Тестирование SSD Silicon Power XD80 емкостью 1 ТБ на Phison E12S и китайской флэш-памяти

Методика тестирования накопителей образца 2021 года

Мы уже протестировали пару накопителей на базе Phison E12S (первый — еще прошлой весной, второй — совсем недавно), а сегодня на очереди третий. Чем они так интересны? В условиях, когда SATA — слишком старомодно, а NVMe на базе PCIe 4.0 — слишком дорого, да и вообще не всем понятно зачем, внимание многих покупателей акцентируется на проверенных временем решениях с интерфейсом PCIe 3.0. Не новых — поскольку в этот сегмент уже начинают проникать четырехканальные контроллеры, причем зачастую без DRAM-буфера. Нередко снабженные номинальной поддержкой PCIe 4.0 — которая в таких условиях ничего не дает, но цену повышает. В общем, старое правило гласит, что для покупателя за одинаковые деньги всегда лучше подешевевший прошлогодний флагман, нежели изначально спроектированный таковым середнячок или бюджетник. А Phison E12 — как раз некогда топовый контроллер компании. С этих позиций его вытеснил E16, а затем и E18, но поставки продолжаются — поскольку и спрос на хороший восьмиканальный контроллер с DRAM есть. Единственное — тут уже стала важна цена, поэтому оригинальный E12 в Phison года полтора назад заменили на немного удешевленный E12S, но обошлось это без ущерба для основных потребительских характеристик. Производители SSD со своей стороны в таких устройствах устанавливают минимум памяти — в терабайтниках обычно можно найти 256 МБ DDR3, хотя изначально в таких моделях встречался целый гигабайт, но, опять же, цену это снижает — а на производительности в обычном персональном окружении не сказывается. Вот флэш бывает самый разный — какой удалось купить недорого. Немалое количество моделей вообще уже используют QLC, но это либо ОЕМ — либо бюджетка. Приличные розничные накопители как правило построены на TLC с кристаллами по 256 Гбит, что позволяет при терабайте емкости загрузить каждый из каналов с эффективным четырехкратным чередованием. Работает все это примерно одинаково, поскольку слишком быстрые чипы тут не требуются: как раз из-за наличия восьми каналов и ограничения производительности интерфейсом сверху. Как раз памятью наш сегодняшний герой и интересен — ранее мы с такой вообще ни разу в тестах не встречались, а оставлять такие пробелы в знаниях преступно :)

Silicon Power XD80 1 ТБ

Давным-давно флагманом модельного ряда компании был P34A80 — как раз на базе Phison E12 и 64-слойной TLC-памяти Kioxia BiCS3. Впрочем, на тот момент все накопители на этом контроллере были такими, благо Phison процесс производства контролирует очень плотно, не ограничиваясь простой отгрузкой контроллеров как некоторые. Далее начались колебания то вместе с линией партии, то врозь — сначала память сменилась на Intel, а потом и вовсе под тем же названием в продажу пошли SSD на Silicon Motion SM2262. Возможно, в таком виде и сейчас отгружаются, так что компании потребовалась новая марка. В современном стиле, не лишенном определенной путаницы. Например, US70 — это уже знакомый нам накопитель с интерфейсом PCIe 4.0 на контроллере Phison E16 и TLC-памяти Kioxia BiCS4, UD70 — бюджетное решение на Phison E12S и QLC NAND Micron, а XD80 — нечто среднее между ними: E12S и TLC. Почему «80»? А кто его знает :) Тем более, есть и заслуживающая внимания информация, что (по крайней мере в младших модификациях) встречается и контроллер Realtek RTS5762 — который, конечно, тоже восьмиканальный и с DRAM, но производительностью не блещет, однако нам попалась именно «каноническая» модель на Е12S, сильно напоминающая изначальный P34A80, но совсем с другой памятью.

Вот память тут — как уже сказано, самое интересное. Со временем может и поменяться на что-то более привычное, но к нам накопитель попал с 64-слойной TLC NAND YMTC. Расшифровывается это как Yangtze Memory Technologies Corp — а расположенная в Ухане (ставшем широко известным полтора года назад благодаря все никак не выходящему из моды вирусу) компания является как несложно догадаться первым китайским массовым производителем флэш-памяти. И, в общем-то, бодро набирающим объемы поставок, претендуя уже на 7% мирового рынка. Почему мы с ней раньше не сталкивались? Потому, что все эти проценты ранее местный же китайский рынок и потреблял. Однако нынешняя ситуация с дефицитом полупроводниковой продукции дает неплохой шанс всем молодым производителям. Так что мы не удивимся если сотрудничество YMTC с Phison расширится и углубится. Тем более, что ее новая 128-слойная память является еще и одной из немногих, пригодной для реализации всех возможностей топового Phison E18, например.

Но вернемся к XD80. Единственной отличительной особенностью которого память и является, причем внешне это никак не сказывается. Подобно прочим терабайтникам на Е12S SSD односторонний, благо контроллер, 256 МБ DRAM и четыре микросхемы флэша компактненько на одной стороне платы M.2 2280 и помещаются. Это существенный шаг вперед по сравнению с оригинальным E12 — накопители на котором при такой (а иногда и меньшей) емкости уже использовали две стороны платы. Сейчас вторая может потребоваться только для 2 ТБ — но не меньшей емкости.

На рабочей стороне нашлось и место для пластины-теплорассеивателя. Тонкой — зато не препятствующей использованию штатных радиаторов системных плат, да и в ноутбуке мешать не будет. На какую-то сверхэффективность, разумеется, не претендует.

Под стать всем остальным накопителям на этом контроллере и политика кэширования: статический SLC-кэш небольшого объема, а далее переход в режим прямой записи на скорости порядка 1 ГБ/с. Такая схема не позволяет ставить рекорды — зато на больших объемах данных не приводит к слишком резкому падению производительности. Поэтому она нам скорее нравится, чем наоборот.

Единственное, что немного омрачает радость — при стандартных пяти годах гарантии Silicon Power ограничивает пробег значением в 800 ТБ в то время, как некоторые производители для таких устройств обещают уже вдвое больше. Понятно, что на практике ни то, ни другое реальным ограничением гарантии не будет — но как-то психологически уже неприятно.

А как это работает в разных сценариях — сейчас и посмотрим. Тем более, что, повторимся, это первая наша встреча с памятью YMTC, что делает исследование скоростных характеристик более интересным, чем обычно.

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 дает нам два способа подключения SSD — к «процессорным» линиям PCIe 4.0 и «чипсетным» PCIe 3.0. Наш главный герой поддерживает только «устаревший» интерфейс, однако мы решили протестировать его и в «процессорном» слоте, и в чипсетном, но с ограничением пропускной способности до двух линий вместо четырех. То же самое недавно делали и с WD Blue SN550, где и причины интересности «нештатных» режимов были объяснены. Вопрос абсолютно практический — высокоскоростные порты давно уже являются дефицитным ресурсом на современных платах, зачастую разделяясь друг с другом. Так что, например, может быть выбор — дать четыре линии SSD, или ограничиться двумя, но сохранить пару SATA-портов. Или может быть пересечение M.2 и одного из PCIe — когда работает либо один из них как х4, либо оба на х2. Если SSD этого «хватает», то можно добавить и какой-нибудь еще контроллер (типа скоростного USB или тот же SATA на 5-6 портов). А переход на «процессорный» слот (при его наличии) сразу же уменьшает проблему нехватки ресурсов (все равно эти линии другим способом задействовать сложно, так что незачем им пустовать) — и позволяет SSD работать немного быстрее за счет уменьшения задержек. Причем для Phison E12S PCIe 3.0 x2 точно должно заметно ограничивать производительность (но важен размер этой «заметности» в цифрах), а вот что он может «выжать» из новых систем — тоже вопрос совсем уже не праздный. Именно потому, что не все торопятся с переходом непосредственно на PCIe 4.0, а вот новая платформа LGA1700 явно претендует на куда большую популярность, нежели предшественницы — так что в ней будут часто использоваться и «устаревшие морально» SSD.

Образцы для сравнения

По этой версии методики мы уже протестировали один SSD на базе Phison E12S, а именно TeamGroup T-Force Cardea IOPS — где этот контроллер работал с 96-слойной памятью BiCS4 3D TLC NAND Kioxia. Алгоритмы работы прошивок схожие, а вот память — разная. Поскольку она нам интересна, эти два SSD нужно сравнить обязательно. Добавив сюда заодно и MSI Spatium M370 1 ТБ — на более простом безбуферном контроллере Phison E13Т как оценку снизу. И сам XD80, как уже сказано, мы будем тестировать в трех разных режимах, заодно сравнив их между собой.

