Обзор и тестирование SSD-накопителя NVMe PCIe Gen 3 x4 Kingston NV1 2 TB (SNVS2000G)21.07.2021 12:19

Оглавление

Вступление

Мы рассмотрим твердотельный накопитель (SSD) серии Kingston NV1 емкостью 2 ТБ (он же SNVS2000G). Последнее время наши обзоры SSD были посвящены высокопроизводительным и очень дорогим устройствам с интерфейсом PCIe 4.0 (например, WD 2 ТБ, Patriot 1 ТБ), но пришло время посмотреть, а что же творится в секторе «обычных» моделей без заоблачных ценников?

А там есть свои движения: они стали более емкими. Но вот стали ли они более быстрыми?! В этом и поможет нам разобраться наш сегодняшний герой.

В серию накопителей Kingston NV1 входят три модели: с емкостью 500 ГБ, 1 ТБ и 2 ТБ. Официальная страница SSD серии Kingston NV1 — здесь.

Технические характеристики SSD-накопителей серии Kingston NV1

Цена в российской рознице на дату написания обзора составляла: от 4800 рублей за младшую модель, 9500 рублей — за среднюю, от 17000 рублей — за старшую. Следует заметить, что из-за зловредных действий майнеров и других экономических причин цены на накопители сейчас не стабильны и могут быстро меняться в любую сторону.

Упаковка, комплектация и дизайн SSD-накопителя Kingston NV1 2 TB

Накопитель поставляется в очень простой упаковке-блистере:

Упаковку грубо, но аккуратно взламываем; и вот перед нами герой обзора:

Этикетка закрывает наименования всех микросхем. Аккуратно приподнимем ее. Здесь установлены четыре чипа флеш-памяти QLC по 512 GB с маркировкой Kingston FB51208UCN1–4E, микросхема контроллера Phison PS5013-E13–31 и немного разной обвязки.

Как показала утилита анализа SSD нашего постоянного участника форума Вадима Очкина aka VLO, на самом деле флеш-память производства Intel, а Kingston в свою очередь только пилит пластины, тестирует и корпусирует. Кроме того, утилита подтвердила, что память типа QLC и построена по 64-слойный технологии.

Кто в курсе, что такое QLC, сразу поймет, что ничего хорошего это не предвещает;, но в отрасли существуют разные технологические ухищрения, вроде SLC-кэша, которые позволяют улучшить характеристики SSD с таким типом памяти.

Памяти DRAM на борту нет: контроллер бюджетный, и работу DRAM-буфера он не поддерживает. Правда, пользуясь шиной PCIe, он может немного пользоваться системной памятью компьютера (технология HMB), но полноценной заменой собственной памяти заимствованная память не будет хотя бы из-за малого объема (до 64 МБ).

Примененный контроллер Phison E13 — четырехканальный, т.е. средний (или даже чуть ниже) по уровню. Высокоскоростные контроллеры делаются 8-канальными, что позволяет им повысить производительность за счет большего распараллеливания данных.

Обратная сторона накопителя пустая:

Благодаря этому накопитель имеет очень небольшую толщину (2.1 мм) и может быть установлен в тех местах, где допустимая высота накопителя очень ограничена, например, в ноутбуках.

Теперь переходим к тестам.

Тестовый стенд и дополнительное программное обеспечение

Используемый тестовый стенд основан на следующих комплектующих:

• Процессор AMD Ryzen 3 3100, 4 ядра, 3.6 / 3.8 ГГц (Turbo);
• Материнская плата: Gigabyte B550M S2H;
• Оперативная память: 2×4 Гбайт DDR4 Crucial CT4G4DFS8266;
• Видеокарта: Gigabyte GeForce GT1030 GV-N1030D5–2GL;
• Блок питания: Cooler Master MasterWatt Lite 500 MPX-5001-ACABW-ES 500 Ватт;
• Корпус: открытый стенд (для исключения влияния качества корпуса на результаты термоизмерений);
• Операционная система: Windows 10×64.

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

Если коротко охарактеризовать тестовый стенд, то его производительность более чем достаточна, чтобы не стать «узким горлом» и не влиять на результаты замеров производительности SSD. Для тестирования производительности накопителя в большинстве случаев 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 образца 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 трудносжимаемых данных использовались папки с фильмами.

Тестирование температурных режимов и стабильности Kingston NV1 TB

Утилита CrystalDiskInfo (8.10.0) показывает, что в установившемся режиме без проведения каких-либо операций температура SSD без радиатора составляет 32–34 градуса по Цельсию (температура окружающей среды 23 градуса):

Это очень невысокая температура, и она подтверждает, что в режиме бездействия потребление SSD весьма умеренное. Этот факт в свою очередь будет благоприятствовать установке накопителя в устройства с автономным питанием (в первую очередь в ноутбуки).

