Тестирование внешнего SSD MSI Datamag 40Gbps 1 ТБ с поддержкой интерфейса USB4

Методика тестирования накопителей образца 2021 года

Как мы уже не раз отмечали, современные высокоскоростные флэшки обычно как флэшки уже не позиционируются. Впрочем, и не без оснований — лучшие интегрированные контроллеры USB-флэш и по производительности давно уже сопоставимы с бюджетными SSD-решениями, а память... Память бывает разной по скорости, но разная же применяется вне зависимости от интерфейса. Поэтому сейчас можно купить как очень быстрый внешний накопитель, так и очень медленный внутренний. Особенно если говорить о SATA-устройствах, которые из-за гонки за снижение цены давно уже представляют собой не менее душераздирающее зрелище, чем массовые флэшки. Так что нет ничего удивительного в том, что «немассовые» обычно продаются не как флэшки, а как внешние SSD.

И зачастую имеют даже сходное исполнение — в виде коробочки с кабелем, а не типичного компактного устройства. Тоже не без оснований — как мы уже убеждались неоднократно, в «настоящем» флэшечном корпусе можно более-менее нормально переварить скорости порядка гигабайта в секунду, но ведь современные внешние интерфейсы бывают уже и более быстрыми. Если же пытаться замахиваться на возможности какого-нибудь USB 3.2 Gen2×2 на длинном интервале (а флэшки на контроллерах линейки Silicon Motion SM232x на это с новыми прошивками способны — в чем мы тоже не раз убеждались) можно быстро прогреться до неприличных температур. С чем приходится бороться при помощи тротлинга — и, соответственно, всё равно снижать производительность. Так что проще сразу сделать корпус покрупнее — к таким и доверие покупателей обычно повыше, поскольку от настоящих флэшек они ничего хорошего не ждут.

Но 20 Гбит/с производителями освоены уже давно — пора двигаться дальше. Тем более, что и стандарту USB4 уже далеко не первый год, так что поддерживающие его контроллеры давно уже анонсированы и Silicon Motion, и Phison. Стоит ли за ними гоняться в условиях, когда для многих пользователей и 10 Гбит/с всё еще очень быстро? Многое зависит от конкретных условий. Например, если накопитель использовать только для переноса данных между компьютерами, в которых установлены только SATA SSD, а то и вовсе жесткие диски, то гоняться за высокими скоростями смысла просто нет — тут и 5 Гбит/с по-прежнему более чем актуальны. А если потребности за пределы переноса данных не выходят, но обеспечить высокую скорость чтения и записи данных в эксплуатируемых системах получается, то уже и 40 Гбит/с каким-то запасом на будущее не кажутся. При ограниченных объемах данных их и вовсе может не хватить — и неважно, что для небольших объемов скорость принципиального значения вообще не имеет.

В общем, нужно или нет — вопрос в немалой степени философский. Чтобы ответить на него не только с точки зрения философии, нужно как минимум посмотреть на то, как такие устройства работают. А то, может быть, пока и вовсе спешить некуда — поскольку быстрый интерфейс еще не обязательно означает высокую скорость в любых сценариях (в чем эволюция внутренних SSD, как нам кажется, давно уже всех убедила). И в этом плане главное, что соответствующие продукты некоторое время назад уже вышли за рамки бумажных анонсов — их можно и просто купить. А иначе и ответы на философские вопросы искать незачем ;)

MSI Datamag 40Gbps 1 ТБ

К MSI в качестве производителя накопителей еще далеко не все привыкли, хотя разнообразные внутренние SSD в ассортименте компании есть уже давно и популярность их только растет. Естественно, сама она на их разработку и производство тратит не так уж много усилий — просто является одним из партнеров Phison, который давно уже предпочитает отгружать готовые продукты на своих контроллерах, а не сами контроллеры россыпью.

Точнее, совсем готовыми получаются именно внутренние — для внешних процесс останавливается на самой центральной плате с контроллером и памятью. Разработать (самостоятельно, либо отдав это на аутсорс) для нее корпус — задача заказчика.

Но конкретно в случае Datamag 40Gbps специально такой задачи не стояло. На самом деле, это обновление более раннего внешнего SSD MSI, а именно Datamag 20Gbps. Появился он чуть более года назад на волне популярности аксессуаров под последнее (на тот момент) поколение Apple iPhone, использующих магнитное крепление штатное магнитное крепление Apple MagSafe.

Из чего не следует, что такие устройства не подойдут тем, кто техникой Apple не пользуется или вообще ее на дух не переносит — физические законы, к счастью, к брендам никак не привязаны. Тем паче, тема оказалась модной, так что ее быстро подхватили и другие производители. В MSI заботятся и о тех покупателях, про которых производители забыли — в частности в комплекте любого Datamag есть пара магнитных колец с клеевым слоем, которые можно приклеить куда угодно. Точнее, туда, куда планируется крепить накопитель.

Собственно, и название раскладывается на части простым и логичным образом: «data» в переводе давно уже не нуждается, а почему «mag» — выше и разобрались. «Хвостик» же означает максимальную поддерживаемую скорость USB-интерфейса. Datamag 20Gbps был основан на Phison U18, ограниченном как раз USB 3.2 Gen2×2 с пропускной способностью 20 Гбит/с. Или не ограниченном — для многих пользователей, как уже было сказано выше, и 10 Гбит/с всё еще запас на будущее. Но есть и наиболее требовательные (либо просто избалованные) покупатели, для нужд которых появился Phison U21 — с поддержкой USB4. Референс-дизайн плат с U21 и U18 одинаковый, что и позволило MSI осовременить ассортимент малой кровью.

Как и в предыдущем семействе, покупателю на выбор предлагает 1, 2 или 4 ТБ флэш-памяти. Какой — формально не определено, но в Datamag 20Gbps никому не попадалось ничего отличного от 128-слойной TLC-памяти SK Hynix, а новая версия на данный момент использует 162-слойную Kioxia BiCS6. Не самая быстрая, конечно, но рекорды здесь ставить не планируется — напомним, что пропускная способность USB4 находится лишь на уровне PCIe Gen3×4, что для внутренних SSD уже позапрошлое поколение, либо прошлое — но в бюджетном сегменте. Плюс у интегрированных контроллеров свои ограничения, так что такой памяти точно хватит. Главное, что не QLC — и ладно.

Заканчивая с самим устройством, остается сказать, что является оно определенным компромиссом между самосборными или фабричными внешними SSD на базе M.2 2230 и 2280 — что верно и для других продуктов на базе Silicon Motion SM232x или Phison U18. Размеры — 66×66×13 мм, а масса — довольно солидные 85 г. Это на 4 г больше, чем у предыдущей версии, что, как нам кажется, ушло на дополнительные термопрокладки. Почему и нет особого сожалению, что тут не флэшечный корпус — таковые, повторимся, для 20 Гбит/с подходят-то с оговорками, а замахиваться на 40... Впрочем, только практическое тестирование покажет, насколько наш герой на них действительно замахивается.

Комплект поставки исчерпывающий. Кроме упомянутых колец для лишенных штатного MagSafe устройств, в нем нашлось место и для двух USB-кабелей: подлиннее (примерно 30 см) и покороче (около 17 см). Второй явно предназначен для использования вместе с телефоном, так что мы предпочли бы еще покороче сантиметров так на 10. Впрочем, никто не мешает озаботиться кабелем любой длины самостоятельно. В том числе — и для подключения к устаревшим портам. Впрочем, для этого MSI вкладывает в комплект переходник, но отдельный кабель удобнее. Возможно, и более длинный — всё равно через Type-A больше 10 Гбит/с не пролазит, так что требования к качеству кабелей в таких режимах пониже.

Различия в сортах USB проявляются и с программной точки зрения. Так всё выглядит при использовании протокола UASP, т. е. на портах третьих версий USB (или и вовсе USB 2.0). Phison U21 пытается какой-никакой SMART эмулировать, но как уж получится — складывается ощущение, что у более старых U17 / U18 получалось лучше. Впрочем, для них такие платформы были целевыми, а сейчас же это всего лишь режим совместимости.

Полноценно всё работает с USB4, где используется стандартный NVMe-протокол. Соответственно, и SMART будет таким же, как у внутренних SSD с поддержкой NVMe 1.4, так что смотреть его стоит более подходящими утилитами — CDI на самом деле закостенел во времена версии 1.0, хоть формально и обновляется. Впрочем, основные параметры с тех пор не менялись. Для пользователя же такая стандартизация протоколов дает не только стандартные же параметры жизнедеятельности, но и уменьшение задержек, то есть ускорение сценариев, более сложных чем простое копирование информации. Насколько этот эффект весом — покажут тесты.

Тестирование

Методика тестирования

Методика подробно описана в отдельной статье, в которой можно более подробно познакомиться с используемым программным и аппаратным обеспечением. Здесь же вкратце отметим, что мы используем тестовый стенд на базе процессора Intel Core i9-11900K и системной платы Asus ROG Maximus XIII Hero на чипсете Intel Z590, что обеспечивает полную поддержку всех скоростных режимов USB 3.2 вплоть до Gen2×2 включительно. Кроме того, на плате есть и контроллер Thunderbolt 4 в виде Intel JHL8540, который сегодня будет главным. Правда сразу стоит понимать, что заявленных максимальных скоростей (а для накопителя обещано до 4 ГБ/с при чтении данных) мы не получим — это семейство контроллеров для связи с хост-системой использовало еще PCIe Gen3, которым и ограничено. Но малой кровью проблема не решается — придется менять не только системную плату, но и процессор, причем радикально. Да и устойчивая разница с 20-гигабитным USB всё равно должна быть, чего и хватит. Благо сравнивать SSD с другими устройствами сегодня мы не будем, а почему — станет ясно по первым же тестам.

Для всех испытуемых использовалась файловая система NTFS. Кэширование записи для USB-накопителей включено во всех случаях, когда оно вообще поддерживается. Для флэшек (включая даже скоростные) как правило не поддерживается. Для внешних SSD и жестких дисков — работает. И лучше им не пренебрегать.

Заполнение данными

Первый и второй прогоны теста последовательной записи в AIDA64 показывают, что подход к кэшированию остался тем же, что и в Phison U17 / U18. Кэш здесь маленький фиксированный на 50 ГБ (по сравнению с предыдущим поколением контроллеров размер удвоился) вне зависимости от емкости накопителя и количества свободного места, но полностью статическим он не является. При этом прямой записи в TLC-массив как не было, так и нет — все данные проходят через кэш. Процедура очистки-заполнения которого относительно быстрая, но порядка 800 МБ/с, естественно, способны уложиться и в рамки USB 3.2 Gen2. Впрочем, предыдущие контроллеры при такой емкости «выжимали» лишь примерно 500 МБ/с, так что и в этом плане прогресс есть, но не пропорциональный удвоению скорости интерфейса. Выйти же за рамки Gen2×2 получается — но только в пределах кэша, а он маленький. Хотя кому как — если за раз не оперировать порциями информации больше 30—50 ГБ, то всё будет очень быстро. Проблема в том, что такие количества данных сравнительно быстро проскочат через любой интерфейс, так что незачем и гоняться за самым быстрым. А если нужно писать данные сотнями гигабайт, то самый быстрый в таком исполнении может оказаться и медленнее медленных. Именно поэтому мы пока не видим большого смысла сравнивать накопитель с другими устройствами, поскольку самосбор под USB4, естественно, подбирали сами в расчете на более высокие скорости, а сравнение с уже протестированными флэшками и не только на SM232x не совсем корректно: сильные и слабые места у этих платформ разные.

Так что просто фиксируем факт взятия новой высоты, но также в уме записываем, что заметить это могут не только лишь все. В пределах SLC-кэша добавилось 700 МБ/с (а с более быстрым контроллером USB4 не исключено, что получиться и больше), но его размер всего 50 ГБ — откуда и буквально 10 секунд выигрыша USB4 у USB 3.2 Gen2×2 при записи полного терабайта. Прямо скажем — немного. И вообще есть все шансы отстать от формально более медленного устройства, так что тут всё очень зависеть будет от конкретного сценария использования. Разве что в рамках линейки контроллеров самой Phison прогресс очевиден, поскольку выросли все скорости — в том числе, и длительная последовательная запись. Но принципиальных качественных изменений нет — для них нужно менять схему работы SLC-кэширования.

Работа с большими файлами

Чтение данных — операция для флэш-памяти простая, так что не упереться в интерфейс уже достаточно давно получается, разве что, если это как минимум PCIe Gen4, но никак не USB. И единственным не очень приятным открытием для многих покупателей скоростного внешнего накопителя является то, что полная скоростных интерфейсов в чисто последовательных режимах не выбирается. А ведь многим другие сценарии и вовсе не интересны, поскольку покупают они внешник только для переноса больших объемов данных. Плюс упомянутые выше собственные ограничения «старых» (в кавычках, поскольку преодолены они лишь буквально вчера и не повсеместно) хостов USB4, «упирающихся» скорее в 32 Гбит/с при обещанных 40 Гбит/с. Но прирост всё равно есть. А более медленные версии USB действительно более медленные в принципе, так что выбирать не приходится.

В многопоточном же режиме проблемам тем более взяться неоткуда, поскольку именно он позволяет ту же USB всегда утилизировать на полную. Но мы всё равно получили лишь те же примерно полтора раза, поскольку уперлись в возможности данной реализации USB4 — более современные платформы способны развить и бо́льшую скорость. Однако, повторимся, это просто придется учитывать. Для получения максимальных скоростей недостаточно найти компьютер с поддержкой USB4, что и само по себе не всегда просто — еще и «качество» той поддержки имеет значение.

Поскольку при записи мы почти всегда попадаем в кэш, существенных отличий от чтения нет — на быстром интерфейсе даже и скорость записи оказалась более высокой, чем при чтении. Но при сравнении двух интерфейсов (точнее, их практических реализаций) прирост более скромный, чем ожидалось на основе циферок пиковой пропускной способности.

Аналогично предыдущему случаю. Оставаться в рамках теплого лампового USB 3.2 просто и комфортно — с тех пор, как поддержка всех его скоростных режимов стала особенностью чипсетов; до этого тоже всякое бывало. Но USB4 в большинством настольных платформ (за исключением, разве что, Intel LGA1851) поддерживается лишь при помощи дискретных контроллеров, а у них свои ограничения есть. Особенно у относительно старых — тем не менее, использовавшихся и пару лет назад, не говоря уже о пяти. Но за что побороться всё равно есть. По крайней мере, при ограниченных объемах записи.

Сравнивая разные устройства мы нет, нет, да и сталкиваемся с некоторыми практики от теоретических ожиданий — когда, например, более быстрый интерфейс ничего не дает, поскольку не в нем проблема. Но когда мы тестируем один накопитель в разных режимах, да еще и в комфортных условиях попадания в кэш, такого произойти не может — всё складывается в точном соответствии с теорией.

Выше мы привыкли к полуторакратной разнице в производительности. Теоретически-то она должна быть двукратной, но, повторимся, условные 40 Гбит/с для контроллеров Intel JHL6540 / JHL7540 / JHL8540 (первые два — еще Thunderbolt 3, но на данный момент это не имеет практического значения) превращаются в реальные 32 Гбит/с, поскольку больше не пропускают четыре линии PCIe Gen3, которыми контроллеры и подключаются. Чтобы получить больше, нужен PCIe Gen4 (ASMedia ASM4242), PCIe Gen5 (новейшие мосты Intel Thunderbolt 5) — или встраивать контроллер непосредственно в процессор. Но скорость последовательных операций и меняется в точном соответствии с этим обстоятельством. А как только мы переходим к чему-то более-менее произвольному, так разница уже трехкратная. Именно потому, что, как уже было сказано выше, здесь играет не только разница в пропускной способности, но вообще разные режимы работы. Включая и программные протоколы — UASP 15-летней давности (и оптимизированный под тогдашние устройства) и полноценный NVMe, ориентированный даже не на флэш, а на память с еще более низкими задержками. Поэтому в полную силу он сейчас не работает нигде, но и того, что есть хватает. И, как видим, воспользоваться этим можно уже и во внешнем исполнении.

Комплексное быстродействие

На данный момент лучшим комплексным бенчмарком для накопителей является PCMark 10 Storage, с кратким описанием которого можно познакомиться в нашем обзоре. Там же мы отметили, что не все три теста, включенных в набор, одинаково полезны — лучше всего оперировать «полным» Full System Drive, как раз включающим в себя практически все массовые сценарии: от загрузки операционной системы до банального копирования данных (внутреннего и «внешнего»). Остальные два — лишь его подмножества, причем на наш взгляд не слишком «интересные». А вот этот — полезен в том числе и точным измерением не только реальной пропускной способности при решении практических задач, но и возникающих при этом задержек. Усреднение этих метрик по сценариям с последующим приведением к единому числу, конечно, немного синтетично, но именно, что немного: более приближенных к реальности оценок «в целом», а не только в частных случаях, всё равно на данный момент нет. Поэтому есть смысл ознакомиться с этой: те же тесты чтения, записи и копирования данных в состав тестового пакета входят, да и более сложные трассы многим небезынтересны на практике — а потому при всей своей комплексности оценки программы очень полезны.

Всю интригу убил предыдущий тест, хотя мы-то к таким результатам были изначально подготовлены. Почему и, повторимся, не стали сравнивать накопитель с другими устройствами — нет пока под рукой «корректных» ориентиров. Более медленные версии USB заведомо ограничивают результаты, а в коробки с поддержкой Thunderbolt / USB4 мы в основном устанавливали SSD уровнем выше среднего, так что подобный самосбор набирал в этом тесте две тысячи баллов и больше. Причина — сами по себе такие платформы мощнее аппаратно, да и используют более «правильные» для тяжелых нагрузок алгоритмы кэширования (впрочем, одно с другим связано непосредственно). Phison же продолжает использовать самую простую реализацию SLC-кэширования как раз для экономии аппаратных ресурсов, но это не может не ограничивать и производительность. С другой стороны приличные внешние SSD на самых разных платформах на уровень топовых внутренних SATA-накопителей вышли давно и при использовании USB 3.x. Здесь — аналогично. Но с возможностью ускориться еще раза в полтора, воспользовавшись новыми возможностями USB4. А заключаются они, повторимся, не только в увеличенное пропускной способности, но и в сниженных задержках — что для системных нагрузок важнее первого.

Итого

Что можно сказать о Phison U21 в целом? Как и ожидалось, решение компромиссное — что, впрочем, многим пользователям и нужно. Классическая схема с NVMe-накопителем и мостом USB4—PCIe дороже и не позволит добиться такой компактности, а старые интегрированные платформы объективно медленнее. Возможны отдельные исключения: например, прошивки с прямой записью для Silicon Motion SM232x способны обеспечить более высокую скорость длительной записи, несмотря на проигрыш в интерфейсе. Но актуально это будет не для всех, поскольку запись сразу нескольких сотен гигабайт данных — случай не слишком типичный. С несколькими же десятками контроллер справится быстро, чтение проблем вообще не составляет, так что в данном случае играть начинает уже как раз очень быстрый интерфейс. Можно, конечно, на компромиссы не идти, совместив накопитель с более быстрой платформой, но самостоятельная сборка внешних SSD — спорт пусть и достаточно популярный, но не для всех. А готовые решения такого уровня обычно продаются с очень уж солидной наценкой — более высокой, чем принято для устройств на интегрированных платформах.

Что же касается конкретно MSI Datamag 40Gbps, то свою часть работы в MSI выполнили безупречно. Впрочем, сам по себе корпус дебютировал в предыдущем поколении Datamag, а в новом поменяли только плату — больше и менять-то, по сути, было нечего. Производительность выросла, но это целиком заслуга платформы, и от MSI она не зависит: сильные и слабые стороны у Datamag 40Gbps ровно те же, что и у других устройств на Phison U21 с быстрой TLC-памятью. Это, повторимся, решение компромиссное, но именно такой компромисс сейчас на рынке очень востребован.