SSD-накопители с PCIe-интерфейсом: Kingston HyperX Predator, OCZ RevoDrive 350, Plextor M6e и M6e Black Edition01.06.2015 10:17

Первые массовые твердотельные накопители в основном использовали форм-фактор, унаследованный от «ноутбучных» винчестеров, и полученный от винчестеров же интерфейс. Причина проста: максимальная универсальность. SATA-интерфейс стал уже стандартом для всех компьютеров, так что производителям контроллеров нужно было решить лишь задачу сопряжения с ними флэш-памяти, и все. А внешний дизайн должен быть таким, чтобы устройства подходили к максимальному количеству представленных на рынке компьютеров: десктопов разных размеров, ноутбуков, моноблоков…

Собственно, большинство SSD и сейчас как две капли воды похожи на прародителей, но есть нюансы. Во-первых, слишком большим оказался некогда компактный форм-фактор: «двухдюймовочки» плохо помещаются и в некоторые мини-ПК, не говоря уже о планшетах. Тем более, что твердотельные накопители, в отличие от винчестеров, не лимитируются габаритами магнитных пластин и механики, да и корпус им не нужен — можно просто использовать компактные платы. Так на рынке появились накопители формата mSATA. Но было их немного из-за не слишком большой востребованности — никаких преимуществ, кроме размеров, перед «классическими» накопителями они не имели, так что и применялись лишь там, где это было необходимо.

Однако (и это уже во-вторых) узким местом стал интерфейс: для винчестеров пока еще и SATA300 остается решением «на вырост», а вот SSD не хватает даже SATA600. В принципе, в mSATA можно использовать и PCIe, но лишь одну линию, что по пропускной способности даже в лучшем варианте (PCIe 3.0) сравнимо с SATA. Поэтому при разработке форм-фактора M.2 требования «торопыг» были учтены, так что накопители этого типа могут быть как по-прежнему совместимы с SATA (одно такое решение мы в прошлый раз рассмотрели), так и использовать две или даже четыре линии PCIe, что позволяет им работать быстрее. При этом M.2 тоже оказался универсальным вариантом, поскольку в компактных компьютерах нужно лишь предусмотреть соответствующий слот на плате, а настольным и это не требуется: при помощи специальных адаптеров-переходников устройства такого типа можно установить в слот PCIe на материнской плате либо подключить к порту SATA на ней же.

Во всяком случае универсальность сохраняется для контроллеров, совместимых с AHCI (или непосредственно использующих SATA, но с этими все и так понятно). В принципе, для твердотельных устройств эмуляция этого протокола не слишком-то оправдана, так что появились уже и PCIe-накопители, использующий «родной» интерфейс NVMe, но это отдельная тема, требующая специальной поддержки со стороны чипсета и программного обеспечения, т. е. менее универсальная. А AHCI-PCIe SSD могут работать даже в старых компьютерах под управлением самых разных операционных систем. Таким образом, рынок для таких устройств есть, почему производители ими и заинтересовались достаточно массово: все равно нужно SSD в формате M.2 выпускать, так почему бы заодно не порадовать владельцев десктопов, продав им готовый комплект из такого устройства и переходника? Одно такое устройство мы уже рассматривали, сейчас же настало время немного расширить свои знания.

OCZ RevoDrive 350 480 ГБ Участников сегодня мы решили перечислять не в алфавитном порядке, а ближе к тому, в каком с ними знакомились. В частности RevoDrive 350 — прямой наследник RevoDrive3×2, так что эта история тянется еще до времен эры М.2. Да — уже в те годы некоторые производители задумывались о том, что кому-то может не хватить пропускной способности интерфейса SATA, так что разрабатывали специализированные устройства, подключающиеся непосредственно к PCIe. Большого распространения на массовом рынке они не получили, поскольку им не хватало той самой универсальности, у которой много было сказано выше: подходили только к полноразмерным настольным компьютерам, требовали установки специальных драйверов. Но, в общем и целом, задачу получения высокой производительности решали.

Пусть и несколько нетрадиционным образом. В частности в RevoDrive 350 используется специализированный контроллер ICT-0262, к которому подключены четыре распаянных на плате SSD на базе контроллеров SandForce SF-2281 в режиме RAID0 по 120 ГБ (в данной модели) каждый, а с компьютером устройство соединяется при помощи интерфейса PCIe 2.0×8. Собственно, такая сложность и приводит к тому, что устройство получается довольно-таки громоздким (а предыдущие модели были вовсе двухплатными), но очень быстрым. Хотя бы из-за RAID-режима, да и интерфейс, как видим, вдвое «шире» максимального для M.2. Впрочем, последний может использовать и четыре линии PCIe 3.0 хотя бы теоретически, а ICT-0262 — устройство PCIe 2.0, так что на практике можно получить и равенство пропускной способности. Но такой вот «комбинированный бутерброд» доступен достаточно давно, а быстрые M.2-накопители только-только ожидаются. В общем, не взять для сравнения это устройство мы просто не могли.

