Обзор нового SSD-контроллера Silicon Motion
Редакция THG,  17 сентября 2013


Обзор SSD-контроллера Silicon Motion | Готовы ли вы увидеть нечто новое на рынке SSD?

Представим, что вы являетесь производителем SSD. Тогда у вас есть лишь несколько возможностей для создания нового накопителя. Возьмём, например, контроллер. Либо вы сделаете собственный, либо, остановившись на стороннем решении, вроде того, что предлагают SandForce и Marvell. Кроме них, есть ещё один подающий надежду кандидат - Link A Media Devices, или LAMD, недавно приобретённая огромной корейской компанией SK Hynix. Теперь, если вы планируете остановить выбор на контроллере SK Hynix/LAMD, то придётся использовать флэш-память Hynix. Так что этот путь не оставляет пространства для манёвра. В большинстве альтернативных решений используются микросхемы памяти JMicron или Phison.

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

Почему бы просто не пойти по пути, который предлагает Marvell? Компания не предоставляет прошивку для своего контроллера, и, видимо, не будет этого делать и в последующем. Это означает, что вам потребуется команда разработчиков для создания собственной прошивки, а такого рода таланты разыскать не так-то просто. Между тем, SandForce придерживается противоположного подхода. Она предлагает комплексные решения, но у производителя остаётся слишком мало инструментов, с помощью которых можно создать оригинальный продукт. Всего несколько опций, которые можно включить или отключить.

В обоих случаях мы имеем дело с действительно превосходными решениями, на базе которых созданы одни из самых производительных на данный момент твердотельных накопителей.

Конечно, всегда сохраняется возможность конкуренции: какой-то накопитель дешевле и проще в реализации, а другой может иметь в своём запасе какие-то уникальные функции. Но можно избрать и иной способ дифференциации своего продукта.

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

Перед нами именно такой случай.

Представители Silicon Motion спросили нас, не хотим ли мы взглянуть на один из новых контроллеров компании. Он называется SM2246EN, и тайваньская компания надеется с его помощью расширить узкий ассортимент доступных на рынке SSD-контроллеров. Таким образом, нам на тестирование были отправлены сам контроллер и референсный накопитель. Мы всегда стараемся оценить возможности новых продуктов, особенно если это даёт возможность сдуть пыль со старых.

SM2246EN был создан для того, чтобы делать больше при меньших затратах. Он имеет четырёхканальную архитектуру, выполнен согласно технологии 55 нм и оснащён всего одним ядром. Уровень энергопотребления SSD-накопителя становится всё более важным критерием, и архитектура Silicon Motion, судя по всему, оптимизирована для максимального снижения расхода энергии. Если такой подход имеет под собой основания, то он может стать серьёзной альтернативой для ряда компаний, которые выпускают SSD с ограниченным количеством каналов. Silicon Motion не производит накопители. Компания выпускает только контроллеры. В зависимости от запросов, она предоставит дизайн печатной платы, контроллер и прошивку, либо только контроллер, либо иную комбинацию (предполагается, что нестандартная прошивка и дизайн печатной платы не слишком много значат без самого контроллера, но всё равно существует такая возможность).

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

Silicon Motion - одна из тех компаний, о которых вы, возможно, никогда не слышали ранее, но продукты которой используете в своей работе. Она уже имеет в своём портфолио SSD-контроллеры, но большую часть продаж составляют контроллеры для устройств вроде флэш-карт SD и CF, а также USB-накопителей. Небольшая часть ассортимента – это чипсеты 3G и 4G/LTE для устройств Samsung под управлением Android, но, похоже, данная сфера бизнеса имеет большое будущее. Конечно, рынок твердотельных накопителей также стремительно развивается.

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

Накопитель и контроллер

Как уже упоминалось, контроллер SM2246EN от Silicon Motion имеет четырёхканальную архитектуру. Мы видим немного подобных примеров на рынке. Наиболее заметными из них являются, вероятно, процессоры Indilinx Barefoot и Marvell 9175, а из последних новинок можно назвать SanDisk Ultra Plus. В отличие от большей части SSD-контроллеров, которые нам доводилось видеть, данный одноядерный 32-битный RISC-процессор не основан на архитектуре ARM. Вместо этого кристалл размером 12х12 мм использует архитектуру ARC, близкую к используемой в последней серии контроллеров Barefoot 3 в накопителях OCZ.

Компания не случайно заострила внимание на низком потреблении энергии. Даже для настольных компьютеров снижение расхода энергии отдельными компонентами имеет большое значение. В случае с твердотельными дисками это приводит к увеличению времени автономной работы портативных ПК либо снижению стоимости эксплуатации серверов хранения данных. Упор на потребление энергии может укрепить позиции Silicon Motion, в особенности применительно к мобильным устройствам, так как в таких приложениях всё в большей степени востребованы SSD-накопители меньшего форм-фактора.

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

Мы не хотим уделять слишком много внимания референсному накопителю как таковому. Вы не можете купить его, и есть большая вероятность, что никогда не увидите точно такую же конфигурацию в продаже. Так или иначе, накопитель, который мы получили, представляет сбой просто печатную плату, облачённую в металлический корпус. На нём присутствует наклейка производителя. Стоит отметить, что нам нравится получать прототипы тех или иных устройств, когда имеется такая возможность.

