Обзор SSD Samsung 850 Pro: вертикальные 3D-ячейки NAND в накопителе для настольного ПК – THG.RU

Обзор SSD Samsung 850 Pro | Знакомимся с V-NAND

Нам очень нравится Samsung 840 EVO. Хотя в некоторых дисциплинах он немного проигрывает из-за особенностей трёхбитных ячеек (three-bit-per-cell) памяти NAND, интеллектуальные технологии и грамотно реализованные функции помогли накопителю пробиться на вершину. У первого Samsung 840 наблюдались проблемы со скоростью записи, но Samsung 840 EVO исправил ситуации с помощью имитации кэша SLC, закрывающего пропасть между показателями производительности двух- и трёхбитных ячеек флэш-памяти. Благодаря кэширующей программе Samsung Magician (разработчик Nvelo) Samsung 840 EVO стал ещё быстрее. Особая помощь накопителю была не нужна, тем не менее, система EVO TurboWrite помогла преемнику Samsung 840 влиться в компанию элитных решений. Совсем неплохо для якобы массового SSD. Когда Samsung пообещала, что через обновление прошивки в Samsung 840 EVO будет реализовано шифрование, соответствующее уровню Crucial M500, мы решили присудить этому SSD нашу награду “Tom’s Hardware Smart Buy”. Данный SSD мы используем в собственных компьютерах и рекомендуем нашим друзьям.

Мы, конечно, не являемся фанатами трёхбитных ячеек памяти из-за их низкой степени устойчивости к перезаписи, высоких показателей задержки и склонности к ошибкам. Однако в случае Samsung 840 EVO Samsung определённо нашла способ минимизировать вышеупомянутые недостатки. Контроллер собственного производства, индивидуальная прошивка и собственная флэш-память оказались сильной комбинацией. Такой сильной, что для основной массы настольных приложений мы бы предпочли Samsung 840 EVO вместо Samsung 840 Pro, особенно если важна цена продукта. По некоторым позициям более старый Pro просто не дотягивает до уровня Samsung 840 EVO.

Какова же позиция нового Samsung 850 Pro в списке накопителей?

Для начала производитель оставил контроллер MEX, на базе которого работает Samsung 840 EVO. Контроллер выполняет операции на частоте 400 МГц и предлагает высокую вычислительную мощность. По аналогии с другими контроллерами для накопителей, MEX использует несколько специальных исполнительных ядер. Железо в современных SSD становится всё мощнее. Чип в старом Samsung 840 Pro работает на 100 МГц медленнее и не поддерживает последние функции, предлагаемые Samsung. Тем не менее, мы думаем, что сам контроллер накопителя структурно не изменился.

Первое поколение ячеек V-NAND использовало 24 слоя

Основное изменение связано с новой памятью Samsung 3D V-NAND, которая представляет собой радикальное изменение конструкции и принципов разработки флэш-памяти. В прошлом году на мероприятии Flash Memory Summit 2013 мы прослушали основной доклад доктора Е.С. Юнга, вице-президента центра разработки и изучения полупроводников от корпорации Samsung. Своим многочисленным слушателям он представил флэш-технологию нового поколения. На мероприятиях типа FMS доклады редко вызывают бурю аплодисментов, однако преимущества и усовершенствования, которые обещала V-NAND, имеют значительные для отрасли последствия, так что такая реакция была объяснима.

Если коротко: некоторое время назад мы слышали, что сейчас NAND уже не может развиваться так быстро, как раньше (также мы слышали про завершение действия закона Мура). Однако для преодоления барьеров на пути прогресса неизменно появляются новые технологии. Как это часто бывает, при уменьшении размера NAND-ячейки стали более склонны к ошибкам. Количество циклов стирания/записи, которые они могут выдержать, стремительно падает, и операции в одном месте массива ячеек могут вызвать могут привести к непредвиденным последствиям в соседних ячейках.

Технология V-NAND компонует 32 ячейки вертикально в цилиндрические “стержни”. В то время как в пластинах NAND соседние ячейки выстраиваются в линии, затем несколько линий совмещаются и создают одну матрицу, V-NAND можно представить как стопку чипсов Pringles в пачке. Там, где две банки объединяются вертикально, мы имеем числовую шину. Соединив каждый столбик картофельных чипсов вместе, как телефонные столбы, мы получим разрядную шину. В таком виде технология ещё похожа на знакомую нам NAND. Однако укладка столбов выше понижает помехи между ячейками, которые возникают в плоской NAND-памяти.

Так Samsung намеревается продолжить уменьшать размеры устройств, хотя, предположительно, V-NAND также отличается более высокой скоростью и энергоэффективностью. Кроме того, технология позволяет более рационально использовать реальное доступное в модуле пространство. Если строить в высоту, а не в ширину, то на одинаковой площади можно сделать гораздо больше. По этой причине в шкафу устанавливают полки. Технология V-NAND провела годы в разработке и теперь стала основным козырем нового твердотельного накопителя Samsung 850 Pro.

Данная технология – главное новшество нашего SSD. Он использует проверенный контроллер MEX с частотой 400 МГц и массив флэш-памяти V-NAND. Благодаря усовершенствованиям, Samsung 850 Pro должен обеспечивать более высокую скорость операций ввода/вывода при меньшем потреблении энергии. Вряд ли скорость по сравнению с Samsung 840 Pro возрастёт в разы, ведь накопитель по-прежнему ограничен устаревающими стандартами SATA 6 Гбит/с и AHCI. Они не обеспечивают никакого потенциала для повышения быстродействия. Не хочется забегать вперёд, но основные преимущества SSD касаются времени возобновления обслуживания, качества и снижения задержек. В данном случае не стоит делать выводы, основываясь на списке характеристик.

