Обзор Orico M2V01-C4: универсальное решение для создания внешних SSD с одновременной поддержкой Thunderbolt3 и USB3 Gen2

Недавно мы занимались изучением скоростных возможностей современных версий USB-интерфейса. Для чего воспользовались коробочкой Orico M2PVC3-G20 с поддержкой USB3 Gen2×2, установив в нее очень быстрый SSD WD Black SN850 2 ТБ. Для сравнения воспользовались SATA-накопителем среднего класса и более быстрым NVMe-устройством, подключив их непосредственно к системной плате. По итогам пришли к выводу, что современные USB-накопители по производительности уже не хуже SATA-устройств, да и бюджетные NVMe SSD обгоняют — но в более общем случае ставить знак равенства рановато. Пропускная способность самого быстрого (из используемых сегодня на практике) режимов USB составляет 20 Гбит/с или (в более привычных единицах) 2 ГБ/с — но это почти вдвое медленнее, нежели давно уже привычный (кому-то — и надоевший) для SSD PCIe 3.0 x4 (а ведь и моделями с поддержкой более быстрого PCIe 4.0 тоже давно уже никого не удивишь). Да и задержки при использовании этого интерфейса больше (что усугубляет и более длинная схема подключения), и системное программное обеспечение, все же, более ориентировано на потоковую передачу больших объемов данных, но никак не на произвольную адресацию и все такое, что очень «любят» системные нагрузки. Внешние SSD с ними справляются — и делают это уже лучше (по крайней мере, могут делать), нежели SATA-накопители, но, повторимся, не более того. Один и тот же NVMe-накопитель будет работать быстрее в слоте М.2 на системной плате, нежели переделанным под внешнее подключение.

Во всяком случае, пока мы говорим об USB. А он является самым массовым и универсальным внешним интерфейсом — но далеко не единственным. Давно уже есть Thunderbolt — одно из целей которого как раз является внешнее подключение PCIe-устройств наиболее «прямым» способом. Пропускная способность, конечно, тоже ограниченная — но 40 Гбит/с, доступные в версиях 3 и 4, это вдвое быстрее, чем максимум для USB 3.x. Эту планку должен взять USB4 — только вот разница все равно останется такой же, поскольку удвоение скорости ожидается и от Thunderbolt 5. Соответственно, последний уже будет сопоставим и с PCIe 4.0 x4 (интерфейс самых быстрых нынешних потребительских SSD) — а нынешние версии в аналогичных отношениях состоят с PCIe 3.0 x4. Но, разумеется, двукратное преобразование среды передачи данных без штрафа по производительности обходиться не может — так что скоростные показатели будут ниже, чем при прямом подключении. Однако куда в меньшей степени, чем при использовании между хост-системой и накопителем USB.

Правда у Thunderbolt-устройств всегда были и две серьезных собственных проблемы. Первая — высокие цены. И, если в случае внешних видеокарт или каких-то других сложных устройств наценка могла оказаться и несущественной, то для SSD она уже заметна даже на фоне моделей высокого уровня (а другие в таких условиях использовать и незачем — им и USB нередко много). Впрочем, сейчас стараниями китайских товарищей коробочки под ТВ3 заметно подешевели — до уровня 5—6 тысяч рублей. Но даже самые скоростные варианты USB все равно обходятся в 2—3 раза дешевле. При этом сильное место USB — полная совместимость сверху вниз, т. е. самый современный внешний SSD можно подключить и к десятилетнему компьютеру (пусть и на ограниченной скорости), а то и к роутеру или телевизору. Thunderbolt совместим только с Thunderbolt — со всеми вытекающими. Впрочем, хостов эта проблема не касается — любой контроллер ТВ3 или ТВ4 кроме родных режимов поддерживает и USB3 Gen2. А вот контроллеры для оконечных устройств должны быть более компактными и дешевыми — поэтому таким дуализмом до последнего времени не обладали. Для решения этой проблемы Intel в свое время снабдил микросхемы «седьмой» серии сквозным режимом работы. Т. е. какой-нибудь JHL7440 может определить, к чему его подключили — а дальше либо взять работу на себя, либо просто передать сигнал без изменения дополнительному USB-контроллеру. Но все равно таковой требуется, да и вообще схемотехника усложняется, что увеличивает цену — поэтому подобные двухстандартные устройства появились только сейчас и стоят дорого. А самые дешевые (и то — относительно) коробочки до сих пор используют старый JHL6540 — который таким фокусам вовсе не обучаем. Зато разница в цене почти двукратная.

