Обзор и тестирование SSD-накопителей Intel 660p объемом 512 и 1024 Гбайт (SSDPEKNW512G8X1 и SSDPEKNW010T8X1)10.05.2019 09:05

Оглавление

Вступление

Компания Intel наиболее знаменита своими процессорами, по существу сформировавшими современный рынок ПК. Но она выпускает и большое разнообразие других изделий электронной техники, включая и современные твердотельные накопители (SSD).

Но в области SSD отношения с «рядовым» потребителем у компании Intel сложились не радужные.

Если для корпоративных потребителей Intel освоил выпуск замечательных, но дорогих накопителей (например, Intel Optane), то для «рядового» потребителя продукция Intel оказывалась не очень благоприятной по соотношению цена/качество; что и нашло свое отражение на рынке SSD.

В конце прошлого года свет увидела новая серия потребительских накопителей SSD Intel 660p с интерфейсом PCIe NVMe. В нашу тестовую лабораторию пришли сразу два накопителя этой серии — на 512 ГБ и на 1024 ГБ.

Чем сможет в этой серии Intel порадовать массового потребителя, и сможет ли порадовать его вообще?

В обзоре детально разберемся с этим вопросом, а пока представим читателю ссылки на официальные страницы тестируемых накопителей: 512 ГБ и 1024 ГБ. В серии есть также накопитель и на 2048 ГБ, но он нам на тестирование не достался.

Технические характеристики

Цена в долларах указана в пересчете из рублевой цены на дату составления обзора, обе цены могут меняться.

Технологические особенности SSD-накопителей

Теперь попытаемся разобраться в деталях этих характеристик. Начнем с того, что тестируемые накопители основаны на комплектующих от разных производителей, причем только флеш-память произведена самой компанией Intel, а контроллер и ОЗУ — заимствованные.

В накопителях серии 660p Intel применил память QLC c 64-слойной компоновкой. Аббревиатура QLC расшифровывается как «quad-level cell», т.е. в одну ячейку памяти записывается четыре бита информации. Она пришла на замену массово применяемой технологии TLC, при которой в ячейку записывалось три бита информации.

Эта смена технологий имеет как положительные, так и отрицательные последствия. Положительные — увеличение плотности записи, удешевление производства. Отрицательные — снижение быстродействия, уменьшение потенциального срока службы ячеек. Впрочем, по поводу последнего пункта Intel утверждает, что примененная технология с «плавающим затвором» позволит значительно нейтрализовать вредные последствия для срока службы.

Тем не менее, исходя из технических данных, производителем гарантируется только 200-кратная перезапись каждой ячейки; в то время как для накопителей с TLC (например, серии 600p) Intel гарантировал 576-кратную перезапись (ссылка). Хотя при любом раскладе потребителю довольно трудно будет достичь полного «износа» SSD, если только не ставить себе преднамеренно такую цель.

Теперь — буквально пару слов о примененном контроллере Silicon Motion SM2263. На сегодняшний день это — решение класса «крепкий середнячок». Этот контроллер — четырехканальный с поддержкой буферной памяти (ОЗУ), что в данном накопителе и реализовано. Для флагманских накопителей этот контроллер не подойдет, но для «ширпотребовских» это — очень приличный вариант.

Упаковка и комплектация

Накопители пришли к нам в почти одинаковых защитных коробках:

Кроме кода продукта, в маркировке коробок есть и еще одно отличие. На левой (где накопитель на 512 ГБ) написано «Made in China», а на правой (где накопитель на 1024 ГБ) — «Made in Taiwan». Хотя вряд ли это — принципиально важно.

Внутри каждой защитной коробки есть еще по одной, красочной:

Красочные коробки — тоже одинаковые, и отличаются лишь маркировкой продукта:

Внутри красивых коробок — еще слой картонного уплотнителя, в котором, наконец, обнаруживаем руководство пользователя и маленькую пластиковую упаковочку с накопителем:

Внешний осмотр и разбор

Так выглядят накопители без упаковок:

Обратите внимание, что количество микросхем в каждом накопителе — одинаковое, хотя емкость накопителей — разная. Стало быть, в одном из них применены микросхемы с более высокой плотностью упаковки.