Исходя из спецификаций, можно сказать, что скорость произвольных операций ввода/вывода блоками 4 Кбайт при очерёдности в одну команду мало чем отличается от скорости Samsung 840 EVO. Это значение тесно связано со скоростью интерфейса NAND-памяти, и, похоже, Samsung V-NAND работает на одном уровне производительности с трёхбитными ячейками флэш-памяти Samsung 840 EVO. Этого достаточно для небольшого прироста по сравнению с Samsung 840 Pro.

Samsung отказалась предоставить более подробную информацию по новой NAND-памяти, поэтому нам трудно комментировать определённые архитектурные решения, например, количество кристаллов. Однако на Samsung 850 Pro распространяется гарантия сроком 10 лет, что является следствием последних достижений компании SanDisk.

И последнее. Samsung утверждает, что энергопотребление Samsung 850 Pro в режиме DevSlp снизилось до 2 мВ. Мы проверим этот параметр на специальном оборудовании и поделимся с вами результатом. Согласно характеристикам, потребление энергии в активном простое снизилось приблизительно на 0,4 Вт. Эти цифры нас не удивляют, особенно если учесть, что компания всегда делает расчёт на высокую эффективность.

В следующем разделе мы вскроем накопитель и посмотрим на него изнутри.

Обзор SSD Samsung 850 Pro | Samsung 850 Pro изнутри

Корпус новой модели не отличается от Samsung 840. Он характеризуется гораздо более удобным доступом к внутренним элементам, нежели Samsung 830, однако для откручивания винтов понадобится отвёртка c пятигранным наконечником. Кроме того, при вскрытии разрывается наклейка, и вы теряете гарантию.

По аналогии с Samsung 840 EVO, размер печатной платы зависит от ёмкости накопителя. Из трёх протестированных моделей ни в одном случае печатная плата не заполнила весь объём корпуса. Как правило, мы видим такую картину:

Накопитель ёмкостью 1024 Гбайт (слева) имеет чуть более длинную плату, с каждой стороны которой установлено по четыре модуля. Модель на 128 Гбайт (справа) имеет всего четыре модуля памяти.

Ниже плата показана более крупным планом:

Печатная плата 850 Pro 1024 Гбайт

Не находите контроллер MEX привлекательным? В версии SSD на 1024 Гбайт 1 ГиБ памяти LPDDR2 над ним выглядит, как нелепая нашлёпка. Семейство накопителей Samsung Pro оснащается 1 Мбайт кэша на гигабайт ёмкости, таким образом, модели на 128 и 256 Гбайт имеют по 128 и 256 Мбайт DRAM соответственно.

Без обновлённого декодера расшифровать модельный номер NAND-памяти нам не удалось. Пока можем лишь сказать, что все модули произведены компанией Samsung. Мы пытались раскопать больше информации, но, похоже, для этого придётся ехать в Южную Корею.

Обзор SSD Samsung 850 Pro | Как мы тестируем Samsung 850 Pro

Наша тестовая платформа основана на чипсете Intel Z77 с CPU 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.

Изменения в пакетах драйверов RST могут иногда вести к небольшим изменениям в скорости. Также они могут стать причиной большой вариативности в показаниях, в зависимости от версии драйвера. Некоторые версии драйверов могут “впускать” операции записи с различной частотой. Другие лучше работают с RAID-массивами. Кстати, версии драйверов 11.2 и выше поддерживают TRIM-операции и в RAID. Результаты тестирования, полученные на системах с одной версией драйверов, могут отличаться или не отличаться от результатов при использовании другой версии, поэтому важно применять одну и ту же версию драйверов в рамках одного тестирования.

Обзор SSD Samsung 850 Pro | Результаты тестов

Скорость последовательных операций чтения/записи блоками 128 Кбайт

Отличительной особенностью современных SSD является фантастический уровень производительности операций последовательного чтения и записи. Чтобы измерить эти параметры, мы используем несжимаемые данные общей ёмкостью 16 Гбайт и затем тестируем скорость на глубине очереди от одной до шестнадцати команд. Вместо десятеричных чисел (1 Кбайт – 1000 байт) данные представлены в двоичных числах (1 Кбайт – 1024 байт). При необходимости для удобства считывания мы ограничиваем шкалу графика.

Скорость последовательных операций чтения блоками по 128 Кбайт

В этом тесте особых различий между накопителями нет, но мы их и не ждали. 538 Мбайт/с – вполне ожидаемый результат для интерфейса SATA 6 Гбит/с. За последнее время все SSD, прошедшие через нашу лабораторию, упирались в ограничения интерфейса. Перейдём к записи.

Скорость последовательных операций записи блоками по 128 Кбайт

Версия Samsung 850 Pro ёмкостью 128 Гбайт показала боле низкую скорость, и причина нам известна. Однако 460 Мбайт/с для накопителя на 128 Гбайт – это очень много. Обратите внимание, что, во-первых, мы используем блоки по 128 Кбайт, во-вторых, предоставляем результаты в двоичной, а не десятичной системе, то есть это будет 482 Мбайт/с. Получается, что Samsung 850 Pro 128 Гбайт быстрее Samsung 840 Pro 128 Гбайт на 100 Мбайт/с.

