Обзор Samsung 850 EVO второй версии: с 48-слойной TLC 3D V-NAND внутри
Ориентироваться на современном рынке потребительских SSD стало очень непросто. Мало того, что на нём представлено бесчисленное число игроков, дело осложняется ещё и тем, что многие из них совершенно не следят за постоянством характеристик предлагаемой продукции. То и дело оказывается, что в одной и той же модели SSD применяется сначала одна память, потом — другая, а иногда даже разные контроллеры. Происходит так из-за вполне естественного стремления производителей к снижению себестоимости: цены на твердотельные накопители падают, технологии флеш-памяти совершенствуются, и поэтому нет ничего удивительного в том, что платформы, лежащие в основе потребительских SSD, непрерывно эволюционируют.
Проблема же возникает из-за того, что о происходящих в начинке накопителей изменениях считают нужным сообщать далеко не все производители. Пытаясь дополнительно сэкономить на маркетинге, они нередко проводят доработку популярных моделей SSD втихую, продолжая после неё как ни в чём ни бывало продавать видоизменённые накопители под старыми названиями. Конечные же потребители от таких махинаций чаще всего оказываются в проигрыше, поскольку удешевление в большинстве случаев влечёт за собой и ухудшение потребительских характеристик. «Усовершенствованные» модели SSD могут оказаться как медленнее, так и ненадёжнее, но узнать об этом пользователь сможет лишь только после покупки, да и то если будет специально интересоваться внутренним устройством приобретённого продукта.
Именно поэтому мы обычно рекомендуем отдавать предпочтение продукции ведущих производителей SSD – они подобные фокусы почти никогда не вытворяют. Впрочем, бывают и исключения. Например, совсем недавно на прилавках магазинов стали появляться обновлённые накопители Samsung 850 EVO, в которых вместо привычной 32-слойной TLC 3D V-NAND второго поколения применена более новая трёхмерная память третьего поколения, в которой число слоёв увеличено до 48. Сама Samsung при этом считает, что сделала всё по-честному – реальные эксплуатационные характеристики накопителей, с её точки зрения, не поменялись, да и от пользователей произошедшую подмену она не особенно-то и скрывает.
Однако во всём этом можно вполне обоснованно усомниться. Переход на другую память – отнюдь не косметическое изменение как минимум потому, что новая 48-слойная TLC 3D V-NAND имеет совершенно иные характеристики. Во-первых, для её производства используется более тонкий техпроцесс, что наверняка сказывается на ресурсе. Во-вторых, поменялась и её внутренняя организация: TLC 3D V-NAND третьего поколения обладает более ёмкими ядрами, что приводит к уменьшению параллелизма используемых в SSD массивов флеш-памяти. И этих двух факторов уже вполне достаточно для того, чтобы говорить об обновлённом Samsung 850 EVO как о совершенно новой модели SSD, которую объединяет с предшественницей разве только используемый проприетарный контроллер MGX.
Учитывая всё это, мы решили не обходить стороной случившееся, а провести собственное расследование: что поменялось внутри Samsung 850 EVO и как это в конечном итоге на нём сказалось. Может быть, настала пора поменять наше отношение к этому накопителю, который мы до сих пор считали одним из наиболее привлекательных вариантов по сочетанию производительности, надёжности и цены?
⇡#48-слойная TLC V-NAND компании Samsung
Как известно, Samsung стала пионером в деле освоения производства флеш-памяти с трёхмерной компоновкой. Такая память имеет принципиально отличающуюся от планарной конструкцию – ячейки расположены в ней несколькими слоями друг над другом. Использование подобного подхода позволяет повысить плотность хранения данных в NAND-памяти на единицу площади и открывает практически неограниченные возможности для масштабирования, которые особенно актуальны в свете физических барьеров, возникающих на пути дальнейшего уменьшения геометрических размеров ячеек.
Хотя первые коммерческие партии 3D V-NAND появились ещё в 2013 году, компания Samsung до сих пор остаётся единственным производителем, который серийно выпускает трёхмерную флеш-память и применяет её в основе массовых моделей твердотельных накопителей. За это время на смену первой версии трёхмерной памяти с 24 слоями пришла вторая, 32-слойная версия, и именно она использовалась в Samsung 850 EVO с конца 2014 года и до недавнего времени. Но теперь подошла пора совершить следующий шаг, и Samsung снова нарастила число уровней NAND-ячеек в своей передовой TLC 3D V-NAND.
