Ретроклокинг: влияние поколений интерфейсов SSD на производительность23.04.2024 10:01

Оглавление

Вступление

Лаборатория продолжает цикл статей о ретроклокинге. Данная статья является логичным продолжением с дополнениями к предыдущей статье «Ретроклокинг: разгоняем SSD». Основываясь на комментариях к предыдущей статье, сообщениях в теме «Клуб ценителей ретро-железа», а также личных сообщениях, было принято решение переосмыслить идею сравнения производительности SSD и сделать его еще более наглядным.

Для тех, кто не прочел предыдущую статью, настоятельно рекомендую с нею ознакомиться, а заодно и с еще одной статьей по данной тематике:

В данной статье речь пойдет о прежних участниках, но на новой платформе. Коротко изложу хронологию событий. В прошлый раз за отправную точку была взята платформа LGA 775 на базе системной логики NVIDIA nForce4 SLI X16 Intel Edition, представленная материнской платой ASUS P5N32-SLI SE Deluxe, которая поддерживает процессоры Intel Pentium 4, Pentium D, а также первые Core 2 Duo.

Дисковые возможности представлены шестью портами SATA-II и двумя полноскоростным слотами PCI-Express с 16-ю линиями первого поколения.

В качестве процессора был взят Core 2 Extreme X6800, который является самым быстрым представителем Core 2 Duo. Тактовая частота процессора составляет 2933 МГц, при частоте FSB 1066 МГц. Объём оперативной памяти составил 2 Гбайт, который был набран двумя планками памяти по 1 Гбайт с частотой 800 МГц и таймингами 4–4–4–12 1T. В качестве видеокарты выступала модель GeForce 7800GT с объёмом 256 Мб производства ASUS. Все компоненты работали на своих штатных частотах.

Подготовка к тестированию

В этот раз идея состоит в том, чтобы сравнить дисковую подсистему на все том же «народном» LGA 775, но с самым передовым чипсетом, чтобы понять, что сейчас можно получить на старичках тех лет и будет ли от этого польза, а заодно сравнить прирост быстродействия SSD с самой первой волной плат LGA 775.

Мой выбор остановился на материнской плате ASUS P5E Deluxe. Сердцем платы является старший набор системной логики Intel X48, благодаря чему шина PCI-Express обзавелась поддержкой второго поколения этого интерфейса, что должно дать прирост производительности особенно для NVME накопителей, которые будут устанавливаться через M2–PCI-e адаптер. Южный мост представлен микросхемой Intel ICH9R с поддержкой SATA-300 интерфейсом с NCQ. По сравнению с предыдущей платой количественных изменений в южном мосту не произошло, но качественные явно должны присутствовать. Ниже в тестах посмотрим, какой из SATA-II интерфейсов обладает лучшей производительностью.

Чтобы участники тестирования находились в максимально близких условиях, центральный процессор — Core 2 Extreme X6800 — и оперативная память будут работать на аналогичных частотах, как в первой статье. Тем самым вся разница платформ сведется лишь к отличиям характеристик материнских плат.

Очень кратко пробежимся по участникам тестирования.

Kingston SSDNow S100 (SS100S2/8G). Объем — 8 Гбайт, имеется поддержка SATA интерфейсов 1-го и 2-го поколения (SATA-150, SATA-300). Заявленные производителем скорости последовательного чтения на уровне 90 МБ/с и 30 МБ/с на запись.

Kingston SSDNow V300 Series (SV300S37A/60G). Объем — 60 Гбайт, имеется поддержка SATA интерфейса третьей версии SATA-III (SATA-600). Заявленные производителем скорости последовательного чтения на уровне 450 МБ/с и столько же на запись.

SmartBuy Ignition Plus 120GB. Объем — 120 Гбайт, имеется поддержка SATA интерфейса третьей версии SATA-III (SATA-600). Линейная скорость чтения находится на уровне 530 МБ/с, скорость записи на уровне 430 МБ/с, что вплотную приближается к пропускной способности самого стандарта SATA-III — 600 МБ/с.

В прошлый раз этот SSD наотрез отказался работать в материнской плате на базе системной логики NVIDIA nForce4 SLI в Windows XP. В BIOS он благополучно инициализировался, но подключение вторым SSD намертво вешало всю систему на этапе загрузки ОС. Можно было лицезреть лишь чёрный экран, налицо некая программно-аппаратная несовместимость.

