Обзор прототипа NVMe SSD накопителя Ultimate Phison E7 – THG.RU

Обзор прототипа NVMe SSD накопителя Ultimate Phison E7 | Введение

Накопитель с двумя чипами DDR увеличивает объём DRAM, которую SSD использует для кэширования карты переходного слоя флеш-памяти (flash translation layer – FTL) – это далеко не новый трюк Phison и её партнеров. Накопитель Corsair Neutron XTi стал первым розничным SSD (из известных нам), использующим двойной объём DRAM. XTi увеличил скорость операций с произвольным доступом и небольшими блоками – это одно из тех свойств SSD на базе Phison, которые требовалось улучшить, чтобы конкурировать с Samsung по производительности.

В лабораториях Phison также есть очень интересное решение, с которыминам удалось поработать, но, несмотря на интерес, оно оказалось не очень практичным в эру дешёвых потребительских SSD. Phison оснащает накопитель Ultimate Phison E7 флеш-памятью Toshiba MLC объёмом 1024 Гбайт, однако флеш-память работает полностью в режиме SLC. В итоге остаётся 512 Гбайт ёмкости, которую Phison сократила до 480 Гбайт в связи со стандартным резервированием 7% ёмкости. Таким образом, Phison либо резервирует, либо игнорирует больше 50% физического объёма флеш-памяти – и всё во имя скорости.

На наш взгляд, в продажу поступит только модель с двойной памятью DDR. Как уже говорилось, такие решения уже публично обсуждались. Похоже, больше всего ими заинтересовалась компания Patriot, показавшая несколько прототипов карт расширения с различными радиаторами. На выставке Flash Memory Summit мы видели несколько финальных визуализаций проектов, и оба выглядели потрясающе. Подтверждённых дат выпуска пока нет, но мы рассчитываем услышать анонсы в июне.

Накопитель Phison с памятью MLC, запрограммированной в SLC, (если таковой появится), может оснащаться флеш-памятью Toshiba BiCS (3D), поскольку микросхемы Toshiba 15-нм MLC на 128 Гбит слишком дорогие. Для создания такого SSD потребуется слишком много кристаллов и большое количество кристаллов на каждый чип. По сравнению с эталонным прототипом с двойной DDR, SLC-накопитель использует в два раза больше 15-нм кристаллов MLC. При одинаковой ёмкости 480 Гбайт (доступной пользователю) её стоимость будет в два раза выше. Возможно, мы и увидим такую конфигурацию, но она будет поставляться не в том виде, в котором мы тестируем продукт сегодня.

Обзор прототипа NVMe SSD накопителя Ultimate Phison E7 | Технические характеристики

Аппаратные спецификации двух накопителей практически идентичны. В обоих прототипах применяется контроллер Phison PS5007-E7, а ОЗУ Nanya DDR3 объёмом 1024 Мбайт разделена на два модуля по 512 Мбайт. Оба используют планарную NAND-память MLC с техпроцессом 15 нм от Toshiba. Разница лишь в объёме флеш-памяти – первый имеет стандартный объём 512 Гбайт, разбитый на восемь микросхем с полезной ёмкостью 480 Гбайт. Чтобы получить те же 480 Гбайт запрограммированной SLC памяти, требуется вдвое больше “чистых” ячеек. Как известно, флеш-память – это самый дорогой компонент SSD, и если Phison выпустит Ultimate E7 SLC (наше неофициальное название для продукта), он будет стоить как SSD на 1 Тбайт с протоколом NVMe, потому что он использует примерно столько же флэш-памяти.

Phison не предоставляла нам характеристик производительности, а сами прототипы не продаются. На eBay вы их тоже не найдёте. Однако мы хотим немного поговорить о выносливости. Благодаря пониженному изному Ultimate E7 SLC NVMe SSD с двойным программированием битов должен иметь крайне высокий показатель выносливости при записи, выше обычных SSD ёмкостью 1 Тбайт. Каждой ячейке нужно декодировать только простое значение 0 или 1 вместо значений 0, 1, 2 и 3, как у MLC. Упрощенный процесс также снижает задержку.

