Обзор NVMe-накопителя ADATA XPG SX8200 Pro: не навреди12.03.2019 00:15

Последние два года выдались достаточно тяжёлым периодом для производителей твердотельных накопителей второго-третьего эшелона. С одной стороны, в 2017-м многие из них серьёзно пострадали из-за серьёзного дефицита чипов NAND, а с другой — в 2018 году заметно активизировались компании из первого эшелона в лице Samsung, Western Digital, Micron и Intel, которые стали активно выдавливать с рынка более мелких конкурентов. Изменившаяся конъюнктура быстро всё расставила по своим местам, в результате чего стало очень хорошо понятно, какие из производителей SSD занимались этим бизнесом постольку-поскольку, а какие рассчитывали занять достойное место и добросовестно вкладывались в разработки, репутацию и маркетинг.

Положительный пример производителя второго эшелона, которого не сломили никакие трудности, — небезызвестная ADATA. Эта компания не только прочно обосновалась на рынке, не уступив своё место гигантам, но смогла существенно расширить свой бизнес, в то время как многие её конкуренты фактически перестали заниматься твердотельными накопителями. Например, за прошлый год она сумела увеличить продажи SSD примерно на 15%, причём значительный рост был достигнут не только в сегменте бюджетных продуктов, но и по продажам производительных накопителей, использующих NVMe-интерфейс.

Причины успеха достаточно очевидны: с одной стороны, ADATA достигла соглашения о стабильных поставках качественной 3D NAND с компанией Micron, а с другой — активно работала над развитием своего модельного ряда, раз за разом выбирая удачных партнёров из числа разработчиков контроллеров. В частности, для наиболее доступных накопителей компания находила соответствующие контроллеры, не гнушаясь работой как с хорошо зарекомендовавшими себя фирмами масштаба Marvell и Silicon Motion, так и с новичками вроде Maxiotek и Realtek. При этом в создании продуктов верхнего уровня ADATA стабильно опиралась на платформы Silicon Motion — и это оказалось очень мудрым и дальновидным решением.

Дело в том, что за последние несколько лет Silicon Motion смогла стать ведущим независимым поставщиком контроллеров SSD, масштабы бизнеса которого нетрудно оценить по тому факту, что в прошлом году эта компания отгрузила потребителям свою шестимиллиардную микросхему. Однако о том, насколько хороши решения Silicon Motion в инженерном плане, судить лучше по другим достижениям. Например, она может похвастать поставками чипов для накопителей ведущих производителей уровня Micron и Intel. Но ещё больше впечатляет то, что, начав с создания маломощных контроллеров для бюджетных SSD, Silicon Motion за несколько лет смогла дойти до того, что сегодня её микросхемы почти не уступают лучшим решениям Samsung и SanDisk, которые долгое время считались недостижимым для других идеалом.

Именно про это и планировался изначально наш сегодняшний рассказ. В нём мы собирались рассказать о том, насколько выдающийся твердотельный накопитель можно сконструировать, если взять самую современную и самую лучшую платформу Silicon Motion (SMI) и начинить её добротной 64-слойной TLC 3D NAND производства Micron. Собрать такую конфигурацию, безусловно, мог бы любой из производителей SSD, но мы почему-то не удивлены, что этим производителем в очередной раз оказалась именно ADATA. Эта компания один раз уже смогла удивить нас, когда предложила накопитель XPG SX8200, переигравший по производительности Samsung 970 EVO. Но теперь она собралась блеснуть ещё сильнее и переплюнуть новейший Samsung 970 EVO Plus, который мы совсем недавно назвали лучшим массовым SSD с интерфейсом NVMe.

Вот только подход, выбранный ADATA на этот раз, вызывает серьёзные вопросы. Но не будем забегать вперёд.

