Samsung SSD задёшево: обзор Samsung 650 и Samsung 750 EVO

Введение

Вторая половина 2015 года стала периодом серьёзного падения цен потребительских твердотельных накопителей. Почему это произошло? Причины просты: производители SSD второго-третьего эшелона смогли наладить выпуск новых накопителей, построенных с использованием дешёвой трёхбитовой памяти – TLC NAND. Раньше для выпуска таких моделей требовалась достаточно серьёзная инженерная работа, так как на рынке не было специализированных контроллеров, сразу готовых к сопряжению с такой памятью. Поэтому до недавних пор выпуск SSD с TLC NAND внутри оставался уделом лишь производителей первого эшелона, которые располагают собственными инженерными командами и могут позволить себе полный цикл разработки начинки накопителя. Но теперь контроллеры, совместимые с TLC NAND, появились у независимых тайваньских разработчиков – Phison и Silicon Motion, и в результате создание SSD с трёхбитовой памятью стало доступно даже тем фирмам, которые не имеют собственных НИОКР-отделов вообще.

Поэтому совершенно неудивительно, что число новых моделей SSD на базе TLC NAND, появляющихся в последнее время, растёт в геометрической прогрессии. Даже если говорить исключительно о наиболее известных новинках такого рода, то в их перечень следует записать как минимум пять продуктов: ADATA Premier SP550, Crucial MX200, Kingston UV300, OCZ Trion 100 и Toshiba Q300. Все эти модели примерно одинаковы: они отличаются достаточно блеклыми характеристиками, однако их цена зачастую отодвигает всё это на второй план. Иными словами, поскольку TLC NAND значительно дешевле привычной MLC-памяти, основанные на ней SSD имеют заметно более низкую себестоимость. Этим пользуются компании из приведённого выше списка: пытаясь добиться лучших продаж они активно демпингуют. Покупатели же часто не готовы проявлять при выборе SSD принципиальность и избирательность, и активно приобретают те виды твердотельных накопителей, которые кажутся более выгодными с финансовой точки зрения, не задумываясь о природе и последствиях такой дешевизны.

Впрочем, массовое появление TLC-накопителей всё-таки не может переломить глобальных тенденций. А они таковы, что доминирующее положение на рынке клиентских SSD продолжает занимать компания Samsung, доля которой по итогам третьего квартала текущего года достигла 46,4 процента (в натуральном выражении). И в этом нет ничего странного: те накопители, которые формируют модельный ряд компании Samsung были и остаются наилучшим выбором с точки зрения соотношения сочетания цены и производительности. Тем более, что маркетинговая политика Samsung отличается завидной гибкостью, и компания чутко реагирует на возникающие вызовы.

Поэтому происходящее в настоящее время заметное снижение средней стоимости клиентских твердотельных SSD Samsung не оставила без своего внимания. В ответ компания заметно срезала цены на свою модель среднего уровня – 850 EVO. Так, SSD этой модификации сегодня можно приобрести примерно по такой же стоимости, что и бюджетные MLC-накопители конкурентов. Учитывая же, что по производительности 850 EVO находится среди потребительских SATA SSD на лидирующих позициях, эта модель становится очень выгодной покупкой.

Но конкурировать с новым поколением TLC-накопителей путём дальнейшего снижения цен на 850 EVO компания Samsung уже не готова. Хотя эти её накопители основываются на TLC V-NAND, которая предлагает сравнимую (или даже лучшую) плотность хранения данных по сравнению с планарной TLC NAND, выпущенной по современным «тонким» техпроцессам, себестоимость её производства всё-таки несколько выше из-за применения более сложного по своей структуре технологического процесса. Поэтому для конкуренции с новым поколением TLC-накопителей Samsung решила подготовить другое оружие. А именно – спроектировать более простые, чем 850 EVO, основанные на удешевлённых платформах твердотельные накопители, в которых бы применялись или более простые базовые контроллеры, или обычная планарная TLC NAND – благо такая память, производимая по 16-нм и 14-нм технологиям, в распоряжении Samsung давно имеется. Именно так в модельном ряду лидера рынка появились две новые бюджетные модели SSD – 650 и 750 EVO, которые по себестоимости производства легко могут заткнуть за пояс все TLC-новинки конкурентов. Однако как у них обстоит дело с производительностью? Именно об этом и пойдёт речь дальше.