Модели на 256 и 1024 Гбайт продемонстрировали скорость передачи данных выше 510 Мбайт/с (снова в двоичной системе). Больше из SSD на базе SATA 6Гбит/с выжать вряд ли удастся.

Приводим показатели максимальной скорости последовательных операций блоками по 128 Кбайт, полученные в Iometer:

Список отсортирован по максимальной пропускной способности чтения и записи. Здесь два SSD серии Samsung 850 Pro заняли позиции сразу позади накопителей на базе PCIe. Ни один другой накопитель с интерфейсом SATA не смог обеспечить такую высокую скорость последовательных операций ввода/вывода. Кроме того, если рассмотреть диаграмму более внимательно, можно заметить, что Samsung 850 Pro также лидирует в классе 128 Гбайт.

Скорость произвольных операций чтения/записи блоками 4 Кбайт

И снова 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.

Скорость произвольных операций чтения блоками по 4 Кбайт

При тестировании производительности SSD зачастую особое внимание уделяется операциям произвольного чтения блоками по 4 Кбайт, и это неспроста. Большая часть обращений системы к SSD характеризуется незначительными произвольными операциями. Более того, скорость чтения куда более важна, чем скорость записи, если говорить о типичных пользовательских задачах.

Если бы производительность твердотельных накопителей измерялась только в IOPS, Samsung 850 Pro стал бы непревзойдённым лидером на рынке. Естественно, картина производительности состоит из множества критериев, но если вы хотите обогнать Samsung 850 Pro конкретно в данной дисциплине, потребуется как минимум Samsung XP941 512 Гбайт с четырьмя линиями PCI Express. Как и в характеристиках, Samsung 850 Pro достигают примерно 10 000 IOPS при обработке одной команды, и постепенно поднимаются до уровня 100 000 IOPS при глубине очереди 32 команды.

Есть ли разница между 90 000 или 100 000 IOPS при обработке 32 команд? Мы считаем, что нет. Samsung могла искусственно ограничить накопители скоростью 80 000 IOPS, и в большинстве тестов они были бы так же быстры. Но компания намеренно показывает потенциал платформы.

Хотим подчеркнуть, что 100 000 IOPS по 4 Кбайт – это 400 Мбайт/с пропускной способности, или примерно в 100 раз больше, чем предлагает SAS-диски со скоростью вращения шпинделя 15 000 об./мин.

Скорость произвольных операций записи блоками по 4 Кбайт

Накопители Samsung 850 Pro при обработке восьми команд упираются в отметку 90 000 IOPS. Редко бывает, чтобы модели разных ёмкостей от 128 до 1024 Гбайт показывали одинаковую производительность в произвольных операциях ввода/вывода. Как правило, SSD меньшей ёмкости уступают старшим моделями в скорости. Новые модели всё чаще используют восемь матриц, в то время как SSD на 1 Тбайт имеют 64. То есть задачи произвольной записи можно раскидать на гораздо большее количество кристаллов. Вероятнее всего, Samsung оснащает меньший Samsung 850 Pro менее плотной флэш-памятью, повышая количество кристаллов для достижения аналогичного эффекта.

Samsung 850 Pro 128 Гбайт претендует на звание самого быстрого SSD такой ёмкости из всех, которые побывали в нашей лаборатории. Конечно, можно удвоить ёмкость, купив за такие же деньги другой SSD. Однако будет трудно игнорировать потерю скорости.

Приводим показатели максимальной скорости последовательных операций блоками по 4 Кбайт, полученные в Iometer. Порядок, в котором располагаются накопители, определяется максимальной совокупной скоростью чтения и записи.

Для сравнения мы добавили Samsung XP941. В остальном просматривается преимущество Samsung 850 Pro, которым удалось обогнать даже Plextor M6e и SanDisk A110 для слота PCI Express. Только Samsung XP941 с четырёхлинейным интерфейсом PCIe удалось обойти тройку Samsung 850 Pro.

Tom’s Hardware 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.

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 и 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.

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 увидели бы, 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.

Мы снова добавили для сравнения результат Samsung XP941 512 Гбайт, подключённого к двум и четырём линиям PCIe. Нас удивил накопитель Samsung 840 EVO 250 Гбайт с активной функцией RAPID. Их результаты мы выделили оранжевым, чтобы было проще сравнивать с SSD серии Samsung 850 Pro.

Samsung 850 Pro 128 Гбайт обгоняет Samsung XP941 с двумя линиями PCIe второго поколения. Модели большей ёмкости оказались быстрее. Только Samsung XP941, соединённый с четырьмя линиями PCIe, смог обогнать накопители Samsung 850 Pro.

Время до возобновления обслуживания

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.

Время задержки записи – это общее время, необходимое на ввод или вывод операции операционной системой, передачу по подсистеме хранения, подтверждение устройства хранения и подтверждение операции устройством. Задержка чтения аналогична. Операционная система запрашивает у устройства хранения данные, находящиеся в определённом месте, SSD считывает информацию и посылает на хост. Современные компьютеры быстры так же, как и SSD, но по-прежнему существует большая задержка, вызываемая временем транзакции системы хранения.

Среднее время задержки при чтении

Какая-то неизвестная средневековая магия толкает показатели задержек при чтении на Samsung 850 Pro на ранее не виданные высоты. Учитывая отсутствие подробной информации о настройках данных накопителей, мы лишь можем предположить, что улучшения по сравнению с накопителями Samsung предыдущего поколения связаны с памятью V-NAND.