Стоит заметить, что 32-слойная TLC 3D V-NAND второго поколения не приносила Samsung прямой экономической выгоды. В сравнении с обычной планарной TLC NAND себестоимость производства трёхмерной памяти была выше, зато она оказалась на редкость качественным продуктом, который позволил Samsung подмять под себя рынок SSD пусть и не самыми дешёвыми, но зато быстрыми и надёжными решениями. Однако со временем ситуация сильно изменилась, и опираться на такую память и дальше для Samsung стало нецелесообразно. Во-первых, обычная планарная TLC NAND смогла добраться до 15-нм техпроцесса, чем серьёзно подкосила цены, сделав выпуск накопителей на базе 32-слойной V-NAND не слишком рентабельным бизнесом. Во-вторых, конкуренты Samsung – компании Intel и Micron – приступили к выпуску собственной TLC 3D NAND. Пока конечных продуктов с такой начинкой на рынке ещё нет, но трёхмерная память этих разработчиков обещает заметно более высокую плотность хранения данных, нежели может обеспечить 32-слойная TLC 3D V-NAND авторства Samsung.
В итоге удержание лидерства требовало от Samsung активных действий, и они не заставили себя долго ждать. Более того, готовиться к ним южнокорейская компания начала заблаговременно. Так, серийное производство третьего поколения TLC 3D V-NAND с увеличенным до 48 числом слоёв Samsung запустила ещё в августе прошлого года. Изначально такая память проходила обкатку на внешних флеш-накопителях серии T3, но впоследствии компания решила, что пора переходить на неё повсеместно. И теперь 48-слойная TLC 3D V-NAND постепенно подменяет старую 32-слойную память в самом массовом накопителе компании – в Samsung 850 EVO, как в 2,5-дюймовой, так и в mSATA- и M.2-версях.
Основные отличия и особенности новой TLC 3D V-NAND третьего поколения обусловлены желанием Samsung снизить себестоимость производства. Поэтому не стоит удивляться тому, как много в этой памяти изменений, направленных именно на уплотнение ячеек. Но в первую очередь этой цели, конечно, служит возросшее количество слоёв. 48 уровней по сравнению с 32 – это сразу полуторакратное увеличение количества данных, которое можно разместить на единице площади.
Однако одним лишь ростом в вертикальной плоскости дело не ограничивается. Для того чтобы сократить количество управляющей логики, которая отъедает на полупроводниковом кристалле NAND порядка 20-30 процентов полезной площади, Samsung приняла решение удвоить ёмкость кристаллов и сделать их 256-гигабитными. Кроме того, были серьёзно уменьшены и размеры самих ячеек. Если TLC 3D V-NAND второго поколения производилась по техпроцессу с 40-нм нормами, то размеры полупроводниковых структур памяти третьего поколения таковы, что о ней нужно говорить как о 21-нм памяти.
Всё это в сумме позволяет Samsung утверждать, что плотность хранения данных в пересчёте на площадь полупроводниковой пластины выросла на 40 процентов. Это выглядит весьма уверенным прогрессом, особенно если учесть, что в эту величину заложена и производственная отбраковка. Если же говорить о параметрах полупроводниковых кристаллов, то площадь одного устройства TLC 3D V-NAND третьего поколения составляет порядка 99 мм
2, и это – всего лишь на 20 процентов больше размера устройств второго поколения с вдвое меньшей ёмкостью.
Трёхмерная память Samsung третьего поколения возложенную на неё задачу, несомненно, решила. Она не только смогла предложить в три-четыре раза более высокую плотность хранения информации по сравнению с современной, выпускаемой по 15-16-нм технологиям планарной TLC NAND, но и опередила по этому параметру перспективную трёхмерную память Intel-Micron. Несмотря на то, что разработанная конкурентами Samsung трёхмерная NAND реализует ещё более крупные 384-гигабитные устройства с трёхбитовой ячейкой, плотность хранения данных в ней оказывается в конечном итоге примерно на 12 процентов ниже, чем в памяти Samsung третьего поколения. Иными словами, новая TLC 3D V-NAND южнокорейского производителя позволяет ему воевать за рыночную долю не только с помощью технических характеристик предлагаемых продуктов, но и при помощи манипуляций с ценой.
