Тестирование SSD Transcend PCIe SSD 240S 1 ТБ на контроллере Silicon Motion SM2267 с номинальной поддержкой PCIe 4.0

Методика тестирования накопителей образца 2021 года

Как гласит грустная мудрость, каменный век закончился не потому, что закончились камни. Аналогичные процессы наблюдаются и в высокотехнологичных отраслях: классы оборудования «отмирают» вовсе не тогда, когда кончаются продажи — а когда устройства перестают развиваться. Возьмем, к примеру, SSD с SATA-интерфейсом — на них до сих пор приходится огромное количество отгрузок, благо на практике давно устаревший (формально) интерфейс не слишком-то и мешает в большинстве областей, но... Но от таких накопителей покупатели ожидают в первую очередь низких цен — и производители старательно удовлетворяют эти запросы. Диски на четырехканальных контроллерах с DRAM-буфером и TLC-памяти еще лет пять назад относились к бюджетному сегменту — сейчас они в своем классе топовые. Да и то — как раз в виде давно появившихся моделей, которых становится все меньше и меньше. На первый же план выходят накопители на базе «урезанных» контроллеров без DRAM — и, зачастую, в паре с QLC NAND. Речь не идет даже о сохранении скоростных характеристик, достигнутых в середине прошлого десятилетия (тем более — их улучшении) — лишь бы не слишком тормозило и стоило подешевле.

Почему это происходит? Потому, что внимание наиболее требовательных покупателей давно уже сместилось на NVMe-накопители. И чем больше этого внимания становилось, тем сильнее сегментировался и рынок. Поддержка NVMe давно уже не является гарантией высокой производительности — и здесь уже завелась своя бюджетка, причем чем дальше — тем больше: вплоть до безбуферных же контроллеров и QLC-памяти. Но ей, хотя бы, дело не ограничивается — постоянно появляются и модели высокого уровня, и даже новые контроллеры. Правда вот последние с прошлого года — как правило с поддержкой PCIe 4.0. Тоже вполне естественный процесс — все-таки сама по себе надпись «Gen4» уже продающая. Ну а раз так, значит действительно новых быстрых решений под PCIe 3.0 можно уже и не ждать — несмотря на куда большую инсталляционную базу, да и то, что в большинстве случаев до сих пор мог бы быть актуален и SATA600 (не дооптимизируйся такие накопители до мышей). Так надо — значит, так и будет. В том числе и в тех случаях, когда собственная производительность контроллеров такова, что новый интерфейс ни в каких условиях загрузить не получится — его формальная поддержка все равно будет.

Что хорошо видно на примере решений Silicon Motion. Свой флагманский восьмиканальный SM2264, изготовленный по нормам 12 нм и поддерживающий последовательные скорости до 7400/6800 МБ/с, компания анонсировала уже давно, однако нам пока не удалось познакомиться ни с одним устройством на его основе. А вот такие модели, как SM2265, SM2267 и SM2267XT уже встречаются в SSD. Но что они собой представляют? Фактически небольшое развитие бюджетных четырехканальных SM2263 / SM2263XT. «Большое» не получилось из-за необходимости сохранить низкую цену и использовать все тот же недорогой 28-нанометровый техпроцесс, что и ранее. Поэтому SM2267 в первом приближении все тот же SM2263 — но с поддержкой PCIe 4.0 (и протокол NVMe 1.4 вместо 1.3, однако это на серьезное улучшение не тянет). Каналов флэш-памяти — по-прежнему четыре. Производительность в идеальном случае выше, чем ранее — поскольку каждый уже способен работать со скоростью 1200 мегатранзакций в секунду, вместо 800 МТ/с, но это накладывает определенные требования на память: с одинаковой недорогой и скорость будет практически одинаковой. Так что единственный доступный массово вариант — 96-слойная память Micron B27B с кристаллами по 512 Гбит. Соответственно, и производительность SSD невысокой емкости будет ниже, чем могла бы быть — из-за уменьшения степени чередования. Впрочем, при наличии «целого» терабайта оно четырехкратное, чего обычно достаточно — но такие устройства неспособны обогнать терабайтные SSD на старом добром SM2262EN (даже если говорить только о внутрифирменной конкуренции) и, например, Micron B17A с кристаллами по 256 Гбит, что дает уже то же четырехкратное чередование на восьми каналах (пусть каждый и помедленнее). А цена все равно оказывается пока сопоставимой, да и производительность в обоих случаях достижима для PCIe 3.0, т. е. поддержка нового интерфейса SM2267 и ее отсутствие в SM2262 особого значения не имеет.