В обзоре Corsair Neutron XTi мы уже объясняли, что увеличение объёма доступной для контроллера DRAM увеличивает объём данных карты LBA, которые могут храниться в быстрой памяти DRAM. Во время операций чтения SSD ищет адреса данных на карте и обновляет её каждый раз при каждой записи новых данных. Когда SSD кэширует карту в DRAM, поиск и обновление происходят намного быстрее, что повышает производительность.

Оба прототипа карт расширения используют прошивку возрастом не менее шести месяцев. Phison создала и запрограммировала накопители до массового внедрения прошивки 2.1, которую мы впервые тестировали в накопителях Patriot Hellfire M.2 240 Гбайт и MyDigitalSSD BPX.

Давайте посмотрим на эти SSD.

Обзор прототипа NVMe SSD накопителя Ultimate Phison E7 | Внешний вид и конструкция

Эти накопители практически идентичны, за исключением количества NAND-кристаллов в каждой микросхеме. Эталонный дизайн карты расширения Phison имеет несколько функций, которые компания не включила ни в один SSD. В ближайшее время мы рассмотрим Galax Hall of Fame PCI-E SSD, на поверхности которого установлены конденсаторы для улучшениё защиты от сбоев питания. Наши прототипы эталонных карт расширения не обладают этой функцией, поскольку они не предназначены для работы в производственной среде.

Обзор прототипа NVMe SSD накопителя Ultimate Phison E7 | Тесты производительности SSD на 512 Гбайт

Накопители для сравнения

В этой статье мы рассматриваем не новые продукты, уже присутствующие на потребительском рынке, а новинки, которые готовит тестовая лаборатория Phison. Эти прототипы используют более старую прошивку. Существует мнение, что программирование и прошивка так же важны, как и аппаратная составляющая, и мы с ним согласны. За прошедшие годы мы не раз видели, как простое обновление прошивки повышало скорость и отзывчивость накопителя. Хорошим примером является последняя серийная прошивка от Phison. Мы протестировали накопитель Patriot Hellfire M.2 с первой версией и новой прошивкой MP 2.1. Обновление повысило производительность и улучшило позиции Hellfire M.2 в конкурентной среде на фоне других современных накопителей с протоколом NVMe. Сегодня вы сможете убедиться в этом сами. В некоторых тестах Hellfire M.2 и BPX обгоняют оба прототипа, несмотря на их превосходное аппаратное обеспечение.

В тестовой выборке присутствуют лидирующие в классе твёрдотельные накопители NVMe ёмкостью 512 Гбайт. Нам пришлось убрать несколько фаворитов, чтобы не перегружать обзор. В частности, мы вычеркнули SSD начального уровня Intel 600p 512 Гбайт и Samsung 960 EVO. Оба накопителя используют флеш-память NAND с тремя битами на ячейку (TLC), в итоге в тестировании участвуют только модели с памятью типа MLC.

Обзор прототипа NVMe SSD накопителя Ultimate Phison E7 | Четырёхстороннее тестирование производительности

Дополнительную информацию по тестированию накопителей можно найти в статье “Как мы тестируем HDD и SSD“. Там же – см. раздел “Тестирование по четырём направлениям”.

Последовательное чтение

Скорость последовательного чтения блоками 128 Кбайт, Мбайт/с (больше – лучше)

Скорость последовательного чтения блоками 128 Кбайт, глубина очереди = 2, Мбайт/с (больше – лучше)

Тестирование на последовательное чтение данных показало, что оба эталонных SSD немного обгоняют розничные модели SSD BPX и Hellfire M.2 на базе E7 при большой глубине очереди. При небольших нагрузках между QD1 и QD4 все накопители E7 показали очень близкие результаты.

Последовательная запись

Скорость последовательной записи блоками 128 Кбайт, Мбайт/с (больше – лучше)

Скорость последовательной записи блоками 128 Кбайт, глубина очереди = 2, Мбайт/с (больше – лучше)

Две референсные модели карты увеличивают производительность последовательной записи блоками 128 Кбайт на контроллере E7. Мы ожидали, что E7 с поддержкой SLC заметно обгонит другие SSD-накопители на базе этого же контроллера, однако накопитель с двойной памятью DDR перешёл в верхний уровень производительности наряду с OCZ RD400 и Samsung 950 Pro 512 Гбайт.

