Твердотельный терабайт: Crucial M500 960 Гбайт против Samsung 840 EVO 1 Тбайт

Введение

Как говорят прогнозы, выдаваемые аналитиками и производителями, в течение 2014 года никаких серьёзных колебаний цен на флеш-память никто не ждёт. С одной стороны спрос на чипы NAND сопоставим с предложением, а с другой – внедрения каких-либо новых технологий в ближайшее время в этой отрасли не предвидится. Всё это значит, что после произошедшего в прошлом году достаточно заметного снижения, цены твердотельных накопителей в 2014 году, скорее всего, не будут подвержены значимым изменениям. И если вы планируете в обозримом будущем приобретение нового SSD, то рассчитывать, видимо, следует на установившийся уровень цен порядка четверти доллара за каждый гигабайт ёмкости накопителя. Наибольшим же спросом в этой связи будут продолжать пользоваться модели ёмкостью от 128 до 256 Гбайт, даже несмотря на то, что обычно такие накопители не могут единолично взять на себя роль дисковой подсистемы современного компьютера, предполагая сосуществование либо с классическим механическим диском, либо с облачным хранилищем данных.

Однако такое положение дел, естественно, устраивает далеко не всех. Всегда среди приверженцев новых технологий находятся те, которые хотят «всего и сразу». Наличие такой прослойки энтузиастов оправдывает существование, например, тысячедолларовых видеокарт и процессоров, этой же аудитории адресуются и элитные сверхдорогие модели SSD, имеющие ёмкость, серьёзно превышающую среднерыночный показатель.

До недавнего времени максимальный объём накопителей c SATA3-интерфейсом не превышал 512 Гбайт. Эта граница была обусловлена самой архитектурой современных флеш-дисков. Представленные на рынке контроллеры SSD имеют по восемь параллельных каналов для флеш-памяти, к каждому из которых возможно подключение не более чем восьми устройств NAND. Повсеместно используемые в основе твердотельных накопителей полупроводниковые устройства флеш-памяти имеют объём 64 Гбит, что в итоге и ограничивает предельную ёмкость SSD полутерабайтной величиной. Однако в течение прошлого года некоторые производители полупроводников начали серийный выпуск вдвое более ёмких кристаллов NAND-памяти. Это обусловило появление на рынке принципиально новых потребительских моделей с объёмом, достигающим 1 Тбайт.

Такие модели SSD интересны не только тем, что позволяют собирать конфигурации, использующие дисковую подсистему, построенную исключительно на флеш-памяти. Кроме того, на подобные накопители действует и «оптовая скидка»: они значительно выгоднее с точки зрения удельной стоимости одного гигабайта ёмкости, чем флеш-диски более распространённых объёмов. На данный момент в магазинах можно встретить две модели терабайтных флеш-дисков потребительского уровня: Crucial M500 и Samsung 840 EVO. Оба эти SSD изготавливаются самими производителями 128-гигабитной NAND-памяти, которые, судя по всему, не собираются поставлять ёмкую разновидность своих микросхем флеш-памяти на сторону, по крайней мере, в обозримом будущем. Поэтому никаких иных SSD с интерфейсом SATA 6 Гбит/с и ёмкостью порядка 1 Тбайт в ближайшее время ждать не следует. Так что если вы действительно хотите перейти на использование в своей системе гигантских SSD, то выбирать придётся либо Crucial M500, либо Samsung 840 EVO. И в этом обзоре мы решили посмотреть: какой из двух флеш-терабайтников предпочтительнее.

Зачем снова тестировать накопители, которые уже были подробно протестированы, – спросите вы. Ведь действительно, на нашем сайте есть обзор и Crucial M500, и Samsung 840 EVO. Но дело в том, что по тем обзорам судить о производительности модификаций ёмкостью 1 Тбайт невозможно. В моделях максимальной ёмкости применяется наиболее производительное восьмикратное чередование устройств в каналах контроллера, что делает эти модели быстрее менее объёмных модификаций. Причём, насколько серьёзно такое преимущество, зависит от особенностей архитектуры того или иного флеш-диска. Иными словами, терабайтные SSD могут серьёзно отличаться по своим качествам от менее ёмких моделей. Именно поэтому мы и взялись исследовать их отдельно. Итак, приступим.

Crucial M500 960 Гбайт

Внешне Crucial M500 максимальной ёмкости ничем не отличается от своих младших собратьев. Это абсолютно привычный 2,5-дюймовый накопитель в алюминиевом корпусе высотой 7 мм. Таким образом, поставить в свою систему терабайтный SSD могут не только владельцы настольных компьютеров, но и обладатели тонких ноутбуков.

Оформлен флеш-диск стандартно. Он фактурно окрашен в серебристый цвет, а на обеих его поверхностях наклеены этикетки. С лицевой – красочная маркетинговая, с оборотной – техническая, на которой можно увидеть артикул модели, её серийный номер и идентификатор PSID, который может потребоваться для сброса пароля шифрования (с потерей данных). Но для того чтобы понять, как Crucial M500 удалось запихнуть в свой привод целый терабайт флеш-памяти, нужно взглянуть на его начинку.