Впрочем, цены не всегда критичны. Нам вот было интересно посмотреть — как это вообще может работать, а любопытство приходится оплачивать (лучше — за чужой счет, но не всегда получается). Тем более, что тестировать простые одностандартные решения уже не интересно — с ними давно и все понятно: Thunderbolt 3 на рынке уже больше пяти лет, а ТВ4 в скоростном плане от него не отличается. Поэтому те, кто хотел обзавестись внешним SSD с таким интерфейсом, как нам кажется, давно уже это сделали. А вот появление универсальных устройств интересно само по себе — и может заставить задуматься и тех, кого ранее именно отсутствие совместимости отталкивало от покупки. Да — за нее приходится платить. И немало — одна лишь такая коробочка может стоить как приличный внешний SSD терабайтной емкости: пусть и более медленный, но на практике для многих задач достаточный. Поэтому и нужна максимально полная информация — цена ошибки в этом случае куда выше, чем при покупке какого-нибудь бюджетного SATA SSD, а ведь обзоры таковых пользуются устойчивой популярностью.

Orico M2V01-C4: почти универсальная коробочка

Самый простой способ обзавестись подобным накопителем — собрать его самостоятельно. Он же пока и самый дешевый — даже одностандартные ТВ3-накопители стоят как не в себя, поскольку производителями рассматриваются как эксклюзивные решения. В итоге и спрос оказывается куда меньшим, чем мог бы — так что и предложений оказывается мало. В общем, типичная проблема яйца и курицы. И разорвать этот круг проще самостоятельно.

Что мы и сделали — купив очередную коробочку Orico. Возможно, уже не единственную на рынке — но в данном случае совместимость и с Thunderbolt 3, и с USB заявлена явно хотя бы, да и элементная база прописана в характеристиках и вопросов не вызывает. Производитель позиционирует это как «USB4.0», но эту шалость ему можно простить — тем более, что официально новый стандарт USB называется просто USB4 безо всяких дополнительных символов.

Внешне — ничего особенного: увесистый такой алюминиевый «брусок» размерами 122×50×18 мм и массой больше сотни граммов. Выглядит симпатично — и куда менее утилитарно, нежели использованный нами в прошлый раз Orico M2PVC3-G20, но охлаждение здесь чисто пассивное, так что рабочие температуры SSD оказываются градусов на 20 выше.

И это при том, что совместимость с ними оказалась несколько ограниченной: WD Black SN850 2 ТБ работать корректно отказался. Проверили другие SSD, оказавшиеся под рукой — с ними проблем не было. Но в целом такую избирательность придется учитывать. И, возможно, покупать не коробочку под SSD, а сначала ее — а потом уже выбирать SSD.

Основное отличие от массовых продуктов — два контроллера на оборотной стороне платы. Здесь можно увидеть Intel JHL7440 для обеспечения работы Thunderbolt — и JMicron JMS583 берущий на себя реализацию USB. Поэтому мы и называем этот вариант почти универсальным: JMS583 — один из первых мостов USB—NVMe на рынке, так что ограничен USB3 Gen2. Вот была б тут ASMedia ASM2364 — был бы USB3 Gen2×2. Но пока это технически невозможно — контроллеры Intel не умеют «пробрасывать» сдвоенные USB-линки. Впрочем, самый современный JHL8440 вообще уже может обходиться без компаньонов, но самостоятельно реализует... все тот же USB3 Gen2. И анонсирован он только в конце прошлого года — так что, когда доберется до реальных продуктов (и по какой цене) пока непонятно. В общем, главное — на данный момент внешний SSD, работающий всегда и везде на максимальной скорости, сделать нельзя: приходится выбирать между Thunderbolt и USB3 Gen2×2. Но совместимость на уровне USB3 Gen2 с его скоростями в районе 1 ГБ/с — все равно намного лучше, чем ничего. Тем более, что ТВ-коробочки всегда покупаются в первую очередь в расчете именно на использование Thunderbolt — иначе и нет смысла столько платить. Только вот комбинированные накопители можно при необходимости подключать уже и не только к Thunderbolt. Когда в массы пойдет JHL8440 — скорости все равно не вырастут, но вот цены могут и упасть (поскольку одночиповое решение всегда проще). Однако учитывая типичную инертность рынка этого момента еще нужно дождаться — есть все шансы, что на тот момент актуальными уже станут режимы USB4 Gen3×2 или, хотя бы, USB4 Gen3, так что «отставание» универсальных коробочек лишь увеличится.