Но перед тем, как мы углубимся в подробное знакомство с дешёвыми клиентскими предложениями Samsung, стоит сделать ещё одно важное замечание. Дело в том, что, начав производство бюджетных SSD, Samsung взялась за использование планарной TLC NAND уже во второй раз. Впервые эта компания выпустила накопители, основанные на трёхбитовой памяти, ещё в 2012-2013 году: тогда это были модели 840 и 840 EVO. В то время это были действительно революционные продукты с небольшой стоимостью, благодаря которым Samsung смогла навязать конкуренцию Micron и переломить рыночную ситуацию в свою пользу. Однако впоследствии в дизайне 840 и 840 EVO были выявлены серьёзные проблемы – пользователи таких SSD сталкивались с деградацией производительности, вызванной утечкой заряда с плавающего затвора самсунговской TLC NAND. Впоследствии эта проблема с горем пополам была решена через обновления прошивок, но в итоге от использования планарной TLC NAND в своих твердотельных накопителях Samsung отказалась: её место в прошлом году заняла гораздо более надёжная TLC V-NAND, производимая по 40-нм технологии.

Теперь же под давлением рыночных реалий планарная TLC NAND вновь возвращается в накопители Samsung. Естественно, былых проблем он неё ожидать не стоит – их инженеры хорошо изучили и сделали всё возможное, чтобы они не повторялись впредь. Но возврат к использованию памяти, которая считалась «вчерашним днём», хорошо иллюстрирует глобальные рыночные процессы: период активного технологического совершенствования продуктов на рынке клиентских SSD сменился периодом удешевления и гонки за низкой себестоимостью. И вот на то, что способна предложить Samsung в этой дисциплине, мы и посмотрим дальше.

Samsung 650

Изначально модель Samsung 650 на роль альтернативы для многочисленных бюджетных TLC-накопителей вообще не предназначалась. Спроектирован этот накопитель был ещё в то время, когда никакого повышенного интереса к TLC NAND не наблюдалось. Предназначался же Samsung 650 для крупных корпоративных клиентов, которые в столь передовых моделях накопителей, как 850 Pro или 850 EVO, попросту не нуждались. Поэтому Samsung 650 удешевлённым вариантом флагманских моделей SSD считать не совсем верно. Да, эта модель базируется на урезанной аппаратной платформе, но идея снижения себестоимости в её конфигурации стоит на самом деле далеко не на первом месте.

Впрочем, когда рынок наводнили бюджетные TLC-накопители производителей второго-третьего эшелона, Samsung пересмотрела своё позиционирование 650-й модели. Как оказалось, она вполне может защищать позиции фирмы в нижнем ценовом сегменте, и в результате накопители Samsung 650 поступили в открытую продажу.

Однако из-за того, что в первую очередь Samsung 650 – это бизнес-модель, сочетание характеристик у неё весьма своеобразно. Более того, не совсем обычный у Samsung 650 и состав модельного ряда – он включает в себя лишь единственную модификацию объёмом на 120 Гбайт. Но самое оригинальное в Samsung 650 – его аппаратная платформа.

Дело в том, что ради этой модели Samsung разработала отдельный контроллер MFX, который внутри Samsung 650 взаимодействует с массивом флеш-памяти, собранным из 128-гигабитных чипов трёхмерной TLC V-NAND второго поколения. То есть, обладающих 32-слойным дизайном и производимых по 40-нм техпроцессу. Однако, не стоит думать, что Samsung 650 хоть чем-то похож на модель 850 EVO. Дело в том, что контроллер MFX, в отличие от используемого в 850 EVO контроллера MGX, – четырёхканальный, и кроме того, работает он без выделенного на кэширование таблицы трансляции адресов DRAM-буфера.

В результате, для Samsung 650 производителем декларируется достаточно скромная производительность. В официальных спецификациях обещаны лишь высокие скорости последовательных операций, а вот быстродействие случайных операций – в разы ниже, чем у 850 Pro или 850 EVO.

Однако не стоит думать, что Samsung 650 – это крайне тормозное решение, при работе над которым инженеры отмели всякие мысли о производительности и задумывались лишь над тем, как бы максимально упростить его дизайн. На самом деле это совсем не так, хотя бы потому что в Samsung 650 есть поддержка фирменной технологии TurboWrite и массив TLC V-NAND снабжён дополнительным SLC-кешем. Но для ускорения операций записей напрямую он не используется – в данном случае SLC-кеш хранит таблицу трансляции адресов и заменяет собой DRAM.

В результате, из Samsung 650 получается не такое уж и плохое с точки зрения производительности решение. Как показывает практика, этот накопитель вполне способен конкурировать с теми TLC SSD, которые предлагают конкуренты. К тому же использование в его основе качественной TLC V-NAND наделяет самсунговский продукт очень достойным уровнем надёжности. В частности, декларируемая выносливость составляет 75 Тбайт, что означает возможность ежедневной записи на 120-гигабайтный SSD более половины его полной ёмкости ежедневно.

Весьма любопытное зрелище представляют собой и внутренности Samsung 650. Печатная плата у этого SSD крайне небольшая, к тому же на ней распаяно всего две микросхемы.

Одна из них – это тот самый новый четырёхканальный контроллер MFX (в данном случае он промаркирован как MFX2). Вторая – микросхема TLC V-NAND, в которую упаковано восемь 128-гигабитных устройств. Точно такие же чипы TLC V-NAND, кстати, используются и в Samsung 850 EVO.