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

То, что находится внутри корпуса, представляет больший интерес, так как контроллер дополняет собственный дизайн печатной платы, который также могут использовать партнёры Silicon Motion либо разработать собственный.

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

Накопитель оснащён флэш-памятью eX2 Toggle-mode от Toshiba, произведённой в соответствии с техпроцессом 19 нм – это одна из самых быстрых на данный момент разновидностей памяти NAND. Используется восемь микросхем с маркировкой TH58TEG7DDJBA4C, каждая из которых содержит два 64-гигабитных кристалла. Над контроллером можно обнаружить модуль памяти DDR3 128 Мбайт производства Nanya, который используется для кэширования. И это всё, что пока можно сказать о референсном накопителе. Кроме основных компонентов, распаянных на плате, на поверхности платы мы видим не так много деталей.

Обзор SSD-контроллера Silicon Motion | Тестовый стенд и бенчмарки

Наша тестовая платформа основана на чипсете Intel Z77, работающем в паре с процессором Intel Core i5-2400. C точки зрения хранения данных, чипсеты Intel шестой и седьмой серии практически идентичны. Мы используем более старую версию драйверов RST 10.6.1002 для обеспечения совместимости с результатами предыдущих тестов.

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

Изменения в пакетах драйверов RST могут иногда вести к небольшим колебаниям производительности. Также они могут стать причиной большой вариативности в показаниях в зависимости от версии драйвера. Различия в версиях драйвера могут повлиять на частоту операций записи. Другие драйвера лучше работают с RAID. Фактически драйверы версии 11.2 и выше поддерживают TRIM-операции в RAID-массиве. Результаты тестирования, полученные на системах с одной версией драйверов, могут отличаться или не отличаться от результатов при использовании другой версии, поэтому важно использовать одну и ту же версию драйверов в рамках одного тестирования.

Конфигурация тестового стенда
Процессор Intel Core i5-2400 (Sandy Bridge), 32 нм, 3,1 ГГц LGA 1155, 6 Мбайт общей памяти уровня L3, Turbo Boost подключена
Материнская плата Gigabyte G1.Sniper M3
Память G.Skill Ripjaws 8 Гбайт (2 x 4 Гбайт) DDR3-1866 @ DDR3-1333, 1,5 В
Системный накопитель Kingston HyperX 3K 240 Гбайт, прошивка 5.02
Тестируемый накопитель Silicon Motion SM226EN 128 Гбайт SATA 6 Гбит/с, прошивка M0709A
Конкуренты Crucial M500 120 Гбайт SATA 6 Гбит/с, прошивка MU02