Поэтому в выборе между шашечками и ехать мы всегда за второй вариант. Тем более, что он уже доступен. Покупаем соответствующий корпус, вставляем в него SSD — и можно работать. Или, хотя бы, просто протестировать. Благо все необходимое уже в комплекте — включая и пару кабелей для подключения к разным портам. Особенно нам понравился «основной» Thunderbolt — пусть и короткий, зато мягче большинства USB-C. Кстати, немаловажная деталь — «одностандартные» ТВ3-накопители с USB-кабелями вообще несовместимы. А вот этот — работать способен. Пусть и только в режиме USB3 Gen2 (даже при подключении USB-кабелем к контроллеру Thunderbolt компьютера), но и это намного лучше, чем ничего.

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 Intel JHL8540 — реализующий и режим Gen2.

Участники тестирования

К тестовому стенду мы подключали две коробочки Orico: M2V01-C4 и ранее изученную M2PVC3-G20. В обоих случаях использовались «чипсетный» порт Gen2×2 и «комбинированный» Type-C, реализованный средствами JHL8540. При этом, как уже сказано, Orico M2V01-C4 с WD Black SN850 не заработала, поэтому мы тестировали ее с Corsair Force MP600 2 ТБ — тоже быстрый SSD с поддержкой PCIe 4.0, но рангом пониже, чем SN850. Но перетестировать с ним M2PVC3-G20 мы не стали — все равно как уже было показано в прошлый раз у USB есть свои серьезные ограничения, которые и скажутся в обязательном порядке. А вот результаты Force MP600 2 ТБ в «чипсетном» М.2 (в режиме PCIe 3.0 x4) для сравнения мы возьмем — поскольку очень интересно: сколько от этого «отрежет» Thunderbolt.

Предельные скоростные характеристики

Низкоуровневые бенчмарки в целом и CrystalDiskMark 8.0.1 в частности давно уже пали жертвой в неравной борьбе с SLC-кэшированием — так что ничего, кроме самого кэша, протестировать и не могут. Однако сегодня нам это никак не помешает. Точнее, даже поможет — ведь мы сравниваем в первую очередь не разные носители данных, а интерфейсы доступа к ним. И тут как раз в первую очередь нужно определить — что последние в принципе могут, а на что лучше сразу не рассчитывать.

По пропускной способности интерфейсы можно даже и не сравнивать. Gen2×2 подрос вдвое сравнительно с Gen2 — но появившийся ранее Thunderbolt 3 если с кем и конкурирует, то с PCIe 3.0. USB4 должна добраться до этого уровня — но исключительно в старшем «сдвоенном» режиме Gen3×2, который мы непонятно когда увидим в готовых системах. На данный момент производители больше озабочены возможностью недорого реализовать хотя бы USB4 Gen3 — по пропускной способности лишь равный USB3 Gen2×2 (и там, и там по 20 Гбит/с — просто разными способами получаются). А для тех, кого цена не смущает — сделают Thunderbolt 5: вдвое быстрее предшественника. И это уже позволит утилизовать возможности SSD с PCIe 4.0 x4. Пусть и не совсем в полной мере — «штраф» в 10% при чтении данных и порядка 20% при записи, скорее всего, сохранится. Но в условиях, когда конкурентов нет... А с реализацией совместимости хотя бы на уровне USB3 Gen2 их реально становится еще меньше. Цены вот только мешают покупать Thunderbolt на вырост — к USB3 Gen2×2 судьба немного более благосклонна.