Samsung 750 EVO

Samsung 650, безусловно, по-своему хорош. Однако спроектирован он был совсем не для продаж по низким ценам, поэтому Samsung «заткнула» им нижний ценовой сегмент в своём ассортименте лишь временно. Тем временем инженеры компании занялись разработкой иного предложения, которое могло бы выступить в роли бюджетного решения без каких-либо оговорок. И главным требованием к такому накопителю, учитывая рыночные реалии, должно было стать использование планарной TLC NAND.

Так появился Samsung 750 EVO – новый SSD компании Samsung, который в самое ближайшее время заменит собой Samsung 650. Таким образом, жизненный цикл 650-й модели в розничном сегменте подходит к логическому концу, и вместо неё в магазины поступит Samsung 750 EVO. Продажи этой новинки вот-вот начнутся, и уже в самое ближайшее время младшую модель Samsung 750 EVO ёмкостью 120 Гбайт можно будет купить по очень соблазнительным ценам, повторяющим текущие цены Samsung 650.

При этом аппаратная начинка 750 EVO очень интересна. Фактически, в этой модели получил воплощение Samsung 850 EVO с более дешёвой памятью. То есть, в основе новинки лежит восьмиканальный контроллер MGX, который применяется и в 850 EVO. Но в качестве памяти используется не трёхмерная TLC V-NAND второго поколения, а более дешёвая планарная TLC NAND c 128-гигабитными ядрами, производимая по технологии с нормами 10-нм класса (14 нм или 16 нм).

Особенно интригует в 750 EVO то, что микропрограмма этого накопителя имеет те же возможности, что и прошивка 850 EVO. И в первую очередь это означает достаточно приличную производительность операций записи, обеспечиваемую технологией TurboWrite. Причём, объём SLC-кеша у Samsung 750 EVO точно такой же, как и у 850 EVO: например, у 120-гигабайтной версии обоих накопителей кеш имеет ёмкость 3 Гбайт. Благодаря этому Samsung не стесняется указывать в спецификациях 750 EVO достаточно внушительные показатели производительности, которые, как это ни странно, не отличаются от тех скоростных параметров, которые задекларированы для 850 EVO такой же ёмкости.

Кроме того, Samsung 750 EVO поддерживает и аппаратное шифрование данных по алгоритму AES-256. Причём, как и в 850 EVO, криптографический движок совместим с технологией Microsoft eDrive, что позволяет пользоваться им через стандартное средство операционной системы BitLocker.

Если говорить об официальных формальных спецификациях, то различия между Samsung 850 EVO и новым 750 можно усмотреть лишь только в параметрах надёжности. Так, на новую TLC-модель Samsung 750 EVO даётся не пятилетняя, а трёхлетняя гарантия, а ресурс записи установлен всего в 35 Тбайт (для модификации ёмкостью 120 Гбайт). Впрочем, для большинства пользовательских сценариев этого вполне достаточно.

Внутренности Samsung 750 EVO ёмкостью 120 Гбайт (более ёмкая, 250-гигабайтная версия этого SSD пока недоступна) являют собой несколько неожиданную картину. Дело в том, что на плате этого накопителя всего два чипа.

Первый – микросхема флеш-памяти, внутри которой штабелировано восемь 128-гигабитных планарных кристаллов TLC NAND, произведённых, согласно маркировке, по техпроцессу пятого поколения. Это значит, что память в 750 EVO совсем не такая, как была, например, в 840 EVO – теперь используется гораздо более современная версия производственного процесса. Вторая микросхема тоже не совсем обычна. Дело в том, что она представляет собой сборку (в терминах Samsung она называется MCP – Multi-Chip Package) из двух кристаллов – контроллера MGX и 256 Мбайт DDR3 SDRAM. То есть, DRAM-буфер в конструкции 750 EVO предусмотрен, но выполнен он необычно – привычной дополнительной микросхемы DRAM на в накопителе нет. Благодаря этому Samsung удалось сэкономить немного текстолита: плата, на которой собран Samsung 750 EVO, по своему размеру даже меньше, чем печатная плата Samsung 650.

Спецификации накопителей Samsung 650 и 750 EVO

Поскольку Samsung 650 и 750 EVO – накопители, нацеленные на покорение самого нижнего рыночного сегмента, пока они существуют лишь в виде модификаций минимальной ёмкости — 120 Гбайт. Формальные характеристики и той, и другой модели мы свели в следующей таблице.