На обратной стороне накопителей никаких электронных элементов нет:

Одностороннее расположение элементов позитивно тем, что при установке теплоотвода позволяет «накрыть» одним теплоотводом сразу все чипы.

Без этикетки накопитель на 1024 ГБ выглядит так:

В левой половине расположены две микросхемы флеш-памяти производства Intel, а справа — микросхема ОЗУ производства Nanya и блестящая микросхема контроллера Silicon Motion.

Микросхема контроллера блестит не потому, что так покрашена;, а потому, что к ней приклеена металлическая теплораспределительная пластина, на которую и нанесена маркировка. Учитывая весьма ощутимый нагрев устройства при работе, такая мера лишней не будет.

Также на плате заметны посадочные места для еще двух микросхем флеш-памяти. Вероятно, они используются для «старшего» накопителя серии 660p (на 2048 ГБ).

Для передачи данных накопители используют 4 линии интерфейса PCIe.

Тестовый стенд и ПО

Используемый тестовый стенд основан на следующих комплектующих:

• Процессор Intel Core i5–8600T «Coffee Lake»; 6 ядер/6 потоков, 2.3 ГГц (3.7 ГГц Turbo Boost);
• Система охлаждения: AeroCool Verkho 2 с комплектным термоинтерфейсом;
• Материнская плата: ASRock B365M Phantom Gaming 4;
• Оперативная память: 2×8 Гбайт DDR4 G.SKILL F4–3200C14D;
• Видеокарта: интегрированное в центральный процессор видеоядро Intel UHD Graphics 630;
• Блок питания: Cooler Master MasterWatt Lite 500 MPX-5001-ACABW-ES (500 Вт);
• Корпус: открытый стенд (для исключения влияния качества корпуса на результаты термоизмерений);
• Операционная система: Windows 10×64 со всеми текущими обновлениями с Windows Update.

Перед проведением тестов производилась перезагрузка системы, очистка КЭШа и выполнялась команда Trim для тестируемого SSD (об исключениях будет упомянуто в тексте). Кроме того, физически отключался интернет.

Если коротко охарактеризовать тестовый стенд, то его производительность достаточна, чтобы не стать «узким горлом» и, по возможности, не влиять на результаты замеров производительности SSD.

При тестировании SSD на систему было установлено дополнительное программное обеспечение, рекомендуемое самой компанией Intel. Оно включает драйвер NVMe версии 4.3.0.1006 от 09.04.2019 (ссылка) и инструмент для анализа, диагностики и оптимизации SSD «Intel® Solid State Drive Toolbox» версии 3.5.10 от 18.03.2019 (ссылка).

С помощью ПО «Intel® Solid State Drive Toolbox» в процессе тестирования производилось выполнение команды Trim (очистка) и выполнение очистки КЭШа тестируемых SSD.

Так выглядит страница «Intel® Solid State Drive Toolbox» в разделе оптимизации SSD:

Есть в этой утилите и возможность скачать и установить обновления на прошивку SSD, но на момент тестирования новых прошивок ни для одного из тестируемых SSD обнаружено не было:

Для тестирования производительности накопителей использовались «старые» версии тестовых утилит с целью обеспечения сравнимости с данными предыдущих тестов SSD.

Для проверки копирования и обработки реальных файлов использовались следующие операции:

• Копирование папки с фотографиями в формате jpeg, размер 1.52 Гбайт (1 634 471 499 байт), 410 файлов;
• Копирование папки с HD-видео (AVC), размер папки 10.4 Гбайт (11 147 297 564 байт), 7 файлов;
• Копирование папки с музыкальными аудиозаписями в формате mp3, размер папки 1.52 Гбайт (1 634 133 002 байт), 481 файл;
• Копирование папки с документами в формате doc, размер папки 1.50 Гбайт (1 612 546 048 байт), 566 файлов;
• Обработка контейнера mkv при помощи программы MKVToolnix 18.0.0 с удалением всех звуковых дорожек и субтитров (в качестве файла использовался короткометражный анимационный фильм Sintel в виде файла размером 5.11 Гбайт);
• Архивация вышеуказанных папок с фотографиями и с документами в один архив (архиватор 7Zip версии 19.00×64, тип архива — 7z, без сжатия).

Для проверки копирования больших объемов данных использовались папки с фильмами объемом 95 и 190 ГБ.