Среднее время задержки при записи

Crucial M550 1 Тбайт смог отбить позицию у Samsung 850 Pro на 128 Гбайт. Тем не менее, две более ёмкие модели SSD Samsung снова вырвались в лидеры.

Расширенные тесты накопителей PCMark 8

Расширенный тест накопителя Futuremark PCMark 8 просто поражает. С таким большим количеством данных и всеобъемлющей схемой тестирования мы действительно можем представить производительность накопителя в развёрнутом виде.

Сначала неразмеченное устройство дважды выдерживает полное заполнение LBA-пространства произвольной записью блоками по 128 Кбайт. Как только этот процесс будет завершён, наступает так называемая первая фаза деградации (Degradation Phase), в рамках которой происходят операции произвольной записи блоками объёмом от 4 Кбайт до 1 Мбайт в произвольном порядке на LBA-пространство. Поскольку запись блоков по 4 Кбайт проходит непостоянно, производительность SSD-накопителя довольно быстро падает, а запись блоков объёмом больше 4 Кбайт создаёт эффект перенасыщения и способствует значительному увеличению объёмов записи.

Первая фаза деградации начинается с серьёзной десятиминутной нагрузки за счёт операций записи, после чего PCMark 8 приступает к тестированию посредством каждой отдельной трассировки. Фазы похожи друг на друга, за исключением дополнительных пяти минут при каждой итерации. После восьми повторений длительность записи возрастает до 45 минут.

Затем следует так называемая устойчивая фаза (Steady Phase). В рамках каждой из пяти таких фаз происходит произвольная запись на протяжении 45 минут, и это ещё сильнее нагружает накопитель, которому становится всё труднее работать при полной производительности. С меньшим количеством доступных блоков для записи время задержки существенно увеличивается.

Наконец, PCMark 8 переходит в фазу восстановления (Recovery Phase), которая включает в себя пять минут в простое перед трассировкой. После пятикратных повторений тестирование завершается.

Дополнительную информацию о работе данного теста можно найти в обзоре “Plextor M6S и M6M: обзор SSD-накопителей с новым ускоренным контроллером Marvell”.

Измерение стабильности: трассировка Adobe Photoshop (высокая нагрузка)

18 индивидуальных этапов реализуются в ходе десяти трассировок, так что нам нужно сосредоточиться и выбрать один из них – в нашем случае Adobe Photoshop (высокая нагрузка) – и как следует проследить за ним.

Пропускная способность

График пропускной способности отражает пропускную способность за каждый прогон для выбранной трассировки Adobe Photoshop (Высокая нагрузка).

Накопители серии Samsung 850 Pro интересны тем, что опускаются на дно нашей турнирной таблицы только после нескольких повторов теста, и в сравнении с ними Samsung 840 Pro 256 Гбайт выглядит весьма печально. Даже Samsung 840 EVO справляется лучше. Однако в стадиях деградации и в устоявшейся стадии лучше всего себя зарекомендовал SSD SanDisk X210.

При наступлении стадии восстановления результаты всех трёх моделей Samsung 850 Pro подскочили вверх и больше не спускались. Это не совсем обычное поведение, но и плохим его назвать нельзя (как будто вы потеряли бумажник, а кто-то нашёл и вернул его вам).

Время задержки

В этом тесте используется та же самая трассировка Adobe Photoshop, и мы отслеживаем среднее время задержки чтения и записи в сравнении ещё с несколькими известными накопителями.

Жёлтая линия показывает результаты Samsung 840 Pro 256 Гбайт, и дела у него идут не очень хорошо. Samsung 850 Pro на 128 Гбайт уступил Intel SSD 730. Тем не менее, два новых SSD Samsung большей ёмкости остались впереди.

Samsung 850 Pro 128 Гбайт справляется с задачей не так ловко. Но модели ёмкостью 256 и 1024 Гбайт всё же показывают превосходный результат. Однако до наступления фазы восстановления их обгоняет SanDisk X210. Честно говоря, при обзоре SanDisk X210 нам стоило проанализировать его более тщательно.

Сравнение лучшего и худшего результата

Ниже представлены лучшие и худшие результаты за 18 раундов.

Тестирование TRIM с помощью ULINK DriveMaster 20

Мы используем программный и аппаратный пакет ULINK DriveMaster 2012 для внедрения нового теста пользовательских накопителей. С помощью стандартной трассировки JEDEC 218A Master Trace DriveMaster может превратить последовать операций ввода/вывода (наподобие нашего теста Tom’s Hardware Storage Bench) в тест TRIM. Трассировка JEDEC имитирует месяцы активности, повседневные задачи и фоновые задачи операционной системы.

ULINK удаляет команды чтения, и остаются только команды записи, очистки и TRIM. Учитывая, что задача может выполняться с поддержкой TRIM и без неё, мы имеем отличный инструмент для комплексного анализа поведения накопителя.

DriveMaster используется большинством производителей SSD для создания и расчёта метрических показателей. В настоящее время это единственный коммерческий продукт, способный создать сценарии для подтверждения безопасности шифрования TCG Opal 2, но, в целом, возможности применения практически не ограничены. С платформой связаны различные аппаратные средства, включая силовой концентратор SATA/SAS, что позволяет тестируемому устройству перезагружаться самостоятельно. Большое преимущество такого решения, как DriveMaster, заключается в способности диагностировать ошибки, обеспечивать совместимость и выдавать команды низкого уровня. Короче говоря, для производителей SSD-накопителей это очень полезная вещь, если уж имеющиеся готовые решения не способны помочь. Хотя процесс обучения непрост, но шансы на успех при использовании специальной документации всё-таки имеются.