Crucial M500 240 Гбайт SATA 6 Гбит/с, прошивка MU02

Crucial M500 480 Гбайт SATA 6 Гбит/с, прошивка MU02

Crucial M500 960 Гбайт SATA 6 Гбит/с, прошивка MU02

Samsung 840 EVO 120 Гбайт SATA 6 Гбит/с, прошивка EXT0AB0Q

Samsung 840 EVO 240 Гбайт SATA 6 Гбит/с, прошивка EXT0AB0Q

Samsung 840 EVO 480 Гбайт SATA 6 Гбит/с, прошивка EXT0AB0Q

Samsung 840 EVO 1 Тбайт Гбайт SATA 6 Гбит/с, прошивка EXT0AB0Q

SanDisk Ultra Plus 64 Гбайт SATA 6 Гбит/с, прошивка X211200

SanDisk Ultra Plus 128 Гбайт SATA 6 Гбит/с, прошивка X211200

SanDisk Ultra Plus 256 Гбайт SATA 6 Гбит/с, прошивка X211200

Samsung 840 Pro 256 Гбайт SATA 6 Гбит/с, прошивка DXM04B0Q

Samsung 840 Pro 128 Гбайт SATA 6 Гбит/с, прошивка DXM04B0Q

SanDisk Extreme II 120 Гбайт, прошивка R1311

SanDisk Extreme II 240 Гбайт, прошивка R1311

SanDisk Extreme II 480 Гбайт, прошивка R1311

Seagate 600 SSD 240 Гбайт SATA 6 Гбит/с, прошивка B660

Intel SSD 525 30 Гбайт mSATA 6 Гбит/с, прошивка LLKi

Intel SSD 525 60 Гбайт mSATA 6 Гбит/с, прошивка LLKi

Intel SSD 525 120 Гбайт mSATA 6 Гбит/с, прошивка LLKi

Intel SSD 525 180 Гбайт mSATA 6 Гбит/с, прошивка LLKi

Intel SSD 525 240 Гбайт mSATA 6 Гбит/с, прошивка LLKi

Intel SSD 335 240 Гбайт SATA 6 Гбит/с, прошивка 335s

Intel SSD 510 250 Гбайт SATA 6 Гбит/с, прошивка PWG2

OCZ Vertex 3.20 240 Гбайт SATA 6 Гбит/с, прошивка 2.25

OCZ Vector 256 Гбайт SATA 6 Гбит/с, прошивка 2.0

Samsung 830 512 Гбайт SATA 6 Гбит/с, прошивка CXMO3B1Q

Crucial m4 256 Гбайт SATA 6 Гбит/с прошивка 000F

Plextor M5 Pro 256 Гбайт SATA 6 Гбит/с прошивка 1.02

Corsair Neutron GTX 240 Гбайт SATA 6 Гбит/с, прошивка M206
Видеокарта MSI Cyclone GTX 460 1 Гбайт
Блок питания Seasonic X-650, 650 Вт 80 PLUS Gold
Корпус Lian Li Pitstop
RAID LSI 9266-8i PCIe x8, FastPath и CacheCade AFK
Системное ПО и драйверы
Операционная система Windows 7 x64 Ultimate
Версия DirectX DirectX 11
Драйверы Graphics: Nvidia 314.07 RST: 10.6.1002 IMEI: 7.1.21.1124
Тестовое ПО
Tom's Hardware Storage Bench v1.0 На основе трассировки
Iometer 1.1.0 # исполнителей = 1, 4 Кбайт (случайный доступ), LBA=16 Гбайт, меняющаяся глубина очереди, последовательно 128 Кбайт, исходный размер LBA 8 Гбайт, экспоненциальное масштабирование глубины очереди
PCMark 7 Secondary Storage Suite
PCM Vantage Storage Suite

Обзор SSD-контроллера Silicon Motion | Результаты тестов

Производительность последовательных операций

Фантастическая производительность последовательного чтения и записи является отличительной чертой современных SSD. Для её измерения мы использовали адресное пространство LBA объёмом 16 Гбайт, измеряя результаты на глубине очереди от одного до 16. Мы приводим эти цифры в двоичном представлении (1 Кбайт = 1024 байт) вместо десятеричных чисел (1 Кбайт = 1000 байт). При необходимости мы также ограничиваем шкалу графика, чтобы сделать её более удобной для чтения.

Последовательное чтение блоками по 128 Кбайт

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

Платформа Silicon Motion производит отличное первое впечатление. Мы показываем для сравнения результаты нескольких последних моделей ёмкостью 128 Гбайт, и, похоже, что наиболее близким к результату тестируемой платформы является результат SanDisk Extreme II 120 Гбайт. Возможно, это не должно явиться сюрпризом, так как в обоих дисках используется память eX2 Toggle-mode от Flash Forward (совместное производство SanDisk и Toshiba). Несмотря на разные контроллеры (в SanDisk Extreme II используется восьмиканальный процессор Marvell 9187), оба накопителя почти одинаково ведут себя при повышении глубины очереди. При анализе графика учитывайте шкалу графика, которая была ограничена для более удобного восприятия.

Последовательная запись блоками по 128 Кбайт

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

Имейте в виду, что в моделях Samsung 840 EVO ёмкостью 128 Гбайт и М500 ёмкостью 120 Гбайт используется вдвое меньше чипов памяти, чем в других представленных на графике моделях. Crucial M500 показывает скорость на уровне 130 Мбайт/с, тогда как Samsung 840 EVO мог бы рассчитывать на столь же посредственный результат, если бы не реализованная в нём технология эмуляции SLC. SanDisk Extreme II и платформа Silicon Motion обеспечивают примерно равные пиковые значения пропускной способности, хотя референсный накопитель чуть уступает на глубине очереди в одну команду. Это может объясняться четырёхканальной архитектурой нового контроллера. SanDisk Ultra Plus объёмом 128 Гбайт уступает образцу накопителя Silicon Motion.

Ниже представлены результаты максимальной скорости последовательного чтения и записи, зафиксированные Iometer:

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

Накопитель Silicon Motion нашёл своё место среди моделей ёмкостью 256 Гбайт. Возможно, это будет слишком простым объяснением, но твердотельные накопители с интерфейсом SATA 6 Гбит/с, в которых используется аналогичная память, обычно обеспечивают близкие результаты последовательной записи. Данный график говорит о том, что это не всегда соответствует действительности. Взять, к примеру, OCZ Vector. Хотя запись до половины объёма накопителя осуществляется на скорости почти 500 Мбайт/с, вторая половина записывается уже на вдвое меньшей скорости (во всяком случае, за один прогон). Это пример хитрых фокусов с прошивкой, благодаря которым компании вроде OCZ позволяют выделить свои продукты в условиях конкуренции.

Результаты максимальной скорости чтения демонстрируют удивительное однообразие. Используя самую современную память и интерфейс SATA 6 Гбит/с, накопители упираются в потолок чуть более 500 Мбит/с. Crucial m4 256 Гбайт, на самом деле, имеет самую низкую скорость последовательного чтения в данной выборке, хотя она была несколько ниже на момент выхода накопителя. Увеличение скорости до 500 Мбайт/с произошло благодаря обновлению прошивки 0009, изменившей первоначально посредственные результаты Crucial m4.

Производительность произвольных операций блоками по 4 Кбайт

В качестве синтетического теста для измерения скорости произвольных операций блоками по 4 Кбайт мы используем Iometer. Технически термин "произвольные" применим к происходящим друг за другом операциям доступа при обращении к блокам, расположенным более чем через один блок друг от друга. На жёстких дисках этот процесс может вести к задержкам, которые, в свою очередь, отрицательно влияют на производительность. Накопители с вращающимися дисками лучше показывают себя в операциях последовательного доступа, чем произвольного, так как накопителю не нужно физически перемещать головки. В случае с SSD разница между операциями произвольного или последовательного доступа менее заметна. Данные могут быть размещены там, где того пожелает контроллер, поэтому ощущение, что ОС видит один блок информации рядом с другим, – это, в основном, иллюзия.

