Information Security Club | Клуб Информационной Безопасности — Stay Safe!
Добро пожаловать в Клуб Информационной Безопасности! Если Вы здесь впервые, то зарегистрируйтесь и прочитайте правила клуба. Если Вы забыли пароль, то перейдите по ссылке, после чего Вы сможете восстановить его через электронную почту. Помните, что некоторые возможности и разделы форума для гостей недоступны, рекомендуется пройти авторизацию.

Welcome to Information Security Club! You can change the website language to English here. If you are here for the first time, please, register and read forum rules. If you forgot your password follow this link to restore it by email. Remember, some facilities and forum nodes for guests are not available, it's highly recommended to pass authorization.

Тестирование твердотельных накопителей Gigabyte Aorus NVMe Gen4 SSD емкостью 1 и 2 ТБ с интерфейсом PCIe 4.0

HADD-NEELS

Избранный
Почетный участник
Joined
10.12.2016
Messages
5,525
Reaction score
11,468
Points
749
Тестирование твердотельных накопителей Gigabyte Aorus NVMe Gen4 SSD емкостью 1 и 2 ТБ с интерфейсом PCIe 4.0

Массовое распространение твердотельных накопителей с интерфейсом PCIe началось в 2015 году — вместе с внедрением протокола NVMe. Вопрос версии стандарта тогда не стоял — на тот момент Intel как раз начала отгрузки «первой версии» платформы LGA1151, где все слоты (и процессорные, и чипсетные) поддерживали PCIe 3.0. HEDT-платформа LGA2011-3 тоже могла обеспечить достаточное количество слотов данного типа. Вот на это все производители и ориентировались, благо решения AMD на тот момент ничего интересного собой не представляли. Учитывать устаревшие системы тоже не требовалось, поскольку изначально NVMe-накопители стоили намного дороже своих SATA-собратьев, и даже в новые системы чаще приобретали последних, не говоря уже о случае модернизации имеющейся системы. В конце концов, «найти» при желании несколько линий PCIe 3.0 можно было и в компьютерах образца 2012 года, да и совместимость PCIe 3.0 с предыдущими версиями никто не отменял. В общем, все решалось. Сложнее было с загрузкой с нового накопителя на старой системе... Ну, и отсутствие необходимости в такой связке тоже играло свою роль.

PCIe 3.0 и сейчас остается основным интерфейсом, благо массовая платформа Intel с тех пор практически не изменилась в плане периферии. HEDT — поменяли, но там как раз тоже полная поддержка PCIe 3.0 всеми слотами, и ничего более. А в первых версиях чипсетов для платформы AMD AM4, которую последние два года сбрасывать со счетов никак нельзя, нет даже такого — они официально поддерживают только PCIe 2.0. Неофициально там есть еще и пара линий PCIe 3.0 для (ненужного уже) SATA Express, но их только две. Впрочем, «дополнительные» четыре линии PCIe 3.0 есть в самих процессорах, так что установить один накопитель в любую систему проблем не составляет, а больше обычно и не нужно.

Однако... Однако в мае этого года уже приняты спецификации PCIe 5.0, а окончательная стандартизация версии 4.0 произошла еще в октябре 2017 года. Теоретически ее поддержка могла появиться в LGA1151 «второй версии», однако на тот момент у Intel было слишком много других нерешенных проблем, чтоб заниматься еще и этой. Поэтому, как уже было сказано выше, в плане периферийных возможностей «вторая» версия платформы практически идентична «первой» LGA1151 — разве что поддержку USB 3.1 «прикрутили» в прошлом году. AMD AM4 появилась еще в конце 2016 года (в ограниченном составе), а первые Ryzen вышли в начале 2017-го — поэтому и там пришлось остаться с PCIe 3.0. Обновление платформы в прошлом году было небольшим: хотя формально вышли новые процессоры и чипсеты, они представляли собой лишь небольшое обновление старых. А вот в этом году появились Ryzen семейства 3000 — радикально переработанные. И из-за этой радикальности компания заодно решила поменять и контроллер PCIe: новые процессоры поддерживают версию 4.0. Правда, из-за ограничений совместимости добиться этого на старых платах не получилось (вполне возможно, впрочем, что особо и не старались), поэтому компания выпустила новый чипсет Х570, который поддерживает именно PCIe 4.0. Разумеется, работает это только в паре с новыми процессорами, но сам по себе «прыжок» с 2.0 сразу на 4.0 заслуживает уважения. Вопросами совместимости мы займемся отдельно — в специальном материале, который уже готовится. Сейчас же главным для нас является то, что платформа с поддержкой PCIe 4.0 уже есть.