Тестирование температурных режимов и стабильности

Утилита Crystal Disk Info (7.8.2) показывает, что в установившемся режиме без проведения каких-либо операций, температура обоих SSD составляет около 40 градусов:

Теперь сделаем пару элементарных, но очень важных (как оказалось) тестов, которые во многом определят и дальнейшую политику тестирования, и даже некоторые из окончательных выводов. Эти тесты — на линейное чтение и линейную запись.

Для линейного чтения на накопители предварительно был записан массив плохо сжимаемой информации (примерно на 40% объема). Это необходимо было для определения реакции системы на чтение памяти с данными и без данных (ячейки в этом случае в SSD помечаются как «пустые»).

Вот что получилось для накопителя на 512 ГБ:

Здесь видно, что на той области, где содержались реальные данные, скорость чтения колебалась около 1150 МБ/с;, а на «пустом» участке повысилась до 1900 МБ/с.

Такое возможно только в одном случае: если контроллер видит, что чтение осуществляется из «пустых» ячеек, то собственно чтения он не осуществляет, а посылает в систему непрерывный поток нулевых данных. Это — не есть плохо, поскольку является одним из алгоритмов ускорения работы SSD;, но говорит о том, что поведение SSD может быть весьма разнообразным в зависимости от вида данных и их наличия как такового.

Температура SSD при чтении реальных данных повышалась до 67–70 градусов;, а при чтении «пустых» ячеек опустилась до 56 градусов (что закономерно, т.к. чтения, как такового, и не было).

Для накопителя емкостью 1024 ГБ картина получилась похожей:

Отметим, что, несмотря на похожесть картинки, у накопителя на 1024 ГБ скорость чтения в области реальных данных оказалась выше, чем у накопителя на 512 ГБ.

Теперь переходим к тесту на линейную запись. Начнем тоже с накопителя на 512 ГБ:

Картинка с линейной записью оказалась еще «веселее». Примерно на 12-ти процентах объема накопителя скорость записи упала более, чем на порядок: с примерно 930 МБ/с до 40–60 МБ/с. Температура накопителя к концу теста оказалась около 70 градусов; и, что интересно, не спадала еще примерно 20 минут после его окончания.

Этот график потребовал проведения дополнительного эксперимента для выяснения причин этого непростого явления.

Дело в том, что причин резкого торможения скорости записи может быть две: перегрев накопителя (и, как следствие, жесткий троттлинг), либо переполнение внутреннего КЭШа с последующим ограничением скорости записи. Причем одно не исключает другого.

Для проверки гипотезы эксперимент был повторен с направлением мощного потока воздуха на накопитель так, чтобы его температура не повышалась сверх 40 градусов.

В ходе эксперимента характер кривой линейной записи не изменился нисколько.

Таким образом, гипотезу о перегреве накопителя отметаем. Остается единственный вариант: происходит переполнение КЭШа с последующим торможением записи до той скорости, которую может обеспечить «естественная» запись в ячейки QLC-флеша (а она — невелика).

Из этого следует и причина, по которой накопитель не остывал сразу после окончания теста: на самом деле он продолжал работать, старательно переписывая данные из КЭШа в основную память.

Кстати, в качестве КЭШа в таких накопителях используется не ОЗУ (ее слишком мало для этого), а свободная часть флеш-памяти, частично переведенная в «быстрый» режим SLC.

Для накопителя на 1024 ГБ картина линейной записи качественно ничем принципиальным не отличается;, а температура накопителя также повышалась до 68–70 градусов.

Но то, что график не изменился качественно, не означает, что он не изменился количественно.

Во-первых, отметим, что 12% от объема, на которых начинается «обвал» графиков — это разные абсолютные величины для этих накопителей (отличаются в два раза).

А во-вторых, и скорость записи в абсолютных величинах тоже сильно у них отличается (примерно в 1.5 раза); причем как на «высоких», так и на «низких» частях графиков.

Из этого проистекает, что накопитель на 1024 ГБ не просто в два раза больше по объему;, но и обеспечивает более высокую скорость работы за счет распараллеливания потоков на вдвое большее число кристаллов внутри каждой микросхемы флеш-памяти.