Производительность операций чтения по 4 Кбайт

Тесты на производительность SSD часто показывают, что они "заточены" на операции чтения с блоками по 4 Кбайт, и на это есть хорошая причина. Большинство обращений системы производится небольшими блоками и имеет случайный характер. Более того, производительность чтения является, пожалуй, более важным критерием, чем производительность записи, когда мы говорим о типичных сценариях нагрузки в клиентских приложениях.

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

Из накопителей, что мы тестировали за последние несколько месяцев, можно выделить две модели, показавшие наиболее высокий результат, - это терабайтная модель Samsung 840 EVO и референсная платформа Silicon Motion. Обе обеспечили производительность свыше 10 000 IOPS на глубине очереди, равной единице. Есть ли большая разница между накопителем, показавшим 8000 IOPS, против модели, которая достигла 10 000? Честно говоря, нет. Но референсный накопитель Silicon Motion и пока не доступный в продаже Samsung 840 EVO объёмом 1 Тбайт оптимизированы для достижения максимальной производительности на низкой глубине очереди, что является хорошим вариантом для настольных ПК.

По мере увеличения очереди команд становится ясно, что Samsung 840 Pro и SanDisk Extreme II опережают четырёхканальный контроллер SM2246EN, хотя и ненамного. Память Toggle-mode обеспечивает достаточно высокую скорость работы даже в этом случае, и мы получаем результат 80 000 IOPS на глубине очереди 32 команды.

Производительность операций записи по 4 Кбайт

Производительность произвольной записи также, без сомнения, имеет важное значение. Первые модели SSD не столь преуспевали в этой дисциплине, спотыкаясь даже при лёгкой нагрузке. Современные твердотельные накопители более чем в сто раз быстрее моделей 2007 года, но в средах клиентских устройств даже незначительное снижение производительности значит очень много. Как только вы заменяете традиционный жёсткий диск твердотельным накопителем, работать на ПК становится намного приятней. Время загрузки, быстродействие и отзывчивость системы значительно улучшаются. Иными словами, система с SSD-накопителем позволяет существенно повысить эффективность работы на ПК. С точки зрения пользователя ПК, намного важнее не количество операций само по себе, а скорость их выполнения.

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

В новых SSD-накопителях результаты производительности операций записи блоками по 4 Кбайт, как правило, намного выше, чем производительность операций чтения блоками по 4 Кбайт на глубине очереди 1. Обратите внимание, что модель Samsung 840 EVO 120 Гбайт в самом начале показывает слабый результат, а для других моделей результат варьируется от 20 000 до 30 000 IOPS. На этом фоне Samsung 840 Pro выглядит как реактивный самолёт, тогда как Silicon Motion SM2246EN занимает второе место с некоторым отрывом. SanDisk Extreme II мог бы занять его место, если бы не ограничения, связанные с объёмом LBA-раздела в 16 Гбайт и реализованной в этой модели системой кэширования nCache.

Ниже представлены результаты максимальной скорости произвольных чтения и записи блоками по 4 Кбайт, зафиксированные Iometer. Мы ранжировали накопители в списке, комбинируя значения IOPS для чтения и записи.

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

Скорость накопителя в процессе перезаписи

Смысл данного теста заключается в том, чтобы записывать на накопитель определённую последовательность данных на протяжении определённого периода времени. Технически данный тест используется в больше мере для тестирования решений корпоративного класса, где всё пространство LBA используется для исполнения случайных операций записи на высоких показателях глубины очереди.

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

Мы осуществляем запись на накопитель в течение 10 часов, что более чем достаточно для накопителя объёмом 128 Гбайт. Производительность накопителя "из коробки" достаточно высока, поэтому в первый раз полное заполнение доступной ёмкости достигается весьма быстро, после чего производительность стабилизируется на отметке 6 000 IOPS.

Нижняя половина нашей диаграммы представляет собой небольшой отрезок времени из 10-часового тестового сценария и разбита по секундам. Мы видим, что реальные результаты немного менее последовательны, чем на верхней части диаграммы. На вставке отражены 25-минутные отрезки. Из этих 1500 секунд 25% накопитель показывает результат менее 3000 IOPS, а 75% - от 3000 IOPS. Каждые несколько секунд накопитель освобождает несколько дополнительных блоков, и результатом является одна секунда, в течение которой накопитель демонстрирует намного более высокую производительность. Большую часть времени производительность держится на уровне 3200 IOPS, но, если усреднить значения на протяжении всего теста, то результат достигает 6000 IOPS.

Tom's Hardware Storage Bench v1.0

Storage Bench v1.0

Наш собственный тест, Storage Bench v1.0, использует информацию об операциях ввода-вывода из трассировки, записанной в течение двух недель. Повторно воспроизводя данный шаблон с целью проверить производительность накопителя, мы получаем результаты, которые, на первый взгляд, трудно истолковать. В результатах практически не учтены периоды простоя, то есть мы можем принимать во внимание только время, в течение которого накопитель был в активном состоянии и исполнял команды хоста. Таким образом, вычислив соотношение времени работы накопителя к объёму данных, обработанных в ходе трассировки, мы получаем показатель средней скорости передачи данных (в Мбайт/с), по которому можем сравнивать участников теста. Поскольку тест подразумевает установку программ, трассировка включает последовательно записываемые сжимаемые и несжимаемые данные.