Скорее всего, именно последнее привело к появлению SM2265 — специальной модификацией SM2267, но ограниченной PCIe 3.0. На данный момент эти контроллеры встречаются исключительно в Intel SSD 670p на базе QLC NAND, да и специально для Intel и выпускаются — компании нужен был быстрый интерфейс с памятью (а для новой 144-слойной QLC Intel это актуально), но не хотелось подставляться с таким PCIe 4.0. А SM2267XT — это тот же SM2267, но с заблокированной поддержкой DRAM, так что уж точно не быстрее.

Со временем, однако, контроллеры новой коллекции могут стать более интересными. Хотя бы потому, что скоростного флэша станет больше, продаваться он будет дешевле, а отгрузки недорогих, но быстрых SSD с PCIe 3.0 на «старых» Silicon Motion SM2262 или Phison E12 прекратятся. Точно так же, как историей уже становятся былые топчики, типа Samsung 970 Evo Plus или WD Black SN750 — безбуферные 980 и Black SN750 SE заменяют их не в полной мере, а 980 Pro и Black SN 850 дороговаты (в Samsung, впрочем, пока нашли временное решение, начав продажи 980 Pro с заблокированной поддержкой PCIe 4.0 под маркой 970 Evo Plus, но это вряд ли продлится долго). Тогда же может сыграть и то, что SM2267 поддерживает до восьми устройств флэша на канал — так что это единственный недорогой четырехканальный контроллер, на котором уже сейчас можно выпускать SSD с 4 ТБ TLC-памяти (а в дальнейшем — и больше). И поддержка PCIe 4.0 может стать актуальной и для накопителей такого уровня производительности, поскольку достигать они его будут и всего на двух линиях интерфейса — чистая экономия дефицитного ресурса. Пока же это все не актуально, поскольку все слоты М.2 с поддержкой Gen4 на данный момент исключительно х4, да и заслуженных старичков (которые не медленнее и не дороже — а то и дешевле) в магазинах еще порядком.

Почему мы решили начать материал с выводов, да еще и достаточно грустных? Потому, что с конца прошлого года на рынке ничего существенно не изменилось, а тогда мы как раз и познакомились с типичным терабайтником на Silicon Motion SM2267. А вот у нас изменилась методика тестирования — да и тестовый стенд тоже. Поэтому протестировать такую конфигурацию необходимо еще раз. Но, чтоб было менее скучно, мы взяли другое аналогичное устройство — вдруг что-нибудь из-за этого может измениться (на самом деле нет).

Transcend PCIe SSD 240S 1 ТБ

В отличие от Phison, Silicon Motion никак не ограничивает партнеров в свободе самовыражения, однако в этом случае на гибкость конфигураций, как уже сказано, пока накладывает техника: чего-либо отличного от 96-слойная память Micron B27B с кристаллами по 512 Гбит в паре с Silicon Motion SM2267 на данный момент ожидать трудно. Детали же реализации — разные. Например, в линейке XPG Gammix S50 Lite есть модели на 1 и 2 ТБ, а в Transcend предпочли ограничиться 500 ГБ и 1 ТБ — однако используют при этом более плотную упаковку памяти. В итоге терабайтный S50 Lite был двухсторонним — а 240S односторонний. И это правильно :) Да и сам по себе модельный ряд у Transcend, как нам кажется, с учетом позиционирования контроллера более правильный. Но конфигурация при одинаковой (пересекающейся) емкости — одинаковая в итоге. И DRAM там и там по 1 ГБ — только в S50 Lite Hynix, а здесь — Samsung.

