Samsung SM951-NVMe против AHCI и 850 Pro SATA – THG.RU

Samsung SM951-NVMe против AHCI и 850 Pro SATA | Введение

Некоторые читатели пожаловались на отсутствие SATA-накопителей формата 2,5″ в обзоре SM951. Но дело в том, что SSD на базе SATA и PCIe не совсем правильно сравнивать друг с другом. Мы стараемся сравнивать сопоставимые продукты, подбирая соперников по типу интерфейса или цене. Samsung 850 Pro, безусловно, очень быстрый SATA SSD формата 2.5″, но он играет совсем в другой лиге.

Чтобы не быть голословными, в этот раз мы сравним Samsung 850 Pro 256 Гбайт и Samsung SM951 AHCI 256 Гбайт. Также мы познакомим вас с Samsung SM951-NVMe 256 Гбайт, который появился в июне.

На этот раз в семействе Samsung SM951-NVMe доступна только модель на 256 Гбайт. Некоторые сайты опубликовали обзоры накопителя Samsung SM951-NVMe, взятого из мини PC Intel NUC. Но мы узнали, что образцы от Intel не поставляются с финальной версией прошивки. Поэтому мы решили подождать, пока появится финальная рыночная версия SSD.

Intel – не единственная компания, получившая ранние версии накопителей Samsung SM951-NVMe. Как минимум еще один дистрибьютор имел на руках партию этих SSD, готовых к продаже, но Samsung отозвала их для обновления прошивки. Если бы эта прошивка была не так важна, Samsung SM951-NVMe уже давно были бы на полках магазинов.

Samsung SM951-NVMe против AHCI и 850 Pro SATA | Технические характеристики

Модель SM951 AHCI на самом деле не имеет аббревиатуры в AHCI названии продукта. Однако в новом Samsung SM951-NVMe указание интерфейса в названии присутствует. Не забывайте про это, делая заказ.

Не трудно заметить, что по некоторым параметрам накопители SM951 на базе PCIe до трех раз быстрее Samsung 850 Pro с интерфейсом SATA 6 Гбит/с. Подробный обзор Samsung 850 Pro можно найти здесь, а SM951 с интерфейсом AHCI здесь и здесь. Сегодня мы сфокусируемся на Samsung SM951-NVMe.

При работе с последовательными данными Samsung SM951-NVMe лишь немного быстрее, чем модели с интерфейсом AHCI. Основной прирост производительности происходит при операциях чтения произвольных данных. В спецификациях SM951 (AHCI) указывается скорость произвольного чтения до 90000 IOPS. Это меньше, чем у Samsung 850 Pro, максимум которого составляет 100000 IOPS. Хотя нам удалось добиться более высокого показателя IOPS при произвольном чтении с накопителя AHCI, он не смог даже приблизиться к Samsung SM951-NVMe с заявленной скоростью произвольного чтения до 300000 IOPS.

Скорость произвольной записи также повысилась. Samsung SM951-NVMe емкостью 256 и 512 Гбайт обеспечивают до 100000 IOPS. Модель на 128 Гбайт имеет потолок в 83000 IOPS. И это выше 70000 IOPS, которые Samsung указывает для моделей SM951 AHCI.

Мы считаем, что Samsung останавливает измерение IOPS при глубине очереди 32 (предел для SATA). Почему мы так считаем? Дело в том, что в наших тестах при более высоких глубинах очереди SM951 AHCI показал свыше 160000 IOPS для произвольного чтения. Также с помощью одного исполняемого модуля мы не смогли добиться указанных в спецификациях Samsung SM951-NVMe 300000 IOPS.

И еще одно важное замечание. Ранее мы опубликовали данные, по которым SM951 AHCI, взятый из ультрабука Lenovo, был медленнее, чем тот же SSD, приобретенный в RamCity. Но с тех пор Lenovo обновили прошивку, в результате производительность вышла на ожидаемый уровень. Новую прошивку для SSD SM951 в ноутбуках Lenovo можно найти здесь.

Цены и аксессуары

Samsung SM951-NVMe все еще не доступен в рознице, но мы ожидаем, что ситуация в ближайшие недели изменится. Роб Блант из австралийского магазина RamCity прокомментировал ситуацию так: “Изначально ожидалось, что накопители поступят на склады дистрибьюторов SSI через пару недель, но Samsung решила подождать, пока распространиться новое обновление прошивки. В связи с этим поставки SSD были отложены. Мы ожидаем, что поставки Samsung SM951-NVMe возобновятся примерно в середине июля”.