Этот продукт предлагает нам новые пути для изучения производительности. Тестирование команды TRIM – лишь первый пример того, как мы будем использовать ULINK в наборе тестов Tom’s Hardware.

На устройстве ёмкостью 256 Гбайт во время каждой итерации записывается почти 800 Гбайт данных, так что при запуске теста JEDEC TRIM на накопителе 256 Гбайт генерируется примерно 3,2 Тбайт в основном произвольной информации (точнее, 75% произвольной и 25% последовательной). К концу каждого запуска выдаётся более 37 млн команд. Количество трафика кажется гигантским, и в действительности так оно и есть.

Для доступа к памяти первые два теста применяют DMA, а два последних – Native Command Queuing. Многие не используют DMA на SSD (кроме некоторых устаревших или производственных программ), но мы не относимся к их числу. Проверка устройства по всем четырём направлениям может занять до 96 часов, однако более скоростные накопители способны сократить её длительность примерно в 2 раза. При записи большого количества данных на уже переполненный SSD (он заполняется перед каждым тестированием, затем за одну итерацию производится запись примерно 800 Гбайт информации), накопители могут быстрее работать под тяжёлой нагрузкой, и такие модели котируются гораздо выше. Без TRIM “сортировка мусора” помогает достичь высокого показателя IOPS, а с TRIM 13% пространства заняты этой командой, оставляя больше места для технического обслуживания.

Тестирование TRIM

Усреднённое значение

Чтобы избежать избыточных данных, мы вывели средний показатель производительности для каждого протестированного SSD как с поддержкой TRIM, так и без неё. Результаты отображаются в IOPS, что упрощает сравнение.

Терабайт – это очень много для флэш-памяти. Такая ёмкость помогает Samsung 850 Pro 1024 Гбайт достичь превосходных результатов как с поддержкой TRIM, так и без неё (оба результата близятся к равенству). Однако для модели ёмкостью 256 Гбайт поддержка TRIM крайне важна, чтобы добиться пиковой производительности. Накопитель на 128 Гбайт только подтверждает вышесказанное. Для этой модели свободное место после выполнения команды TRIM важнее, чем понижение задержки при работе без функции TRIM.

Мы выяснили один любопытный факт в процессе тестирования TRIM, но расскажем о нём в другой статье. Заметим лишь, что одни накопители ведут себя лучше с поддержкой TRIM, а другие – без неё, и для этого есть своя причина, о которой вы, возможно, даже не догадывались.

Текущее значение

Также нам захотелось узнать текущее среднее значение теста TRIM. Как этот накопитель справляется с обслуживанием записи с и без TRIM в каждом массиве по 100000 команд? Сплошная голубая линия показывает значение в IOPS за всю трассировку без TRIM. Фиолетовая пунктирная линия – с TRIM. Каждая точка данных показывает количество IOPS в записи за каждые 100000 команд.

Не хотим перегружать вас многочисленными графиками, поэтому оставили только результаты для Samsung 850 Pro 128 Гбайт. Из диаграммы видно, что производительность повышается вместе с ёмкостью, и при использовании моделей семейства Samsung 850 Pro всё большей ёмкости разница в скорости накопителя с и без TRIM сужается. Это в свою очередь становится наиболее наглядным примером команды в работе.

Samsung 850 Pro на 128 Гбайт показал себя одинаково хорошо как с включённой, так и с отключённой функцией TRIM. Но, по мере развития теста, данная команда становится необходимой для обслуживания больших пиков, наблюдаемых ближе к концу.

Пропускная способность

Мы собираем и публикуем общую пропускную способность каждого накопителя в NCQ с помощью теста TRIM. Одно значение помогает охватить общую производительность накопителя в данном тесте.

Накопители Samsung 850 Pro на этот раз не смогли выбиться в лидеры. С другой стороны, посмотрите на накопители, которые их обгоняют, – все они от Intel, причём в Intel SSD 730 используются технологии SSD корпоративного класса.

Обзор SSD Samsung 850 Pro | Тестирование питания в режиме DevSlp с новым оборудованием

Основная часть обзоров систем хранения проводится в контексте настольных ПК, для которых энергопотребление SSD практически не имеет значения. Однако этот параметр очень важен для корпоративного и мобильного сегмента, и мы считаем крайне важным протестировать потребляемую мощность накопителя как можно тщательнее.

Для ноутбука важен каждый милливатт. Настолько важен, что процессоры Intel Haswell и соответствующие чипсеты для мобильных платформ поддерживают новый режим для понижения энергопотребления SSD. DevSlp или device sleep (режим сна устройства ) – это сигнал, посылаемый на устройство и указывающий, что оно должно войти в состояния очень низкого энергопотребления. По сути, отключается всё, что можно отключить.

Это отличный способ продлить время автономной работы ультрабука (особенно в свете того, что Intel нацелена на поддержание связи в режиме ожидания). Но за это придётся заплатить свою цену: на вход и выход из состояния DevSlp тратится больше времени. Естественно, задержка ниже, чем при полном запуске и выключении SSD по требованию, ведь этот процесс может занять несколько секунд. Что ещё хуже – накопитель может потреблять значительный объём электроэнергии при повторной подготовке. Для сравнения: режиму DevSlp должно потребоваться только 50 мс времени и несколько милливатт мощности.