А поскольку сами спецификации окончательно установились почти два года назад, производители контроллеров для SSD имели время подготовиться. И в Phison этой возможностью распорядились как надо: контроллер PS5016-Е16 был анонсирован и показан в виде прототипа еще в начале этого года на выставке CES, а на Computex компания демонстрировала уже готовые SSD формата M.2 на его базе. Как только официально была объявлена новая версия АМ4 — сразу начались и продажи таких устройств, причем (как обычно) под разными марками. SSD из ассортимента Gigabyte уже присутствуют в московской рознице — в нашей стране они в продаже оказались одними из первых. Поэтому есть смысл ознакомиться с ними более подробно: все-таки это что-то существенно новое на рынке :)

Aorus NVMe Gen4 SSD 1 ТБ

Aorus NVMe Gen4 SSD 2 ТБ

Впрочем, «новое» — не означает принципиально отличное от старого. В частности, «злые языки» (и наши в том числе) ранее неоднократно говорили, что от уже привычного Е12 (с поддержкой PCIe 3.0) E16 отличается только PHY-контроллером интерфейса, а внутри они одинаковые. Спецификации действительно похожи, да и совместимость по выводам присутствует. Алгоритмы работы тоже сходные: например, до сих пор используется только статический SLC-кэш емкостью 6 ГБ на каждые 256 ГБ емкости. И, как и Е12, освобождать его новый контроллер без необходимости не рвется, что полезно для работы с временными файлами — и тестовыми утилитами тоже. В общем, сходства больше, чем различий. Но не будем торопиться до практических испытаний.

В любом случае, микропрограммы разные. Да и поддерживаемые типы памяти тоже немножко отличаются: Е16 прямо с начала выпуска «обучили» работе с новейшей 96-слойной памятью BiCS4 3D TLC NAND Toshiba, и именно такая используется во всех анонсированных на данный момент накопителях (что неудивительно, поскольку сами платки производятся под жестким контролем Phison и на одном заводе). Е12, напомним, использовал более старую память BiCS3 (64 слоя), и вряд ли его кто-то будет «переводить» на новую.

Максимальная плотность упаковки кристаллов памяти в микросхемы — на данный момент восемь, а максимальная емкость в этой линейке — 512 Гбит, так что что для получения 2 ТБ общей емкости приходится использовать не менее четырех чипов. Поскольку и сам контроллер не слишком компактный, да для DRAM место нужно, применен двухсторонний дизайн платы — несовместимый со многими ноутбуками, но в ноутбуки на данный момент устанавливать накопители на Е16 все равно незачем. Для десктопов же это без разницы. В терабайтной модификации зато получилось использовать кристаллы по 256 Гбит, так что она по производительности должна быть не хуже (а иногда и лучше) старшей модели семейства. Накопитель на 500 ГБ, скорее всего, использует два аналогичных чипа на одной стороне платы, но с ним пока не все ясно: он был анонсирован последним, и заявленные скоростные характеристики ниже, чем для старших — что делает именно модели на 1 и 2 ТБ наиболее интересными (ведь если скорость не важна, то и с PCIe 4.0 связываться нет смысла).

Отметим, что для продуктов на базе Phison E12 в Gigabyte использовали совсем другой дизайн. Терабайт тогда был доступен только в виде — с большим радиатором и настраиваемой подсветкой. В таком же исполнении компания могла предложить и 512 ГБ памяти. А в виде M.2 — только накопители на 256 и 512 ГБ: на односторонней плате, но тоже с радиатором с подсветкой. В новом же семействе подсветки нет вообще.

А радиатор — есть: он представляет собой массивную медную(?) конструкцию, причем плату «обхватывает» с двух сторон. Учитывая, что «рабочими» у этих накопителей являются обе стороны, это весомое преимущество перед «штатными» системами охлаждения материнских плат. Собранная «слоеная конструкция» фиксируется шестью винтиками и имеет размеры 80,5×11,4×23,5 мм: тоже, в общем-то, солидно.