Для теста на линейное чтение на накопитель предварительно был записан массив плохо сжимаемой информации примерно на 11% объема. Это необходимо для определения реакции системы на чтение памяти с данными и без данных (ячейки в этом случае в SSD помечаются как «пустые»).

Вот что получилось в тесте линейного чтения:

Скорость чтения на участке с данными получилась примерно вдвое ниже скорости чтения пустого участка. Такая картина характерна для современных SSD, использующих алгоритмы ускорения для легкосжимаемых данных, и никоим образом против накопителя не свидетельствует.

Теперь переходим к тесту на линейную запись:

Вот на этом графике и видно все коварство флеш-памяти типа QLC. В начале графика, когда работает SLC-кэш, запись идет хоть и не на уровне флагманов, но довольно бодренько, около 1700 МБ/с.

Но когда SLC-кэш заканчивается, скорость падает ближе к уровню плинтуса, пардон, к уровню добрых старых HDD-накопителей: 50–70 МБ/с. Короткие игольчатые всплески с попытками восстановить скорость можно не учитывать: они погоду не делают. И можно было бы подумать, что объем SLC-кэша настолько гигантский (около 500 ГБ), что его с лихвой хватит на выполнение любых операций в пределах разумного.

Однако же последующие испытания с реальным копированием файлов покажут, что с ростом занятости диска объем SLC-кэша падает настолько быстро, что об этих 500 ГБ можно и не мечтать. Но пока вернемся к результатам теста.

В «плюс» можно записать, что температура накопителя в процессе теста повышалась весьма умеренно, и к концу теста составила всего 55 градусов:

Забегая в очередной раз вперед, скажу, что в тестах с реальным копированием файлов температура была почти такой же. Но, конечно, за слабый нагрев надо благодарить не какие-то магические свойства накопителя, а невысокую скорость выполнения операций, особенно записи.

Теперь проверим стабильность скоростных характеристик накопителя в различных ситуациях его использования. Тестирование проводилось утилитой CrystalDiskMark 3.0.3 для пяти вариантов: «спокойное» состояние (диск записан на ~27%); состояние сразу после записи (копирования) очень высокого объема данных (500 ГБ записи без команды Trim), затем — еще через 5 минут, затем — через час после записи высокого объема данных (снова без принудительной подачи команды Trim), и, наконец, после подачи команды Trim.

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

Заметно сильное снижение производительности сразу после копирования большого объема данных, но уже в следующем тесте (через 5 минут) результат почти нормальный.

В целом результаты данного теста можно оценить как хорошие.

Тестирование производительности Kingston NV1 2 TB

Итак, как мы видели в предыдущей главе, тестируемый накопитель в режиме записи имеет два режима работы: «быстрый» (без переполнения кэша) и «очень медленный» — когда кэш переполняется.

Сразу скажу, что тестирование производительности стандартными утилитами полностью проводилось в «быстром» режиме. Будем считать, что потребитель в курсе особенностей накопителя и не будет его «насиловать», доводя до переполнения кэша, ибо это приведет к крайне долгому ожиданию завершения операций. К проблеме работы накопителя в режиме с переполнением SLC-кэша вернемся отдельно при тестировании реального копирования файлов.

Чтобы при тестировании чтения накопитель показывал реальную скорость (а не скорость «пустого» накопителя), накопитель тестировался заполненным на 20–60% плохо сжимаемыми данными. Некоторые тесты были повторены при заполнении до 99% (будет оговорено особо).

А для гарантированного обеспечения «быстрого» режима перед каждым тестом производилась перезагрузка, подача команды оптимизации, после чего — еще несколько минут «покоя».

Anvil’s Storage Utilities

Для «разминки» — результаты теста в Anvil’s Storage Utilities 1.1.0. Сначала при занятости чуть более 50%:

Теперь — тот же тест, но при занятости диска 99%:

Отличия результатов очень небольшие, около 4%.

CrystalDiskMark 8.0.1

Теперь — тест CrystalDiskMark 8.0.1 при занятости 54%:

И, для сравнения, при занятости 99%:

Аналогично, разница между измерениями при разной занятости накопителя не превысила естественного разброса показаний тестов.

Кстати, тест CrystalDiskMark 8.0.1 показал максимальные скорости чтения и записи, очень близкие к заявленным производителем в спецификациях (2100/1700). Так что данные из спецификаций производителя подтверждаем.