⇡#Технические характеристики

Главная причина, по которой новый накопитель ADATA XPG SX8200 Pro так заинтересовал как компьютерных энтузиастов в целом, так и нас в частности, — контроллер SMI SM2262EN. Именно применение этой микросхемы и отличает XPG SX8200 Pro от предшествующей версии флагманского NVMe SSD компании — простого XPG SX8200. Массив флеш-памяти в XPG SX8200 Pro такой же, как и раньше, но благодаря внедрению усовершенствованной модификации контроллера новый накопитель должен быть намного быстрее — именно так преподносит свою новинку сама ADATA.

И в этом есть определённая логика. Контроллер SM2262 стал первым решением Silicon Motion, позволившим NVMe-накопителям производителей второго эшелона достичь лидирующего уровня быстродействия. Чип SM2262EN изначально позиционировался как корпоративная (Enterprise) версия обычного SM2262 с дополнительными алгоритмами, направленными на повышение надёжности работы. Но в результате оптимизации изначального контроллера инженерам Silicon Motion удалось получить серьёзно отличающуюся по характеристикам платформу, поэтому разработчики сочли правильным предложить её и на массовый рынок. Это и сделало возможным выпуск таких продуктов как ADATA XPG SX8200 Pro или его близких аналогов — HP EX950 или Transcend NVMe SSD 220S.

К сожалению, мы не имеем детальной информации о том, что стало ключом к заметному росту характеристик быстродействия в SM2262EN. Разработчики говорят, что базовая архитектура в обновлённой версии контроллера осталась нетронутой. В нём, как и раньше, реализовано восемь каналов для организации массива флеш-памяти, поддерживается интерфейс PCI Express 3.0×4, а в основе лежит пара процессорных ядер ARM Cortex-R. Фактически изменения касаются лишь микропрограммы, причём её низкоуровневой составляющей, то есть тех алгоритмов, которые контроллер применяет для чтения и записи аналоговой информации из ячеек памяти и для её преобразования в цифровую форму.

Сама Silicon Motion утверждает, что в SM2262EN им удалось повысить скорость последовательной записи на величину до 60%, а производительность при произвольном чтении и записи — на 10–15% и 40% соответственно. Если же говорить конкретно о ADATA XPG SX8200 Pro, то характеристики этого накопителя приобрели следующий вид.

Показатели быстродействия в спецификациях действительно подросли, и теперь линейные скорости старшей версии XPG SX8200 Pro вплотную подобрались к пропускной способности интерфейса PCI Express 3.0×4 не только при чтении, но и при записи. Предшествующий XPG SX8200 был при таком виде нагрузки медленнее чуть ли не вдвое. То же касается и производительности при произвольных операциях: для новой модели заявлены существенно более высокие скорости, и в первую очередь это касается записи.

Флеш-память же здесь совершенно ни при чём. Недавно мы тестировали обновлённый накопитель Samsung 970 EVO Plus, и там рост производительности был достигнут за счёт перехода на более современную архитектуру памяти. Но у ADATA XPG SX8200 Pro выигрыш в быстродействии достигается другими путями, ведь в его основе лежит такая же память, как и у обычного XPG SX8200, — 64-слойная TLC 3D NAND компании Micron с 256-гигабитными кристаллами. Обновлённый контроллер SM2262EN действительно адаптирован в том числе и для перспективной 96-слойной памяти, но в ADATA решили не дожидаться того момента, когда Micron начнёт массово поставлять такую флеш-память на открытый рынок, выбрав широко доступную и хорошо зарекомендовавшую себя TLC 3D NAND прошлого, второго поколения, с 64 слоями.

Иными словами, произошедшее ускорение действительно полностью определяется контроллером, а точнее его алгоритмами, один из которых — алгоритм ускоренной записи, реализуемый посредством SLC-кеша. Как и раньше, он в ADATA XPG SX8200 Pro работает по динамической схеме, то есть кеш размещается в основном массиве флеш-памяти, и объём информации, который можно записать в ускоренном режиме, зависит от того, сколько свободного места есть на SSD. Однако в деталях реализации произошли существенные изменения.