В принципе, при обычных рабочих нагрузках и не имея поблизости серьезных источников тепла можно обходиться и вовсе без радиаторов. С нашим набором тестов накопители тоже справляются без снижения скорости и дополнительного охлаждения. «Синтетикой» (например, случайной записью с очередью в 64 команды), однако, и на открытом стенде контроллер можно довести до троттлинга примерно за 10 минут — Е12 в таких условиях прогревался примерно до 66 градусов, что ниже критической температуры. Понятно, что на практике таких нагрузок в персональном компьютере не бывает, но, в общем, важнее то, что со штатным радиатором накопитель и их выдерживает уже без проблем :)

Как и в накопителях на Е12, имеется DRAM-буфер. В качестве такового используются две микросхемы DDR4L-2400 по 512 МБ или 1 ГБ — прямо как в AIC-версии предыдущей линейки Aorus. Гарантия — те же пять лет, что и в ее случае. Правда, разрешенный полный объем записи, который и ранее вызывал уважение, стал еще больше — теперь на терабайтный накопитель при сохранении гарантийных обязательств можно записать не 1,6, а 1,8 ПБ. На 2 ТБ — соответственно, 3,6 ПБ. В общем, старшие модели накопителей на флэше потихоньку перешли на петабайты «дозволенной» записи, так что об этом ограничении, как нам кажется, постепенно можно начинать забывать.

Образцы для сравнения
Недавно мы тестировали . В качестве образцов для сравнения в упомянутом материале использовались Samsung V-NAND SSD 970 Evo Plus и Intel SSD 760p и WD Black SN750 аналогичной емкости. Именно этой четверкой (точнее, ее результатами) мы воспользовались и при недавнем тестировании на базе контроллера Silicon Motion SM2262EN, после чего пришли к выводу, что 760р из числа «референсных SSD» можно исключить. Впрочем, ничего удивительного в этом нет: Intel SSD 760p — разработка прошлого года, с тех пор существенно не менявшаяся, так что от более современных устройств этот накопитель отстает весьма существенно. Но вот с остальными упомянутыми накопителями пару новинок нужно сравнить обязательно — чем мы сейчас и займемся.

Тестирование
Методика тестирования
Методика подробно описана в отдельной . Там можно познакомиться с используемым аппаратным и программным обеспечением.
Однако тестировать накопители только на «стандартном стенде» было бы, разумеется, идеологически неверным решением, поскольку главной их особенностью является поддержка интерфейса PCIe 4.0 x4. На данный момент таковая реализована только в одной платформе AMD AM4, причем только при использовании процессоров Ryzen 3000 и только на платах на базе чипсета Х570. Но о разных нюансах совместимости мы поговорим чуть позже — они заслуживают отдельного материала. Сегодня же просто воспользуемся самым «прямым» и простым вариантом: плата MSI MEG X570 ACE, процессор Ryzen 7 3700X, SSD устанавливаются в первый («процессорный») разъем M.2. Заодно сразу будет понятно, есть ли серьезные различия между Phison E12 и E16 кроме интерфейса, а также прояснится влияние этого самого интерфейса на производительность.

Производительность в приложениях

Традиционно все примерно равны, благо определяющими при тестировании накопителей этого класса являются не они сами, а, по большей части, тестовая платформа и эмулируемые «реальные» задержки со стороны ПО. Что же касается ПО, то PCMark 8 имитирует работу далеко не новых уже программ, причем (что мы отмечали при изучении работы пакета на разных платформах) сильно заточенных под «однопоточную производительность». Ryzen 7 3700X с имитацией такой нагрузки справляется похуже, чем «старичок» Core i7-7700 — и баллы на новой платформе даже уменьшаются.

Переход к низкоуровневым показателям (где задержки уже искусственно не вставляются, а трассы воспроизводятся с максимальной скоростью) делает картину только более рельефной. На деле связка из Phison E16 и BiCS4 в этом тесте быстрее, чем Phison E12 и BiCS3, да и вообще любые (из протестированных нами) SSD на базе NAND-флэш. Однако увидеть это можно лишь на платформе Intel — хоть она и не поддерживает PCIe 4.0. Так что просто запомним для ясности, что с некоторыми «дисковыми» тестами платформа AMD (несмотря на все улучшения в рамках ее последней модернизации) все еще может справляться не лучшим образом. И не будем удивляться, если это повторится.

Мы бы даже не удивились, повторись оно сразу же, но этого не произошло: предыдущая версия пакета благосклонна то ли к платформе AMD в целом, то ли к новому интерфейсу как минимум (подробным выяснением вопроса, как и обещали, займемся немного позже). Так что с ее точки зрения новинки вообще оказываются самыми быстрыми SSD на флэше — особенно в «правильном» окружении. Понятно, что сама по себе разница невелика, да и вообще больше относится к потенциальномубыстродействию, а на деле без тестовых утилит «на глаз» не получится отличить топовые модели от бюджетных SATA-устройств, но сам факт интересен.