Эта система измерений не идеальна. Изначальная трассировка регистрирует команды TRIM в процессе транзита, но так как трассировка организована на накопителе без файловой системы, TRIM не будет работать, даже если её направили во время повторного воспроизведения трассировки (что, к сожалению, не так). Но всё же тестирование при помощи трассировки – отличный способ зафиксировать периоды времени, когда накопитель действительно работает, что имеет преимущества в сравнении с синтетическими тестами типа Iometer.

Несжимаемые данные в Storage Bench v1.0

Стоит также отметить, что во время нашего теста на базе трассировки несжимаемые данные направляются через буфер системы на тестируемый накопитель. Таким образом, когда воспроизведение трассировки повторяет процесс записи данных, записываются в основном несжимаемые данные. Если мы используем наш тест Storage Bench при тестировании SSD на основе контроллера SandForce, мы можем обратиться к показателям SMART для получения более подробной информации.

Атрибуты Mushkin Chronos Deluxe 120 GB (SMART) Повышение значения RAW
#242 операций чтения с хоста (в Гбайт) 84
#241 операций записи на хост (в Гбайт) 142
#233 операций записи сжатых данных в NAND (в Гбайт) 149

Скорость чтения данных с хоста намного меньше скорости записи. Всё это обусловлено особенностями процесса трассировки. Но ввиду наличия встроенных возможностей дедупликации и сжатия данных контроллера SandForce, объём данных, записываемых на флэш-память, должен быть ожидаемо меньше, чем объём операций записи с хоста (конечно, при условии, что данные большей частью сжимаемые). На каждый гигабайт данных, записанных по команде хоста, SSD Mushkin приходится записывать 1,05 Гбайт.

Если бы воспроизведение трассировки подразумевало запись легкосжимаемых нулей из буфера, мы бы увидели, что количество операций записи на память NAND во много раз меньше, чем количество операций записи с хоста. Такой подход позволяет участникам теста соревноваться на равных, вне зависимости от возможностей контроллера сжимать данные на лету.

Средняя скорость передачи данных

Трассировка в Storage Bench генерирует более 140 Гбайт операций записи в ходе тестирования. Очевидно, это ставит в заведомо невыгодное положение SSD ёмкостью ниже 180 Гбайт и благоприятствует тем участникам теста, ёмкость которых превышает 256 Гбайт.

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

О референсной платформе Silicon Motion SM2246EN нельзя сказать много, кроме того, что она слегка уступает Samsung 840 Pro 128 Гбайт и слегка опережает SanDisk Extreme II 120 Гбайт. Этому способствуют некоторые действительно отличные результаты времени задержки при чтении и записи, зафиксированные при трассировке, и мы более подробно остановимся на них, когда придёт время.

Результаты других накопителей объёмом 128 Гбайт обозначены на графике красным цветом, тогда как платформа Silicon Motion - синим.

Средняя скорость передачи данных зависит от общего времени загрузки диска и увеличивается, когда SSD-накопитель выполняет задачу, инициированную хостом. Таким образом, когда операционная система даёт команду на чтение или запись, зафиксированное время загрузки диска возрастает. Разделите размер прочитанных и записанных данных на время загрузки, и вы получите значение в Мбайт/с. Время загрузки - это лишь то время, в течение которого накопитель выполнял операции с данными. К сожалению, время загрузки диска и значения в Мбайт/с, зафиксированные при этом, не столь адаптированы для получения высоких результатов на большой глубине очереди.

Время до возобновления работы

Благодаря Storage Bench мы можем собрать много информации помимо средней скорости передачи данных. Среднее время до возобновления обслуживания показывает, насколько отзывчив накопитель, подверженный средней нагрузке операций ввода-вывода при трассировке. Нам будет технически трудно нанести на график отметки до десяти миллионов операций ввода-вывода, поэтому для оценки среднего времени до возобновления работы мы будем использовать I/O. Также мы можем указать стандартную погрешность относительно среднего времени до возобновления обслуживания. Таким образом, накопители, демонстрирующие более низкий и постоянный показатель времени до возобновления обслуживания, на графике располагаются ниже (следовательно, их результат лучше).

Время задержки операций записи – это время, затрачиваемое на то, что операция ввода-вывода была направлена из операционной системы, прошла путь до подсистемы хранения, обратилась к устройству хранения, и после этого распознана накопителем. Задержка операций чтения – то же самое. Операционная система запрашивает у устройства хранения данные, хранящиеся в определённом секторе, SSD считывает эту информацию и направляет её на хост. Современные ПК очень быстры, SSD работают ещё быстрее, но при обработке данных в подсистеме хранения заметна задержка.