Что изменилось, нетрудно увидеть, если посмотреть на график скорости непрерывной последовательной записи на пустой ADATA XPG SX8200 Pro ёмкостью 512 Гбайт.

Начать стоит с того, что реальная скорость записи данных в массив флеш-памяти у нового накопителя по сравнению со стандартным ADATA XPG SX8200 выше далеко не всегда. Фактически выигрыш в производительности заметен лишь при записи в ускоренном SLC-режиме. Прошлый SSD на базе контроллера SM2262 в этом случае обеспечивал скорость порядка 1,7 Гбайт/с, а теперь она выросла до 1,9 Гбайт/с. При этом скорость записи в обычном TLC-режиме, напротив, уменьшилась. У ADATA XPG SX8200 она составляла 550 Мбайт/с, новый же накопитель XPG SX8200 Pro выдаёт лишь 470 Мбайт/с.

В свете таких изменений разработчикам пришлось целиком перекроить стратегию работы SLC-кеша. Если раньше накопитель заполнял массив флеш-памяти в однобитовом режиме до тех пор, пока это позволяло свободное место, переходя на трёхбитовую запись лишь тогда, когда SLC-режим оказывался более недоступным, у XPG SX8200 Pro объём SLC-кеша стал вдвое меньше по размеру. То есть скоростная запись доступна теперь лишь на половине свободной ёмкости SSD. Зато при длительных операциях, приводящих к переходу в TLC-режим, накопителю не требуется сразу же прибегать к уплотнению информации, записанной ранее в однобитовом режиме. В результате нагрузка на контроллер стала меньше, и окончание свободного места в кеше не приводит, как раньше, к снижению линейной скорости до 340 Мбайт/с, а получается в полтора раза выше.

Поэтому на приведённом выше графике линейной скорости непрерывной записи на чистую 512-гигабайтную версию ADATA XPG SX8200 Pro можно выделить три ступени. Первые 80 Гбайт пишутся в SLC-режиме со скоростью 1,9 Гбайт/с. Последующие 240 Гбайт записываются в TLC-режиме со скоростью 550 Мбайт/с. И последние 192 Гбайт дописываются уже в TLC-режиме с одновременным уплотнением данных, сохранённых ранее в однобитовом режиме, — в этом случае линейная скорость падает до 300 Мбайт/с. То есть на качественном уровне ADATA XPG SX8200 Pro по сравнению с XPG SX8200 предлагает более быстрый динамический SLC-кеш, который при этом стал вдвое меньше по ёмкости и в лучшем случае позволяет ускорить запись объёма данных, равного примерно одной шестой, а не одной третьей от свободного на SSD места.

Но главная новость в стратегии кеширования XPG SX8200 Pro — не сокращение объёма флеш-памяти, используемой для записи в SLC-режиме, а то, что накопитель теперь кеширует операции не только записи, но и чтения. Правда, применённый подход не имеет никаких продвинутых алгоритмов предвыборки, а использует самую тупую логику. Информация, попавшая в SLC-кеш при записи, переносится из него в TLC-память с большой задержкой, и это приводит к тому, что сценарии, при которых происходит чтение только что записанных данных, обслуживаются заметно быстрее, чем чтение данных, сохранённых на SSD ранее.

В реальной жизни чтение свежезаписанных данных вряд ли может считаться распространённым сценарием. Поэтому стратегия, реализованная в ADATA XPG SX8200 Pro, пользу обычным пользователям, скорее всего, не принесёт. Но зато она позволяет эффективно пускать пыль в глаза и заметно поднимать показатели накопителя в бенчмарках, ведь это в первую очередь для них характерно измерение скорости чтения по обращениям к только что созданному тестовому файлу. А это значит, что большинство результатов тестов XPG SX8200 Pro не соответствует реальной производительности этого накопителя — по ним можно лишь увидеть, насколько быстро происходит чтение из SLC-кеша, в то время как при повседневном использовании SSD почти все данные на самом деле читаются из массива TLC-памяти.