Однако мы привыкли к тому, что любая оптимизация себестоимости почти всегда каким-нибудь образом портит потребительские качества. И отчасти так произошло и с трёхмерной памятью Samsung. Здесь негативных факторов два. Увеличение ёмкости полупроводниковых кристаллов приводит к тому, что построенные на их основе массивы флеш-памяти получают меньшую степень параллелизма. В теории это может снизить скорость обмена данными с контроллером SSD. Вторая потенциальная проблема – почти двукратное уменьшение размеров индивидуальных ячеек, в результате которого их полупроводниковая структура в процессе перезаписи будет изнашиваться быстрее, вызывая снижение выносливости всего массива.
Тем не менее, если верить инженерам, они смогли свести оба негативных эффекта на нет. Вопрос с производительностью успешно решён за счёт оптимизации внутренней логики устройств V-NAND, в результате чего скорость последовательных операций чтения и записи в пределах одного чипа выросла вдвое или даже больше.
Надёжность же, по мнению Samsung, проблемой не является вообще, так как современные контроллеры, применяемые в SSD компании, работают с TLC 3D V-NAND через эффективные схемы с LDPC-декодированием, которые даже из производимой по 16-нм техпроцессу планарной TLC NAND могут выжимать выносливость на уровне качественной MLC NAND.
При этом у TLC 3D V-NAND третьего поколения есть дополнительный бонус: она значительно более энергоэффективна. Потребление энергии у такой памяти ниже, чем у TLC 3D V-NAND второго поколения, на 63 процента при чтении и на 54 процента – при записи.
Подытоживая всё сказанное, представители Samsung обещают, что обновлённые 850 EVO с новой 48-слойной памятью не должны разочаровать потребителей. Согласно их заверениям, новая версия популярного накопителя не уступает предшественникам по производительности, способна предложить столь же впечатляющую реальную выносливость и при этом дополнительно может похвастать улучшенной экономичностью.
⇡#Вторая версия Samsung 850 EVO: что изменилось
Основное изменение во второй версии Samsung 850 EVO – конечно же, переход на TLC 3D V-NAND третьего поколения с большим числом слоёв, меньшими ячейками и 256-гигабитными ядрами. Однако если говорить о конструкции обновлённых 850 EVO более подробно, то одним лишь этим нововведения не ограничиваются. Фактически инженеры Samsung серьёзно перетрясли и всю остальную начинку. Впрочем, истинные причины таких изменений всё равно связаны с изменением организации массива флеш-памяти.
Двукратное увеличение объёма ядер используемой TLC 3D V-NAND уменьшает степень параллелизма массива памяти. Одно новое ядро – это сразу 32 Гбайт, поэтому для получения ёмких модификаций SSD теперь требуется вдвое меньшее число устройств NAND. И это в ряде случаев позволяет обходиться более простыми контроллерами. Раньше в младших представителях серии 850 EVO с объёмом до 512 Гбайт использовался двухъядерный процессор MGX, но он способен обслуживать лишь до 32 устройств NAND. Поэтому в основе терабайтного накопителя лежал более мощный трёхъядерный процессор MEX, который был позаимствован из 850 PRO; а для двухтерабайтной модели был разработан ещё более продвинутый чип MHX, способный работать с массивом флеш-памяти, состоящим из 128 устройств NAND.
В новой, второй версии Samsung 850 EVO контроллер MGX применяется уже в модификациях с ёмкостью до 1 Тбайт включительно. Достаточно старый чип MEX из модельного ряда вообще исключён, а наиболее мощный контроллер MHX теперь можно встретить не только в двухтерабайтной модели. С его помощью оказалось возможным дополнительно развить линейку и добавить в неё ещё одну модификацию с беспрецедентной ёмкостью 4 Тбайт.