Для измерения энергопотребления в режиме DevSlp нам нужны две вещи. Во-первых, ультрабук с процессором Haswell и совместимой платформой. Мы используем Lenovo ThinkPad T440s. Эта модель достаточно универсальна, включает отсек для накопителя SATA форм-фактора 2,5 дюйма и два слота M.2 (для M.2 2242),подведённых к портам SATA на PCH. Как правило, достаточно одного слота, но лишняя опция не помешает.

Во-вторых, нам нужна тестовая платформа, способная инициировать команду DevSlp, измерить потребление тока и записать результаты. Для этого компания ULINK Technologies прислала оборудование, специально разработанное для этих целей. Мы уже несколько лет используем программу DriveMaster и концентратор питания SATA/SAS. Они обеспечивают впечатляющий уровень контроля над действиями тестируемого накопителя. В данном случае мы можем провести тестирование DevSlp информативным, и в то же время лёгким для понимания способом.

Используя тестовый скрипт для записи силы тока и генерацию соответствующих команд, в конечном счёте, мы получили следующие результаты:

Этот пример взят из обзора Plextor M6S. Тестовый сценарий начинается с активного простоя, затем генерирует команды записи (первый скачок потребляемой мощности). После 20 000 команд ввода/вывода на накопитель посылается сигнал DevSlp (показан фиолетовыми колонками на графике). В зоне DevSlp на вход в режим DevSlp по команде накопитель тратит несколько десятков миллисекунд и остаётся в этом режиме, потребляя всего 2,5 мВ, до выхода из DevSlp (отмечено второй фиолетовой колонкой). Затем выполняются ещё команды ввода/вывода, и перед завершением скрипта добавляется время простоя. Результаты записываются в миллиамперах и конвертируются в ватты.

Тестирование энергопотребления с DevSlp

На этот раз будем говорить по существу, поскольку все тесты энергопотребления представлены в следующем разделе. Сейчас мы хотим показать вам результаты в режиме сна и DevSlp для накопителей, которые есть в нашей лаборатории.

Инструменты тестовой платформы ULINK DevSlp достаточно чувствительны для измерения силы тока вплоть до тысячных. Умножив показатель SSD формата 2,5 дюйма на расчётный показатель шины 5 В на БП, мы получаем результат в мВт из мА. Для SSD с интерфейсами mSATA и M.2 SATA мы производим умножение на расчётное значение тока шины 3,3 В.

Для активации режима DevSlp наш скрипт DriveMaster 2012 сначала включает функцию сна на устройстве. Далее он проходит по режимам управления питанием, и, наконец, активирует DevSlp из режима сна. У этой процедуры есть название: DESO. Расшифровывается как DevSlp Entry from Slumber Only (Вход в DevSlp только из сна). Поэтому последней остановкой перед DevSlp является сон.

Измерения DevSlp

Прежде всего, необходимо показать потребляемую мощность накопителей в режиме DevSlp. Если бы мы не перевели результаты в мВт, то в значениях было бы слишком много нулей. Помните об этом, сравнивая показатели со значениями в следующем разделе.

По спецификациям Samsung 850 Pro снижает энергопотребление в режиме DevSlp до 2 мВт. Но это, мы полагаем, для модели ёмкостью 256 Гбайт. Наш прибор показал всего 1 мВт (0,2 мА) на версии 128 Гбайт и 2,5 мВт на версии 1 Тбайт.

Сравните эти показатели с Samsung 840 EVO 1 Тбайт в формате mSATA (Samsung 840 EVO 2,5 дюйма не поддерживает DevSlp). При одинаковом контроллере мы получили 15,3 мВт (5,1 мА * ~3,3 В). Понятно, что производители сейчас начнут оптимизировать DevSlp. Энергопотребление других накопителей с поддержкой технологии варьировалось в пределах 2,5-5 мВт. Мы даже не знали, что Crucial M500 поддерживает DevSlp, причём технология нормально функционирует.

Самое низкое энергопотребление в режиме сна (Lowest slumber)

Это, возможно, более важное измерение, поскольку затрагивает интересы большего числа пользователей. Показатель энергопотребления в режиме сна важен для ноутбуков, не использующих подключённый режим ожидания (connected standby). Если активирован DIPM, эти показатели вы получите, когда система решит уйти в сон. Такое поведение нежелательно для настольного ПК, поэтому раньше мы показывали только значения в активном простое.

Не все накопители поддерживают все тонкости управления питаниям, поэтому это самое низкое состояние энергопотребления, не относящееся к DevSlp.

Samsung и здесь отличается низким энергопотреблением. Две модели по 1 Тбайт, оснащённые MEX, демонстрируют энергопотребление всего 38 мВт, или вдвое выше, чем Samsung 840 EVO mSATA использует в режиме DevSlp. Примерно столько же потребляет Samsung 850 Pro 128 Гбайт в режиме глубокого сна.

Учитывая, что максимальная потребляемая мощность SSD ёмкостью 1 Тбайт составляет 3000 мВт, результат просто восхитительный. Управление питание в действии.

Обзор SSD Samsung 850 Pro | Тестирование энергопотребления

Энергопотребление в режиме простоя

Показатели 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.

Показатель потребления энергии в активном простое имеет критическое значение, особенно для мобильных платформ. Однако простой на разных системах выглядит по-разному. Почти каждый протестированный нами накопитель имел один и более режимов низкого энергопотребления, вплоть до функции DevSleep, которую мы рассмотрели в предыдущем разделе.