Методика тестирования

Тестирование проводится в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise x64 Build 10586, корректно распознающей и обслуживающей современные твердотельные накопители. Это значит, что в процессе прохождения тестов, как и при обычном повседневном использовании SSD, команда TRIM поддерживается и активно задействуется. Измерение производительности выполняется с накопителями, находящимися в «использованном» состоянии, которое достигается их предварительным заполнением данными. Перед каждым тестом накопители очищаются и обслуживаются с помощью команды TRIM. Между отдельными тестами выдерживается 15-минутная пауза, отведённая для корректной отработки технологии сборки мусора. Во всех тестах, если не указано иное, используются рандомизированные несжимаемые данные.

Используемые приложения и тесты:

Iometer 1.1.0

Измерение скорости последовательного чтения и записи данных блоками по 256 Кбайт (наиболее типичный размер блока при последовательных операциях в десктопных задачах). Оценка скоростей выполняется в течение минуты, после чего вычисляется средний показатель.
Измерение скорости случайного чтения и записи блоками размером 4 Кбайт (такой размер блока используется в подавляющем большинстве реальных операций). Тест проводится дважды — без очереди запросов и с очередью запросов глубиной 4 команды (типичной для десктопных приложений, активно работающих с разветвлённой файловой системой). Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
Установление зависимости скоростей случайного чтения и записи при работе накопителя с 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов (в пределах от одной до 32 команд). Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
Установление зависимости скоростей случайного чтения и записи при работе накопителя с блоками разного размера. Используются блоки объёмом от 512 байт до 256 Кбайт. Глубина очереди запросов в течение теста составляет 4 команды. Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
Измерение производительности при смешанной многопоточной нагрузке и установление её зависимости от соотношения между операциями чтения и записи. Тест проводится дважды: для последовательных операция чтения и записи блоками объёмом 128 Кбайт, выполняемых в два независимых потока и для случайных операций с блоками объёмом 4 Кбайт, которые выполняются в четыре потока. В обоих случаях соотношение между операциями чтения и записи варьируется с шагом 20 процентов. Оценка скоростей выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
Исследование падения производительности SSD при обработке непрерывного потока операций случайной записи. Используются блоки размером 4 Кбайт и глубина очереди 32 команды. Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Продолжительность теста составляет два часа, измерения моментальной скорости проводятся ежесекундно. По окончании теста дополнительно проверяется способность накопителя восстанавливать свою производительность до первоначальных величин за счёт работы технологии сборки мусора и после отработки команды TRIM.

CrystalDiskMark 5.0.2
Синтетический тест, выдающий типовые показатели производительности твердотельных накопителей, измеренные на 1-гигабайтной области диска «поверх» файловой системы. Из всего набора параметров, которые можно оценить с помощью этой утилиты, мы обращаем внимание на скорость последовательного чтения и записи, а также на производительность произвольных чтения и записи 4-килобайтными блоками без очереди запросов и с очередью глубиной 32 команды.
PCMark 8 2.0
Тест, основанный на эмулировании реальной дисковой нагрузки, которая характерна для различных популярных приложений. На тестируемом накопителе создаётся единственный раздел в файловой системе NTFS на весь доступный объём, и в PCMark 8 проводится тест Secondary Storage. В качестве результатов теста учитывается как итоговая производительность, так и скорость выполнения отдельных тестовых трасс, сформированных различными приложениями.
Тесты копирования файлов
В этом тесте измеряется скорость копирования директорий с файлами разного типа, а также скорость архивации и разархивации файлов внутри накопителя. Для копирования используется стандартное средство Windows – утилита Robocopy, при архивации и разархивации – архиватор 7-zip версии 9.22 beta. В тестах участвует три набора файлов: ISO – набор, включающий несколько образов дисков c дистрибутивами программ; Program – набор, представляющий собой предустановленный программный пакет; Work – набор рабочих файлов, включающий офисные документы, фотографии и иллюстрации, pdf-файлы и мультимедийный контент. Каждый из наборов имеет общий объём файлов 8 Гбайт.

Тестовый стенд

В качестве тестовой платформы используется компьютер с материнской платой ASUS Maximus VIII Ranger, процессором Core i5-6600K со встроенным графическим ядром Intel HD Graphics 530 и 8 Гбайт DDR4-2133 SDRAM. Приводы с SATA-интерфейсом подключаются к контроллеру SATA 6 Гбит/с, встроенному в чипсет материнской платы, и работают в режиме AHCI. Используется драйвер Intel Rapid Storage Technology (RST) 14.6.0.1029.

Объём и скорость передачи данных в бенчмарках указываются в бинарных единицах (1 Кбайт = 1024 байт).