Теперь — проверим стабильность скоростных характеристик накопителей в различных ситуациях его использования. Тестирование проводилось утилитой CrystalDiskMark 3.0.3 для четырех вариантов: «спокойное» состояние; состояние сразу после записи высокого объема данных (95 ГБ записи без команды Trim), через час после записи высокого объема данных (снова без принудительной подачи команды Trim и оптимизации), и, наконец, после подачи таковых команд посредством утилиты от Intel.

Эти тесты позволяют определить, насколько внутренние процессы после записи данных «мешают» работе с новыми данными; происходит ли автоматическая «расчистка» накопителя и насколько успешно она работает.

Как обычно, начинаем с накопителя на 512 ГБ.

Здесь надо заметить, что утилита производит тестирование небольшими файлами (до 1 ГБ), поэтому даже относительно небольшого освобождения КЭШа после нагрузки ей будет достаточно, чтобы показать высокую скорость работы.

Но на втором из этой серии скриншотов мы видим, что SSD не успел очистить кэш в нужном объеме, и скорость работы «просела». Собственно, этого следовало и ожидать: тестируемый SSD не только не любит длительной тяжелой нагрузки, но и некоторое время после нее будет слегка «не в себе» (поскольку производит перезапись из КЭШа в основную память).

Теперь — аналогичные картинки с проверкой стабильности производительности для накопителя на 1024 ГБ (объем копируемых файлов увеличен вдвое):

Поведение накопителя — точно такое, как и у предыдущего: снижение производительности после массированного копирования с последующим самостоятельным восстановлением.

Тестирование производительности

Итак, как мы видели в предыдущей главе, тестируемые накопители имеют два режима работы: «быстрый» (без переполнения КЭШа) и «медленный» (когда кэш переполняется).

Сразу скажу, что тестирование производительности полностью проводилось в «быстром» режиме. Будем считать, что потребитель в курсе особенностей накопителей и не будет их «насиловать», доводя до переполнения КЭШа. :)

А для гарантированного обеспечения «быстрого» режима перед каждым тестом производилась перезагрузка, подача команд оптимизации и Trim (через утилиту от Intel), после чего — некоторое ожидание до стабилизации температуры накопителя на уровне «покоя».

Для «разминки» — результаты тестов в Anvil’s Storage Utilities 1.1.0.

Накопитель 512 ГБ:

Накопитель 1024 ГБ:

Futuremark PCMark 7

Данный тест проводит имитацию действий пользователя при работе за компьютером, т.е. без «гонки на скорость».

Первый результат — общий итог в баллах; остальные, кроме первого — в мегабайтах в секунду.

CrystalDiskMark (64bit) 3.0.3

Этот тест делает проверку скорости записи/чтения в нескольких режимах с потоком случайных плохосжимаемых данных. Это позволяет уменьшить влияние на результат внутренних алгоритмов сжатия в накопителях;, но надо иметь в виду, что «ускоряющие» алгоритмы в современных накопителях настолько хитры и изворотливы, что полностью исключить их влияние вряд ли получится.

Операции с различными типами файлов внутри накопителей

В данном подразделе, кроме собственно копирования типовых наборов файлов, будут проверены операции редактирования видеофайла и архивирования двух папок с разнотипным содержимым (в одной — аудиофайлы, в другой — документы doc).

Время доступа при операциях случайного чтения и записи

Время доступа накопителей SSD настолько короче по сравнению с «традиционными» HDD, что им, как правило, можно пренебречь. Но раз такой параметр существует, то он будет проверен.

Среднее время доступа при операциях чтения и записи было получено в результате тестирования AS SSD Benchmark версии 1.7.4739.38088.

Запись файлов с одновременным удалением

Такая нагрузка (запись одной информации с одновременным удалением другой) — характерна для серверных применений, когда разные процессы (или разные пользователи) могут одновременно выполнять операции записи, чтения и удаления.

Причем операция удаления для накопителей SSD, в отличие от традиционных HDD, очень непроста.

В HDD саму информацию удалять не надо — достаточно пометить, что она удалена. А магнитные ячейки потом, при поступлении новой информации, можно перезаписать как угодно: вместо нулей записать единицы, или наоборот.

В SSD так сделать нельзя, там запись «однонаправленная». Перед записью новой информации ячейки надо обязательно очистить от старой. А это — дополнительная нагрузка на накопитель.