Чтобы соответствовать рабочей среде стандартного пользовательского ПК, мы используем один рабочий поток, поэтому наши показатели четырёхстороннего тестирования производительности отличаются от завышенных и нереалистичных данных, предоставляемых производителями в спецификациях SSD NVMe.

Произвольное чтение

Произвольное чтение, IOPS (больше – лучше)

Произвольное чтение, низкая глубина очереди, IOPS (больше – лучше)

Произвольное чтение, высокая глубина очереди, IOPS (больше – лучше)

Результаты тестов скорости произвольного чтения похожи на результаты тестов последовательного чтения – у всех четырёх накопителей под управлением контроллера E7 почти одинаковые показатели. В этой области новая прошивка могла бы повысить производительность тестируемых прототипов SSD. Ни один из опытных накопителей не имеет специфической оптимизации в соответствии со своими возможностями, но если они поступят в розницу, то она обязательно появится.

Произвольная запись

Произвольная запись, IOPS (больше – лучше)

Произвольная запись, низкая глубина очереди, IOPS (больше – лучше)

Произвольная запись, высокая глубина очереди, IOPS (больше – лучше)

В тестах произвольной записи мы видим аналогичные результаты. Phison не оптимизировала накопители, и мы видим результат работы с предсерийной прошивкой.

Обзор прототипа NVMe SSD накопителя Ultimate Phison E7 | Тестирование в смешанных задачах и в устойчивом состоянии

Процедура тестирования в смешанных задачах и в устойчивом состоянии подробно описана в статье “Как мы тестируем HDD и SSD“.

Смешанные нагрузки – 80% последовательного чтения

Смешанные последовательные операции (80% чтения, 20% записи) блоками 128 Кбайт, Мбайт/с (больше – лучше)

Отсутствие оптимизаций не означает, что опытные накопители не смогут обогнать конкурентов. Возьмите любого человека с ростом под два метра, и он легко сможет положить мяч в баскетбольную корзину, даже если никогда не играл в баскетбол. Аналогичным образом память SLC, в исходной форме или в виде имитации в режиме программирования, без труда справляется с задачами последовательного чтения и записи в смешанном виде. Мы бы с удовольствием посмотрели на работу этого прототипа с SLC, когда он поступит в продажу, даже если Phison будет позиционировать его как специализированный SSD для мультимедиа редакторов.

Смешанные нагрузки – 80% произвольного чтения

Смешанные произвольные операции (80% чтения, 20% записи) блоками 4 Кбайт, IOPS (больше – лучше)

Чтобы обеспечить сопоставимую скорость в смешанных операциях чтения-записи с произвольным доступом SSD E7 с программируемой памятью SLC требуется более тяжёлая нагрузка и более высокая глубина очереди. Тем не менее, они всё равно переходят на более высокий уровень производительности. Такой продукт можно успешно применять также и в центрах обработки данных. Похоже, Phison – не единственная компания, которая хочет улучшить флеш-память, сократив плотность записи в среде предприятий. Micron недавно выпустила накопитель 5100 MAX с резервированием ёмкости до 70%. Учитывая существенное лидерство Samsung в производительности NAND, возможно, это единственный способ создать конкурентоспособное решение с памятью 3D NAND, которые до сих пор были довольно посредственными.

Скорость последовательных операций в устойчивом состоянии

Смешанные задачи: последовательные операции в устойчивом состоянии, Мбайт/с (больше – лучше)

Смешанные задачи: последовательные операции в устойчивом состоянии, чтение 80%, Мбайт/с (больше – лучше)

Смешанные задачи: последовательные операции в устойчивом состоянии, чтение 70%, Мбайт/с (больше – лучше)

Преимущество накопителя с SLC в смешанных нагрузках сохранилось в условиях устойчивого состояния. E7 с запрограммированной памятью SLC обеспечил один из самых высоких показателей скорости в смешанных последовательных операциях, где 80% занимают операции чтения.