В какой-то степени избиение младенцев продолжается. Хотя тут уже сложно считать Thunderbolt близким аналогом PCIe — между SSD и чипсетом добавляются целых два моста, что, мягко говоря, задержки не уменьшает. Все так. Однако, а какие еще варианты-то есть? В пределе USB3 может вытянуть около 60 kIOPS — и это неплохой результат в абсолютном исчислении. Но в относительном — даже SATA «может» и больше. А Thunderbolt — еще больше.

При записи преимущество перед USB немного уменьшается — а вот отставание от PCIe сокращается в куда большей степени. Поэтому вердикт не меняется: из всех внешних интерфейсов только Thunderbolt можно считать какой-то альтернативой PCIe. Что не удивительно — поскольку на базе PCIe он и реализован. Тождественности, конечно, нет — если бы PCIe можно было сделать внешним вообще без потерь, именно это бы все и делали. Но и альтернатив — в принципе не появилось. Отставание USB в пропускной способности сократилось — но далеко не всегда этого достаточно.

На практике же, как не раз уже было отмечено, длинные очереди встречаются примерно никогда — зато большие блоки очень часто. Хотя принципиально это ничего не меняет — просто все испытуемые попадают в более узкий диапазон. В итоге Thunderbolt оказывается несравнимо ближе к PCIe, чем к USB.

Запись же современными контроллерами SSD серьезно линеаризуется на больших блоках — так что в таких условиях существенного превосходства Thunderbolt над USB нет. Но какое-то преимущество все равно сохраняется. Так что с точки зрения производительности первый интерфейс по-прежнему выглядит интереснее — просто иногда это выражено в большей, а иногда и в меньшей степени.

В двунаправленном режиме тоже хорошо видно, что для USB критичен размер блока. Это проявляется всегда — даже на последовательных операциях для выхода на теоретические пределы нам пришлось бы увеличить его со 128К до 256К. Но остальные интерфейсы к данной ситуации куда более устойчивы. А операции с произвольной адресацией «очень больших» блоков на практике встречаются регулярно — но, все-таки, реже, чем мелкоблочка. Поэтому современные версии USB при необходимости можно считать полной заменой SATA — но, если требуется большего, из всех внешних интерфейсов остается только Thunderbolt. Причем таким он стал уже больше пяти лет назад.

Работа с большими файлами

Но на роль недорогого массового решения для простой работы с файлами (а это по-прежнему основное предназначение внешних SSD с точки зрения многих пользователей) современные версии USB подходят лучше. Не потому, что разницы в скорости нет — она даже тут сохраняется. А просто потому, что USB — более недорогая.

С другой стороны, увеличься актуальность многопоточных режимов работы с файлами, так вердикт мог бы и поменяться. Просто потому, что основной вклад в цену внешнего SSD вносит стоимость флэш-памяти. И даже при самостоятельной сборке, взяв за основу SSD за 30—40 тысяч рублей (типа используемых сегодня нами), становится не так уж и важно, что одна коробочка стоит три тысячи, а другая — все девять тысяч. Тем более, что пользователи техники с портами Thunderbolt обычно изначально люди, скажем так, не самые бедные.

Запись же данных можно эффективно распараллеливать и внутри SSD, так что тут картина довольно выпуклая и в случае одного файла.

Хотя параллельная обработка многих файлов все равно имеет практический смысл — в отличие от жестких дисков, для SSD такой режим работы только в радость. Особенно при использовании PCIe — или Thunderbolt.

Особенно заметно это если данные нужно не только читать или писать, а читать и писать одновременно. Не такой уж и редкий случай на практике все-таки. Точнее, редким он остается только если использовать внешний накопитель для простого хранения или переноса файлов — а вот если рассматривать его именно как рабочий диск, с подобными сценариями можно уже столкнуться на практике.

Причем не обязательно в них доступ к данным будет именно последовательным. А с произвольным — все еще ярче выражено. Thunderbolt имеет куда больше шансов «упереться» в сам SSD, нежели USB. Хотя медленные модели, конечно, будут вовсе «тормозить» везде — но им нередко в этом случае и USB 3.0 много. А современные внешние интерфейсы рассчитаны на несколько иное использование.