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

Нас действительно поразил результат новинки на базе контроллера Silicon Motion. В комбинации с NAND-памятью Toggle-mode от Toshiba он становится мощной силой. Модель объёмом 128 Гбайт показала слишком хороший результат времени задержки при чтении, чтобы сразу в него поверить. Значения времени задержки записи также можно назвать выдающимися. Несколько других SSD-накопителей объёмом 128 отмечены на графике красным цветом, а платформа SM2246EN - синим.

Обратите внимание, что Silicon Motion не только побил SanDisk Extreme II 128 Гбайт в нашем тесте на время задержки чтения, но и также опередил с небольшим отрывом Samsung 840 Pro 128 Гбайт. Время задержки записи также говорит в пользу данного накопителя (на уровне двух упоминавшихся выше решений), с большим отрывом опережающего M500 и Samsung 840 EVO объёмом 128 Гбайт.

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

Накопитель на базе SM2246EN, в целом, идёт на уровне Samsung 840 EVO ёмкостью 1 Тбайт, на одну микросекунду уступая модели OCZ Vector и только на шесть - Samsung 840 Pro объёмом 256 Гбайт. Разница незначительна. Но следует помнить, что это результат совместной работы контроллера и флэш-памяти. Таким образом, не рассчитывайте, что использование более доступной TLC-памяти (Tri Level Cell NAND) в сочетании с данным контроллером позволит получить близкие результаты.

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

И это приводит нас к суровой реальности. Независимо от того, используется ли память с двумя или тремя битами на ячейку, переход на кристаллы ёмкостью 128 Гбит с 64 Гбит означает, что потребуется вдвое меньшее количество чипов при заданном объёме накопителя. К сожалению, это приводит к меньшему параллелизму выполнения операций при использовании накопителей вроде Crucial M500 и Samsung 840 EVO. В случае этих двух SSD модель, имеющая более высокую ёмкость, определённо, выглядит лучше.

PCMark 7 и PCMark Vantage

Futuremark's PCMark 7: Secondary Storage Suite

Для тестирования накопителей PCMark 7 использует ту же технологию трассировки, что и наш бенчмарк Storage Bench v1.0. Он основан на системе расчёта среднего пропорционального и составления сводного результата, то есть единицей измерения в этом бенчмарке являются очки PCMark, а не Мбайт/с. Шкала теста начинает с нуля и заканчивается тысячью очков, но она служит для отображения намного более значительных различий между участниками теста, чем заслуженные ими очки.

PCMark 7 был существенно улучшен и доработан в сравнении со старым бенчмарком PCMark Vantage, по крайней мере, для тестирования SSD. Набор для тестирования накопителей подразумевает несколько прогонов. В конце среднее пропорциональное полученных результатов масштабируется с учётом коэффициента, представляющего собой быстродействие системы. Получаемые в ходе этого теста результаты намного отличаются от результатов PCMark Vantage, и из-за этого многим производителям не нравится новый бенчмарк. Сложно выяснить, как работает PCMark 7, так как он использует скользящую шкалу для генерирования результатов. Но, несмотря на это, он представляет собой одну из лучших программ для тестирования накопителей, и, по крайней мере, он помогает аргументировать идею, что разница в производительности современных SSD необязательно отражается на качестве работы накопителя при обычных нагрузках.

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

В тестовом пакете PCMark 7, грамотно сбалансированном с точки зрения распределения нагрузки, тестовый накопитель Silicon Motion опережает любую другую модель ёмкостью менее 256 Гбайт (и даже некоторые накопители большего объёма). Результат Samsung 840 Pro недостижим для новинки, но накопитель Silicon Motion всё равно является сильным соперником.

Futuremark PCMark Vantage: Hard Drive Suite

PCMark Vantage – не идеальный инструмент для тестирования SSD, главным образом, потому, что это достаточно старый бенчмарк, и он не был создан с учётом того уровня производительности, который могут показать современные твердотельные решения. Этот синтетический тест был разработан, чтобы исследовать новые возможности ОС Windows Vista, и в своё время находился в авангарде синтетических тестов для потребительских СХД. Vantage вычисляет среднее пропорциональное от сводных результатов накопителя и масштабирует их, как и PCMark 7. Но в случае с Vantage масштабирование достигается путём произвольного умножения предварительных результатов среднего пропорционального на 214,65. Коэффициент масштабирования служит для представления среднестатистической тестовой конфигурации (которая уже устарела лет на десять). PCMark 7 немного спасает ситуацию, рассчитывая уникальный коэффициент масштабирования в зависимости от свойств системы и используя новую технологию трассировки.

Так зачем же тогда вообще использовать этот бенчмарк? Оказывается, очень многие всё равно предпочитают Vantage из-за красочных картинок и популярности, а также ввиду того, что данный устаревший бенчмарк используется в спецификациях почти всех производителей и рекомендациях для пользователей. Говоря по справедливости, PC Mark Vantage Hard Drive Suite и не был создан для тестирования SSD. Его задача, в основном, – определять, какой из жёстких дисков со скоростью вращения шпинделя 5400 оборотов в минуту лучше.

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

Silicon Motion набирает сумасшедшее количество баллов, оставляя позади даже Samsung 840 Pro 128 Гбайт. Очевидно, что здесь на помощь новому контроллеру приходит лучшая производительность в операциях с блоками по 4 Кбайт на низкой глубине очереди. Потому что, надо признать, что результат 87 000 баллов - действительно много. Всего два накопителя смогли опередить Silicon Motion, а именно - два представителя линейки Samsung 840 EVO объёмом 1 Тбайт и 256 Гбайт, которые также вырываются вперёд на низкой глубине очереди.