Скорость произвольных операций в устойчивом состоянии

4 Кбайт, устойчивое состояние, предварительная подготовка, IOPS (больше – лучше)

4 Кбайт, устойчивое состояние, IOPS (больше – лучше)

В прототипах твёрдотельных накопителей E7 со старой прошивкой отсутствуют программные обновления Phison, которые повышают стабильность показателей. У Patriot Hellfire M.2 со старой прошивкой была схожая проблема, но новая прошивка MP 2.1 подтянула результаты накопителя с памятью MLC Toshiba 15 нм. Было бы очень интересно увидеть данные о скорости этих прототипов с обновлённой прошивкой, но мы не уверены, существует ли она вообще. Надеемся, что обе модели поступят в розничную продажу с соответствующим ПО.

Обзор прототипа NVMe SSD накопителя Ultimate Phison E7 | PCMark 8 – реальные приложения

Процедура тестирования в реальных приложениях PCMark 8 подробно описана в статье “Как мы тестируем HDD и SSD“

Время обслуживания

WoW, время обслуживания (меньше – лучше)

Battlefield 3, время обслуживания (меньше – лучше)

Adobe Photoshop, лёгкая нагрузка, время обслуживания (меньше – лучше)

Adobe Photoshop, тяжёлая нагрузка, время обслуживания (меньше – лучше)

Adobe InDesign, время обслуживания (меньше – лучше)

Adobe After Effects, время обслуживания (меньше – лучше)

Adobe Illustrator, время обслуживания (меньше – лучше)

Microsoft Word, время обслуживания (меньше – лучше)

Microsoft Excel, время обслуживания (меньше – лучше)

Microsoft PowerPoint, время обслуживания (меньше – лучше)

Применение различных прошивок – довольно щекотливая тема. Мы взглянуть на контроллер, флеш-память и даже на DRAM, и понять, какие из них лучше, а какие хуже. Наш набор тестов наглядно демонстрирует, насколько иногда бывает важным то, что мы не фактически не видим. Несмотря на более слабое аппаратное обеспечение, накопитель MyDigitalSSD BPX в каждом тесте находится почти наверху списка и часто превосходит накопитель с памятью SLC, поскольку поставляется с усовершенствованной прошивкой.

Совокупная скорость накопителя в приложениях

Совокупная скорость накопителя, Мбайт/с (больше – лучше)

Судя по усреднённым показателям, увеличение ёмкости буфера DRAM действительно повышает скорость в реальных задачах. Конфигурация Phison E7 с двумя модулями DDR станет долгожданным дополнением на рынке потребительских SSD и популярным обновлением для пользователей. Но для обновления E7 формат карты расширения совсем не обязателен. Карты M.2 поставляются с одним чипом DRAM, который устанавливается рядом с контроллером, а с другой стороны остаётся пустая площадка. Большинство SSD-накопителей с контроллером E7 уже поставляются в двухсторонней конфигурации и обе стороны заняты компонентами.

Обзор прототипа NVMe SSD накопителя Ultimate Phison E7 | PCMark 8 – расширенные тесты

Процедура расширенного тестирования PCMark 8 подробно описана в статье “Как мы тестируем HDD и SSD“.

Пропускная способность

Общая пропускная способность в зависимости от состояния диска, Мбайт/с (больше – лучше)

Пропускная способность в тяжёлых задачах, Мбайт/с (больше – лучше)

Пропускная способность в умеренных задачах, Мбайт/с (больше – лучше)

PCMark 8 Extended Storage Test показал, что оба усовершенствованных накопителя на базе E7 обеспечивают более высокую скорость в условиях тяжёлых нагрузок. Естественно, модель SLC работает быстрее, но даже накопитель с двойным буфером DDR заметно сокращает разрыв с Samsung 950 Pro.