В основе SSD лежит хорошо знакомый контроллер Marvell 88S9187 с написанной разработчиками Crucial прошивкой. Этот контроллер построен на базе двухъядерного ARM-процессора и обладает значительной гибкостью, коей и воспользовалась Crucial, реализовав на уровне прошивки поддержку новых 128-гигабитных устройств MLC NAND. Для кэширования микропрограммы и буферизации таблицы трансляции в Crucial M500 используется выделенный буфер на базе DDR3-1600 SDRAM. В рассматриваемом накопителе ёмкостью 960 Гбайт установлен целый гигабайт оперативной памяти, однако производитель подчёркивает, что почти вся эта память нужна для работы внутренних алгоритмов SSD, а не для кэширования операций чтения и записи.

Что же касается флеш-памяти, то она набрана шестнадцатью 64-гигабайтными чипами MT29F512G08CKCABH7, каждый из которых содержит внутри себя по четыре скомпонованных в единое целое 128-гигабитных MLC NAND устройства. Они производится родительской компанией Crucial, Micron, по современному технологическому процессу с 20-нм нормами. Именно благодаря применению таких 128-гигабитных полупроводниковых кристаллов с вдвое увеличенной относительно обычного объёма ёмкостью и стало возможным создание терабайтного твердотельного накопителя, который базируется на вполне ординарном восьмиканальном контроллере. В каждом канале Marvell 88S9187 подключено по восемь MLC NAND устройств, и это – вполне обычный уровень параллелизма. Иными словами, архитектурно Crucial M500 960 Гбайт подобен 512-гигабайтным SSD, секрет же повышенной ёмкости кроется в увеличении размеров ядер MLC NAND.

Применённая в Crucial M500 MLC NAND ядрами имеет и другие особенности. Так, для доступа к данным в ней используются страницы и блоки вдвое большего, чем обычно, размера. Поэтому обращения при чтении, записи и стирании информации порождают более высокие, чем обычно, задержки. Иными словами, несмотря на то, что память в Crucial M500 переведена на новую, третью, версию ONFI-интерфейса с пропускной способностью, возросшей до 400 Мбайт/с на канал, при случайных операциях её реальная скорость будет несколько ниже, чем у повсеместно применяемой MLC флеш-памяти с 64-гигабитными ядрами.

Зато Crucial M500 может похвастать своей надёжностью: хорошая отказоустойчивость – один из козырей этой модели. Формально данный SSD имеет ресурс записи 72 Тбайт, время наработки на отказ 1,2 млн. часов и трёхлетний гарантийный срок, но на самом деле это – очень консервативные оценки, предполагающие самый неблагоприятный режим использования накопителя. Например, если расчёт ресурса вести по «мягкой» методике, предполагая преобладающие последовательные обращения к данным, то его значение поднимется до 500 Тбайт, только вот Crucial не сообщает об этом нюансе в расчётах индивидуальным потребителям.

Приводы Crucial чрезвычайно популярны в корпоративном сегменте, поэтому за их беспроблемное функционирование несёт ответственность целый комплекс разнообразных дополнительных технологий. Во-первых, отметить следует технологию RAIN, которая, используя недоступное для пользователя пространство флеш-памяти, хранит контрольные суммы записанных данных, позволяя восстанавливать информацию даже при полном отказе одной из микросхем MLC NAND. Именно эта технология и объясняет тот факт, что ёмкость максимальной версии Crucial M500 составляет всего 960 десятичных Гбайт. Недоступные же для пользователя целых 130 Гбайт делятся пополам между RAIN и обычным резервом, необходимым для работы алгоритмов выравнивания износа и сборки мусора. Во-вторых, Crucial M500 имеет встроенную систему температурного менеджмента, не допускающую перегрев накопителя. По достижению контроллером 75-градусной температуры, его частота принудительно снижается. И, в-третьих, на плате накопителя установлена батарея конденсаторов. Производитель обещает, что её ёмкости должно хватать для предотвращения потерь данных при сбоях питания.

Плюс к этому, в Crucial M500 есть поддержка стандартов криптографической защиты TCG Opal 2.0 и IEEE-1667. Шифрование по алгоритму AES-256 владельцам этого SSD доступно не только через ATA-пароль, но и посредством «человеческих» программных продуктов, например, через встроенную в Windows 8 и 8.1 функциональность BitLocker.

При этом Crucial, к сожалению, не может предложить никаких фирменных утилит для обслуживания накопителей. Для мониторинга и управления SSD владельцам Crucial M500 предлагается пользоваться сторонними разработками.

Samsung 840 EVO 1 Тбайт

Внешне ничем не выделяется и терабайтный накопитель компании Samsung, относящийся к серии 840 EVO. 250-гигабайтную модель в этой линейке мы рассматривали совсем недавно, и можем сказать наверняка, что попавшая в наши руки сразу вслед за ней версия с объёмом в четыре раза больше выглядит точно также.

Корпус флеш-диска стандартный 2,5-дюймовый, он имеет «низкопрофильную» высоту 7 мм, сделан из алюминия и окрашен в цвет «мокрый асфальт». На верхней поверхности SSD чёрной краской нанесён логотип Samsung, а с оборотной стороны – наклеена этикетка с номерами, артикулом и идентификатором PSID для принудительного сброса пароля шифрования.

А вот внутренности Samsung 840 EVO 1 Тбайт выглядят заметно интереснее, чем его корпус. Во время знакомства с SSD объёмом 250 Гбайт, мы были шокированы поразительно небольшим размером установленной в корпусе печатной платы. Терабайтник Samsung 840 EVO частично унаследовал этот признак: хотя его плата и побольше, она всё равно заметно уступает в габаритах платам стандартного размера. Да и микросхем флеш-памяти на ней всего восемь. Всё это связано с тем, что Samsung овладела уникальной технологией пакетного монтажа полупроводниковых устройств NAND, позволяющей упихнуть в одну микросхему сразу восемь полупроводниковых кристаллов. В результате, у Samsung получается не только обходиться меньшим количеством чипов и экономить текстолит, но и делать ёмкие модификации приводов в форм-факторе mSATA. Да-да, Samsung 840 EVO 1 Тбайт существует и в виде mSATA-платы, это – единственный SSD такой ёмкости в миниатюрном мобильном исполнении.

Но самое главное во флеш-памяти, установленной в Samsung 840 EVO, это – не плотность её компоновки, а то, что она представляет собой TLC NAND. Пока только Samsung решилась на использование в твердотельных накопителях такой памяти, способной хранить в каждой ячейке не два, а три бита информации сразу. TLC-память хороша своей относительно низкой себестоимостью, но из-за использования большего количества уровней зарядов в ячейках (карманах полупроводниковой структуры) она работает медленнее, чем MLC, и быстрее деградирует. Ресурс современной TLC NAND, производимой компанией Samsung по 19-нм технологии для применения в серии 840 EVO, составляет порядка 1000 циклов перезаписи – это в три раза меньше типичного ресурса повсеместно применяемых устройств MLC NAND.

Устройства TLC NAND, нашедшие применение в Samsung 840 EVO, по вполне понятным причинам имеют ёмкость 128 Гбит: иначе сделать терабайтный накопитель, не разрабатывая принципиально новый контроллер, просто не получилось бы. Но в отличие от Micron, в Samsung при этом решили не менять объём страницы памяти, оставив его 8-килобайтным. Это в конечном итоге позволило почти сравнять скорости работы такой TLC-памяти со скоростью MLC NAND с 16-килобайтными страницами, используемой в Crucial M500. Однако разработчики Samsung добавили в серии 840 EVO весьма интеллектуальную технологию TurboWrite, заметно поднимающую практическое быстродействие TLC-памяти и делающую осмысленным использование для устройств NAND интерфейса Toggle Mode DDR 2.0 c пропускной способностью 400 Мбайт/с на канал. Суть состоит в том, что небольшая часть TLC NAND работает в сверхбыстром SLC-режиме, то есть хранит по одному биту на ячейку, и эта часть используется приводом в качестве кэша при выполнении операций записи. Объём такого кэша у рассматриваемого Samsung 840 EVO 1 Тбайт достигает внушительного объёма – 12 Гбайт.

В результате, из недоступных для пользователя в терабайтном накопителе 92,7 Гбайт, на подменный фонд, выравнивание износа и сборку мусора остаётся лишь 56,7 Гбайт, то есть всего 5,6 процентов общей ёмкости. Но, несмотря на невысокий ресурс TLC NAND, Samsung считает, что такого резерва вполне достаточно. Правда, при этом оценки ресурса записи для представителей серии Samsung 840 EVO по какой-то причине не разглашаются. А потенциальным покупателям лишь сообщается о трёхлетней гарантии и среднем времени наработки на отказ 1,2 млн. часов. Впрочем, никакого шквала отрицательных реплик в адрес Samsung 840 EVO не слышно, так что, скорее всего, производитель смог добиться неплохого баланса между надёжностью, стоимостью и доступным объёмом своего накопителя.

Очевидно, что при создании Samsung 840 EVO инженерам пришлось изрядно потрудиться. Как и в случае с Crucial M500, где разработчики для поддержки 128-гигабитных ядер флеш-памяти написали прошивку практически с нуля, специалистам Samsung пришлось создавать целый программно-аппаратный комплекс, не просто способный работать с новой памятью, но и делать это по достаточно хитрым алгоритмам – с использованием технологии TurboWrite. В итоге, в Samsung 840 EVO применение нашла не только новая микропрограмма, но и свежий контроллер Samsung MEX с увеличенной производительностью. Он основан на трёхъядерном процессоре ARM с заметно возросшими относительно предшествующих версий частотами. Впрочем, базовая архитектура контроллера осталась старой: он имеет восемь каналов, к каждому из которых может быть подсоединено до восьми устройств NAND.

Помимо контроллера и микросхем TLC NAND на плате Samsung 840 EVO 1 Тбайт можно заметить и чип обычной LPDDR2-1066 SDRAM-памяти. Она, как и ранее, применяется контроллером для хранения быстрой копии таблицы трансляции адресов. Её общий объём у рассматриваемой версии накопителя составляет 1 Гбайт.

В целом, стратегия разработки Samsung 840 EVO заключалась в создании недорогого SSD, обладающего лидирующими характеристиками производительности. Поэтому сервисная утилита Samsung SSD Magician, которой комплектуется накопитель, помимо всего прочего снабжена дополнительным программным акселератором. Она позволяет включить ещё один уровень кэширования запросов ввода-вывода в операционной системе, что серьёзно поднимает практическое быстродействие SSD.

Нет никаких проблем у Samsung 840 EVO и с организацией шифрования данных. Этот накопитель поддерживает алгоритм AES-256, причём включить его можно как через ATA-пароль, так и в операционной системе, по стандарту TCG Opal 2.0 или Microsoft eDrive.

Характеристики протестированных SSD

Тестовая система

Для тестирования SSD мы используем специальную унифицированную систему, построенную на материнской плате с набором логики Intel H77, который, как известно, обладает парой SATA 6 Гбит/сек портов. Именно на этих портах и испытываются твердотельные накопители.

Данный материал посвящён сравнению доступных в продаже SATA-накопителей с терабайтной ёмкостью. Поэтому основными его героями стали флеш-диски Crucial M500 960GB и Samsung 840 EVO 1TB. Однако результаты их тестов мы решили разбавить и показателями производительности моделей Crucial M500 и Samsung 840 EVO ёмкостью 240 и 250 Гбайт соответственно. В обзорах этих флеш-приводов объёмом по четверть терабайта мы указывали, что они являются далеко не самыми быстрыми представителями в своих линейках. SSD же максимальной ёмкости, напротив, обладают максимально возможным в каждом модельном ряду уровнем производительности. Поэтому их сопоставление с менее ёмкими собратьями позволяет оценить ту потерю, с которой придётся смириться покупателям Crucial M500 и Samsung 840 EVO более привычных размеров.

Кроме того, в тестах поучаствовал и ещё один немного неожиданный терабайтный вариант – RAID 0-массив из пары накопителей объёмом по полтерабайта. Такая конфигурация может выступить альтернативой покупке Crucial M500 или Samsung 840 EVO: в массиве уровня 0 ёмкости включённых в него накопителей суммируются. Конечно, RAID 0 ухудшает параметры надёжности дисковой подсистемы, так как при выходе из строя одного из накопителей данные теряются во всём массиве. Но зато многие другие старые проблемы RAID 0-конфигураций к настоящему моменту вполне успешно решены, что делает их вполне жизнеспособным вариантом. Так, в современных интегрированных в чипсеты SATA-контроллерах для массивов с чередованием поддерживается команда TRIM, а, кроме того, нет никаких препятствий к мониторингу состояния флеш-памяти используемых накопителей через S.M.A.R.T.

Единственная проблема – пара флеш-дисков по полтерабайта стоит заведомо дороже одного терабайтного SSD. Поэтому для формирования тестового RAID 0-массива мы выбрали приводы подешевле: ими стала пара Kingston HyperX 3K 480 Гбайт на базе контроллера SandForce SF-2281. Надо признать, такие накопители не отличаются лидирующим уровнем быстродействия, но в RAID 0 за скорость работы отвечает чередование обращений, так что особенно беспокоиться об их производительности не стоит. Кроме того, в современных накопителях Kingston HyperX 3K сменилась флеш-память. Вместо MLC NAND, выпускавшейся по 25-нм техпроцессу на заводах Intel, теперь используется более быстрая 19-нм MLC-память Toshiba c интерфейсом Toggle Mode.

В итоге, тестовая конфигурация включала следующий набор оборудования:

Процессор – Intel Core i5-3470S (Ivy Bridge, 4 ядра, 2.9 ГГц, технологии EIST и Turbo Boost –отключены);
Материнская плата – Intel DH77DF (версия BIOS 0108);
Память - 2 x 2 GB DDR3-1333 SDRAM DIMM 9-9-9-24-1T;
Системный накопитель – Crucial m4 256 Гбайт (CT256M4SSD2);
Тестовые накопители:

Crucial M500 240 Гбайт (CT240M500SSD1, прошивка MU03);
Crucial M500 960 Гбайт (CT960M500SSD1, прошивка MU03);
2 x Kingston HyperX 3K 480 Гбайт (SH103S3/480G, прошивка 5.07);
Samsung 840 EVO 250 Гбайт (MZ-7TE250, прошивка EXT0BB6Q);
Samsung 840 EVO 1000 Гбайт (MZ-7TE1T0, прошивка EXT0BB6Q).

Операционная система - Microsoft Windows 7 SP1 Ultimate x64;
Драйверы:

Intel Chipset Driver 9.4.0.1027;
Intel HD Graphics Driver 10.18.10.3345;
Intel Management Engine Driver 9.5.0.1367;
Intel Rapid Storage Technology 12.9.0.1001.

Производительность

Скорость случайного и последовательного чтения/записи

Для измерения скорости случайного и последовательного чтения и записи мы решили обратиться к Anvil's Storage Utilities 1.0.51. Встроенный в этот программный пакет синтетический бенчмарк очень удобен для предварительного знакомства с накопителями, так как позволяет экспериментально оценить широкий набор ключевых скоростных характеристик SSD. Приведенные в этом разделе результаты тестов производительности относятся к «свежему» (FOB - Fresh Out-of-Box) недеградировашему состоянию накопителей. Отметим также, что измерение скоростей мы проводим с некомпрессируемым потоком данных.

Первые выводы, которые можно сделать по результатам синтетических тестов, таковы. Samsung 840 EVO, который и ранее представлялся нами как один из самых быстрых SSD потребительского уровня, вновь подтвердил свою репутацию. Его терабайтная версия заметно быстрее Crucial M500 почти во всех ситуациях за исключением случайной записи с небольшой очередью запросов.

Если же сравнивать скорость терабайтных SSD с производительностью накопителей вчетверо меньшей ёмкости, то, как мы и ожидали, налицо оказывается их превосходство в скорости. Преимущество можно заметить практически всегда за исключением операций последовательного чтения и неконвейеризируемых произвольных операций. Таким образом, увеличение степени параллелизма в архитектуре флеш-памяти накопителя действительно выливается в масштабируемость скорости работы. А это значит, что если вы стремитесь к покупке самой быстрой версии Crucial M500 или Samsung 840 EVO, то из-за использования в основе этих SSD 128-гигабитных устройств NAND выбирать нужно модели не менее чем полутерабайтной ёмкости.

И последнее наблюдение касается скорости RAID 0. Как это ни удивительно, но такой массив с чередованием, составленный из двух приводов Kingston HyperX 3K, зачастую проигрывает в производительности рассматриваемым терабайтникам. Массив может быть хорош при последовательных операциях, но случайные запросы отрабатываются на нём не так эффективно.

Деградация производительности, сборка мусора и TRIM

К сожалению, некоторые SSD-накопители демонстрируют высокую скорость, свойственную «свежему» состоянию, далеко не всегда. Зачастую через какое-то время производительность понижается, и в реальной жизни мы имеем дело совсем не с теми скоростями записи, что приведены на диаграммах в предыдущем разделе. Причина данного эффекта состоит в том, что по мере исчерпания свободных страниц во флеш-памяти, контроллер SSD приходит к необходимости проводить перед сохранением данных операции очистки блоков страниц, которые добавляют существенные задержки. Поэтому, алгоритмы работы современных твердотельных накопителей строятся таким образом, чтобы память освобождалась предварительно, а не во время выполнения операций записи. Направленные на это процедуры обычно проводятся во время простоя. В это время контроллер может целиком или полностью восстановить быстродействие SSD, упреждающе освободив неиспользуемые страницы флеш-памяти. Это и есть главная идея алгоритма Idle-Time Garbadge Collection (сборка мусора), реализация которого оказывает очень сильное влияние на быстродействие накопителя в реальной жизни.

К сожалению, контроллер накопителя сам по себе не располагает информацией о том, какие из блоков страниц действительно хранят данные пользователя, а какие – содержат данные, считаемые операционной системой стёртыми. Это связано с тем, что в файловых системах операции удаления файлов не предполагают физического стирания информации, а лишь размечают соответствующие сектора как доступные для перезаписи. Поэтому без помощи операционной системы контроллер SSD может предварительно очистить лишь страницы из предусмотренной производителем резервной области (если она есть), которые операционная система в своё распоряжение не получает. Однако для более успешного решения этой проблемы в современных операционных системах предусмотрена команда TRIM, позволяющая увеличить эффективность работы сборки мусора. Благодаря ей контроллеру SSD передаётся информация о допустимости физического избавления от тех или иных данных, которые операционная система считает ненужными. В результате, контроллер SSD получает возможность существенно пополнить пул зачищенных блоков страниц, и при последующих операциях записи пользователь снижения производительности не заметит.

Однако всё написанное выше относится к идеальному случаю. На самом же деле с реализацией сборки мусора и поддержкой TRIM ситуация у различных SSD может обстоять по-разному. Поэтому проверке работы этих алгоритмов мы отводим отдельное внимание и исследуем падение производительности при переходе накопителя из «свежего» (когда флеш-память полностью чиста) в «использованное» состояние. Тестирование выполняется по методике SNIA SSSI TWG PTS, суть которой состоит в последовательном измерении скорости операций записи в четырёх случаях. Вначале – для «свежего» состояния накопителей. Затем – после полного двукратного заполнения накопителей информацией. Далее – после получасовой паузы, дающей контроллеру возможность частично восстановить производительность за счёт внутренних алгоритмов реорганизации данных и сборки мусора. И в завершение – после «логической» очистки SSD в операционной системе с активированной поддержкой TRIM.

Измерения производятся при помощи синтетического бенчмарка IOMeter 1.1.0 RC1, в котором мы отслеживаем скорость случайной записи при работе с выровненными относительно страниц флеш-памяти блоками данных объёмом 4 Кбайта с глубиной очереди запросов 32 команды. При тестировании используется псевдослучайное заполнение. На следующей диаграмме показана история изменения скорости, где за 100 процентов принимается производительность накопителя в состоянии «из коробки».

О том, что с отработкой команды TRIM у Crucial M500 или Samsung 840 EVO нет никаких проблем, мы уже говорили. На приведённой диаграмме – ещё одно подтверждение этого факта. Однако без TRIM фоновая сборка мусора не может вернуть производительность этих флеш-приводов к первоначальному уровню, хотя у терабайтных моделей SSD восстановление происходит более активно, чем у менее ёмких моделей.

Также мы убедились и в том, что TRIM вполне нормально работает и для массива RAID 0. Однако наша тестовая конфигурация из пары Kingston HyperX 3K 480 Гбайт к первоначальному быстродействию всё же не возвращается. Это – известная проблема SSD на базе контроллеров SandForce: они работают с TRIM очень плохо в принципе, а их скорость на операциях записи деградирует со временем.

Тесты в Futuremark PCMark 8

С выходом новой версии тестового пакета Futuremark PCMark 8 мы перешли на использование встроенного в него бенчмарка дисковой подсистемы. Как и раньше, он имеет не синтетическую природу, а, напротив, основывается на том, как работают реальные приложения. В процессе его прохождения воспроизводятся настоящие сценарии-трассы задействования диска в распространённых задачах, и замеряется скорость их выполнения. Новая версия по сравнению с PCMark 7 привнесла новый расширенный набор трасс, которые взяты из реальных игровых приложений и программных пакетов компаний Abobe и Microsoft. Итоговый же результат исчисляется не в виде рейтинга, который не слишком наглядно иллюстрирует различия в скорости разных SSD, а в виде усреднённой скорости, которые показывают накопители.

Тестирование в PCMark 8 выполнялось с накопителями, находящимися в «использованном» состоянии, в котором они работает в реальных системах большинство времени. Влияние на результаты в этом случае оказывает не только скорость контроллера и установленной в накопителе флеш-памяти, но и эффективность работы внутренних алгоритмов SSD, направленных на регенерацию производительности.

В отличие от синтетических тестов PCMark 8 моделирует реальную пользовательскую нагрузку, воспроизводя заранее записанные «трассы» дисковой активности. Этот тест интересен тем, что он иллюстрирует, какое впечатление о том или ином SSD получат пользователи во время его практического использования. И здесь Samsung 840 EVO ёмкостью 1 Тбайт заметно превосходит своего конкурента, Crucial M500 960 Гбайт. Уровень преимущества предложения Samsung в бенчмарке PCMark 8 достигает 18 процентов. Но при этом скорость Crucial M500 увеличивается с ростом объёма сильнее, чем у Samsung 840 EVO. Это связано с тем, что недостаток параллелизма флеш-памяти в 250-гигабайтной модификации Samsung 840 EVO отчасти компенсируется технологией TurboWrite. В Crucial M500 же никакого дополнительного уровня буферизации операций ввода-вывода не предусмотрено, так что увеличение кратности чередования устройств флеш-памяти в каналах контроллера способно заметно влиять на итоговую скорость.

Попутно отметим, что RAID 0 массив из двух Kingston HyperX 3K 480 Гбайт, также принявший участие в тестировании, не продемонстрировал никаких явных плюсов с точки зрения скорости работы. Его результат чуть выше, чем у Crucial M500 960 Гбайт, но хуже, чем у Samsung 840 EVO 1 Тбайт.

Давайте немного углубимся в подробности. Итоговый индекс PCMark 8 – это некая усреднённая метрика для производительности. Больше пищи для размышлений могут дать результаты, показанные флеш-дисками при прохождении отдельных тестовых трасс, моделирующих различные варианты реальной нагрузки.

Во всех сценариях картина одна и та же. Из присутствующих на рынке твердотельных накопителей ёмкостью порядка 1 Тбайт лучшую производительность обеспечивает Samsung 840 EVO. Применённая в этом накопителе технология повышения скорости работы TLC-памяти TurboWrite и новый быстродействующий контроллер MEX оказались хорошо «заточены» для реальных нагрузок. В итоге, Samsung 840 EVO максимального объёма может претендовать на звание одного из самых быстродействующих потребительских накопителей, хотя лидеру среди SSD этого класса, Samsung 840 Pro, он всё же немного уступает.

Тесты в Intel NAS Performance Toolkit

Intel NASPT – это ещё один основанный на использовании реальных сценариев тест дисковой подсистемы. Также как и PCMark 8, он воспроизводит заранее подготовленные типовые шаблоны дисковой активности, попутно измеряя скорость их прохождения. Однако по умолчанию Intel NASPT поставляется с набором тестовых трасс, ориентированных на тестирование сетевых накопителей, малоактуальным при тестировании SSD. Поэтому в наших испытаниях мы заменяем его на альтернативный специализированный тестовый набор SSD Benchmarking Suite, который воспроизводит куда более интересные варианты использования накопителя: архивирование и разархивирование файлов; компиляцию крупных проектов; простое копирование файлов и директорий; загрузку уровней современных 3D-игр; инсталляцию программных пакетов; пакетную работу с фотографиями; поиск данных в цифровой библиотеке; массированный запуск приложений; транскодирование видео.