Еще отличается подход к штатному охлаждению. На S50 Lite была тонкая алюминиевая нашлепка-теплораспределитель. У 240S наклейка еще тоньше — но используется графеновое напыление. На практике — ведут себя одинаково, т. е. просто на открытом стенде и без дополнительных радиаторов / обдува «прогреть» контроллер до тротлинга реально. А при использовании «типовых» радиаторов из комплекта системных плат — уже нет, благо температура под нагрузкой падает сразу градусов на 20. В общем, в обоих случаях роль теплораспределителей — немного распределять тепло и передавать его дополнительному радиатору, не мешая установке последнего. Почему же производители так возлюбили «графеновые» наклейки (с подобными мы уже ранее сталкивались и в некоторых SSD TeamGroup)? Звучит красиво и инновационно. Но сильно рассчитывать на какой-то зримый эффект не стоит.

Впрочем, как показывает практика, тепловыделение контроллеров SSD практически пропорционально скорости работы. Причем реальной, а не пиковой. Соответственно, в обычных условиях, когда эта самая «реальная скорость» целиком и полностью лимитируется запросами программного обеспечения (поскольку потенциальная производительность большинства SSD для них избыточна), перегреться накопитель не успевает. Если же говорить о моделях, производительность которых ограничена сверху by design, то это тем более верно.

А все устройства на базе Silicon Motion SM2267 именно таковы. Во-первых, сам по себе контроллер «развить» слишком высокую скорость не способен — это, например, проявляется в том, что даже в SLC-кэш писать удается лишь немногим быстрее 3 ГБ/с. Во-вторых, стоит обратить внимание на выбранную политику кэширования — фактически унаследованную от предыдущих поколений без изменений. Все данные проходят через кэш — который довольно быстро кончается. Далее нужно и распихивать старые данные из кэша, и принимать новые. Пока запас свободных ячеек есть (благо в однобитном режиме используются не все они, а только половина), скорость записи остается приемлемой, но не превышает 700 МБ/с. А когда все запасы кончаются, «проваливаемся» до 300—350 МБ/с, т. е. ниже возможностей SATA600. Есть ли возможность писать побыстрее? Да, есть. И была реализована в SSD Intel — которые по исчерпании кэша просто переходили в режим прямой записи в TLC-массив. Но Transcend (как и Adata) прямую запись не использовали в накопителях на контроллерах Silicon Motion предыдущего поколения — не используют ее и теперь.

Если переставить накопитель в чипсетный слот М.2, ничего не меняется. Скорости немного ниже — но это особенность самого по себе «старого» контроллера PCIe 3.0 Intel, который не меняется уже больше пяти лет. В скором времени чипсеты компании ожидает долгожданный серьезный апгрейд, тогда же и пользы от PCIe 4.0 может стать больше. А на данный момент на платформах обоих производителей (и AMD, и Intel) такие накопители как правило устанавливаются в один единственный выделенный процессорный слот, на который заведено четыре линии PCIe. И, если уж за новой версией стандарта гоняться, хочется обычно получить от нее что-нибудь более осязаемое.

В общем, накопители на SM2267 более ориентированы на будущее. О чем мы предупреждали в начале года — но за прошедшие два квартала пока еще почти ничего и не изменилось. Но кто-то может захотеть приобрести подобный накопитель и сейчас, благо стоят они, в общем-то, недорого, а на средний уровень в целом тянут. И гарантия ему соответствующая — для 240S Transcend отмеряет полноценные пять лет. С ограничением пробега в 1,7 ПБ (для терабайтной модели), на что можно не обращать внимания при использовании устройства по назначению. Скорость же сейчас измерим и сравним — хотя, как уже было сказано выше, с ней все давно понятно. Просто тестовая методика новая, так что интересны «новые» результаты. И в дальнейшем они там тоже еще пригодятся.