Тесты задержки

Общая задержка, секунды (меньше – лучше)

Задержка в тяжёлых задачах, секунды (меньше – лучше)

Задержка в простых задачах, секунды (меньше – лучше)

Тесты на стадии восстановления показывают, что многие SSD с NVMe работают примерно одинаково. NVMe имеет отличные показатели при малых нагрузках благодаря низкой задержке интерфейса и протокола. Phison PS5007-E7 зарекомендовал себя как один из лучших контроллеров для повседневных задач. Повседневные пользовательские приложения вряд ли сильно выиграют от этих SSD, если они поступят на рынок, но профессиональное ПО с более высокой интенсивностью задач записи получит значительное повышение скорости.

Обзор прототипа NVMe SSD накопителя Ultimate Phison E7 | Заключение

Обычно в наших обзорах для адекватной оценки продукта мы долго обсуждаем его производительность и стоимость. Но в сегодняшнем случае ни один из прототипов официально не продаётся, и ни один из них не использует конечную версию прошивки. Было бы несправедливо оценивать эталонный образец по тем же стандартам, которые мы используем для готовых решений, доступных в свободной продаже.

За прошедшие годы мы протестировали несколько похожих решений. И на основании полученного опыта мы можем сказать, что они очень редко успешно проходили весь набор тестов, не провалив ни одно испытание. Два опытных SSD Phison с этим справились без проблем. Кроме того, мы не привыкли анализировать и описывать такие ранние образцы эталонного дизайна. Мы сотрудничаем почти со всеми разработчиками контроллеров, тестируем аппаратное обеспечение, прошивку и функции, но многие наши результаты не публикуются до тех пор, пока конечный продукт не поступит в продажу.

Тестирование позволяет узнать, что сейчас находится в стадии разработки. Мы видим новые тенденции, такие как избыточное выделение ресурсов и новые типы флеш-памяти, к примеру, BiCS, задолго до их официального объявления. Нам нравится тестировать оборудование на ранних стадиях, поскольку это позволяет экспериментировать и находить сильные и слабые стороны заранее. Некоторые розничные продукты поступают на обзор с установленной датой выпуска, поэтому нередко у нас остаётся совсем мало времени на анализ. Поэтому мы всегда благодарны за возможность тестировать продукты заранее и тем более делиться полученной информацией с нашими читателями.

В прототипах, которые мы тестировали сегодня, используется более старая версия прошивки. Мы получили данные образцы после обзора Zotac SONIX, но задолго до Patriot Hellfire M.2, MyDigitalSSD BPX и Corsair Force Series MP500. По сравнению с прототипами, три последних накопителя имеют усовершенствованную прошивку. Мы не запрашивали у Phison новую прошивку, потому что эти диски всё еще находятся на стадии прототипа. Разработчики прошивки Phison заняты выпуском новых продуктов PS5008-E8 и E8T NVMe, это снизит затраты и позволит конкурировать в реальном сегменте SSD начального уровня с NVMe.

Из двух протестированных сегодня решений только SSD с двойным буфером DDR имеет реальный шанс выйти на розничный потребительский рынок. Данный дизайн должен увидеть свет в начале 2017 года. Он станет хорошей платформой для создания NVMe-накопителей премиум класса. В начале статьи мы уже говорили, что в дорожной карте Patriot присутствует похожий SSD с двойным DDR-буфером – по крайней мере, он там был в сентябре прошлого года. SSD не появился на выставке CES в этом году, но туда не приехал и их менеджер по продукции.

Накопитель с неофициальным названием Ultimate E7 SLC может появиться в 2017 году, но вряд ли он будет представлен как потребительская модель. Скорее всего, это будет продукт с ограниченным тиражом, либо Phison может использовать его для конкретного сегмента рынка. Сейчас наметилась тенденция выпуска SSD общего назначения, привлекательных для широкой аудитории. Издержки, связанные с изготовлением специального радиатора, затраты на наименование, юридические и другие малозаметные факторы непозволительны для NVMe SSD с ограниченным выпуском. Стоимость флеш-памяти тоже вносит свои коррективы. В целом, мы должны констатировать, что не стоит слишком рассчитывать на появление такого накопителя в текущих условиях, сложившихся на рынке SSD.