SSD WD Blue SN550 1 ТБ в трех режимах работы: при подключении к процессорному и чипсетному контроллеру PCIe на четырех и двух линиях

Долгое время вопрос, как подключать к системе накопители обычно не стоял. Версии Parallel АТА сменяли друг друга, однако все знали, что получить какую-то пользу от этого можно лишь с большой задержкой – сами жесткие диски росли медленно и плавно. А во многих сценариях – и вовсе в ограничения интерфейса не упирались. Но даже где такое было, и даже не сразу – все равно разница оказывалась не такой уж большой. Есть в системе поддержка АТА100 и диск с АТА100 – так туда его и подключаем. Есть только АТА66 или даже АТА33? Да тоже ничего страшного – работать будет. Может быть, и точно также, как в «штатном» режиме.

Переход на SATA некоторое количество проблем породил – в первую очередь, сам по себе, поскольку просто взять и подключить новый диск к старому контроллеру не получалось. Но эта проблема решалась дискретными контроллерами или вовсе адаптерами-сериализаторами. Некоторые из которых пригождались и позднее в обратном направлении – для подключения уже старых дисков к новым системам. Вторая проблема появилась при внедрении SATA300 – новые диски оказались не вполне совместимыми с контроллерами SATA150 первой волны. Но тоже ничего страшного не произошло – справляться с ней научились быстро и разными методами. А само по себе ускорение интерфейса на каждом шаге происходило также, как раньше. Только вот было оно более быстрым, да и вовсе вскоре достигло таких значений, которые жесткие диски не осилили до сих пор. Зато появились SSD – которым очень быстро стало тесно в рамках не только SATA300, но и SATA600. Во всяком случае, в плане последовательных скоростей, что нередко вызвало вопросы – а стоит ли ставить SSD в старую систему, если там нет поддержки новых версий SATA. Плюс ко всему еще и не все первые дискретные контроллеры SATA600 оказались достаточно удачными, иногда проигрывая даже чипсетным SATA300 – жесткие диски этого не замечали ввиду природной тормознутости, а вот стоило подключить SSD… Но, в целом, в конечном итоге с данным вопросом все разобрались – кому это вообще было нужно. Основное правило не изменилось: есть поддержка правильного интерфейса – ее и используем, нет – и так нормально. Все равно особого выбора нет.

А вот активное распространение NVMe-накопителей сделало расклад менее однозначным. С одной стороны, старые принципы в первом приближении продолжили работать. С другой – иногда есть смысл ограничить эти устройства и на старте. 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). Понятно, что зарубать так топовые SSD без железной на то необходимости попросту жалко, но ими доступные варианты не ограничиваются – моделей на рынке много и разных. Это SATA SSD живут в довольно узком диапазоне по производительности – PCIe дает куда больше свободы самовыражения производителям. И не раз было отмечено, что для четырехканальных контроллеров работа с четырьмя линиями PCIe в общем-то на практике и не нужна. Что интересно, это же унаследовано и новейшими моделями контроллеров, поддерживающими PCIe 4.0 (типа Phison E19T или Silicon Motion SM2267) – им уже мало x2 предыдущего, но не «родного» интерфейса. А вот для моделей предыдущего поколения (например, используемый в SSD WD 500-й серии SanDisk 20-82-01008, но это верно и для Silicon Motion SM2263 или Phison E13T) существенной разницы между PCIe 3.0 x2 и х4 не будет. Местами не должно быть и несущественной. Но это качественные оценки – количественные интереснее.