Участники тестирования

Накопители Samsung 650 и 750 EVO относятся к числу бюджетных преложений, поэтому логичным было бы выбрать для сравнения с ними самые дешёвые накопители других производителей. Кроме того, интерес представляет и сопоставление 650 и 750 EVO с более дорогими SSD компании Samsung, относящихся к сериям 850 EVO и 850 Pro. Учитывая же, что рассматриваемые SSD существуют исключительно в 120-гигабайтном виде, для проведения тестирования мы выбирали исключительно альтернативы такого же объёма. В результате, список протестированных моделей твердотельных накопителей получился следующим:

ADATA Premier SP550 120 Гбайт (ASP550SS3-120GM-C, прошивка O0730A);
Crucial BX100 120 Гбайт (CT120BX100SSD1, прошивка MU02);
Kingston SSDNow V300 120 Гбайт (SV300S37A/120G, прошивка 603ABBF0);
OCZ Trion 100 120 Гбайт (TRN100-25SAT3-120G, прошивка SAFM11.2);
OCZ Arc 100 120 Гбайт (ARC100-25SAT3-120G, прошивка 1.01);
Samsung 650 120 Гбайт (MZ-650120Z, прошивка FXT01B0Q);
Samsung 750 EVO 120 Гбайт (MZ-750120, прошивка MAT01B6Q);
Samsung 850 EVO 120 Гбайт (MZ-75E120, прошивка EMT01B6Q);
Samsung 850 PRO 128 Гбайт (MZ-7KE128, прошивка EXM02B6Q);
SanDisk Ultra II 120 Гбайт (SDSSDHII-120G-G25, прошивка X31200RL).

Обратите внимание, среди конкурентов SSD компании Samsung в этом списке ADATA Premier SP550, OCZ Trion 100 и OCZ Trion 100 — накопители, основанные на TLC NAND, а Crucial BX100, Kingston SSDNow V300 и OCZ Arc 100 — это бюджетные SSD на базе MLC NAND.

Производительность

Последовательные операции чтения и записи

Скорость Samsung 750 EVO и 650 при последовательных операциях выглядит очень неплохо. Во-первых, несмотря на коренные отличия в аппаратной начинке, оба эти накопителя достаточно близки по производительности. Во-вторых, среди бюджетных решений они могут выдать чуть ли не лучшее быстродействие при последовательной записи. Причём, их отрыв от прочих TLC-накопителей может достигать даже кратного размера. Выглядит это так, как будто Samsung знает какой-то недоступный остальным разработчикам секрет быстрой работы с TLC NAND.

Случайные операции чтения

А вот при случайном чтении в производительности Samsung 750 EVO и 650 начинают проявляться очень серьёзные различия. В то время как модель 650 демонстрирует весьма посредственный результат и отстаёт почти от всех своих конкурентов, Samsung 750 EVO напротив, оказывается чуть ли не самым быстрым SATA SSD. Фактически, можно говорить о том, что 750 EVO при операциях случайного чтения подобен 850 EVO, а это — очень хорошая характеристика. Иными словами, фирменный самсунговский контроллер MGX прекрасно справляется не только с TLC V-NAND, но и с обычной планарной TLC NAND. По крайней мере, при операциях чтения данных.

Несмотря на то, что операции с глубокой очередью запросов для персональных компьютеров не характерны, мы всё же посмотрим, как зависит производительность рассматриваемого SSD от глубины очереди запросов при чтении 4-килобайтных блоков.

Сюрпризов не преподносит и изучение масштабируемости производительности накопителей. Рост глубины очереди запросов на Samsung 750 EVO оказывает на его скорость работы примерно такое же влияние, как и у Samsung 850 EVO. Быстродействие обеих этих моделей близко при любых условиях. Что же касается Samsung 650, то его хвалить откровенно не за что. Выглядит он как типично бюджетная модель SSD, которая при чтении значительно медленнее всех своих собратьев. На самом деле очевидно, что инженеры Samsung вообще не уделяли внимания оптимизации 650-й модели под конвейеризируемые нагрузки. Недорогим персональным компьютерам они не свойственны, поэтому низкая скорость работы этого SSD с длинными очередями команд на случайное чтение данных — это вполне нормально.

В дополнение к этому предлагаем посмотреть, как зависит скорость случайного чтения от размера блока данных:

Вновь скоростные параметры Samsung 750 EVO и 850 EVO оказываются очень близки. Младшая же модель заметно медленнее. Однако ситуация не безнадёжна: рост размеров блоков уменьшает разрыв между актуальными предложениями Samsung. Как мы видели ранее, последовательная нагрузка для Samsung 650 проблемой не является, поэтому при работе с большими блоками, которая по сути похожа на работу с последовательными данными, этот накопитель смотрится значительно интереснее.

Случайные операции записи

Чем дальше мы знакомимся с моделью Samsung 750 EVO, тем более интересным предложением она кажется. Как видно по диаграммам, она отличается не только высокими скоростями при чтении, но и обладает хорошей производительностью при записи случайных данных. Её производительность иногда даже немного выше, чем у 850 EVO, и это значит, что с точки зрения быстродействия Samsung 750 EVO значительно лучше любых бюджетных SSD, предлагаемых конкурентами южнокорейского гиганта.