Накопитель тестировался с прошивкой версии 2.50.

Plextor M6e 256 ГБ Этот накопитель мы уже тоже изучали подробно и вот он-то как раз полностью соответствует описанному в начале статьи: карта формата M.2 2280 с дополнительным адаптером, позволяющим устанавливать его в слот PCIe x4 и шире. Формат слота выбран таким лишь из соображений совместимости — устройство использует контроллер Marvell 88SS9183-BNP2 с интерфейсом PCIe 2.0×2, т. е. теоретические возможности стандарта здесь раскрываются не полностью. Зато 1 ГБ/с — это намного быстрее, чем 600 МБ/с у SATA 3.0, а получилось компактно и недорого :)

Во время тестирования использовалась прошивка версии 1.01.

Plextor M6e Black Edition 256 ГБ Спустя несколько месяцев после появления M6e в исполнении карт расширения PCIe и M.2, компания выпустила специальную версию первого накопителя — M6e Black Edition. Стоит отметить, что произошло это одновременно с анонсом M7e, который будет использовать уже четыре, а не две линии PCIe, так что смысл обновления изначально не прослеживался. В конце концов, принципиальной разницы между техническими характеристиками «обычной» и «черной» редакций нет, да и быть не может, поскольку обе представляют собой один и тот же накопитель формата М.2 на плате-переходнике. Элементная база одинаковая, прошивки тоже одни и те же, практическое исследование тоже подтвердило идентичность устройств.

Так в чем же разница и есть ли она вообще? На самом деле есть, причем отличия не только внешние, но и внутренние. С первыми все просто — M6e Black Edition в куда большей степени похож на законченный розничный продукт, нежели предшественник, по которому сразу было видно, что это накопитель формата М.2 в комплекте с простеньким переходником. В «черной» редакции же внутреннее устройство хотя бы скрыто красивым радиатором. Исполняет тот, конечно, в большей степени декоративные функции, поскольку «перегреть» накопитель и без него в нормальных условиях эксплуатации было невозможно (а в ненормальных и радиатор не поможет), но по крайней мере это красиво.

Изменился и сам адаптер, причем касается это не только цвета текстолита. Например, простенькие светодиодные индикаторы ранее были расположены на задней заглушке слота, так что были чуть более чем бесполезны. В новой модели характер подсветки изменился, а сама она переехала на верх карты, что особенно оценят владельцы корпусов с прозрачными крышками. Да и все остальные при желании могут понаблюдать за «жизнью» накопителя, поскольку на плате появился разъем для подключения корпусного индикатора дисковой активности. При наличии разных накопителей (и M6e, и традиционных SATA) придется, правда, выбирать, на кого именно будет реагировать светодиод, но выбор — лучше, чем ничего.

Но не стоит думать, что все отличия лишь декоративные — есть еще одно, которое может в некоторых случаях оказаться полезным, и связано оно с системой питания. Дело в том, что накопители формата M.2 от своих предшественников унаследовали только одно напряжение питания — 3,3 В. В системах, изначально рассчитанных на их использование, проблем нет, но большинство десктопных карт расширения предпочитает 12 В, поэтому к качеству питания на низком напряжении производители системных плат нередко относятся спустя рукава. Что, в общем-то, обычно проблем не вызывает, однако старшая модификация M6e, емкостью 512 ГБ, уже где-то на грани возникновения потенциальных проблем — ведь ей требуется ток силой 3,5 А, что не так уж мало. А в Black Edition проблема исправлена, поскольку адаптер снабжен собственным преобразователем — питает накопитель, как и положено, тремя вольтами, но сам потребляет 12. Причем даже не обязательно со слота расширения — на плате предусмотрен и типовой SATA-разъем питания, что позволяет подключить накопитель непосредственно к блоку питания, заодно и снизив нагрузку на системную плату.

В общем, такие вот изменения. Нельзя сказать, что принципиальные и необходимые, так что на практике большинство пользователей никакой разницы между этими двумя устройствами не заметят: как уже было сказано, они построены на одинаковой элементной базе, используют одинаковые прошивки, можно одинаковым образом использовать дополнительное кэширование посредством утилиты PlexTurbo 2.0 и т. п. Однако с точки зрения завершенности и проработанности конструкции обновленная модификация явно лучше. И, что тоже немаловажно, красивее.

Во время тестирования использовалась прошивка версии 1.05, доступная и для обычных M6e. Но последний мы перешивать и повторно тестировать не стали: сам-то накопитель на плате-адаптере тот же, так что получили бы и идентичные результаты. А так у нас есть возможность сравнить две версии прошивок и посмотреть, что изменилось в плане производительности.

Kingston HyperX Predator 480 ГБ Больше всего Predator напоминает оригинальный M6e, отличаясь от него лишь в деталях — законченности Black Edition не наблюдается. Однако для устройства, устанавливаемого внутрь компьютера, это и неважно — главное, как оно работать будет. А на высокие скоростные характеристики можно настроиться изначально: здесь применен контроллер Marvell 88SS9293, имеющий интерфейс PCIe 2.0×4 (судя по всему, он же будет использоваться и в Plextor M7e), т. е. теоретическая пропускная способность интерфейса составляет уже не 1, а 2 ГБ/с. OCZ RevoDrive 350, напомним, по этому параметру еще лучше (опять вдвое), но тут уже важным моментом является то, насколько такие скорости сможет «переварить» «начинка» устройства и в каких сценариях. Заметим, что сама компания говорит лишь о 1400 МБ/с при чтении данных и 1000 МБ/с при записи, что меньше теоретического предела, но примерно вдвое больше, чем у M6e.

Остается только упомянуть, что компания снабдила устройство кэш-памятью типа DDR3–1600 емкостью 1 ГБ, ну, а чипы собственно флэша здесь привычные по многим другим устройствам — «улучшенные» 19-нанометровые Toshiba А19 Toggle Mode 2.0. Недостатком их с точки зрения производительности является емкость кристаллов 128 Гбит, но в устройстве с суммарной емкостью 480 ГБ (т. е. с дополнительным резервированием) этим эффектом можно пренебречь: кристаллов, как правило, уже хватает, чтобы полностью заполнить все каналы контроллера.

Накопитель тестировался с прошивкой версии OC34L5TA.

Методика тестирования Методика подробно описана в отдельной статье. Там можно познакомиться с используемым аппаратным и программным обеспечением.

Время доступа Если кто и выделяется (да и то не всегда), то это OCZ RevoDrive 350, где контроллер — совсем не родственник остальным испытуемым. Между ними же разброс значений на том же уровне, который обеспечивает и простая смена прошивки. В общем же и целом — было бы о чем говорить: все быстрые сравнительно с винчестерами (которые бывают медленными, очень медленными, и очень-очень медленными).

Последовательные операции При таких нагрузках интерфейс имеет значение — собственно, при небольшой пропускной он вообще определяющий. Вот выше — не всегда. Если Plextor M6e (без разницы — какой модификации) честно уперся примерно в 800 МБ/с, то Kingston HyperX Predator примерно вдвое быстрее. Это примерно соответствует скорости интерфейса (х2 против х4) и даже превосходит заявленные значения. А вот OCZ RevoDrive 350 «выжать» максимум из своих восьми линий PCIe не может, практически даже уступая накопителю Kingston.

При записи же он отыгрывается, переваливая на больших блоках даже за 1400 МБ/с. «Простые» PCIe-накопители работают медленнее, но в точном соответствии с заявленными характеристиками.

Случайный доступ Обновление прошивки существенно улучшило показатели Plextor M6e, фактически выведя его на лидирующие позиции. Впрочем, в случае Kingston возможен и реванш — по аналогичной причине. Но в общем и целом на аналогичные результаты способны и накопители с SATA-интерфейсом, поэтому заострять внимание на этих шаблонах мы не будем.

Тем более, что, в отличие от IOMeter, AS SSD никаких изменений вовсе не замечает.

А то, что контроллеры Marvell сжатием данных не занимаются, было известно уже давно. Вот и для самого нового контроллера компании это подтвердилось — единственная новость, да и та относительная.

Производительность в приложениях Общий балл в PCMark у всех примерно одинаково высокий. Это мы уже не раз отмечали. Тем более, компания добавила в свое время в тестовый пакет более низкоуровневый вариант этих трасс, но нас он по понятным причинам не очень интересует — низкоуровневых тестов и без PCMark 7 достаточно.

Единственная трасса, на которой разница между испытуемыми достигает 10% — запуск приложений. Но и тут результаты лучше в средних даже у самого медленного устройства, коим оказался Kingston HyperX Predator.