На материнской плате ASUS P5E Deluxe данный SSD благополучно определился, а значит мы сможем увидеть цифры, при подключении его напрямую к материнской плате и через дискретный PCI-e–SATA контроллер на базе Asmedia ASM1061.

PCI-Express SSD Kingston HyperX Predator. Объем — 240 Гбайт. Заявленные скорости производителем: 1400 Мб/с на чтение, 600 Мб/с на запись. Данный SSD поддерживает шину PCI-Express второго поколения с четырьмя линиями PCI-e. Хотя накопитель и работает с интерфейсом PCI-Express 2.0, но он является не NVMe, а AHCI-устройством, соответственно, он без каких-либо проблем может быть загрузочным для Windows XP и не требует никаких драйверов.

NVMe SSD Samsung 980 Pro. Объем — 1 Тбайт. Заявленные скорости производителем: около 7000 Мб/с на чтение и 5000 Мб/с на запись. Используемая версия накопителя с оригинальным радиатором устанавливалась в PCI-Express M2 SSD адаптер с четырьмя линиями PCI-Express.

Данный SSD накопитель рассчитан на установку в материнские платы с поддержкой стандарта PCI Express 4.0 и способен в таких условиях выдавать скорости примерно 7000 Мб/с на чтение и 5000 Мб/с на запись. В первой версии шины PCI Express 1.0 он набирал 740 Мб/с в операциях чтения и 720 Мб/с на запись, ниже выяснится, даст ли двукратный прирост производительности при переходе шины PCI-Express с первого поколения на второе.

NVMe SSD WD Black AN1500 NVMe AIC. Объем — 1 Тбайт. WD Black AN1500 использует 8 линий PCI-Express 3-го поколения. Заявленные скорости производителем для 1 Тбайт модели, которая представляет собой RAID-0 плату с контроллером Marvell 88NR2241 и парой WD SN730 NVMe SSD объемом 512 Гбайт каждый: ~6500 Мб/с на чтение и 4100 Мб/с на запись.

Для Windows 10 и Windows 11 драйверов для этого накопителя не требуется, все работает из коробки. Однако заставить работать этот SSD в Windows XP, перебрав все доступные NVMe драйверы, мне не удалось.

Смена поколений шины PCI-Express и замена материнской платы на ASUS P5E Deluxe также ничего не дали. Так что владельцам систем с Windows XP данный SSD накопитель противопоказан. Операционная система в состоянии его распознать, но работать он в ней не будет.

Intel Optane 900P. Объем — 280 Гбfqn. Данный SSD представляет собой PCI-e x4 накопитель с поддержкой стандарта PCI-Express 3.0. Заявленные скорости производителем: 2500 Мб/с на чтение и 2000 Мб/с на запись. Благодаря использованию сверхскоростной памяти 3D XPoint с прямым доступом, вследствие чего каждая её ячейка может быть прочитана или записана независимо, а доступ к массиву 3D XPoint осуществляется в многоканальном режиме, в мелкоблочных операциях у Intel Optane 900P с памятью 3D XPoint попросту нет конкурентов.

Western Digital WD Caviar SE (WD800JD) или классический HDD с интерфейсом SATA-II. Объем — 80 Гбайт, с одной пластиной, скорость вращения шпинделя — 7200 об/мин, объем буфера равен 8 мегабайтам.

Дискретный SATA контролер на базе чипа Asmedia ASM1061. Этот контроллер можно часто встретить даже на современных оверклокерских материнских платах, благодаря его совместимости с Windows XP, которую до сих пор используют оверклокеры для однопоточных тестов, а также для тестов видеокарт в 3Dmark 2001 — 2006. PCI-e контроллер оснащается одной линией PCI-Express и позволяет подключить два SATA-III накопителя.

Чтобы наглядно понять, о каких скоростях идет речь, приведу таблицу пропускной способности шины PCI-Express:

Любой накопитель, подключенный напрямую к SATA порту первой версии, может передать данные на скорости до 150 Мб/с, в то время как накопитель, подключенный к SATA порту 3-й версии, может увеличить эти цифры до 600 Мб/с.

Накопитель, подключенный по шине PCI-Express 1-го поколения, будет ограничен скоростью передачи данных на уровне 250 МБ/с, а вторая версия интерфейса удвоит эти показатели до 500 МБ/с, немного отставая от SATA-III интерфейса.

Тестовый стенд

В качестве сравнения приведу фото материнской платы ASUS P5N32-SLI SE Deluxe, которая участвовала в первой части тестов SSD и которая поддерживает процессоры Core 2 Duo первой волны.