Методика проверки такова: запускаем копирование большого объема файлов (20 ГБ); и затем, примерно в середине процесса удаляем с накопителя другой большой объем ранее записанных файлов (50 ГБ). Удаление делаем «по-честному», а не перемещением файлов в «Корзину» (что удалением в физическом смысле не является). Затем делаем скриншот графика копирования, вот он (для примера взят накопитель на 512 ГБ):

Момент удаления массива файлов очень хорошо заметен на графике копирования в виде не слишком протяженного, но глубокого провала. Похоже, что очистка крупного массива ячеек потребовала серьезного отвлечения сил накопителя, из-за чего запись новой информации почти прекратилась на некоторое время.

Вывод: нагрузка серверного типа для наших накопителей не подходит.

Копирование файлов большого объема

В предыдущих тестах мы проверяли работу накопителей в «быстром» режиме (когда объема КЭШа хватает для выполнения тестовых операций).

А теперь — проверим работу при выходе за пределы этого режима, для чего будем использовать копирование файлов в большом объеме.

Под «большим объемом» копируемых файлов в данном случае понимаем такой объем, который гарантированно «забьет» кэш накопителей. И, соответственно, в данном случае интересно будет понаблюдать за поведением накопителей в этот момент.

Этот опыт проведем над накопителем на 512 ГБ для двух значений его заполнения информацией: на 20% (т.е. когда на нем присутствуют только сами копируемые файлы) и на 50% (когда добавлен еще всякий файловый «мусор» просто для занятия места). Объем копируемых файлов — одинаковый (94 ГБ).

Так выглядит процесс копирования при заполнении диска на 20%:

А так — при заполнении диска на 50%:

Из приведенных графиков видно, что чем больше диск забит данными, тем раньше начинается «провал» в скорости копирования.

Этим подтверждается, в общем-то, очевидный факт: в качестве КЭШа в накопителях используется не какая-то особая память, а просто имеющаяся в данный момент свободная флеш-память. И чем ее меньше, тем меньше кэш, и тем быстрее начнется «провал» при записи больших объемов информации.

Заключение

Итак, были протестированы два накопителя с относительно новым типом флеш-памяти (QLC). И по результатам тестов можно сказать, что ни к универсальным; ни тем более к флагманским эти модели отнести нельзя.

Медлительность памяти QLC заставила производителя пойти на перенос всей нагрузки выполнения текущих операций на кэш, что, конечно же, вносит свои ограничения. Причем, учитывая, что кэш выделяется из имеющегося объема свободной памяти, то уровень ограничений будет зависеть от занятости накопителей информацией. Чем больше свободного места, тем лучше они будут работать.

Эти эффекты и ранее встречались у протестированных в лаборатории накопителей с предшествующим типом памяти TLC, но здесь они выражены значительно сильнее. Но надо смотреть на вещи реально: истинно флагманские решения с NVMe предлагаются по совсем другой цене. Область применения протестированных накопителей — это компьютеры, в которых редко встречаются операции записи больших массивов данных (а для чтения данных никаких ограничений нет). Для такого применения соотношение цена-качество новинок Intel будет очень даже неплохим.

В первую очередь это компьютеры офисного типа. Всякие документы, проводки, презентации, таблицы и тому подобное будут летать просто «на ура!». Пользователь никогда не заметит никакого «торможения». Возможна и обработка изображений, за исключением, может быть, особо тяжелых случаев массовой пакетной обработки картинок. А вот видеозапись в высоком разрешении, игры и другие аналогичные нагрузки этим накопителям не подойдут. В самый ответственный момент пользователь сможет столкнуться с фризами и другими неприятностями, когда скорости накопителя не хватает.

К небольшим, но реальным преимуществам накопителей следует отнести возможность работы без дополнительного теплоотвода. В системах с нормальной вентиляцией перегрева и троттлинга не будет.

Если сравнивать протестированные накопители между собой, то накопитель на 1024 ГБ превосходит накопитель на 512 ГБ не только по объему, но и по скорости. Конечно, от этого старшая модель не переходит в «высшую лигу», но с точки зрения ситуации, когда хочется накопитель «средний, но получше», она может быть рассмотрена.

Выражаем благодарность:

• Компании Intel за предоставленный на тестирование накопители Intel SSDPEKNW512G8×1 и Intel SSDPEKNW010T8×1.

Полный текст статьи читайте на overclockers.ru