Из результатов «рабочих» шаблонов NASPT нам, как обычно, интересен только ContentCreation (остальные пожалуй, можно уже и убирать из тестового набора): поскольку он изобилует большим количеством операций и чтения, и записи, да еще и малыми блоками, производительность в нем обычно оказывается много меньшей, чем теоретически достижимая, но очень зависимой от интерфейса подключения. Отметим, что для SATA-устройств типичны скорости в 60–80 МБ/с, а вот PCIe-накопители демонстрируют куда более высокие. Что ж — то, что их имеет смысл использовать в рабочих станциях (на которых этот самый «контент» обычно «криэйшен» в больших количествах), вполне логично. Теперь вот и тестами подтверждено.

Работа с большими файлами Здесь есть где развернуться интерфейсу, хотя «выжать» из него максимум в районе PCIe x4 и выше уже непросто. Заметим при этом, что получить высокие скорости на устройствах, типа RevoDrive (равно как и из самостоятельно собранных RAID-массивов из SSD), можно лишь при многопоточной нагрузке, а вот более «простые» накопители на PCIe-контроллерах Marvell демонстрируют хорошие результаты и при одном потоке данных.

А вот здесь накопитель Kingston обогнал «монстрика» OCZ независимо от количества потоков. Впрочем, показательно, что второй опять сильно снижает скорость в однопоточном режиме и тут уже может конкурировать только с SSD Plextor, снабженных всего лишь двумя линиями интерфейса.

При чтении одновременно с записью опять выясняется, что «простое» современное устройство легко может выступать на равных с «рекордистами» прошлого.

Общий средний балл И показательно выглядит общий балл — четыре линии PCIe при достаточно простом контроллере позволяют при усреднении результатов по всей совокупности тестов выступать на уровне накопителей куда более сложной организации. При этом, естественно, куда более дорогих. Да и весьма громоздких, что не позволяет использовать их повсеместно.

С подробными же результатами всех тестов можно познакомиться, скачав таблицу в формате Microsoft Excel.

Цены В таблице перечислены средние розничные цены протестированных сегодня SSD-накопителей в Москве, актуальные на момент чтения вами данной статьи:

Kingston HyperX Predator 480 ГБ OCZ RevoDrive 350 480 ГБ Plextor M6e 256 ГБ Plextor M6e Black Edition 256 ГБ Н/Д T-10963929 T-10796439 Н/Д Итого Идея получить устройство быстрее прочих всегда была популярна и среди производителей, и среди пользователей. Последним, правда, оно не всегда было нужно на практике, но раз уж человек готов платить за свои желания — почему бы и нет. Было бы предложение.

И оно появилось достаточно давно — как только было выяснено, что стандартные дисковые интерфейсы для твердотельных накопителей являются узким местом. Правда, «обретение» широкого интерфейса оказалось лишь частью дела — производителям пришлось заниматься повышением скорости самих устройств, дабы полностью воспользоваться новыми возможностями. А имея в наличии «обычные» чипы флэш-памяти и «обычные» же SATA-контроллеры для нее, решить задачу можно было только многоплатными накопителями с двух/четырехканальным внутренним RAID0.

Прошло несколько лет, и вот теперь выясняется, что аналогичный уровень скорости можно достигнуть и более простым способом. Так всегда бывает: современная пригородная электричка ездит быстрее, чем паравозы-рекордисты столетней давности :) Просто для этого пришлось сделать подходящие контроллеры, но разрабатывать их все равно было нужно, поскольку рынок уже перестали устраивать и физические габариты накопителей традиционного типа. В общем, у современных устройств высока не только производительность, но и универсальность. Старые PCIe-накопители можно было использовать лишь в десктопах, причем полноразмерных, а новые М.2 — где угодно: десктопы, ноутбуки, планшеты, мини-ПК… В NUC третьего поколения, кстати, вместо mSATA установлен слот M.2 как раз с интерфейсом PCIe x4, т. е. в этой малютке можно спокойно использовать тот же Kingston Predator и получать скорости, которые ранее достигались лишь посредством RAID-массивов.

Такая вот суровая поступь история. Которая, впрочем, пока не отменяет обычные SATA SSD — благодаря большим размерам их печатной платы, накопители большой емкости проще выпускать именно в таком формате. И дешевле. А вот ходовые 128, 256 или 512 ГБ со временем могут остаться только в «карточном» исполнении — так даже универсальнее. Просто для любителей низкой цены их будут снабжать SATA-контроллерами, что формат позволяет, но и обеспеченным энтузиастам уже есть чего предложить :)

Полный текст статьи читайте на iXBT