Чтобы не быть голословными, мы провели простой эксперимент, в течение которого измеряли скорость случайного чтения из свежего файла как сразу же после его создания, так и спустя некоторое время, когда на накопитель были записаны дополнительные объёмы данных.

Интерпретация результатов очень проста. Пока файл только создан, и всё ещё находится в SLC-кеше, накопитель обеспечивает скорость мелкоблочного чтения (блоками по 4 Кбайт без очереди запросов) на уровне 57 Мбайт/с. Однако как только под влиянием последующих операций записи файл мигрирует из кеша в обычную TLC-память, скорость чтения падает где-то на 20% — до 45 Мбайт/с. Для вытеснения исходного файла из кеша на чистом накопителе оказывается достаточно записать порядка 60 Гбайт данных, то есть перенос старых данных из SLC-кеша в массив обычной памяти происходит тогда, когда кеш заполняется на три четверти.

Из этого можно сделать сразу несколько выводов. Во-первых, обычные бенчмарки, которые измеряют скорости, оперируя специально созданным для измерений файлом, выдают для ADATA XPG SX8200 Pro неправильные и завышенные скорости чтения. Во-вторых, хотя динамический кеш этого накопителя и предполагает достаточно большой объём, в большинстве случаев он оказывается на три четверти уже заполненным ранее записанными данными, что снижает его эффективность при операциях записи.

Возможно, это заявление прозвучит и слишком громко, но очень похоже, что оптимизации алгоритмов кеширования в ADATA XPG SX8200 Pro ориентированы на увеличение результатов, которые этот накопитель показывает в тестах, а совсем не на рост производительности в реальных пользовательских сценариях. Поэтому утверждение, что Pro-версия SSD значительно быстрее ординарного XPG SX8200, мы бы поставили под знак вопроса, ответить на который поможет подробное тестирование, к которому мы сейчас и перейдем.

Впрочем считать, что все улучшения в XPG SX8200 Pro имеют исключительно «читерский» характер, всё-таки не стоит. Ведь некоторые изменения вообще не связаны с показателями быстродействия. Например, ADATA XPG SX8200 Pro по сравнению с предшественником получил более высокие ёмкости, кратные 256, а не 240 Гбайт. В результате пользователям  достаются дополнительные 6 процентов объёма, которые, соответственно, отрезаны от служебной области накопителя. Однако не стоит бояться уменьшения надёжности: как показали тесты выносливости XPG SX8200, для своих старших моделей SSD компания ADATA приобретает у Micron первосортную память, которая способна без ошибок переносить очень высокую нагрузку.

Кроме того, в модельном ряду XPG SX8200 Pro обещана и двухтерабайтная модификация, которая ранее не предлагалась. Правда, сейчас её в продаже тоже нет, но по крайней мере, производитель утверждает, что имеет намерение выпустить её несколько позднее.

А вот условия гарантии на ADATA XPG SX8200 Pro остались абсолютно теми же. На накопитель даётся пятилетняя гарантия, а объём разрешённой записи рассчитан так, что целиком накопитель можно перезаписать максимум 640 раз. Это вполне типичное ограничение для сегодняшних SSD ведущих производителей.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

ADATA XPG SX8200 Pro — накопитель в форм-факторе M.2 2280, который работает через шину PCI Express 3.0×4 и поддерживает интерфейс NVM Express версии 1.3. Для тестирования мы взяли модель ёмкостью 512 Гбайт. Благодаря существенному снижению цен такой объём для производительных SSD с NVMe-интерфейсом сегодня стал одним из самых популярных вариантов среди энтузиастов.