Производительность операций переноса файлов в Robocopy

Производительность операций копирования файлов в Robocopy

Microsoft Robocopy, утилита командной строки по репликации директорий, постепенно заменила устаревшую xcopy. Она включает в себя ряд функций, обеспечивающих логику переноса больших массивов файлов. Это многопоточная утилита, в которой присутствует множество опций – то есть она даёт сто очков вперёд традиционному копированию файлов в Windows. Что самое примечательное – она уже встроена в операционную систему. Эта функциональность особенно важна для операций копирования в сети и резервного копирования, но в то же время Robocopy не перестаёт задавать вам сотни вопросов во время копирования файлов.

Суть тестирования производительности операций копирования состоит в том, что вам нужен быстрый накопитель, с которого надо копировать данные, и быстрый накопитель, на который нужно копировать данные. Это наиболее важный аспект бенчмарка при тестировании SSD. Не имеет значения, что ваш накопитель может последовательно записывать данные со скоростью 500 Мбайт/с, если вы копируете файлы с внешнего жёсткого диска, подключённого по USB 2.0. Мы копируем наши тестовые файлы с одного и того же Intel SSD DC S3700 на все тестируемые накопители, таким образом, исключая влияние быстродействия исходного накопителя из теста.

Тестовый массив состоит из 9065 файлов общей ёмкостью 16,2 Гбайт. Некоторые из файлов большие (до 2 Гбайт), а некоторые совсем маленькие. В среднем каждый файл "весит" 1,8 Мбайт. Файловый массив представляет собой смесь музыки, программ, изображений и файлов произвольного формата.

Стоит отметить, что этот график выглядел бы совершенно по-другому, если бы мы использовали в качестве исходного накопителя жёсткий диск. Даже если бы пропускная способность диска при последовательных операциях не была бы ограничением, при копировании маленьких файлов возникли бы проблемы.

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

Референсный накопитель Silicon Motion не срывает звёзд с неба, но ему вполне по силам вновь занять место между Samsung 840 Pro 128 Гбайт и SanDisk Extreme II 120 Гбайт.

Сейчас практически невозможно угадать, как производители будут использовать контроллер SM2246EN в конечных продуктах, предназначенных для розничной продажи. Будучи оснащённым быстрой памятью Toggle-mode Type C от Toshiba, наш прототип показывает производительность на одном уровне с большинством моделей среднего ценового класса объёмом 256 Гбайт, а также более ёмкими накопителями. Если производитель решит использовать новый контроллер в комбинации с существенно более медленной памятью TLC, полученные нами результаты можно списывать со счетов. Более того, используя чипы по 64 Гбит, крохотный четырёхканальный контроллер может обеспечить ёмкость не более 256 Гбайт. Переход к кристаллам по 128 Гбит позволит увеличить максимальную ёмкость накопителя до 512 Гбайт. Тем не менее, оказавшаяся у нас референсная конфигурация всё же весьма привлекательна.

Энергопотребление

Энергопотребление в режиме простоя

Показатель энергопотребления в режиме простоя – это самый важный параметр энергопотребления пользовательских и клиентских SSD. Ведь принцип их работы таков, что твердотельные накопители быстро выполняют команды, поступающие с хост-контроллера, а затем переходят в состояние покоя. Кроме периодической фоновой уборки "мусора" и очистки, современные SSD большую часть времени практически ничего не делают. SSD корпоративного класса чаще работают на полную силу, поэтому в их случае показатель энергопотребления в режиме простоя не так значителен. Но это не относится к SSD в обычных ПК, так как запросы потребительских и клиентских систем в основное время не требуют от накопителя каких-то действий.

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

Может показаться смешным, но этих тестов мы ждали больше всего. Оптимизация эффективности якобы является одной из главных задач, которую ставила компания Silicon Motion при создании данной платформы. В активном режиме простоя результат слегка уступает тому, что демонстрирует большинство моделей Samsung. Samsung 840 Pro объёмом 128 Гбайт сохраняет первое место, но и референсный диск на базе SM2246EN производит впечатление, показывая результат 0,32 Вт.

Имейте в виду, что в данном случае речь идёт об активном режиме простоя, и накопители вроде Silicon Motion в состоянии обеспечить значительно более низкие результаты потребления энергии. Кроме того, необходимо отметить, что измерения реального потребления энергии - довольно тонкая материя, и здесь может иметь место погрешность около 5%.

Среднее потребление энергии в PCMark 7

Если зафиксировать энергопотребление при выполнении любой задачи, в том числе ресурсоёмкой, средний показатель энергопотребления всё равно приближается к показателю энергопотребления в простое. Максимальные скачки мощности могут быть достаточно высокими, однако в среднем энергопотребление во время прогона PCMark 7 умеренное.