Минус у Samsung 750 EVO видится лишь один — это накопителя пока нет в продаже и вместо него из дешёвых SSD Samsung купить можно лишь 650-ю модель. А вот она-то при случайной записи выглядит совсем безнадёжно. Фактически, можно говорить о том, что при данном типе операций это — один из самых медленных SSD сегодняшнего дня.

Ещё более наглядно всё это видно по графику, на котором показана зависимость скорости произвольной записи 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов:

Надо сказать, что скорость любой TLC-памяти, в том числе и V-NAND c трёхмерной структурой, недостаточна для того, чтобы с увеличением глубины очереди запросов при записи можно было увидеть какую-то заметную масштабируемость. Поэтому для тяжёлых нагрузок TLC-накопители в целом подходят не слишком хорошо. Однако между Samsung 850 EVO, 750 EVO и 650 есть существенные отличия. Основанный на TLC V-NAND накопитель 850 EVO оказывается способен показать максимальную пиковую скорость записи на уровне 150 Мбайт/с. Модель 750 EVO, которая во многих тестах была очень похожа на 850 EVO, выдаёт пиковую производительность записи примерно на 15 процентов ниже — эта разница обусловлена тем, что в её основе лежит планарная TLC NAND.

Накопитель же Samsung 650 с четырёхканальным контроллером, лишённым оперативной памяти, на фоне своих собратьев выглядит крайне блекло. Понятно, что его изначальное предназначение вообще не подразумевало необходимость в высокой скорости записи данных, в результате чего он и получил дизайн без DRAM. И в этих условиях добиться достойной производительности при записи попросту невозможно.

Следующий график отражает зависимость производительности случайных записей от размера блока данных.

Всё сказанное выше подтверждается и здесь. Остаётся только добавить, что среди накопителей на базе планарной TLC-памяти Samsung 750 EVO, похоже, можно считать недосягаемым рекордсменом.

Смешанная нагрузка

По мере удешевления твердотельные накопители перестают использоваться в качестве исключительно системных и становятся обычными рабочими дисками. В таких ситуациях на SSD поступает не только рафинированная нагрузка в виде записи или чтения, но и смешанные запросы, когда операции чтения и записи инициируются разными приложениями и должны обрабатываться одновременно. Однако работа в дуплексном режиме для современных контроллеров SSD остаётся существенной проблемой. При смешивании операций чтения и записи в одной очереди скорость большинства твердотельных накопителей потребительского уровня заметно проседает. Это стало поводом для проведения отдельного исследования, в рамках которого мы проверяем, как работают SSD при необходимости обработки последовательных операций, поступающих вперемежку. Следующая пара диаграмм демонстрирует наиболее характерный для десктопов случай, когда соотношение количества операций чтения и записи составляет 4 к 1.

Ещё сильнее, чем при записи, различия между решениями Samsung видны при смешанной нагрузке: комбинированные операции чтения и записи полноценно нагружают все составляющие аппаратной платформы накопителя. Поэтому Samsung 850 EVO, обладающий трёхмерной TLC-памятью, здесь наконец отрывается от своего дешёвого собрата с планарной TLC NAND, операции с которой порождают более высокую латентность. В итоге, Samsung 750 EVO относительно 850 EVO действительно выглядит как удешевлённая модель, похожая по уровню производительности на другие SSD того же бюджетного класса.

Результат же ещё более простого Samsung 650 вообще выглядит откровенно плохо. Этот накопитель проигрывает бюджетным моделям других производителей, что, откровенно говоря, закономерно ввиду отсутствия у него DRAM-буфера.

Следующая пара графиков даёт более развёрнутую картину производительности при смешанной нагрузке, показывая зависимость скорости SSD от того, в каком соотношении приходят на него операции чтения и записи.

В отличие от многих других SSD, построенных на TLC-памяти, младшие решения Samsung сохраняют U-образный характер кривой быстродействия при изменении доли чтений и записи в смешанной нагрузке. Это значит, что самсунговская трёхбитовая память вместе с теми алгоритмами работы, которые в её отношении используются в SSD этого производителя, обладает не такой уж и низкой скоростью. В результате, новый TLC-накопитель Samsung, 750 EVO, оказывается достаточно неплохим решением, которое не пасует перед сложной комбинированной нагрузкой, особенно если речь идёт о случайных, а не о последовательных операциях. В то же время вышедший ранее Samsung 650 – его полная противоположность, что сильнее всего проявляется в случае случайных смешанных операций, где результат этого SSD хуже, даже чем у бюджетных TLC-накопителей на контроллерах тайваньских разработчиков.

Результаты в CrystalDiskMark

CrystalDiskMark — это популярное и простое тестовое приложение, работающее «поверх» файловой системы, которое позволяет получать результаты, легко повторяемые обычными пользователями. Полученные в нём показатели производительности должны дополнить подробные графики, построенные нами на основании тестов в IOMeter. Принципиальное отличие CrystalDiskMark заключается в том, что при измерении производительности он оперирует сравнительно небольшим тестовым файлом, в результате чего выдаваемые им результаты характеризуют эффективность имеющихся в современных накопителях технологий SLC-кеширования.