По первому же взгляду на выбранную версию XPG SX8200 Pro становится ясно, что этот накопитель очень многое унаследовал от предыдущего XPG SX8200. Более того, старая и новая модификация используют идентичные печатные платы, что возможно благодаря совместимости по выводам между контроллерами SM2262 и SM2262EN. Иными словами, чтобы отличить XPG SX8200 Pro по внешним признакам, смотреть надо на маркировку контроллера, а именно на наличие букв ENG, а не G, в окончании его модельного номера.

Плата рассматриваемого накопителя двухсторонняя, и микросхемы памяти расположены на обеих ее сторонах. Это значит, что данный накопитель толще популярных NVMe SSD крупных производителей (например, WD Black NVMe или Samsung 970 EVO Plus), и потому он может оказаться не подойти для некоторых тонких ноутбуков.

Две микросхемы на рассматриваемом накопителе составляют DRAM-буфер. Он собран на базе пары 256-мегабайтных чипов DDR3–1600 производства Nanya. Это весьма нестандартное решение, предложенное в новых платформах Silicon Motion, в результате которого буферная динамическая память общается с контроллером по 32-битной, а не 16-битной, как в иных SSD, шине. В результате XPG SX8200 Pro получает определённое преимущество при работе с мелкоблочными операциями, где контроллеру требуется активно взаимодействовать с таблицей трансляции адресов. Элементная база ADATA XPG SX8200 Pro представлена семью чипами — такое обилие компонентов на накопителях формата M.2 встречается нечасто. Но массив флеш-памяти сформирован всего из четырёх микросхем, несущих на себе маркировку самой ADATA. Дело в том, что компания закупает у производителя полупроводников цельные пластины с кристаллами NAND и самостоятельно их разрезает, сортирует и упаковывает в микросхемы. Если говорить о накопителе ёмкостью 512 Гбайт, то в нём каждая из четырёх микросхем флеш-памяти содержит внутри себя по четыре 256-гигабитных кристалла 64-слойной TLC 3D NAND производства Micron, что позволяет восьмиканальному контроллеру для доступа к такому массиву пользоваться двукратным чередованием устройств в каждом канале. Именно поэтому терабайтная версия XPG SX8200 Pro может быть быстрее полутерабайтной — четырёхкратное чередование имеет лучшую эффективность при операциях записи.

Стоит упомянуть, что у накопителя ADATA XPG SX8200 Pro есть брат-близнец — XPG Gammix S11 Pro. Это абсолютно такой же продукт, но с геймерским декором — закрывающим лицевую сторону платы SSD фигурным алюминиевым радиатором. И надо сказать, охлаждение для такого накопителя лишним совсем не будет, поскольку нагревается во время работы он достаточно заметно. Поэтому для XPG SX8200 Pro производитель тоже предусмотрел теплорассеивающую пластину.

Но в этом случае она не имеет никакой сложной формы и изначально на накопитель не наклеена. Установить её пользователь должен самостоятельно — в том случае, если слот M.2, в котором предполагается использовать SSD, не имеет штатного радиатора.

⇡#Программное обеспечение

С сервисным программным обеспечением у ADATA дело обстоит далеко не лучшим образом. Фирменная утилита для накопителей компании существует, но развивается она крайне вяло, а её возможности и внешний вид оставляют желать лучшего. Например, каждый раз во время тестирования нам сильно досаждает её неумение корректно масштабировать свой интерфейс на 4K-мониторе в соответствии с настройками операционной системы.

Тем не менее поддержка новых накопителей в ADATA SSD Toolbox своевременно добавляется.

Так, помимо выдачи полной диагностической информации о SSD, ADATA SSD Toolbox позволяет провести проверку флеш-памяти накопителя, отослать на него пакет команд TRIM или выполнить автоматическую настройку параметров операционной системы (отключение Superfetch, Prefetch и дефрагментации).

Также через ADATA SSD Toolbox можно произвести обновление микропрограммы и выполнить процедуру Secure Erase.

Кроме того, после регистрации приобретённого XPG SX8200 Pro на сайте производителя можно получить ключ к популярной программе для клонирования данных Acronis True Image HD 2013/2015.