Данный бенчмарк вместе с PCMark 8 позволяет получить отличную иллюстрацию производительности дисковой подсистемы в реальных задачах. Также как и в предыдущем случае, тестирование мы выполняли с накопителями, находящимися в устоявшемся «использованном» состоянии.

Intel NASPT – абсолютно другой бенчмарк, использующий для оценки скорости работы моделирование реальной нагрузки, но результат от этого не меняется. Как и в PCMark 8, терабайтник Samsung 840 EVO обгоняет Crucial M500 похожей ёмкости примерно на 15 процентов. Иными словами, сомнений не остаётся: предложение Samsung действительно быстрее.

Кстати, достаточно неплохой результат тут наблюдается и у RAID 0. В Intel NASPT конфигурация из двух Kingston HyperX 3K 480 Гбайт опережает оба терабайтных накопителя. Однако давайте посмотрим, чем это обуславливается. Средневзвешенный результат теста следует дополнить и данными, полученными в различных сценариях: они позволят сделать вывод о том, чем объясняются такие наблюдаемые усреднённые показатели. Обратите внимание, в некоторых подтестах скорость накопителей может превышать полосу пропускания SATA 3-интерфейса, однако это объясняется высокоуровневой природой теста INASPT, использующего для обращения к данным стандартные функции Windows. В результате, на получаемые показатели оказывают влияние заложенные в операционной системе алгоритмы кэширования.

Высокие показатели производительности RAID-массива с чередованием определяются его значительным преимуществом в сценариях, так или иначе связанных с массированными и последовательными чтениями и записями данных. В тех же случаях, когда преобладают сугубо случайные запросы, производительность RAID 0 падает.

Что же касается противоборства между основными героями этого материала, Samsung 840 EVO 1 Тбайт и Crucial M500 960 Гбайт, то, как и в других тестах, решение Samsung явно быстрее во всех без исключения случаях.

Скорость копирования файлов

Для тестирования скорости копирования файлов разного типа мы воспользовались бенчмарком AS SSD версии 1.7.4739.38088. Копирование выполняется в пределах одного раздела, созданного на полном объёме SSD. Как и ранее, измерения проводятся с накопителями, находящимися в устоявшемся использованном состоянии.

Никаких неожиданностей не приносят и тесты копирования, требующие от SSD способности хорошо переваривать поступающие одновременно запросы на чтение и запись информации. Samsung 840 EVO 1 Тбайт быстрее своего конкурента и тут. Однако лучший результат при такой нагрузке вновь показывает RAID 0-массив, собранный из пары Kingston HyperX 3K 480 Гбайт.

Аппаратное шифрование SSD в Windows 8

Как-то так получилось, что рассматриваемые в этой статье накопители Samsung 840 EVO и Crucial M500 стали не только первыми SSD, существующими в виде терабайтных модификаций, но и первыми потребительскими решениями, поддерживающими AES-256 шифрование, управляемое из операционной системы. На рынке представлено много и других флеш-дисков, предлагающих аппаратную криптографическую защиту данных, однако в большинстве случаев интерфейс такого шифрования оставляет желать лучшего. Обычно для защиты данных пользователь должен задать ATA-пароль в BIOS материнской платы, и на базе этого пароля как-то генерируется ключ шифрования. Проблема же такого подхода заключается в том, что возможность установки ATA-пароля поддерживается далеко не всеми BIOS, этот пароль можно подобрать, да и нет никакой гарантии отсутствия оставленных разработчиками BIOS лазеек в предлагаемой или программной прослойке.

Crucial M500 и Samsung 840 EVO первые из потребительских SSD, которые поддерживают стандарты TCG Opal 2.0 и IEEE-1667, описывающие безопасный механизм взаимодействия программного обеспечения и встроенных в накопители аппаратных средств шифрования, что открывает путь к простой и прозрачной защите информации, управляемой сторонними утилитами или операционной системой. Например, Windows 8 уже поддерживает эти стандарты, что даёт возможность стандартному средству BitLocker использовать для защиты данных не программное шифрование, а аппаратный движок, встроенный в твердотельный накопитель. Это снимает нагрузку с процессора, что в конечном итоге означает отсутствие потерь производительности и экономию энергии.

Следует сказать, что включение аппаратного шифрования не приводит и к снижению скорости работы и дисковой подсистемы. Дело в том, что как Crucial M500, так и Samsung 840 EVO хранят все данные в флеш-памяти в зашифрованном виде в любом случае. В простейшем случае, когда пользователь не проявляет заинтересованности в криптографической защите, контроллеры накопителей используют ключ по умолчанию. Активация же шифрования в BitLocker через механизмы, описанные в стандартах TCG Opal 2.0 и IEEE-1667, просто приводит к генерации пользовательских ключей.

Имея работающую под управлением Windows 8 платформу с установленными флеш-приводами Crucial M500 или Samsung 840 EVO, активировать аппаратное шифрование через BitLocker можно за несколько простых шагов. Необходимым условием для получения доступа к аппаратному AES-256 движку SSD выступает установка операционной системе в UEFI-режиме. Проверить тип инсталляции можно, посмотрев на информацию, сообщаемую программой msinfo32.