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

Мы остановилась на модели Samsung 840 EVO 120 Гбайт для сравнения с "малолитражкой" Silicon Motion. Является ли данное сравнение справедливым? Необязательно. TLC-память Samsung предполагает больший расход энергии по сравнению с памятью MLC от Toshiba. Поэтому логично ожидать от Samsung 840 EVO более высокого расхода энергии, когда оба накопителя выполняют более "тяжёлые" сценарии нагрузки. Кроме того, в накопителе на контроллере SM2246EN используется вдвое больше чипов памяти. Silicon Motion потребляет почти столько же энергии, как и Samsung 840 EVO, но при выполнении тестов из пакета Futuremark уровень расхода энергии намного ниже.

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

Такого результата достаточно, чтобы средний уровень потребления энергии в PCMark 7 составил 0,52 Вт, что обеспечивает Silicon Motion первое место с небольшим отрывом от Samsung 840 Pro.

Максимальное зафиксированное потребление энергии

Не так уж и плохо, что максимальное потребление энергии не критично для большинства настольных ПК. В классе серверных ПК расход энергии под максимальной нагрузкой напрямую влияет на стоимость обслуживания сервера. Но если мы говорим о клиентских ПК, этот показатель значит не слишком много.

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

В виде расплаты за убедительный результат среднего потребления энергии референсный диск Silicon Motion показывает наиболее высокий уровень максимального расхода энергии среди всех протестированных нами моделей ёмкостью 128 Гбайт. Вероятно, это является следствием использования памяти Toshiba Toggle-mode. Максимальный расход энергии напрямую связан с типом памяти NAND, независимо от того, что сам контроллер может быть весьма экономичным.

Обзор SSD-контроллера Silicon Motion | Silicon Motion вносит разнообразие в рынок SSD-контроллеров

Накопитель, который мы получили от Silicon Motion, необходимо рассматривать с учётом контекста, прежде чем делать выводы. Вы не можете пойти и приобрести его, даже если захотите. Не зная того, как именно будет использоваться контроллер SM2246EN, сложно судить, насколько будет сравним коммерческий накопитель с референсной платформой.

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

С одной стороны, эти контроллеры в данный момент запущены в производство, так что накопители на их основе скоро должны появиться в продаже. На данный момент мы попросту не знаем, какие именно производители сотрудничают с тайваньской компанией.

Однако мы точно знаем, что SM2246EN обеспечивает действительно хороший результат в паре с лучшим классом памяти Toshiba Toggle-mode NAND. Silicon Motion стремилась направить усилия на то, чтобы достичь минимального потребления энергии работающего накопителя, обеспечив при этом максимальную производительность, на которую способен четырёхканальный контроллер. Процессор поддерживает шифрование данных в соответствии со стандартом TCG Opal, продвинутую технологию коррекции ошибок и ряд других функций, важных для современных SSD.

С другой стороны, поддерживая только восемь чипов на канал, контроллер Silicon Motion ограничен объёмом 256 Гбайт при использовании 64-битных чипов. Вполне возможно, что со временем появятся и восьмиканальные процессоры, что позволило бы повысить производительность и ёмкость накопителей. Но говорить об этом пока преждевременно. Даже сейчас, когда на рынке присутствует две относительно недорогих модели объёмом 1000 Гбайт, высокая стоимость SSD большого объёма по-прежнему заставляет обходить их стороной. Если вы покупаете ноутбук за $1000, то добавление SSD-накопителя объёмом 1 Тбайт увеличит стоимость на 60-70%. Большинство накопителей в ноутбуках по-прежнему имеют объём от 128 до 256 Гбайт. Таким образом, вполне разумно начать с грамотно реализованного четырёхканального контроллера, обеспечивающего объём до 256 Гбайт (или до 512 Гбайт при использовании чипов памяти с более высокой плотностью).

SSD-контроллер Silicon Motion: тест и обзор

Новый контроллер является отличной возможностью привнести нечто новое на рынок SSD-накопителей. Мы знаем, что в ближайшее время появятся другие новые контроллеры. Было бы интересно взглянуть, как поведут себя накопители на базе SM2246EN, когда в скором времени столкнутся с новыми сильными конкурентами.

В конце концов, наша референсная платформа пока является единственным накопителем на базе контроллера Silicon Motion SM2246EN. Это значит, что некоторые характеристики нового контроллера сохранятся независимо от конфигурации коммерческих накопителей на его основе. Можно быть уверенным, что при любой конфигурации будет обеспечен низкий расход энергии. Но если говорить о производительности, то здесь всё зависит от типа памяти, работающей в связке с процессором. Трудно представить продукты премиум-класса на базе четырёхканального контроллера вместо решения, ориентированного на более высокий ценовой сегмент. Наш тестовый образец в данной конфигурации мог бы обойтись по цене свыше $1 за гигабайт, и это следует учитывать, рассматривая результаты тестов. Но что бы ни происходило, мы рады видеть появление ещё одного производителя SSD-контроллеров на рынке, где ныне господствуют две-три компании. И, конечно, нам нравится тестировать новые устройства до того, как они появляются в виде коммерческих продуктов.

КОНЕЦ СТАТЬИ


Координаты для связи с редакцией:

Общий адрес редакции: thg@thg.ru;
Размещение рекламы: Roman@thg.ru;
Другие координаты, в т.ч. адреса для отправки информации и пресс-релизов, приглашений на мероприятия и т.д. указаны на этой странице.


Все статьи: THG.ru

 

Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru