (в AS SSD Benchmark), а также средней скорости чтения (в HD Tune Pro). В тестах ATTO на блоках малого размера он развивает большую скорость, но с увеличением их размера темпы роста скорости снижаются, и далее лидерство захватывает конкурент. Скорость доступа из-за наличия кеша предсказуемо меньше при записи и больше при чтении. При записи на ровной линии графика через регулярные промежутки времени возникают провалы, к счастью, кратковременные. Они связаны с реорганизацией кеша.
В тесте Iometer данный накопитель идет ноздря в ноздрю с конкурентом от Kingston, однако масштабируемость у Plextor M2S не такая хорошая, как у HyperX, и при увеличении количества потоков он начинает немного отставать. При этом цифры заметно превосходят значения, заявленные в спецификации. Правда, в бенчмарке AS SSD Benchmark результаты многопоточной записи/чтения не так хороши. Нюансы, видимо, стоит искать в алгоритмах работы этих тестов. Среднее время доступа у него практически такое же, а максимальное — даже меньше! О чем это говорит? О том, что специалисты Marvell сумели разработать действительно удачный чип, который в отличие от других контроллеров с RAM-кешем практически не подвержен эффекту «насыщения». А программисты Plextor сумели создать удачную прошивку, раскрывающую весь потенциал контроллера.
Получившаяся в результате модель твердотельного накопителя по быстродействию практически не уступает лучшим моделям на «бескешевых» контроллерах, позволяя при этом получить несколько больший объем, доступный пользователю (в нашем случае — 256 Гбайт против 240). При этом она значительно выигрывает по потребляемой мощности: в случае мобильного применения, скажем, в ноутбуке, это может стать решающим фактором. Также у Plextor M2S более привлекательная цена. Оправдывает ли сказанное небольшое снижение скорости в определенных случаях? Весьма вероятно.
Компания Transcend много лет производит флеш-изделия, такие как карты памяти и USB-накопители, обладая достаточным опытом в данной области. При этом маркетинговый подход к твердотельным дискам выбран несколько необычный: если для остальных продуктов компании существуют названия или хотя бы серии, то здесь крупно на корпусе указываются лишь форм-фактор продукта и его интерфейс (1.8’’ SATA, 2.5’’ SATA и 2.5’’ PATA). Впрочем, на наклейке над штрих-кодом указан код изделия, облегчающий идентификацию. Комплектация изделия скромна: по сути, она состоит из самого диска и четырех винтиков. Строгий деловой дизайн дополняет минималистическую картину.
Если тип используемой флеш-памяти — MLC — можно узнать по коду продукта (об этом говорит его последняя буква), то модель контроллера — JMicron JMF612 — нам удалось выяснить, лишь прибегнув к помощи неофициальных источников. Наиболее пессимистичное объяснение этому заключается в том, что здесь производителю (и накопителю) особенно-то и нечем похвастаться: контроллеры JMicron не отличаются выдающимися параметрами и безупречной работой.
Использованный здесь чип, как и контроллеры остальных участников теста, относится к классу восьмиканальных. К сожалению, поддерживаемый им интерфейс — всего лишь SATA II, что ограничивает теоретический максимум скорости значением 300 Мбайт/с. Заявленные скорости передачи — 200 и 250 Мбайт/с в режиме записи и чтения — вплотную приближаются к этому пределу. В принципе, этого достаточно для комфортной работы. К сожалению, о количестве операций ввода-вывода в единицу времени производитель не сообщает, так же как и о размере использованного RAM-буфера, а ведь этот параметр важен для достижения быстродействия!
Единственный способ ответить на все вопросы — прогнать тесты. Из их результатов становится видно, что в тесте линейного чтения/записи AS SSD Benchmark удалось достичь величин, близких к заявленным. Тем не менее цифры получились вдвое меньше, чем у накопителей Plextor и Kingston, и они заметно ниже потолка для данной версии SATA. А вот при многопоточной нагрузке диск продемонстрировал более чем десятикратное отставание от лидера. Видимо, многопоточность — не его конек. Настораживает и немалое по меркам SSD время доступа, составившее около 0,5 мс.
В тесте HD Tune Pro при чтении картина повторяет предыдущую, а при записи можно наблюдать классический эффект «захлебнувшегося» контроллера: по прошествии записи примерно 50 Гбайт график скорости резко «проваливается», и вместо 200 Мбайт/с мы получаем всего порядка 50, а временами скорость падает аж до 0,9 Мбайт/с!
В тесте ATTO ситуация несколько лучше, мы видим лишь двукратное отставание от лидеров, и это предсказуемо, допустимо и вполне приемлемо. Но это лишь потому, что ATTO — достаточно «щадящий» тест, не бомбардирующий диск большими объемами данных. Но стоит запустить Iometer — и снова мы видим печальные цифры: если при однопоточной нагрузке пропускная способность накопителя Transcend находится примерно на том же уровне, что и у остальных, то при увеличении количества потоков она не просто медленно растет, а наоборот — падает! К тому же задержка при чтении достигает рекордной величины 60 мс, что в десятки раз больше, чем у остальных участников нашего обзора, и находится примерно на том же уровне, что и у быстрых магнитных дисков.