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. Оба нам сегодня и понадобятся. Начиная со Skylake (LGA1151 «первой версии» 2015 года в настольных системах) и заканчивая прошлогодними Comet Lake (LGA1200 и соответствующие ноутбуки) у Intel в этом плане ничего не менялось — чипсетное подключение, практически одинаковые чипсеты, практически один и тот же контроллер PCIe 3.0. Таким образом, можно считать охваченными все упомянутые платформы Intel, да и на решения AMD результаты можно распространить. А непосредственное подключение к процессору — в первую очередь для тех устройств, которые могут извлечь из него пользу. На практике. А при тестировании — достаточно оценки размера этой «пользы» (или ее отсутствия).

Образцы для сравнения

Смена методики и тестовой платформы вынуждает нас начинать накапливать результаты почти с нуля. Поэтому в первых материалах с ее использованием большого количества накопителей для сравнения с испытуемым быть и не может. Поэтому мы реши просто взять его в вилку — сравнив с парой SSD на Phison E12S (TeamGroup T-Force Cardea IOPS 1 ТБ) и Е16 (Corsair Force MP600 2 ТБ). С первым все понятно — это всего лишь PCIe 3.0 x4. Но когда-то топовая платформа, которая сейчас сильно подешевела — на данный момент напрямую конкурируя с SSD на базе SM2267. А второй — первенец PCIe 4.0. Которого постоянно ругали за то, что поддержка нового интерфейса у него какая-то уж больно ограниченная. Но все познается в сравнении — здесь она еще более ограниченная, а к чему это приведет на практике — посмотрим.

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.

Начнем с линейных скоростей. Хотя некоторые пользователи и считают их совсем не важными, на практике это не совсем так. Да и, вообще говоря, это основная причина увеличения скорости интерфейсов — прочие сценарии практически никогда не упираются и в PCIe 3.0, а многим более чем достаточно пропускной способности SATA600 (одна из причин наличия вау-эффекта при смене жесткого диска на SSD — и отсутствия таковых при дальнейшей модернизации).

Transcend заявляет до 3800 МБ/с для последовательного чтения и до 3200 МБ/с для такой же записи. Второе видим — первое нет. Хотя могли бы и увидеть — для этого просто нужно использовать другие настройки программы. В частности потому, что контроллер, все-таки, слабоват для многопоточного режима, а для получения больших бенефиций от SLC-кэширования требуется ограничить рабочую область гигабайтом. Если это учесть, то все сходится. Только вот, как нам кажется, смысла в подобном натягивании совы на глобус нет — и никакого удовольствия ни для совы, ни для глобуса тоже нет. При такой «внутренней» производительности от быстрого интерфейса особой пользы нет — да и «медленный» многие нынешние конкуренты могут более полно утилизировать.

Тем более это верно для «мелкоблочки». Как обычно, подешевевшее старое устройство высокого класса выглядит более интересно, чем изначально более дешевое новое. А стоить сегодня они могут одинаково.

На записи зато 240S со всеми поквитался — четыре быстрых канала легко могут в таком случае обойти восемь медленных. А вот пользы от поддержки PCIe 4.0 как не было, так и нет.

В данном случае какая-то пытается проявиться, но слишком уж робко. Впрочем, в данном сценарии все относительно близки. А ведь в отличие от предыдущих он очень часто встречается на практике.

Аналогично и с записью — но немного более выражено. И, хотя абсолютные результаты у всех в любом подтесте ниже потенциальных возможностей PCIe 3.0, новая версия интерфейса полезна и для накопителей такого уровня. Поскольку позволяет уменьшить задержки — что для произвольной адресации определяюще.

Для смешанного режима, в котором накопителю большую часть времени и приходится жить, это тоже верно. Т. е. если взять в руки микроскоп, то и «технические» причины апгрейда интерфейса можно найти. Но какой-то киллер-фичей поддержка PCIe 4.0 может считаться только с точки зрения улучшения продаж. Для чего в данном случае и вводилась, конечно — так что все сходится.

Работа с большими файлами

Но, 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, большую 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. По сути, для подавляющего большинства SSD тут и PCIe 3.0 x4 до сих пор не ограничение. Однако... тут подкрутили, там подвертели — и оказалось, что разница между режимами хоть небольшая, но есть.