Далее следует ASUS P5E Deluxe, которая благодаря чипсету Intel X48 поддерживает оперативную память стандарта DDR2 вплоть до 1200 МГц, всю линейку процессоров LGA 775 от Pentium 4 5xx/6xx до Core 2 Quad Q6×00/Q9xx0 с частотой FSB до 1600 МГц. Обладает двумя полноскоростными слотами PCI-E 2.0×16, шестью каналами SATA-II и одним IDE UDMA-133.

Конфигурация тестового стенда:

• Процессор: Intel Core 2 Extreme X6800, 2.93 ГГц, Conroe 65 нм, 2 ядра, LGA 775;
• Материнская плата:
  • ASUS P5E Deluxe, чипсет Intel X48;
  • ASUS P5N32-SLI SE Deluxe, чипсет NVIDIA nForce4 SLI X16 Intel Edition;
• Оперативная память: Patriot, 800 МГц, CL=4, 2×1 Гб;
• Видеокарта: ASUS EN7800GT/2DHTV GDDR3, GeForce 7800GT, 256 Мб;
• Блок питания: Corsair AX650, 80+ GOLD, 650 Вт;
• Система охлаждения: be quiet! Dark Rock 3.

Тестирование проходило в Windows XP Professional SP3×86 — INTEGRAL EDITION со следующими версиями NVMe драйверов для Windows XP:

• Kai-Schtrom OFA NVMe driver v1.3 (по некоторым источникам 1.3 версия более стабильна чем 1.5);
• Kai-Schtrom OFA NVMe driver v1.5;
• Microsoft NVMe driver v6.1.7601.23403;
• Samsung NVMe driver v3.3.0.2003;
• Silicon Motion NVMe driver v10.4.49.0.

Драйвер Microsoft показал лучшую совместимость с обеими платами и никаких проблем в ходе тестирования у меня с ним не возникало.

Список тестируемых накопителей, контроллеров и адаптеров:

• Kingston SSDNow S100 (SS100S2/8G) — 8 Гб, SATA-II;
• Kingston SSDNow V300 (SV300S37A/60G) — 60 Гб, SATA-III;
• SmartBuy Ignition Plus (SB120GB-IGNP-25SAT3) — 120 Гб, SATA-III;
• Kingston HyperX Predator (SHPM2280P2H/240G) — 240 Гб, PCI-e x4 Gen.2;
• Samsung 980 PRO Heatsink (MZ-V8P1T0CW) — 1 Тб, M2 NVMe Gen.4;
• WD Black AN1500 NVMe AIC (WDS100T1×0L) — 1 Тб, PCI-e x8 Gen.3;
• Intel Optane 900P (SSDPED1D280GASX) — 280 Гб, PCI-e x4 Gen.3;
• Western Digital WD Caviar SE (WD800JD) — 80 Гб, SATA-III;
• SATA контроллер Asmedia ASM1061 — 2x SATA-III порта, PCI-e x1;
• SSD M2 to PCI-e x4 адаптер.

Тестирование проводилось в Windows XP Sp3 с помощью следующего ПО:

• CrystalDiskMark 8.0.4×86;
• AIDA64 5.50.3600 (Disk Benchmark);
• HD Tach v. 3.0.1.0;
• PCMark 2004 v. 1.30;
• PCMark 2005 v. 1.20.

Результаты тестирования

HD Tach v. 3.0.1.0

В качестве тестируемого параметра был взят «Burst Speed» или пакетная скорость чтения, которая показывает с какой скоростью можно получить доступ к данным из встроенной памяти накопителя с упреждающим чтением через контроллер материнской платы.

HD Tach дает возможность сравнивать несколько результатов с выводом скоростей сравниваемых накопителей в один график. Я воспользуюсь этой возможностью и продемонстрирую один и тоже же накопить на разных платформах.

Как видно из приведенного графика платформа на x48 чипсете немного вырывается вперед буквально на пару мегабайт в секунду, а «лесенка» графика полностью повторяет поведение одного и того же SSD на разных платформах.

Оба графика идут близко, но есть небольшой разброс значений, при котором платформа на Intel x48 немного опережает набор логики nForce4 SLI X16 Intel Edition от NVIDIA: 159.9 МБ/с против 146.0 МБ/с.

Kingston SSDNow V300 на 60 Гб судя по графику получил второе дыхание на более свежей платформе, а ведь стандарт SATA-II одинаковый для двух систем, вот что значит прогресс и оптимизация.

Kingston SSDNow V300 подключенный через дискретный контролер Asmedia ASM1061. «Кардиограмма» практически один в один и практически двукратный прирост.

Оба результата Kingston HyperX Predator выглядят практически идентично, но даже невооруженным взглядом видно, как смена поколения шины PCI-Express положительно влияет на пропускную способность интерфейса. Плюс 170 МБ/с к платформе на Intel x48.

Выше на скриншоте красным отмечен результат SmartBuy Ignition Plus подключенным напрямую к ASUS P5E Deluxe (чипсет Intel X48), а синим — через Asmedia ASM1061 к ASUS P5N32-SLI SE Deluxe (чипсет NVIDIA nForce4 SLI X16 Intel Edition).

Здесь также фигурирует SmartBuy Ignition Plus. Синим отмечен результат SmartBuy Ignition Plus подключенным напрямую к ASUS P5E Deluxe (чипсет Intel X48), а красным через Asmedia ASM1061 также к ASUS P5E Deluxe. Как видно из графика результат на Asmedia ASM1061 лучше, хотя теоретически скорость SATA-II интерфейса должна давать лучший результат.

Самый загадочный график, оба результат слились в единую линию, только более высокая скорость чтения из буфера у накопителя, подключённого к ASUS P5N32-SLI SE Deluxe. Вот такой неожиданный поворот!

Осталась пара результатов тяжеловесов: Optane против Samsung, кто кого?

Intel Optane во всей красе! Насколько ровный и красивый график на первой версии PCI-Express и насколько дерганный на второй. Как будто накопитель старается выйти на максимальный рубеж, но что-то его сдерживает. И хотя до потолка пропускной способности 4-х линий PCI-e Gen.2 еще далековато (предел 2 Гб/с), но все же прибавка в скорости хорошо заметна, в районе 46%. Линейного роста в 100% не получилось. Ниже посмотрим на что способен его конкурент на новой платформе.

История повторяется, но в данном случае достигнут рубеж в 1 Гб/с. Победа в этом тесте за Samsung.

Выше на фото Samsung против Intel на ASUS P5E Deluxe (чипсет Intel X48). Что интересно загрузка процессора во время выполнения теста у Samsung — 22%, а у Intel — 16%. Скорость среднего чтения у Samsung составляет 990.5 МБ/с, у Intel Optane — 912.4 МБ/с.

CrystalDiskMark 8.0.4×86

Для полноты картины приведу все скриншоты накопителей в данном популярном тесте на обеих платформах. Сверху будет на ASUS P5N32-SLI SE Deluxe, а снизу на ASUS P5E Deluxe (чипсет Intel X48).

Как видно, скорости записи проседают на заполненном накопителе, поэтому для тестов лучше максимально освобождать допустимый объем.

AIDA64 v. 5.00.3333 Disk Benchmark

Ниже на скриншотах можно увидеть результат, полученный на Intel Optane 900P на обеих системах.

На скриншоте выше идеально ровная линия, показывающая все преимущество накопителей семейства Intel Optane. И для сравнения ниже результат Kingston HyperX Predator — 240 Гб, PCI-e x4 Gen.2 в обоих системах. Обратите внимание на загрузку CPU.

И в завершении результаты, полученные Samsung 980 PRO Heatsink — 1 Тб, M2 NVMe Gen.4 полученные на обеих платформах.

PCMark 2004 v. 1.30

PCMark 2005 v. 1.20

Заключение

После проведенного эксперимента становится ясно, что производительности мало не бывает, даже если это дисковая подсистема медленно уходящей в прошлое LGA 775 платформы. Любой SATA SSD, конечно, даст прибавку, видную невооружённым взглядом по сравнению с классическим HDD, но его замена на современный и быстрый NVME SSD может вполне быть оправдана, особенно когда это касается бенчмаркинга с оверклокингом.

Замена системной платы первой волны на топовый вариант с набором системной логики Intel X48, который до сих пор используют пользователи, также положительным образом повлияет на производительность дисковой подсистемы от SATA до NVME. От таких мыслей хочется даже найти материнскую плату на базе Intel X48 чипсета с поддержкой DDR3-SDRAM памяти, установить туда максимально доступные объём. В дополнение взять Core 2 Extreme QX9770 и разогнать это все до предела.

В качестве накопителя взять Intel Optane и вишенкой на торте будет GeForce RTX 4090. И вот на такой системе попробовать поиграть в Cyberpunk 2077, а далее результаты сравнить с современными системами =)

Полный текст статьи читайте на overclockers.ru