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 накопителя

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.

Копирование файлов большого объема

В большинстве предыдущих тестов мы проверяли работу накопителя в «быстром» режиме (когда объема SLC-кэша хватает для выполнения тестовых операций). А теперь попытаемся выйти за пределы этого режима, для чего будем использовать копирование файлов в пределах накопителя в большом объеме (до 500 ГБ).

Первый тест — при занятости диска 11% (кроме копируемых файлов, на накопителе ничего нет). Запускаем копирование всех этих файлов (около 200 ГБ):

Картина замечательная: все 200 ГБ пролетели, как миг единый.

Теперь усложняем тест и увеличиваем занятость диска и объем копирования. Занятость диска ~27%, и снова копируем весь объем файлов на диске (около 500 ГБ).

И вот тут выясняется, что громадный SLC-кэш, наличие которого показал выше тест линейной записи, куда-то «испаряется», если диск занят даже всего лишь чуть больше, чем на четверть. Копирование на высокой части графика шло со скоростью 700–800 МБ/с, а затем упало до 55–70 МБ/с. В данном случае SLC-кэша хватило на быстрое копирование только примерно 8% из общего объема копируемых файлов в 500 ГБ (это начальная часть графика с горбом), около 40 ГБ.

В целом же получился довольно странный результат: обычно объем SLC-кэша пропорционален объему свободного места и так резко не падает. Вероятно, так работает прошивка данного накопителя, но будет ли в будущем этот момент в прошивке переделан — неизвестно. На всякий случай тест был повторен, результат не изменился.

Теперь проверим копирование файлов при очень высокой занятости накопителя, для этого запускаем копирование 40 ГБ файлов при свободном месте на момент старта всего лишь 61 ГБ. Вот какая картина получается:

Несмотря на очень малый объем свободного места на накопителе, SLC-кэш не сжался почти в ноль, а позволил скопировать с хорошей скоростью (около 700–800 МБ/с) примерно 75% объема файлов (~30 ГБ).

Вероятно, SLC-кэш включает в себя какую-то фиксированную часть, которая не дает производительности накопителя упасть совсем до нуля при малом объеме свободного места. Простое, но правильное решение.

Мораль из этого теста: накопитель будет снижать производительность записи, если объем одноразово записываемых файлов будет превышать 40 ГБ. К счастью, это встречается нечасто, и герой обзора вполне подойдет для большинства пользовательских задач и любых сценариев домашнего использования.

Заключение

Протестированный накопитель в целом показал себя адекватно. Даже при полном заполнении скорость буфера остается на достойном уровне и, несмотря на отсутствие буфера DRAM, SSD достойно справляется с нагрузками и остается конкурентоспособным относительно цены/производительности.

Основное противоречие — между хорошей и стабильной скоростью чтения, и падающей скоростью записи для объемов свыше 40 ГБ. Именно фактор резкого торможения записи в больших объемах и будет определять область применения устройства. Он не претендует на использование в областях, где производится одномоментная запись высокообъемных данных: видеоредактирование, пакетная обработка фото в высоком качестве и прочее. Данная модель накопителя станет правильным выбором для тех, кто хочет полностью избавиться от HDD и перейти на хранение на SSD, кто планирует апгрейдить ПК или ноутбук и для всех, кто ежедневно не жонглирует сотнями гигабайт данных.

Для игровых применений накопитель можно считать вполне пригодным, ведь основные операции в процессе игры — это чтение, а не запись. Разве что в процессе распаковки и установки игры придется набраться терпения: современные 3D-игры занимают до 100 ГБ и даже более.

И к уже несомненным плюсам новинки относятся малая толщина (подойдет для ноутбуков), невысокий нагрев (троттлинга и сопутствующих ему провалов производительности не ожидается), а также расторопная работа Kingston NV1 при малом объеме свободного места.

Благодаря высокому объему памяти и ресурс по записи здесь тоже высокий: 480 ТБ. Вряд ли какой-либо пользователь при обычном применении накопителя сможет в этой жизни использовать такой ресурс «до дна». Вот в каких-то специфических применениях, вроде майнинга, да, возможно. Но это уже совсем другая тема.

Выражаем благодарность:

• Компании Kingston за предоставленный на тестирование SSD-накопитель Kingston NV1 2 TB (SNVS2000G).
• Постоянному участнику нашего форума Вадиму Очкину aka VLO за комплекс утилит по анализу SSD.

Полный текст статьи читайте на overclockers.ru прочитано 45199 раз