Последовательные операции

Тот случай, когда комментарии не слишком-то и нужны. Понятно, что скорость давно уже зависит именно от интерфейса, поскольку из самого флэша «выжать» можно много — параллельной работой сразу многих банков. А что прирост даже в этом случае не дотягивает до теоретических двух раз — это нормально: точно так же далеко не мгновенно была освоена пропускная способность PCIe 3.0 :) Хуже другое: в однопоточном режиме производительность тоже повышается, но вот тут до ограничений даже «старого» интерфейса еще далеко.

При записи еще не все «освоили» PCIe 3.0, но Phison E16 это может. Раскрываясь, разумеется, по-настоящему в «родном» режиме. И, кстати, с записью в один поток все лучше, чем с чтением — благо хоть как-то распараллелить нагрузку проще. Впрочем, кто-нибудь сомневался в том, что последовательные операции будут самой светлой частью сегодняшней истории? Мы — нет :)

Случайный доступ


И точно так же не было сомнений, что будут и темные полосы. В частности, производительность в такого рода сценариях в первую очередь зависит от латентности самого носителя данных, а NAND-флэш — это и есть NAND-флэш. Нельзя даже сказать, что новая платформа Phison однозначно превосходит старую — где-то лучше, а где-то и хуже. Конечно, это в любом случае топовый уровень, но все-таки не рекордный. И интерфейс подключения тут ничего радикально изменить не может.


Тем более, если говорить о (более актуальных) «коротких» очередях — тут и PCIe 3.0 «за глаза». Производительность в разных режимах, впрочем, оказывается немного разной — но на нее в этих сценариях вообще влияет огромное количество факторов. И, опять же, нельзя однозначно утверждать, что «новая» платформа всегда быстрее «старой». В этом, впрочем, могут быть «виноваты» даже прошивки, которые для Е12 уже «вылизаны», а Е16 только начал свой жизненный путь. Но нам более важен конечный результат — а он пока такой.

Вот с чем Е16 в паре с BiCS4 справляется хорошо, так это с чтением «без очереди». Поскольку подобные нагрузки нередки в работе «реального» ПО, это имеет значение — что отразилось и на результатах PCMark. В этом плане новые накопители превосходят не только предыдущую разработку Phison, но зачастую обгоняют и прочих конкурентов. А еще, несмотря на абсолютные результаты на уровне теоретических возможностей SATA (или около того) эти сценарии восприимчивы к пропускной способности интерфейса. С закономерным общим итогом.

Работа с большими файлами

Результат оправдывает ожидания: пусть не обещанные (и демонстрируемые в синтетике) 5 ГБ/с, но близко к тому. Но иначе и быть не могло.

Интереснее то, что скорость записи в один поток увеличивается — хотя все равно не достигает даже ограничений PCIe 3.0 x4. И вот тут никакого совпадения ни с низкоуровневыми утилитами, ни с теорией. Хотя и не удивительно: в теории разницы между теорией и практикой нет, а на практике — есть. Многопоточный же режим и вовсе приводит к снижению производительности — как и у других SSD. И вот это снижение больше на платформе AMD — явно из-за особенностей самой платформы. Еще один важный момент: терабайтник «четвертого» поколения (E16+BiCS4) и в равных условиях быстрее терабайтника «предыдущего» поколения (E12+BiCS3). Т. е. либо Е16 — это все-таки не просто E12 с другим физическим интерфейсом, либо... Либо новая память стала заметно быстрее. Если вдруг Phison «осовременит» и модели на старом контроллере, этот вопрос получит однозначный ответ. Но пока просто запомним, что новая платформа хоть немного предпочтительнее старой и без PCIe 4.0.

В пользу того, что изменился контроллер, говорят и результаты этих тестов: на память «провал» Aorus RGB AIC не спишешь, поскольку в WD Black SN750 точно такая же. Да и предыдущим контроллерам Phison были свойственны подобные проблемы. Судя по всему, при разработке Е16 «узкое место» было найдено и устранено — и из аутсайдеров накопители превратились в лидеров. Только вот в очередной раз не благодаря интерфейсу: на рандоме переход на платформу AMD (а другого способа получить PCIe 4.0 на данный момент нет) только снижает скорость, а при линейных нагрузках Aorus Gen4 и так самые быстрые.