|Ёмкость
|Используемые контроллеры
Samsung 850 EVO v1 Samsung 850 EVO v2
|
120 Гбайт
|
MGX (2 ядра, 550 МГц)
|
-
|
250 Гбайт
|
MGX (2 ядра, 550 МГц)
|
MGX (2 ядра, 550 МГц)
|
500 Гбайт
|
MGX (2 ядра, 550 МГц)
|
MGX (2 ядра, 550 МГц)
|
1 Тбайт
|
MEX (3 ядра, 400 МГц)
|
MGX (2 ядра, 550 МГц)
|
2 Тбайт
|
MHX (3 ядра, 400 МГц)
|
MHX (3 ядра, 400 МГц)
|
4 Тбайт
|
-
|
MHX (3 ядра, 400 МГц)
Расширение модельного ряда в сторону роста ёмкостей одновременно означает и его сокращение с нижней стороны. Собрать на базе восьмиканального контроллера 120-гигабайтный накопитель из 256-гигабитных устройств TLC 3D V-NAND не представляется возможным, поэтому в линейке Samsung 850 EVO второй версии младшая модель упразднена. Иными словами, переходить на новую память модификация 850 EVO объёмом 120 Гбайт не будет, и в обозримом будущем она просто исчезнет из продажи. Для тех же пользователей, которые нуждаются в SSD небольшого объёма, Samsung будет предлагать исключительно накопитель серии 750 EVO, основанный на планарной трёхбитовой памяти.
Ещё одно изменение в Samsung 850 EVO новой версии – перевод DRAM-буфера на более современный тип памяти. Ранее такой буфер, который необходим для кеширования таблицы трансляции адресов, базировался на LPDDR2 SDRAM. И лишь в модификации SSD объёмом 2 Тбайт использовалась более скоростная память стандарта LPDDR3. Теперь же все варианты Samsung 850 EVO с TLC 3D V-NAND третьего поколения будут снабжаться DRAM-буфером типа LPDDR3. Размер же его остаётся старым и привычным: на каждый гигабайт ёмкости накопителя приходится 1 Мбайт ёмкости буфера.
Что касается формальных спецификаций, то в них никаких принципиальных изменений нет. Характеристики быстродействия у второй версии Samsung 850 EVO полностью совпадают с показателями первой версии. Это вполне закономерно, так как паспортная производительность этой модели определяется технологией TurboWrite. А размер и скорость SLC-кеша, работающего в рамках этой технологии, остались такими же, как и раньше. Четвертьтерабайтник имеет кеш объёмом 3 Гбайт; полутерабайтник – 6 Гбайт, терабайтник – 12 Гбайт и так далее.
Приведённая ниже таблица показывает, как выглядят паспортные характеристики на данный момент и позволяет убедиться в отсутствии принципиальных расхождений с тем, что было раньше.
Впрочем, один момент отдельного упоминания всё-таки заслуживает. Поскольку у TLC 3D V-NAND третьего поколения снизилось энергопотребление, обновлённая версия Samsung 850 EVO cтала заметно экономичнее при нагрузке. Простой пример: 850 EVO с рекордной ёмкостью 4 Тбайт потребляет при чтении и записи на 15-20 процентов меньше, чем 850 EVO 1 Тбайт первой версии.
Наиболее же волнующая часть обновлённых спецификаций, которая касается выносливости второй версии Samsung 850 EVO, осталась практически нетронутой. Несмотря на то, что трёхмерная память третьего поколения перешла на почти вдвое более мелкие полупроводниковые структуры, Samsung оставила показатели заявленного ресурса неизменными. Но здесь необходимо понимать, что озвученные Samsung значения выносливости определяются вовсе не возможностями флеш-памяти этого накопителя — они лишь должны конкретизировать условия гарантии и разграничить серверные и потребительские SSD. На самом же деле, как показывает практика, жизнеспособность представителей серии 850 EVO значительно выше. Кстати, под давлением недовольной общественности Samsung расширила ресурс для 2-Тбайт представителя серии 850 EVO: теперь до потери гарантии на него можно записать вдвое больше, чем раньше, – 300 Тбайт данных.
Если же продвинуться дальше спецификаций и заглянуть внутрь Samsung 850 EVO, то можно обнаружить ещё несколько перемен. Вполне естественно, что маркировка микросхем SDRAM и TLC V-NAND стала иной, это ведь совсем другая память. Но в дополнение к этому уменьшилось вдвое и число микросхем флеш-памяти.