Samsung заявляет, что энергопотребление в простое не превышает 0,4 Вт, однако мы видим стабильные 0,28 Вт для моделей Samsung 850 Pro на 128, 256 и 1024 Гбайт. При округлении у версии ёмкостью 256 Гбайт получается 0,29 Вт.

Среднее энергопотребление 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. Можно наблюдать, как энергопотребление накопителей падает до состояния простоя между пиками различной интенсивности.

Максимум для новых накопителей колеблется в пределах 2-3 Вт, причём минимум между задачами у них составил 0,3 Вт. Поскольку ёмкость этих SSD различается, мы видим не идентичные показатели. Но, судя по графику, можно с уверенностью сказать, что Samsung 850 Pro работает экономично, даже при высокой нагрузке.

Максимальная потребляемая мощность для Samsung 850 Pro 1 Тбайт составила приблизительно 3 Вт. Для других ёмкостей цифры будут чуть ниже, но разница небольшая. Мы считаем, что в SSD меньшей ёмкости используются матрицы меньшего размера. Нам пока мало что известно о V-NAND, поэтому наверняка знают только инженеры Samsung.

Обзор SSD Samsung 850 Pro | Задержка и стабильность производительности

Как правило, для тестирования задержек и стабильности производительности мы просто использовали бы генератор задач. Он очень простой, и при должных тренировках даже обезьяна смогла бы с ним справиться. Но нам понравилась платформа ULINK. Она обеспечивает общую базу для проведения тестов. Для одних измерений она не важна, для других критична. Для тестирования с DriveMaster нам приходится использовать несколько систем, главным образом, это связано с затрачиваемым на задачи временем. Две одинаковые системы обеспечивают идентичную производительность с DM2012.

Задержка

Тест ULINK Latency использует методику, которая немного отличается от той, что мы использовали ранее. Сначала накопитель проходил безопасную очистку. Затем его ёмкость дважды заполнялась последовательными записями и один раз произвольными. Сразу после этого начинался тест на задержки.

Этот скрипт тестирует последовательный доступ посекторно, последовательно тестируя по 512 байт. Это делается два миллиона раз для чтения и два миллиона раз для записи, и вуаля! В мгновение ока вы получаете один результат для чтения и один для записи.

Накопители Samsung выглядят впечатляюще. Не только Samsung 850 Pro, но и Samsung 840 EVO вместе Samsung 840 Pro отличаются низкими задержками. Конкуренты тратят гораздо больше времени на выполнение чтения и записи при одинаковых условиях. В хвосте сегодня Crucial MX100. Этот список будет пополняться новыми SSD, ожидающими обзора, но уже сейчас можно сделать вывод, что экономия бюджета приводит к негативным последствиям.

Стабильность производительности

Этот ещё один тест, который раньше мы выполняли иначе. Нам и сама фраза “стабильность производительности” не очень-то нравится. Но нам нравится тест ULINK PerfCon. Он предлагает шесть пакетов: чтение блоками 4 Кбайт, запись блоками 4 Кбайт и 50% чтения/50% записи произвольно и последовательно. Мы не будем докучать результатами всех шести тестовых пакетов. На наш взгляд, самым интересным является тест последовательного чтения/записи блоками 4 Кбайт в соотношении 50%/50%.

Хитрость заключается в том, что после предварительной подготовки, описанной выше, генерируется 1000 точек данных с шагом в одну секунду. Самый низкий результат 95,5го перцентиля делится на среднее значение IOPS, чтобы получить один показатель стабильности в процентах. Абсолютная скорость транзакций в это число не включается, поэтому в отдельной диаграмме мы выводим среднее, минимальное и максимальное значение IOPS.

Как видите, среднее, минимальное и максимальное значения выравниваются ближе к вершине списка. В произвольной задаче блоками 4 Кбайт, где операции разделены на запись и чтение, скорость записи 4 Кбайт в устоявшемся состоянии получает ускорение благодаря скорости чтения. Однако некоторым накопителям труднее поддерживать уровень быстродействия при обработке смешанных задач.

Intel SSD 730, естественно, выходит вперёд благодаря высокой средней скорости ввода/вывода. За ним выстраиваются накопители Samsung. Между самым высоким и самым низким средним показателем существует практически 2,5-кратная разница. Но каковы результаты в процентах?

Vector показывает довольно странный результат, в то же время, 65% для MX100 – весьма неплохо. Intel SSD 730 сохраняет 87% скорости, а призовые места занимает ряд Samsung 850 Pro, в котором лидирует модель ёмкостью 256 Гбайт. Все они удержались выше 91%. Даже без дополнительного резервирования Samsung 850 Pro доминируют в тесте стабильности.

Обзор SSD Samsung 850 Pro | Повышение быстродействия за пределы интерфейса SATA

Превосходство серии Samsung 850 Pro в некоторой степени приглушается ограничениями интерфейса SATA 6 Гбит/с, в пределах которого работают данные SSD. Нет сомнений, накопитель получился быстрым и сбалансированным. Но большинство накопителей, рассмотренное за последнее время, оказалось всего в двух шагах от Samsung 850 Pro, так что новинку вряд ли можно назвать бесспорным и непобедимым лидером. Однако результаты тестов говорят сами за себя, и в большинстве из них Samsung оказывается на вершине.

Мы по-прежнему будем жаловаться на интерфейс 6 Гбит/с, используемый в новых SSD, до тех пор, пока альтернативный разъём не получит более широкое распространение. Тем временем, 3D V-NAND, как и предполагалось, обеспечивает прирост производительности и снижение энергопотребления.