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, все равно на данный момент нет. Поэтому есть смысл ознакомиться с этой. Пусть она и немного избыточна для оценки внешних накопителей — все-таки пока еще даже для многих их владельцев идея использовать такой не вместе с, а иногда и вместо внутреннего кажется революционной. Однако, по нашему мнению, это как раз сценарии, в которых все преимущества этого класса устройств видны наиболее отчетливо. А для простого переноса файлов от компьютера к телевизору (бывает и такое) можно и внешним винчестером обойтись — оно еще и дешевле выйдет. Да и, кстати, тесты на копирование файлов большого размера входят как раз только в Full System Drive, но не в два других набора PCMark 10 Storage, так что и с этой стороны альтернатив нет.

Обычно мы ограничиваемся общей оценкой — но поскольку сегодня тестирование специальное, стоит немного углубиться в подробности. А они интересны — например, реальная пропускная способность, измеренная тестом по всем нагрузкам, в среднем находится немногим выше возможностей SATA300. Могла бы и ниже оказаться — если б не тесты копирования больших файлов, в случае SSD благотворно на ней сказывающиеся. Но даже с таким допингом — лишь 306 МБ/с на хорошем и быстром NVMe-накопителе. Казалось бы, для этого с лихвой достаточно и USB 3.0. Но именно что казалось — это именно результаты теста в реальных условиях со всеми задержками. Поэтому из всех внешних интерфейсов скоростным SSD подходит только Thunderbolt. Все остальные приемлемы только ради экономии или обеспечения совместимости.

Собственно, задержки — как раз и критичны. Но, в принципе, даже USB позволяет на базе быстрого SSD сделать внешний накопитель, способный обогнать очень многие более дешевые внутренние. А Thunderbolt разницу между внутренним и внешним подключением еще немного сокращает.

Общий итог (являющийся усреднением двух приведенных выше метрик) закономерен. При необходимости и USB уже давно позволяет использовать внешний SSD вместо внутреннего. Но Thunderbolt позволяет делать это с куда большим комфортом — и меньшим количеством разных оговорок.

Итого

Появление подобных «двухстандартных» внешних накопителей технически было возможно более трех лет назад, когда появился Intel JHL7440, а немногим позднее — и JMicron JMS583. На деле их пришлось подождать. А сейчас уже можно начинать ждать модели на JHL8440, который будет реализовывать подобную схему работы самостоятельно. Однако есть опасения, что ожидание опять затянется на два-три года — так что лучше уж синица в руках, чем утка под кроватью. Одну из главных претензий к Thunderbolt-накопителям, а именно отсутствие универсальности, эта «синица», во всяком случае, снимает. Но принципиально рынок она не изменит, поскольку в силе остается вторая претензия: высокие цены. Причем это проблема преимущественно хостов, которым требуется дополнительный контроллер, в то время как USB-режимы отлично реализуются чипсетами системных плат, так что доступны в любом компьютере, да и не только компьютере. А без серьезной базы техники с поддержкой Thunderbolt переплачивать обычно не слишком интересно — кроме случая, когда требуется максимальная производительность на уровне, сопоставимом с топовыми внутренними SSD. Thunderbolt производительность таких накопителей тоже ограничивает, но намного меньше, чем USB, поэтому самым требовательным пользователям стоит присмотреться к этому интерфейсу. А появление совместимости с USB дает дополнительный повод сделать это именно сейчас: универсальность обходится недешево, но покупать два внешних SSD — точно дороже. Впрочем, большинство пользователей спокойно продолжит обходиться одним USB-накопителем, и даже не обязательно SSD: например, для того чтобы сделать примитивный NAS на базе современного роутера, к нему достаточно подключить банальный внешний жесткий диск — и получить за цену одной лишь пустой коробочки, типа Orico M2V01-C4, готовые к использованию 4—6 ТБ. Ну а решения вроде рассмотренного в этом обзоре придуманы не для них, а для тех, кому деваться некуда. Если есть соответствующие хотелки, то теперь имеется возможность их реализовать, только и всего.