Приведённые четыре диаграммы представляют лишь теоретическую ценность. Глубины AHCI-очереди в 32 команды в персональных компьютерах никогда не бывает, но в специальных тестах она позволяет получить максимальные показатели производительности. Тем не менее, здесь Samsung 750 EVO и Samsung 650 выдают диаметрально противоположные результаты. В то время как новый бюджетный накопитель вполне успешно штурмует на диаграммах верхние позиции, результаты Samsung 650 оказываются даже хуже, чем у современных бюджетных решений других производителей.

А вот эти четыре диаграммы представляют уже практический интерес – на них отображена производительность при нагрузке, которая распространена в реальной жизни. И здесь мы видим прекрасное подтверждение тем выводам, которые были сделаны ранее. При последовательных операциях и Samsung 750 EVO, и Samsung 650 способны выдавать весьма неплохую скорость работы. Но вот для случайных операций 650-я модель оптимизирована плохо. Поэтому решение Samsung заменить её на новый накопитель 750 EVO вполне закономерно. Перспективная бюджетная модель выглядит просто отлично и способна заткнуть за пояс любые альтернативы, предлагаемые другими производителями.

PCMark 8 2.0, реальные сценарии использования

Тестовый пакет Futuremark PCMark 8 2.0 интересен тем, что 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 десктопных задачах, и замеряется скорость их выполнения. Текущая версия этого теста моделирует нагрузку, которая взята из реальных игровых приложений Battlefield 3 и World of Warcraft и программных пакетов компаний Abobe и Microsoft: After Effects, Illustrator, InDesign, Photoshop, Excel, PowerPoint и Word. Итоговый результат исчисляется в виде усреднённой скорости, которую показывают накопители при прохождении тестовых трасс.

А вот и закономерный итог всему тому, о чём мы говорили выше. Samsung 750 EVO попадает в число лидеров: его интегральная производительность в приложениях оказывается сравнима с производительностью Samsung 850 Pro. Samsung 650 же выглядит как типичный бюджетный SSD: его вполне можно рассматривать в качестве альтернативы TLC-накопителям прочих производителей.

Интегральный результат PCMark 8 нужно дополнить и показателями производительности, выдаваемыми флеш-дисками при прохождении отдельных тестовых трасс, которые моделируют различные варианты реальной нагрузки. Дело в том, что при разной нагрузке флеш-приводы зачастую ведут себя немного по-разному.


Копирование файлов

Имея в виду, что твердотельные накопители внедряются в персональные компьютеры всё шире и шире, мы решили добавить в нашу методику измерение производительности при обычных файловых операциях – при копировании и работе с архиваторами – которые выполняются «внутри» накопителя. Это – типичная дисковая активность, возникающая в том случае, если SSD исполняет роль не системного накопителя, а обычного диска.

Вторая группа тестов проведена при архивации и разархивации директории с рабочими файлами. Принципиальное отличие этого случая заключается в том, что половина операций выполняется с разрозненными файлами, а вторая половина – с одним большим файлом архива.

Надо сказать, что невысокая производительность недорогих самсунговских накопителей при смешанных операциях находит отражение в достаточно средних результатах в тестах копирования. Поэтому стоит иметь в виду, что SSD, в основе которых лежит MLC-память, для использования в роли обычных рабочих дисков подходят лучше. Впрочем, среди SSD нижнего ценового диапазона, в которых в настоящее время применяется исключительно TLC NAND, Samsung 650 и Samsung 750 EVO могут предложить наилучшие скорости.

Работа TRIM и фоновой сборки мусора

Испытывая различные твердотельные накопители, мы всегда проверяем то, как они отрабатывают команду TRIM и способны ли они собирать мусор и восстанавливать свою производительность без поддержки со стороны операционной системы, то есть в такой ситуации, когда команда TRIM не передаётся. Такое тестирование было проведено и в этот раз. Схема этого испытания стандартна: после создания длительной непрерывной нагрузки на запись данных, которая приводит к деградации скорости записи, мы отключаем поддержку TRIM и выжидаем 15 минут, в течение которых SSD может попытаться самостоятельно восстановиться за счёт собственного алгоритма сборки мусора, но без помощи со стороны операционной системы, и замеряем скорость. Затем на накопитель принудительно подаётся команда TRIM — и после небольшой паузы скорость измеряется ещё раз.