Рейтинги

Производительность в низкоуровневых сценариях повысилась не всегда, но кое-где выигрыш был, и заметный, а еще немного удалось «набрать» за счет последовательных скоростей (здесь они тоже учитываются), так что формально новые SSD Gigabyte — одни из самых быстрых на рынке. Такими же будут и другие устройства на данной платформе. Но в любом случае они лишь одни из самых, а не самые быстрые. Даже если не вспоминать Optane, те же Samsung Evo «планку задрали» так высоко, что не у всех получается к ней хотя бы приблизиться — особенно в равных условиях. Вот и в данном случае то же самое. Основная же «фишка» нового семейства твердотельных накопителей, а именно более быстрый интерфейс, бесполезной не является — формально в этом случае общий балл выходит на уровень 970 Evo Plus. Вот только... воспользоваться этим преимуществом на практике еще нужно суметь. Да и понятно, что превосходство в пропускной способности вечным не будет.


Об этом не стоит забывать, рассматривая обобщенный рейтинг. Формально перед нами новые лидеры среди устройств на базе NAND-флэш. Фактически же речь идет только о флэш и только об использовании в специфических конфигурациях: чтобы увидеть такие результаты, на данный момент подойдет только система на базе последних процессоров AMD и только в паре с самыми дорогими системными платами для них. Понятно, что покупателя твердотельного накопителя на 2 ТБ ценой не испугаешь, но... Все остальные устройства обходятся и без этого — в куда более «массовом» окружении. А Phison E16 без этого — просто хороший контроллер: накопители получаются очень быстрыми, но рекордов не ставят даже в синтетике. С этим они хороши хотя бы в синтетике :)

Итого
Если бы новая платформа просто заменяла старую, сохраняя тот же уровень цен (а продукцию Phison «любят» не в последнюю очередь как раз из-за них), ее появление можно было бы только приветствовать: некоторые результаты не выросли, но они и так были высокими, зато кое-какие «проблемные места» явно устранены. К сожалению, этого не будет: «киллер-фичей» новой платформы является поддержка PCIe 4.0, а такое преимущество (пусть и теоретическое) над всеми остальными SSD на рынке раздавать бесплатно никто не станет. Во всяком случае, прямо сейчас уж точно не раздает: все накопители на Phison E16 стоят дороже аналогов той же марки на Phison E12, да и не только их. Что сразу же ставит ребром вопрос: а нужно ли за ними гоняться, когда есть простые, понятные и зачастую более дешевые (иногда — и заметно более дешевые) твердотельные накопители на других платформах?

Ответ на него каждому покупателю придется искать самостоятельно. Понятно, что если подходящая платформа есть или планируется, то стимулы приобрести «наиболее подходящий» для нее накопитель тоже есть. По крайней мере, поддержка PCIe 4.0 — не пустой звук: в некоторых сценариях производительность все-таки растет, даже если сравнивать PCIe 4.0 у AMD с PCIe 3.0 у Intel. (В ближайшее время мы попробуем сравнить интерфейсы, абстрагировавшись от процессоров, благо есть что сравнивать.) К тому же, покупатели плат на базе чипсета X570 — люди явно не бедные, старшие модели Ryzen 9 стоят от 500 долларов... в общем, к этому всему так и просится «правильный» SSD на 2 ТБ — и пусть он стоит дороже, чем какой-нибудь Samsung 970 Evo Plus на те же 2 ТБ (или дороже не двух, а трех терабайтных Transcend 220S), зато всё идеологически правильно :) В конце концов, и на Optane SSD покупатели находятся, хотя там цены еще более «бодрящие». Если же ориентироваться на любимые многими сферические критерии, типа «цена/производительность» и прочую философию с теологией, то есть риск так и не уйти даже от SATA в обозримой перспективе :)


Поэтому, повторимся, покупать или не покупать (и что покупать) — каждый решает самостоятельно. Нашей задачей сегодня было просто познакомиться с новой платформой. По итогам можно сказать, что, во-первых, она существует. Во-вторых (как и предполагалось), в некоторых сценариях более быстрый интерфейс позволяет получить и более высокую производительность. В-третьих (что тоже было априори известно), физический интерфейс является лишь одним из влияющих на производительность факторов, причем главным он почти никогда не оказывается, так что освоение PCIe 4.0 принципиально ничего не меняет. Но хуже от него точно не становится :)

13 АВГУСТА 2019 Г.
 

Top Bottom