Кстати говоря, наши показатели в режиме DevSlp впечатляют, однако для настольных систем в них есть и негативная сторона, поскольку режимы сна с крайне низким энергопотреблением вносят нежелательную задержку. Польза данной функции хорошо проявляется в мобильном сегменте, и, скорее всего, Samsung 850 Pro будет часто использоваться в ноутбуках.

Аналогичным образом, большинство энтузиастов вряд ли воспользуется возможностями шифрования, реализованными в модели Pro. Мы подозреваем, что многие накопители Samsung 850 Pro будут использоваться в массивах накопителей, в которых шифрование обеспечивается за счёт аппаратного контроллера RAID. В противном случае, не совсем ясно, сколько места будет уходить на шифрование полного накопителя по стандарту Microsoft eDrive или Opal 2.0.

Центральное место в Samsung 850 Pro занимает технология 3D V-NAND, которая, по утверждению компании, вносит весомый вклад в устойчивость к перезаписи. Этот параметр сложно протестировать (и получить полезную информацию). Да, благодаря новой технологии повысилась производительность, и мы это проверили. Также снизилось энергопотребление, и этот параметр мы измерили на специальном оборудовании. К сожалению, показатель TBW (количество записанных терабайт), какой бы обманчивый он не был, требует больше информации, которой от Samsung мы не получили. На время гарантийного срока Intel SSD 730 может выдержать до 70 Гбайт записи в день, в то же время, Samsung 850 Pro должен обеспечить примерно 40 Гбайт в день, но с учётом десятилетней гарантии. Если сократить этот срок до пяти лет, то получается, что характеристика выносливости Samsung 850 Pro составит 80 Гбайт/день.

Конечно, Samsung не раскрывает метод, используемый для расчётов, но это и не важно. Когда-то мы записали на Samsung 830 256 Гбайт почти семь миллионов гигабайт. Самое главное – как интерпретировать результаты тестирования выносливости. Ситуацию можно рассматривать следующим образом: в ХХ веке средняя продолжительность жизни человека выросла. В век прогресса незначительные заболевания лечились более эффективно, и на этом фоне число смертей от рака и болезней сердца возросло. Мы реже стали умирать от болезней, и всё больше населения доживает до естественной смерти от старости. Но все мы когда-нибудь от чего-нибудь умрём. Аналогичным образом, любой SSD через какой-то срок престанет функционировать. Если причиной гибели не станет наличие слабого звена, например плохое управление NAND-памятью, использование некачественных компонентов или слабой прошивки, то накопитель продержится очень долго. Большинству пользователей не стоит волноваться по этому поводу.

Но следует помнить, что, несмотря на десятилетний гарантийный срок, он ограничен показателем TBW (записанных терабайт). Вам даётся десять лет или 150 TBW, в зависимости от того, что наступит раньше. Учитывая гарантийное ограничение по записи, увеличение гарантийного срока на пять лет вряд будет дорого стоить для Samsung в долгосрочной перспективе. Кроме того, рейтинг TBW для всех накопителей одинаковый. Скорее всего, при расчётах подопытным был SSD ёмкостью 128 Гбайт, как наименьший знаменатель. С трудом верится, что Samsung 850 Pro 1 Тбайт не превысит заявленное значение.

Выжимание потенциала интерфейса SATA 6 Гбит/с до последнего бита может показаться пустой затеей, но именно это дало Samsung 850 Pro дополнительный процент, обеспечивший выигрышную позицию. Между среднестатистическим SSD и Samsung 850 Pro нет огромной разницы, а по сравнению с накопителями одного класса, она ещё меньше. В конце концов, многие тесты систем хранения склонны к преувеличению различий. Если мы заменим вашу Radeon R9 290X на простую 290, вы, возможно, даже не заметите разницы. Аналогичным образом, при апгрейде Samsung 840 EVO на Samsung 850 Pro вы более чем вероятно не почувствуете изменений. Преимущества проявляются лишь тогда, когда SSD работают на пределе своих возможностей. В таких ситуациях Intel SSD 730 и новые Samsung 850 Pro действительно показывают сильные позиции.

Честно говоря, большинству наших читателей (даже истинным энтузиастам) накопители Samsung 850 Pro ни к чему, особенно если учесть их цену. Большинство наших настольных ПК и ноутбуков прекрасно обслуживается более бюджетными решениями, широко представленными на рынке. Сейчас продаётся масса накопителей с ценой гигабайта ниже $0,50, включая некоторые версии Samsung 840 EVO, которые обходят флагманские модели с ценой в два раза выше. Но есть категория пользователей, которая готова платить больше за самый быстрый процессор и самую быструю видеокарту. Они используют серверы начального уровня, работают с видео высокого разрешения, создают чувствительные к производительности RAID-массивы, и тому подобное. Именно таким людям должна понравиться серия Samsung 850 Pro.

Можно сказать, что Samsung выкрутила скорость до предела SATA 6 Гбит/с. Больше двигаться в рамках данного интерфейса некуда, и мы надеемся увидеть версии Samsung 850, разработанные для других разъёмов. Но каким-то образом Samsung 850 Pro на нашем тестовом стенде смог вытянуть ещё немного производительности. Это триумф серии. Однако она подходит только продвинутым пользователям (по крайней мере, пока цены не снизятся). Другие производители также хотят выделить себя наподобие Samsung, однако сегодня корону удерживает Samsung 850 Pro.