Итак, на сцене SSD бал нынче правит контроллер. Трудно объяснить, чем руководствовались инженеры Transcend, используя не слишком удачный чип в своем продукте, но жаловаться на недостаток опыта им явно не пристало. Возможно, они решили, что очень высокая производительность домашнему пользователю ни к чему, и он будет рад уже тому заметному увеличению скорости, которое его ждет при замене магнитного диска твердотельным, пусть даже таким неторопливым? Однако в этом случае неплохо бы адекватно позиционировать накопитель по отношению к конкурирующим продуктам на рынке, например, посредством снижения цены. Тем не менее цена Transcend 2.5’’ SATA SSD весьма немаленькая и приближается к таковой для более производительных дисков. Другой возможный козырь — экономичность — тоже не проходит, так как энергопотребление этого диска самое высокое среди SSD (заметим, что оно все равно ниже, чем у магнитного диска такого же форм-фактора, однако тут гордиться особенно нечем). Да и гарантия на продукт составляет всего два года, тогда как у конкурентов — три. Пожалуй, клюнуть на эту удочку могут лишь верные поклонники бренда Transcend, для которых технические характеристики продукта не сильно принципиальны.
И наконец — наша точка отсчета. Или, как в рекламном ролике, — «обычный порошок». WD VelociRaptor — один из самых быстрых магнитных дисков на сегодняшний день, несмотря на его скромный «ноутбучный» размер. Объясняется это тем, что скорость вращения шпинделя в нем совсем не «ноутбучная» и может дать фору многим серверным HDD. Это может обеспечить неплохой выигрыш в пропускной способности, а учитывая скромную цену, составляющую около 65% стоимости самого дорогого из наших SSD, при емкости, большей в 2,5 раза, — чем не альтернатива?
Конструкция диска несколько необычна: он поставляется в комплекте с держателем-переходником IcePack, позволяющим закрепить его в 3-дюймовом отсеке и выполняющим по совместительству функцию радиатора. В принципе, диск несложно отсоединить от радиатора, но в этом нет особого смысла, потому что установить его в ноутбук все равно не получится из-за увеличенной толщины. Да и греется он довольно сильно, а максимально допустимая рабочая температура составляет всего 55°С, так что эффективный теплоотвод просто необходим.
Необходимость хорошего охлаждения компенсируется высокой скоростью передачи данных, по данным производителя, достигающей внушительной величины 145 Мбайт/с. И хотя она меньше 300-500 Мбайт/с, демонстрируемых лучшими из твердотельных дисков, этого достаточно для комфортной работы. Чтобы потери в скорости были минимальные, производитель оснастил WD VelociRaptor буфером объемом 32 Мбайт и интерфейсом SATA III. Если ориентироваться только на пропускную способность интерфейса, можно заключить, что хватит и первой ревизии SATA, однако третья позволяет уменьшить задержки и выиграть еще несколько процентов скорости.
Настало время убедиться на деле, тонка ли кишка у магнитных дисков по сравнению с SSD. При запуске винчестер издает ощутимый гул, от которого мы уже успели отвыкнуть. Вовсю треща головками, он наконец раскручивается, и мы запускаем AS SSD Benchmark. Конечно, использование данного приложения на магнитном диске идеологически неправильно, но мы сознательно пошли на это, чтобы узнать, сможет ли WD VelociRaptor составить конкуренцию SSD.
Во время непрерывного чтения/записи цифры вполне приемлемые и отличаются от заявленной скорости не более чем на 10%. А вот при многопоточном обращении диск сразу «сдулся»: видно, что о какой-либо конкуренции не может быть и речи. Естественно, как можно ожидать сопоставимых цифр, если для обслуживания каждого из потоков он вынужден перемещать головку туда и сюда, да еще ждать, пока повернутся блины? Как говорится, издержки технологии. Также на порядок по сравнению с SSD возросли и задержки, обусловленные перемещением механических деталей.
Примерно то же отставание от лидеров заметно и в HD Tune Pro, однако в процессе записи диск Western Digital легко обходит Transcend! Действительно, хоть механика и работает медленно, зато стабильно и предсказуемо — никаких перегрузок контроллера здесь не наблюдается. Достаточно хорошие результаты и в тесте ATTO: отставание есть, но не более чем в два раза, а вовсе не на порядок. В тесте Iometer при однопоточном обращении производительность вообще оказывается сопоставима с SSD, а при многопоточном снижается, но не сильно.
Видно, что у «винчестеров» еще есть порох в пороховницах и блины в корзинах. В некоторых задачах винчестеры вполне могут тягаться с флеш-дисками. Это те применения, где идет обращение к одному большому файлу: работа с большими фотоизображениями или видеофайлами, просмотр фильма, открытие крупного архива. Если же иметь дело с множеством мелких файлов, как то: загрузка операционной системы, запуск «тяжелых» приложений (при котором идет обращение к множеству связанных библиотек), открытие папок, битком набитых «мелочью», — то здесь твердотельные диски вне конкуренции. Существенно и то, насколько нетерпелив сидящий у монитора пользователь, готов ли он ждать лишнюю секунду или две, или лучше потратить внушительную сумму на более быстрый диск, чтобы сэкономить эти секунды? Пусть каждый сам решит, что для него важнее — время или деньги.
Тесты закончены, данные получены, но выводы не столь очевидны, как можно было подумать. Разумеется, твердотельные диски в целом быстрее магнитных. Но некоторые из них почти не дают заметного выигрыша. То есть, вложив приличную сумму в детище новейших технологий, на выходе можем получить пшик или почти пшик. Поэтому, задавшись целью собрать максимально быстрый ПК или ноутбук, следует очень внимательно подходить к выбору компонентов, чтобы не пришлось недоумевать впоследствии. С другой стороны, если не гнаться за рекордами скорости, то можно сильно уменьшить затраты при одновременном увеличении объема диска и все еще комфортной работе. Так что на вопрос о лучшем варианте апгрейда, пока выпускаются и HDD и SSD, однозначного ответа как не было, так и нет.
Источник: Hard'n'Soft
Автор: Владимир Иванов
Комментарии читателей Оставить комментарий