В том случае, если тип инсталляции – Legacy BIOS, операционную систему придётся переустановить, запуская программу установки с загрузочного диска в UEFI-режиме.
Второй момент: если ваша система не имеет в своём составе TPM-модуля, то дополнительно потребуется разрешить работу BitLocker в такой конфигурации. Для этого командой gpedit.msc нужно запустить Local Group Policy Editor и отметить там соответствующий флаг.

Всё. Теперь можно в проводнике кликать правой кнопкой на иконке диска и включать BitLocker. Запустится мастер, в котором сначала нужно будет выбрать тип аутентификации: по паролю или с помощью USB-флешки.

Затем, потребуется сохранить ключ для резервного восстановления данных.

И – готово. Поскольку аппаратное шифрование выполняется твердотельным накопителем, включение и инициализация BitLocker не должны вызывать никакой нагрузки на центральный процессор. Начальное шифрование проходит моментально, причём оно затрагивает весь накопитель целиком. То есть, если после выполнения всех описанных процедур вы видите такое окно:

…значит, что-то пошло не так, и BitLocker решил использовать для шифрования не аппаратный криптографический движок SSD, а центральный процессор. Если же всё правильно, то этого окна вы не увидите, и при следующем старте системы вас встретит экран с требованием ввести пароль или вставить аутентификационную флешку.

А вот как выглядит производительность твердотельного накопителя Samsung 840 EVO 1 Тбайт до и после включения шифрования.

Как видите, изменений никаких – шифрование данных действительно не привносит совершенно никакого падения производительности. Иными словами, оно работает бесплатно. Абсолютно аналогичная ситуация наблюдается и с другим приводом из протестированной сегодня пары - Crucial M500.

Выводы

Как можно заключить из проведённого тестирования, SSD на сегодняшний день доросли (в прямом и переносном смыслах) до того, что энтузиастам стали доступны высокопроизводительные платформы, дисковая подсистема которых состоит из одного лишь твердотельного накопителя. Флеш-диски ёмкостью порядка терабайта – это уже далеко не экзотика. Они широко распространены в магазинах и представляют собой обычные SSD потребительского уровня с SATA 6 Гбит/с интерфейсом. Их характеристики обыденны, практическая эксплуатация не вызывает никаких проблем, а цена не доходит до совсем уж неподъёмных сумм. Более того, имеющиеся на рынке твердотельные терабайтники даже немного выгоднее мелких моделей с точки зрения удельной цены в пересчёте на гигабайт, и к тому же они работают побыстрее своих собратьев меньшей ёмкости. Иными словами, если абстрагироваться от стоимости порядка полутысячи долларов, то SSD на терабайт – очень даже привлекательный вариант.

В нашем тестировании приняло участие два привода: Crucial M500 960 Гбайт и Samsung 840 EVO 1 Тбайт. Тем покупателям, которые соблазнятся на покупку твердотельного накопителя максимально возможного объёма сегодня, скорее всего, придётся выбирать между этими двумя вариантами – альтернатив этим SSD нет, по крайней мере если иметь в виду приводы с SATA 6 Гбит/c интерфейсом. Причина такого небольшого разнообразия прозаична. Micron и Samsung первыми пустили в обиход NAND-флеш со 128-гигабитными ядрами и тем самым захватили лидерство в деле покорения флеш-накопителями больших ёмкостей. При этом Crucial и Samsung пришли к созданию своих твердотельных терабайтников разными путями, в результате чего M500 и 840 EVO оказались диаметрально противоположными по своей идеологии продуктами, потребительские характеристики которых различаются почти во всём.

Crucial M500 – это решение, нацеленное в первую очередь на корпоративный рынок. Поэтому в этом SSD очень большое внимание уделено вопросам надёжности. У Crucial M500 большой расчётный ресурс и несколько технологий, призванных защитить пользователей от потерь данных. Но вот производительность у него далеко не лидирующая, его, скорее, следует отнести к числу SSD среднего уровня. Samsung 840 EVO, напротив, – рекордсмен по быстродействию. Если речь идёт о моделях максимальной ёмкости, то этот SSD можно поставить в один ряд с лучшим по скорости SATA 6 Гбит/с накопителем Samsung 840 Pro – спасибо за это следует сказать новому скоростному контроллеру и технологии TurboWrite. Однако в основе Samsung 840 EVO лежит TLC NAND, которая имеет достаточно низкий ресурс перезаписи, поэтому долговечность этого SSD при активном использовании находится под большим вопросом.

Иными словами, выбор между Crucial M500 960 Гбайт и Samsung 840 EVO 1 Тбайт сделать очень просто: он будет зависеть исключительно от ваших приоритетов. Но в любом случае и тот, и другой привод заслуживают наших искренних рекомендаций. Вне всяких сомнений, эта парочка заставляет серьёзно задуматься о перспективах магнитных носителей информации в компьютерах верхней ценовой категории.