Результаты такого тестирования приведены в следующей таблице, где для каждой протестированной модели указано, реагирует ли она на TRIM очисткой неиспользуемой части флеш-памяти и может ли она заготавливать чистые страницы флеш-памяти под будущие операции, если команда TRIM на неё не подаётся. Для накопителей, которые оказались способны осуществлять сборку мусора и без команды TRIM, мы также указали тот объём флеш-памяти, который был самостоятельно освобождён контроллером SSD под будущие операции. Для случая эксплуатации накопителя в среде без поддержки TRIM это — как раз тот объём данных, который можно будет сохранить на накопитель с высокой первоначальной скоростью после простоя.

К тому, что клиентские накопители компании Samsung не могут готовить чистые страницы флеш-памяти под будущие операции без помощи команды TRIM, мы уже привыкли. Никаких изменений не произошло и в бюджетных моделях. Эксплуатация Samsung 650 в среде без TRIM противопоказана. Но Samsung 750 EVO отчасти спасает технология TurboWrite. Изначально сборка мусора без TRIM у него тоже не работает, но зато SLC-кеш освобождается в любом случае – алгоритмы его работы от команды TRIM никак не зависят. Поэтому после любого небольшого простоя 750 EVO может осуществить быструю запись такого объёма данных, который помещается в SLC-кеш. То есть, кеширование здесь вполне успешно подменяет собой автономную сборку мусора.

Что же касается сохранения постоянной производительности в среде с поддержкой команды TRIM, то в этом случае к Samsung 750 EVO и Samsung 650 никаких претензий нет. Эта команда обслуживается эталонным образом, что означает отсутствие какой-либо деградации производительности при практическом использовании этих SSD в современных операционных системах.

Выводы

Компания Samsung давно считается ведущим производителем твердотельных накопителей. И это совсем не случайно. Клиентские SATA SSD этой фирмы, Samsung 850 Pro и Samsung 850 EVO, вне всяких сомнений, – лучшие на сегодняшний день предложения по сочетанию потребительских качеств. Недостаток у них есть лишь один – они достаточно дороги. И в последнее время это стало ощущаться слишком сильно, ведь рынок оказался атакован многочисленными основанными на TLC-памяти предложениями производителей второго-третьего эшелона, которые стали оттягивать на себя предпочтения покупателей именно благодаря своей соблазнительной стоимости.

Однако Samsung не была бы собой, если бы проигнорировала этот вызов. В ответ на произошедшие рыночные изменения компания уже совершила два серьёзных шага. Во-первых, она серьёзно опустила цены на накопители серии 850 EVO. Во-вторых, в розничный канал была перенаправлена бюджетная бизнес-модель Samsung 650. В результате таких шагов, 850 EVO получила возможность успешно конкурировать с недорогими моделями SSD на MLC-памяти, а 650 начала бороться за позиции Samsung в ультрабюджетном сегменте, где основную массу предложений составляют накопители на TLC NAND.

И в принципе, Samsung 650 вполне справляется с возложенной на него задачей. Безусловно, этот накопитель совсем не быстр. И, как мы видели, в тестах производительности он нередко оказывается на последних позициях. Однако для соперничества с TLC-накопителями конкурентов предлагаемого уровня производительности Samsung 650 вполне хватает. Тем более, что в основе этого SSD на самом деле лежит не обычная планарная TLC-память, а прогрессивная трёхмерная TLC V-NAND, а значит, Samsung 650 значительно надёжнее прочих аналогичных по цене предложений.

Тем не менее, мы привыкли к тому, что продукты Samsung должны быть не просто равны предложениям конкурентов, а они должны быть значительно лучше. Понимает это и сама компания, поэтому нет ничего удивительного, что жизнь Samsung 650 на розничном рынке будет совсем недолгой. С самого начала следующего года поставки этой не слишком выдающейся переходной модели прекратятся, а на её место придёт более достойная новинка – Samsung 750 EVO – которая, что немаловажно, будет продаваться по точно такой же цене.

И вот 750 EVO уже вполне будет способен выступать в духе Samsung: от него можно ожидать настоящей революции в бюджетном рыночном сегменте. Дело в том, что этот накопитель по сути является аналогом 850 EVO, построенным не на трёхмерной, а на обычной TLC-памяти. И в результате, при большинстве вариантов нагрузки 750 EVO очень похож на по производительности на 850 EVO, что делает новинку недорогим накопителем нового уровня. Да, при смешанной нагрузке 750 EVO может уступать своему собрату более высокого класса, но тем не менее, новое дешёвое решение Samsung превосходит все альтернативы других производителей той же ценовой категории более чем заметно.

Иными словами, Samsung вновь решила не останавливаться на достигнутом: компания явно хочет занимать господствующее положение во всех секторах рынка потребительских твердотельных накопителей. И к тому есть все предпосылки. Существующие высокопроизводительные и средние модели SSD этой компании до сих пор никто превзойти так и не смог, а буквально через три-четыре недели на прилавках магазинов появится и новая модель бюджетного накопителя Samsung, которая определённо будет способна стать наилучшим вариантом для недорогих систем.