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 и публикуемая производителями информация о быстродействии устройств тоже ограничена его пределами, так что проверить их всегда полезно. Тем более, что вся работа над кэшированием как раз и ведется для того, чтобы и в реальной жизни как можно чаще «попадать в кэш». И демонстрировать высокие скорости, несмотря на снижение стоимости памяти.

Последовательные скорости в пределах SLC-кэш в большинстве случаев давно уже определяются интерфейсом. Но пока речь не заходит о бюджетных контроллерах — E13T утилизирует четыре линии PCIe далеко не полностью (что свойственно большинству четырехканальных контроллеров), а в смешанном режиме и вовсе может отстать от SSD более высокого уровня (даже тоже недорогого), подключенного посредство PCIe x2.

Рандом же вообще слабо зависит от пропускной способности интерфейса. Впрочем, тут вообще хорошо видно, что разные сочетания параметров сказываются на производительности по-разному, да и все равно этот уровень на практике не достижим — поскольку ПО не востребован. Но выглядит пока все хорошо — память YMTC работает даже побыстрее, чем BiCS4. Но это, повторимся, в пределах кэш — где многие особенности собственно конкретного флэш замаскированы.

При записи данных больше возможностей для оптимизации — так что тут на первом месте способности контроллера и прошивки. А контроллеров у нас тут всего два, причем родственных — так что расположились в точном соответствии с позиционированием.

На практике такие сценарии куда более важны, чем 4К с разными очередями — поскольку очередей в обычных персональных компьютерах не бывает, а вот с большим блоком стараются работать все. Но ничего такого уж нового мы все равно в результатах не видим. На 256К уже начинает сказываться ширина интерфейса и мощность контроллеров — но это фактически предельный и лучший случай. На меньших блоках и продукты разных классов друг с другом сопоставимы, и интерфейс не принципиален.

Вот с записью управляться проще (благодаря внутренним оптимизациям — так-то сам процесс для NAND-флэш сложнее и затратнее, чем чтение), но приводит это лишь к тому, что двух линий PCIe Gen3 становится маловато. Однако, напомним, для подавляющего большинства современных SSD это не является «штатным» режимом. И, несмотря на это, не сказать, что радикально все портит. Да — медленнее. Но, например, все равно радикально быстрее SATA — которым многие до сих пор пользуются.

Смешанный режим в современных многозадачных условиях еще более актуален, чем чистое чтение или запись. Но с ним все просто. «Прямое» подключение к процессору имеет преимущество, «ширина» канала до чипсета сказывается на результатах аналогичным образом, но вообще, как обычно, в первую очередь стоит смотреть на конкретный SSD. Бюджетные продукты медленнее небюджетных и в неравных условиях.

Работа с большими файлами

Как бы хороши не были показатели в низкоуровневых утилитах, достигнуть таких скоростей на практике удается далеко не всегда. Хотя бы потому, что это всегда более сложная работа — тот же CrystalDiskMark работает с небольшими (относительно) порциями информации, причем внутри одного файла. Во-первых, таковой в современных условиях практически всегда и гарантировано располагается в SLC-кэш все время тестирования, во-вторых, не нужно отвлекаться на служебные операции файловой системы — реальная запись одного файла это еще и модификация MFT, и журналы (основные используемые в работе файловые системы журналируемые — и не только NTFS), так что писать приходится не в одно место последовательно, а в разные (и частично — мелким блоком). В общем, бóльшую практическую точность дает Intel NAS Performance Toolkit. При помощи которого можно протестировать не только кэш. И не только на пустом устройстве, где он имеет максимальные размеры — а и более приближенный к реальности случай, когда свободного места почти нет. Что мы всегда и делаем.

Работа в один поток — самый частый (146% случаев), но и самый сложный сценарий, поскольку здесь слишком мало возможностей для внутренних оптимизаций. По сути, для подавляющего большинства бюджетных SSD на четырехканальных контроллерах тут и PCIe 3.0 x2 не ограничение, а вот дальше можно двигаться, только поставив «нормальный» контроллер. К тому же это позволяет получать высокие (относительно) скорости и на новых, и на отлежавшихся файлах. Бюджетным же накопителям это свойственно лишь при чтении из кэша — а иначе можно даже на таких простых операциях и в полтора раза «просесть». Чего низкоуровневые утилиты не покажут.