А почему она так редко появляется, становится ясно если сравнить эти две диаграммы. Вообще говоря, для «приличного» контроллера SSD многопоточная нагрузка только в радость — именно в таком режиме он может выжать максимум из флэша. Но SM2257 в этом случае сам себе узкое место — производительность не только не растет, но и заметно падает. Понятно, что с такими способностями замахиваться на PCIe 4.0 преждевременно.

Запись же может выполняться быстро — даже быстрее чтения. Но только в одном случае — когда позволяет SLC-кэш. Пока свободного места много, и его размер большой — в пределе превышает полторы сотни гигабайт. Если же его не хватает, то скорость радикально падает — как и предполагалось. До приличного, впрочем, уровня — реально бюджетные продукты могут оказаться и на порядок медленнее. Но все равно — какой уж там PCIe 4.0.

В многопоточном режиме практически то же самое. А польза от нового интерфейса как бы есть — но только если рассматривать ее применительно к самому накопителю в разных режимах. Другие же SSD могут и на старом иногда работать быстрее, чем эти — на новом.

Как и предполагалось, 240S от пары «физонек» отстает всегда — а когда свободного места не хватает на кэширование, то начинает работать еще медленнее. В принципе, на рынке есть немалое количество еще более медленных SSD — но мало кто из них может похвастаться поддержкой PCIe 4.0. А тут такое вот странное (пока еще) сочетание.

Произвольная адресация на более быстром интерфейсе ускоряется. Но, опять же — в однобитном режиме: как только для него перестает хватать места, так сразу же оказывается, что основной массив памяти работает медленно, да еще и старые данные нужно разгребать. Поэтому и две совсем разных ситуации. Пока место есть — можно и былых топчиков обгонять. Кончается — сразу же на первый план выходит бюджетная природа.

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.

Расклад в большей степени напоминает NASPT, нежели низкоуровневые утилиты. Временами работать получается быстро — да еще и какая-никакая польза от PCIe 4.0 проявляется за счет сокращения задержек. Но вот удерживать этот уровень производительности накопители не могут — из-за отсутствия режима прямой записи в TLC. А без форы в виде быстрого интерфейса они в принципе не могут обогнать SSD на старых контроллерах высокого уровня — которые сейчас стоят, в общем-то, не дороже.

Итого

Поскольку платформа для нас уже не новая, основные выводы были озвучены в самом начале: поддержка PCIe 4.0 в Silicon Motion SM2267 практически формальная, так что может пригодиться лишь в одном случае — слот с двумя, а не четырьмя линиями. На сегодняшних платах такого не встречается (в случае 4.0), а вот завтра (после выхода в свет платформы Intel LGA1700) может оказаться и актуальным. Просто потому, что на современных платах линий PCIe вечно не хватает, так что нередко возникает дилемма — либо режим х4 для чипсетного М.2, либо х2 — но с парой дополнительных SATA-портов, например. И тут как раз SM2267 окажется к месту. Тем более, к тому моменту уже кончатся запасы старых контроллеров высокого уровня, типа Phison E12/E12S или Silicon Motion SM2262, что сильно изменит расклад на рынке. Поскольку сейчас мы все еще в очередной раз наблюдаем иллюстрацию старой мудрости: для потребителя подешевевший прошлогодний флагман всегда лучше изначально более дешевого по замыслу устройства, если их цены оказываются одинаковыми. И еще один вывод — лучше относиться к NVMe-накопителям, как к единому целому: не пытаясь делить их на отдельные группы «3.0» и «4.0». Мы уже убеждались в том, что выбор современного SSD высокого уровня может быть оправдан и при отсутствии поддержки PCIe 4.0. И в очередной раз видим, что «среднему уровню» даже наличие этой поддержки может ничего не дать — или почти ничего. Для SM2267 (и всех устройств на его базе, соответственно) это выполняется в полной мере. Так что все будет решать цена — и что еще будет продаваться по аналогичной цене.