Поскольку SSD поставляются в OEM-версии, комплектовать драйверами и формировать комплект аксессуаров будут ритейлеры. Большинство протестированных нами накопителей поставлялись в антистатическом пакте в коробке с подкладкой из пенопласта. К сожалению, SSD Samsung от партнеров группы SSI не комплектуются программами Magician.

Samsung SM951-NVMe против AHCI и 850 Pro SATA | Детали

Сначала мы не собирались удалять наклейки с SM951 и Samsung SM951-NVMe, поскольку накопители должны быть одинаковыми. Однако во время фотосессии мы заметили, что не совсем так.

На верхнем снимке модель Samsung SM951-NVMe находится сверху. Посмотрите на третью буква в модельном номере. Накопитель Samsung SM951-NVMe отмечен буквой V, а AHCI – буквой H.

В обоих SSD используется трехъядерный контроллер UBX.

Обе модели емкостью 256 Гбайт оснащаются ОЗУ DDR2 с низкой потребляемой мощностью.

Когда мы снимали SSD сзади, чтобы показать, что чипы флеш-памяти в моделях этой емкости расположены с одной стороны, мы заметили, что один накопитель был немного выше. Посмотрев внимательнее, мы обнаружили разную NAND-память. SM951 AHCI использует стек из восьми кристаллов (на каждый флэш-декодер Samsung), а Samsung SM951-NVMe использует стек из шестнадцати кристаллов. Соответственно, плотность кристаллов разная.

Но более никаких отличий у флеш-памяти нет.

Samsung SM951-NVMe против AHCI и 850 Pro SATA | Четырехстороннее тестирование производительности

Скорость последовательного чтения

Дополнительную информацию по тестированию накопителей можно найти в статье “Как мы тестируем HDD и SSD”.

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

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

Samsung 850 Pro – это отличный SSD, даже несмотря на то, что интерфейс SATA 6 Гбит/с ограничивает его производительность. Мы уверены, что флеш-память типа 3D V-NAND способна на более высокую производительность, чем двухбитная память MLC NAND от Samsung. Однако контроллер не может раскрыть свой теоретический потенциал, когда все упирается в интерфейс.

Оба SM951 освободились от оков стандарта SATA, представленного в 2008 году. На представленных выше графиках, мы видим, что протокол AHCI, внедренный вместе с Windows Vista, является костылем для флеш-накопителей PCIe. Пиковая скорость последовательного чтения у двух SSD-накопителей SM951 на 256 Гбайт идентична, но на низкой глубине очереди мы видим большой разрыв в показателях. У Samsung SM951-NVMe задержка меньше, чем у AHCI, а это увеличивает производительность, когда необходимо обработать много сложных команд.

Большинство задач настольных ПК имеют низкую глубину очереди. Поэтому мы бы предпочли небольшое ускорение на низких глубинах очередей, вместо большого прироста скорости на высоких. Таким образом, выросла бы полезная производительность. Возможно, это оправдывает дополнительные расходы на Samsung SM951-NVMe, но для Samsung 850 Pro это уже не имеет никакого значения. Разница в производительности очень большая и сопоставима с разницей между HDD и SSD. Когда твердотельные накопители только начали появляться, читатели хотели, чтобы мы сравнивали их с самыми быстрыми механическими жесткими дисками. С тех времен ничего не изменилось, хотя и так понятно, что разница будет просто огромная. Вот почему мы редко добавляем SATA-накопители в сравнительные обзоры SSD на PCIe. Термин “Следующее поколение” в этих накопителях используется не только в маркетинговых целях.

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)

В тесте последовательной записи оба SM951 продемонстрировали практические идентичную производительность. Здесь узким местом является флеш-память, а не тип протокола. Многие надеются, что Samsung представит на пресс-конференции SSD Global Summit в июле клиентский SSD с протоколом NVMe и интерфейсом PCIe, который будет оснащаться памятью 3D V-NAND. Если этот продукт появится, нам, наконец, удастся сравнить память 1xnm MLC и 3D V-NAND без помех со стороны SATA.

Произвольное чтение

Произвольное чтение, IOPS (больше – лучше)

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

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

Поскольку NVMe снижает задержки, логично предположить, что самый значительный прирост скорости будет наблюдаться в операциях с произвольным доступом. Флеш-память 1xnm MLC от Samsung достаточно быстро читает данные, чтобы продемонстрировать преимущества NVMe. До выравнивания скорость Samsung SM951-NVMe 256 Гбайт SSD достигает чуть более 250000 IOPS. SM951 256 Гбайт, использующий такой же контроллер и NAND, но старый протокол AHCI, упирается в цифру 100000 IOPS.

Пиковая скорость, конечно, интересный показатель, но большинство пользователей заметят прирост как раз таки на низких глубинах очередей. При QD1, SSD на NVMe выполняет примерно на 2000 операций произвольного чтения больше, что эквивалентно ускорению при смене поколений типичного SSD. Это, как правило, случается каждый год. Но в этот раз Samsung представила смену всего через несколько месяцев.

Сравнение Samsung SM951-NVMe и Samsung 850 Pro при низкой глубине очереди показывает ускорение эквивалентное двум поколениям. В большинстве пользовательских ПК 80% активности составляются операции чтения и около 20% – записи. Они, как правило, имеют произвольный характер. Учитывая эти факторы, разница в произвольности по сравнению с Samsung 850 Pro очень большая.

Изменив параметры нашего теста, нам удалось получить заявленные Samsung 300000 IOPS при произвольном чтении. Для этого нам пришлось имитировать задачи корпоративного класса.

Произвольная запись

Произвольная запись, IOPS (больше – лучше)

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

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

Наша процедура тестирования SSD включает ограниченную форму предварительной подготовки. Следуя ей, накопители не доводятся до своего устойчивого состояния, как мы это делаем в обзорах SSD корпоративного класса, но и свежими, т.е. прямо из коробки, мы их тоже не тестируем.

Для обеих моделей SM951 Samsung заявляет скорость произвольной записи до 90000 IOPS. Мы легко подтвердили эти цифры. В свежем состоянии скорость еще выше.

Согласно данным Samsung, Samsung 850 Pro 256 Гбайт может достигать 100 000 IOPS в операциях произвольной записи. Этот показатель реален, но он не достигается после нашей предварительной подготовки, когда активируются алгоритмы сбор мусора и выравнивания износа. Все контроллеры выполняют эти задачи по-разному. Чуть позже мы подробно проанализируем, как Samsung выполняет фоновую очистку.

Samsung SM951-NVMe против AHCI и 850 Pro SATA | Тестирование в смешанных задачах и в устойчивом состоянии

Смешанные нагрузки – 80% последовательного чтения

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

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

Когда выполняется только чтение данных, Samsung SM951-NVMe демонстрирует более высокую скорость работы, чем модель с AHCI при низкой глубине очереди. При смешанных операциях чтения и записи и глубине очереди равной единице Samsung SM951-NVMe сохраняет небольшое преимущество. При QD2 в показателях производительности наблюдается паритет. Дальше преимущество остается за моделью с протоколом AHCI.

Сложно сказать, почему Samsung SM951-NVMe в этом тесте не показала сильную лидирующую позицию. Вполне возможно, что архитектура SM951 еще не полностью оптимизирована.

Смешанные нагрузки – 80% произвольного чтения

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

С другой стороны, при произвольных операциях Samsung SM951-NVMe достигает более высокой скорости с ростом глубины очереди, чем модель AHCI. При низких глубинах очереди, разница в производительности минимальна. В реальных условиях вы ее не заметите.

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)

Два SM951 256 Гбайт демонстрируют практически идентичную скорость выполнения последовательных операций в устойчивом состоянии. Это справедливо и для произвольных операций блоками 4 Кбайт в устойчивом состоянии. Этот тест больше подчеркивает особенности архитектуры и прошивки, чем саму флеш-память или контроллер.

Здесь мы хотим сосредоточить внимание на увеличении производительности по сравнению с Samsung 850 Pro 256 Гбайт. Читатели часто говорят, что мы преуменьшаем разницу между SATA и PCIe. Для некоторых приложений это верно. Все сводится к типу нагрузок, которым вы собираетесь подвергать ваш накопитель.

Выполнив множество последовательных и произвольных операций записи, мы протестировали Samsung SM951-NVMe в HD Tach, чтобы посмотреть падение скорости последовательных операций и влияние фоновой активности. Производители контроллеров используют собственный алгоритм для обработки этих задач. Иногда он меняется после обновления прошивки. Но в большинстве случаев изменения возникают вместе с появлением новых процессоров.