Не худо также распространить вопрос на сравнение старого чипсетного контроллера Intel с новым процессорным. Для платформ AMD это делалось неоднократно – с этого года выбор появился и у Intel. Причем сразу с поддержкой PCIe 4.0, из-за чего сравнивать контроллеры на каком-то из современных топов, опять же, большого смысла не имеет – они все под современный интерфейс и рассчитаны, так что в разных режимах производительность, естественно, всегда будет очень разной. Брать же какой-нибудь из устаревших флагманов можно лишь из любви к искусству: у кого они есть – те и сами могут поэкспериментировать, а у кого нет – у тех может уже и не будет. А вот можно ли что-то выиграть на накопителе среднего класса – уже интереснее. В производительности, разумеется – сама по себе идея не валить SSD в одну кучу со всеми остальными подключенными к чипсету устройствами для системы полезна, так что и «выделенный» интерфейс востребован. Тем более, что эти линии все равно другим способом без ухищрений не задействуешь – вот и один из способов уменьшить дефицит ресурсов. Но дает ли он что-нибудь еще кроме этого – и поддержки PCIe 4.0?

Поэтому решил поиграться с терабайтным WD Blue SN550 «старой» модификации (WDS100T2B0C от апреля этого года – и в прошлом году тоже были такие). В обновленной (WDBA3V0010BNC – выпускается с июля этого года) при том же контроллере поменялась память: были кристаллы по 512 Гбит – а стали по 1 Тбит. Все той же TLC, к счастью (QLC-память используется только в старших моделях линейки WD Green SN350 по 1 и 2 ТБ) – но они сами по себе несколько медленнее, да еще и количество для получения той же емкости уменьшилось. В итоге скоростные показатели не выросли – а некоторые вовсе уменьшились. Некоторые – и вовсе вдвое. Зато дешевле – и в линейку удалось впихнуть модификацию на 2 ТБ. Но и она не быстрее «старого» терабайтника в первом приближении, а при равной емкости можно считать, что все стало попросту медленнее. Насколько – это при случае буду проверять. Пока же «классический» (и очень популярный) WDS100T2B0C. В трех вариантах – подключение к чипсету Intel Z590 посредством PCIe 3.0 x2 и x4 (во втором случае на используемой плате «остается» лишь четыре порта SATA вместо шести – так что вопрос не праздный как уже сказал) и к процессору Intel Core i9-11900K «выделенным» PCIe 3.0 x4 (который, конечно, 4.0 – вот только SSD этого не умеет).

Канонический случай – подключение к чипсету в режиме PCIe x4. Уже привычный график – в SLC-кэш пишем около 2 ГБ/с, но он тут маленький. А скорость записи в основной массив находится чуть выше 800 МБ/с. В обновленных же моделях именно она должна уполовиниться – т.е. стать ниже, чем теоретические возможности SATA600. Что все равно намного выше, чем у любых накопителей на QLC-памяти, да и без таких тормозов, что свойственны многим безбуферникам, но… Нынешние выдающиеся (для такой цены) результаты не сохранятся. Пока же на них можно в очередной раз полюбоваться.

Пропускная способность PCIe 3.0 x2 находится в районе 1,7 ГБ/с – что не слишком-то отстает от скорости записи в SLC-кэш. На практике же наблюдается снижение до куда более низких значений (поскольку ограничение интерфейса – не какая-то полочка, а отдельный режим работы со своими тараканами). Но принципиально ничего не меняется – большую часть времени пишем намного медленнее. И эта скорость от интерфейса не зависит.

А установка SSD в «процессорный» слот возвращает все на круги своя. Как и должно быть – это снова режим PCIe 3.0 x4 со своей пропускной способностью. Задержки должны быть ниже – но в этом сценарии они никак на скорости не сказываются.

В принципе, все, что требуется большинству шаблонов NASPT – та самая пропускная способность. Поэтому процессорный и чипсетный режимы х4 практически идентичны. Но и две линии на чипсете в большинстве случаев не сильно-то хуже – поскольку не в них все упирается. Особенно при записи – тут больше сам SSD производительность и ограничивает. Вот читать он может больше, чем пролазит в PCIe 3.0 x2 – но этим еще нужно суметь воспользоваться на практике. Куча сценариев и в SATA укладывается – так что нет большой разницы: будет потенциальная скорость в 2-3 раза выше или уже во все 3-4. Ну а когда записи много, так и потенциальная разница рассасывается. Даже на «старом» SN550, где стабильность скорости записи была выдающейся для данной ценовой группы – у обновленной линейки она снизилась, а уж о куче прочих недорогих SSD (особенно на QLC-памяти) и говорить нечего.