Многопоточный режим обычно быстрее однопоточного — но без «быстрого» контроллера воспользоваться этим на практике почти невозможно. Зато с ним — возможно даже тогда, когда чтение идет из основного массива, а не из SLC-кэш. В итоге сравнение E12S-x2 и E13T-x4 вообще выглядит очень забавно — практически полное совпадение при работе с буфером — и больше полутора раз для отлежавшихся данных. В общем, излишняя экономия иногда чревата даже в относительно простых сценариях.

Когда дело доходит до записи больших объемов данных, XD80 оказывается заметно медленнее, нежели SSD от Team. Учитывая, что различаются они фактически только памятью, винить в этом будет именно ее. Но, справедливости ради, скорость не ниже, чем на ранних модификациях SSD с Phison E12 и памятью BiCS3 — просто переход на BiCS4 позволяет ее увеличить, а YMTC сохраняет на прежнем уровне. Который, опять же, познается в сравнении — даже при урезании интерфейса XD80 быстрее, нежели MSI Spatium M370, построенный на бюджетной платформе Phison.

При попытке писать сразу в 32 потока Cardea IOPS ускоряется заметно, а вот XD80 — нет: он и в предыдущем сценарии все возможности собственной памяти выбирал. В общем, YMTC помедленнее BiCS4. Но, опять же, результаты куда лучше, чем у старых SSD на Phison E12 или современных бюджетных моделей. Даже если не удается обеспечить накопителю штатный интерфейс — это еще не повод отказываться от приобретения толкового середнячка в пользу экономии.

Тем более, если речь заходит о чуть более сложных сценариях, нежели просто записи или просто чтение. Двунаправленный последовательный режим нередко получается и на практике — если нам нужно скопировать файл в пределах одного устройства. Или, например, заменить аудиодорожку без перекодирования видео в здоровом файле. И вот в этом случае видно, к какому уровню стоит стремиться.

Преимущество Cardea IOPS рассасывается — но это и не удивительно: в первую очередь тут играет контроллер, а памяти ему для этого должно просто «хватать». В любом случае понятно, что это не бюджетный уровень — а куда лучше. Хоть давно и не топовый.

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.

В очередной раз наблюдаем полезность «процессорного» слота и для SSD, поддерживающих только PCIe Gen3. Прирост тут аналогичен WD Blue SN550, т. е. от конкретного SSD не слишком зависит — это именно сокращение маршрута передачи команд и данных, что снижает и задержки в работе. А в работе как раз задержки и важнее всего (такой вот каламбур). Вот разница между х2 и х4 больше, чем у SN550, что тоже объяснимо — двух линий Silicon Power XD80 и другим SSD аналогичного уровня «не хватает» намного чаще. Но и в очередной раз хорошо видно, что наличие только PCIe 3.0 x2 (или 2.0 х4 — что имеет ту же пропускную способность) еще не повод ставить крест на идее покупки SSD среднего уровня — бюджетные продукты в любом случае медленнее. И ведь M370 — это еще очень приличный бюджетный SSD.

Итого

Phison E12/E12S — контроллер не новый, в продаже уже полных три года. Просто когда-то он относился к топовому сегменту, а в современных условиях тянет, скорее, на средний уровень. Но все еще «тянет» отлично: изначально бюджетные платформы не всегда настолько дешевле, насколько медленнее. Во всяком случае, это справедливо, пока мы сравниваем память одного типа — Е12 давно уже встречается и в паре с QLC, а там своя арифметика. Но вот «китайской TLC» бояться точно не стоит. В первую очередь Silicon Power XD80 был интересен нам именно ее использованием — и тестирование показало, что накопитель четко встраивается в плотные ряды других моделей на этом же контроллере с разными типами памяти. Среди которых уже засветились Kioxia BiCS3 и BiCS4, аналогичные продукты Intel и Micron — и вот теперь YMTC. Все разные, а результаты примерно одинаковые. На твердом среднем уровне — как минимум.