Клиентские накопители Samsung не очень агрессивны в плане использования TRIM и очистки освобождающихся ячеек. При тяжелых реальных нагрузках мы часто видим падение производительности. В какой-то момент все клиентские SSD-накопители переходят из свежего в устойчивое состояние. Мы обращаем внимание на объем работы, который проходит до его наступления, и количество времени, необходимое на восстановление. Как правило, SSD производства Samsung теряют скорость быстрее и восстанавливаются дольше других решений.

Однако это не всегда плохо. Это лишь означает, что флеш-память изнашивается медленнее из-за меньшего усиления записи. Для того чтобы подготовить ячейки для новой записи, нужно прочесть всю страницу флеш-памяти и переписать данные без старой информации, которая была удалена. На некоторых SSD этот процесс проходит очень агрессивно, в результате чего флеш-память быстрее приходит в негодность. Кроме того, циклы чтения, стирания и записи требуют дополнительных энергозатрат, поэтому фоновые операции повышают суммарный расход энергии. Это в значительной степени влияет на время автономной работы от батареи.

Скорость произвольных операций записи в устойчивом состоянии

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

4 Кбайт, устойчивое состояние, последние сто блоков данных, IOPS (больше – лучше)

В тестах произвольной записи блоками 4 Кбайт в устойчивом состоянии нас интересуют две вещи. Первое, это, конечно же, скорость в IOPS, чем больше – тем лучше. Второе, как тесно связаны минимальные и максимальные показатели IOPS по отношению друг к другу. Это мы называем устойчивостью производительности.

Два SM951 256 Гбайт обеспечили более высокую пиковую скорость произвольной записи в устойчивом состоянии, чем Samsung 850 Pro, но отклонение между минимальным и максимальным значением у них больше. Некоторые продукты корпоративного класса фактически ограничивают скорость произвольной записи, чтобы обеспечить более равномерный поток данных в приложениях, которые полагаются на устойчивую производительность, а не на максимальную скорость.

Samsung SM951-NVMe против AHCI и 850 Pro SATA | 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, легкая нагрузка, время обслуживания (меньше – лучше)

Adobe Photoshop, тяжелая 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)

Здесь мы впервые можем сравнить два SM951 с Samsung 850 Pro в реальных настольных приложениях. Мы не ожидали, что Samsung SM951-NVMe покажет более высокую скорость, чем модель на AHCI, но небольшое ускорение все же имеется. Многие из этих тестов выполняются в один поток на малой глубине очереди.

Исключение составляет тяжелая нагрузка в Photoshop, в которой разница между двумя PCIe-накопителями составила почти две секунды. Однако по сравнению с Samsung 850 Pro SSD Samsung SM951-NVMe выполняет работу на целых 10 секунд быстрее. Также в Photoshop Heavy наблюдается самый заметный разброс в результатах. Разница в большинстве других тестов не превышает нескольких секунд.

Общая пропускная способность, Мбайт/с (больше – лучше)

Каждый прогон теста занимает около 20 минут. За этот промежуток времени мы видим большой разрыв между тремя SSD. Результаты выше приведены в Мбайт/с, а не в минутах, затраченных на выполнение. Это сделано чтобы показать, что небольшие различия по времени имеют большое влияние на пользовательский опыт.

Samsung SM951-NVMe против AHCI и 850 Pro SATA | 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 тяжелых задачах, Мбайт/с (больше – лучше)

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

Расширенные тесты PCMark 8 используют те же данные, что и реалистичные тесты PCMark 8, но запускают модули один за другим, после предварительной подготовки накопителей. После того, как достигается устойчивое состояние, между прогонами добавляется время простоя, чтобы алгоритмы выравнивания износа могли восстановить производительность.

Мы уже упоминали, что эти алгоритмы в SSD от Samsung не так агрессивны, как в некоторых других накопителях, поэтому очистка занимает больше времени. Поскольку в обзоре участвуют SSD одного производителя, нет нужды сравнивать выравнивание износа. Но хотим отметить, что в фазе восстановления этого теста SSD от Samsung обеспечат более высокую производительность, если пауза между тестами будет больше пяти минут. Производительность также улучшится, если Samsung выделит резервные области на своих SSD. Сразу с завода все три SSD предоставляют пользователю полный объем LBA для хранения данных. В процессе форматирования вы можете самостоятельно оставить 240 Гбайт емкости из 256 Гбайт для пользовательского пространства, а 16 Гбайт отдать под фоновые операции.

После реалистичных тестов PCMark 8 показатели пропускной способности нас не удивляют. Обладая общей архитектурой, эти SSD в одинаковых задачах ведут себя одинаково. Разница только в скорости.