Тесты копирования больших файлов в этом пакете ведут себя аналогично NASPT – но это лишь три теста из 23. Остальные – более «хаотичные» нагрузки не только лишь в плане адресации, но и равномерности (чего нет в низкоуровневых тестах – там всегда задается определенный темп выполнения). И вот в таких условиях минус один посредник в виде чипсета позволяет повысить реальную скорость обмена данными в среднем примерно на 50 МБ/с, а среднюю задержку сократить на 15 мкс. И то и другое в данном случае – порядка 15%. Для более быстрых и более медленных SSD, пожалуй, потребуются дополнительные тесты – чтобы точнее определить, какой из результатов более «правильный» (абсолютный или относительный), а в данном конкретном случае… Фактически «прямое подключение» позволяет более медленному (в равных условиях) SSD работать немного быстрее более быстрого. И это не стоит игнорировать – в т.ч. и предпочтя при прочих равных Core «одиннадцатого» поколения, а не «десятого». Подчеркнем – особенность тут не в версии интерфейса (в обоих случаях PCIe 3.0) и не пропускной способности («на чипсете» разницы между х2 и их4 практически нет), а именно в сокращении маршрута пересылки данных и команд. То, что рассматривалось как преимущества HEDT-систем когда-то – и то, что AMD пришлось принести в массовые платформы от безысходности: первые линейки чипсетов для АМ4 поддерживали только PCIe 2.0 (аналогично LGA1155 или LGA1151 у Intel), так что отдуваться за всех скоростных потребителей приходилось процессору. В принципе, подобное решение напрашивалось еще во времена LGA1151 – но в 2015 году (когда появились Skylake и первая версия платформы) необходимости в этом еще не было, а позднее Intel стало вовсе не до периферийных интерфейсов. Хорошо, что к Tiger Lake и Rocket Lake руки дошли. Дополнительные линии PCIe в этих процессорах не только ослабляют проблему дефицита чипсетных ресурсов, но и неплохо «подстегивают» производительность. Что важно – даже накопителей среднего класса. Какие-нибудь совсем бюджетные конфигурации (типа Phison E13T + 512 ГБ QLC), впрочем, тормозить будут в любом случае – их родовые травмы уже ничем не исправить. Но приличный середнячок от этого нововведения станет еще более приличным. Скоростным моделям это тем более полезно, ну а для самых современных топчиков с PCIe 4.0 других «прямых» способов подключения и не придумано.

В общем, как и предполагалось, даже оригинальная модификация SN550 (не говоря уже об обновленной) не слишком страдает от работы в режиме PCIe 3.0 x2 – в некоторых частных случаях производительность снижается, но не принципиально. Соответственно, при необходимости освободить высокоскоростные порты чипсета, на это можно пойти без особых сожалений. Это можно распространить (с некоторыми оговорками) и на PCIe 2.0 x4 – пропускная способность которого как раз идентична PCIe 3.0 x2. Вроде бы, устаревший интерфейс – но владельцев разных LGA1150 все еще немало. А огромное количество популярных плат под AMD АМ4, продающихся и сейчас, «дополнительному» SSD тоже могут обеспечить лишь 2.0 х4 или 3.0 х2 – особенности чипсетов 400-й и 300-й серии. Хорошо хоть для «первого» в их случае есть выделенный процессорный слот – у AMD таковой появился раньше, чем у Intel. И именно непосредственное подключение SSD к процессору на платформах (обеих) вендоров обеспечивает максимальную производительность. Причем эффект заметен даже для недорогих моделей – не требуется не только поддержка PCIe 4.0, но и вообще топовый SSD. Но понятно, что при наличии в системе и такового, и какого-нибудь «середнячка» самый быстрый интерфейс нужно обеспечивать первому, а не второму. А второму в этом случае можно и несколько «подрезать» интерфейс, выкроив пару линий для других контроллеров – и без видимых потерь. Хотя в этом никто и не сомневался, но иногда надо проверять гармонию арифметикой :)