Время обслуживания

Время обслуживания, секунды (меньше – лучше)

Время обслуживания в тяжелых задачах, секунды (меньше – лучше)

Время обслуживания в простых задачах, секунды (меньше – лучше)

Время обслуживания показывает нам, сколько времени нужно каждому тестовому прогону на завершение всех своих подзадач. Два SM951 256 Гбайт имеют меньшие скачки производительности, чем Samsung 850 Pro 256 Гбайт при измерении в тяжелых и легких нагрузках. Пользователям настольных ПК следует обратить внимание на часть теста, отвечающую за восстановление (последняя диаграмма из трех выше), поскольку она говорит о производительности при ежедневной работе. Профессиональным пользователям, работающим с ресурсоемкими приложениям рабочих станций, подразумевающих много операций записи, лучше обратить внимание на второй график с результатами в устойчивом состоянии.

Накопители SM951 были разработаны, чтобы обеспечить высокую производительность для профессиональных пользователей. Однако низкие задержки в фазе восстановления делают их привлекательными для всех. Samsung точно не проектировала SM951 для легких нагрузок, и высокие показатели в таких задачах – это лишь побочный эффект создания очень хорошего SSD для рабочих станций.

Samsung SM951-NVMe против AHCI и 850 Pro SATA | Заключение

Вы, наверное, заметили, что в обзоре не хватает тестов работы от батареи ноутбука, которые мы обычно проводим для потребительских SSD? Здесь и всплывает негативный момент NVMe – совместимость. Хотя наш тестовый ноутбук Lenovo X1 Carbon Gen 3 полностью поддерживает AHCI-версию SM951, с NVMe-моделью платформа с процессором Broadwell стартовать отказывалась. Возможно, Lenovo добавит поддержку позже, но на сегодняшний день система выдает ошибку, говорящую о невозможности запуска. Естественно, без этого мы не можем провести тесты работы от батареи с этим накопителем.

И это указывает на еще большие проблемы. Некоторые производители материнских плат выпустили обновления прошивки с поддержкой NVMe для новых платформ на базе x99 и Z97. Но старые платы остались без внимания. Многие энтузиасты используют системы на чипсетах Z87 и Z77. Если производитель вашей системной платы не позаботился о добавлении поддержки NVMe, вы не сможете загрузить систему с NVMe SSD в ближайшее время. Надеемся, что со временем ситуация будет исправлена, хотя владельцам действительно старых матплат не стоит рассчитывать, что их система вдруг получит новые возможности.

Если у вас уже есть SSD SM951 с AHCI, мы не будем рекомендовать менять его на модель с NVMe из-за небольшого прироста производительности. Он работает быстрее, но не намного. Однако переход с Samsung 850 Pro на Samsung SM951-NVMe даст ощутимое ускорение, выраженное в пониженных задержках.

Перед покупкой важно учитывать не только совместимость, но и емкость. Максимальная емкость SM951 ограничена 512 Гбайтами, в то время как у Samsung 850 Pro есть версия в 1 Тбайт. Об этом стоит помнить, если ваша папка Steam/Origin уже трещит по швам.

На сегодняшний день Samsung 850 Pro 256 Гбайт является одним из самых быстрых SATA-накопителей на рынке. Samsung SM951-NVMe 256 Гбайт является самым быстрым клиентским PCIe SSD в емкостях до 400 Гбайт. Мы ожидаем, что он будет продаваться по цене около $255. Это гораздо дешевле, чем Intel SSD 750 400 Гбайт, который также работает с NVMe. Если вы хотите обойти лимиты производительности интерфейса SATA, но не хотите тратиться на лишнюю емкость, то хорошим вариантом могут стать версии Samsung SM951-NVMe на 128 Гбайт.

Когда накопители появятся в продаже, мы постараемся опубликовать результаты производительности моделей Samsung SM951-NVMe 128 Гбайт и 512 Гбайт. Очень интересно, какую позицию Samsung SM951-NVMe 512 Гбайт займет по отношению к Intel SSD 750 400 Гбайт.

Преимущества:

• Самый быстрый SSD формата m.2 из существующих.
• Технологии и производительность корпоративного класса по цене потребительских моделей.

Недостатки:

• Пока еще отсутствует в продаже.
• Плохая совместимость. Нужны обновления прошивок материнских плат.
• Высокая цена по сравнению с накопителями на базе SATA.