В 250-гигабайтной модификации 850 EVO теперь установлена единственная микросхема флеш-памяти, а в 500-гигабайтной модели их всего две. Это значит, что в накопителях младших объёмов Samsung продолжает использовать старую технику штабелирования и укладывает в один корпус сразу по восемь полупроводниковых кристаллов. Но так как сами кристаллы получили большую ёмкость, в одну микросхему теперь вмещается сразу 256 Гбайт флеш-памяти. Поэтому компании удаётся сэкономить ещё немного текстолита: раньше, например, печатная плата в 850 EVO 500 Гбайт несла на себе четыре чипа флеш-памяти и имела большую площадь.
Кстати говоря, у Samsung есть технология, позволяющая упаковать в микросхему и сразу по 16 кристаллов. В этом случае объём памяти внутри одной микросхемы TLC V-NAND третьего поколения может достигать 512 Гбайт – и именно такие сборки производитель применяет в 4-Тбайт модели 850 EVO, а также в своих портативных USB 3.1-накопителях серии T3.
⇡#Samsung 850 EVO второй версии: как отличить при покупке
Samsung поменяла память и в некоторых вариантах ёмкости заменила контроллер, в результате 850 EVO второй версии сильно отличается от первой по внутреннему устройству, но не по формальным характеристикам. Но несмотря на это, Samsung решила дать покупателям возможность легко понять при покупке, какую версию 850 EVO они приобретают.
Сделать это можно, просто посмотрев на коробку. Упаковка более новых Samsung 850 EVO, основанных на TLC 3D V-NAND третьего поколения, выглядит немного иначе: для её оформления стала использоваться голубая краска плюс слегка изменились некоторые визуальные элементы.
В частности, на лицевой стороне коробки 850 EVO второй версии логотип Samsung теперь имеет новое начертание, а название модели стало более лаконичным: «V-NAND SSD 850 EVO». С оборотной же стороны новую версию сразу выдаёт серо-голубая, а не серая, горизонтальная полоса и декоративная печать с крупной литерой V внутри.
Есть отличия и в самом накопителе: здесь смотреть надо на серийный номер, помеченный на этикетке как S/N. Его же можно получить через фирменную утилиту Samsung Magician. Вторая версия Samsung 850 EVO на основе 48-слойной TLC V-NAND в настоящее время получает номера, начинающиеся с символов S2P, S2R или S2S.
Жаль только, что эти отличия трудно проверить при покупке накопителей в интернет-магазине. Но, как нас заверили в представительстве Samsung, все поступающие в настоящее время в Россию по официальному каналу SSD серии 850 EVO ёмкостью 250 Гбайт и выше относятся уже ко второй версии с новой трёхмерной памятью третьего поколения.
Тестирование проводится в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise x64 Build 10586, корректно распознающей и обслуживающей современные твердотельные накопители. Это значит, что в процессе прохождения тестов, как и при обычном повседневном использовании SSD, команда TRIM поддерживается и активно задействуется. Измерение производительности выполняется с накопителями, находящимися в «использованном» состоянии, которое достигается их предварительным заполнением данными. Перед каждым тестом накопители очищаются и обслуживаются с помощью команды TRIM. Между отдельными тестами выдерживается 15-минутная пауза, отведённая для корректной отработки технологии сборки мусора. Во всех тестах используются рандомизированные несжимаемые данные.
Начиная с этого тестирования, мы приняли решение внести отдельные изменения в протокол проведения синтетических тестов с целью привести их в большее соответствие с современными сценариями работы с SSD. Размер раздела, в пределах которого тестируется скорость операций, теперь будет увеличен до 16 Гбайт, а продолжительность тестов будет составлять одну минуту при последовательных операциях чтения и записи и полминуты — при случайных. Такие изменения, в частности, позволят получать более релевантные результаты для тех SSD, которые используют различные технологии SSD-кеширования.
Используемые приложения и тесты:
В качестве тестовой платформы используется компьютер с материнской платой ASUS Maximus VIII Ranger, процессором Core i5-6600K со встроенным графическим ядром Intel HD Graphics 530 и 8 Гбайт DDR4-2133 SDRAM. Приводы с SATA-интерфейсом подключаются к контроллеру SATA 6 Гбит/с, встроенному в чипсет материнской платы, и работают в режиме AHCI. Используется драйвер Intel Rapid Storage Technology (RST) 14.8.0.1042.
Объём и скорость передачи данных в бенчмарках указываются в бинарных единицах (1 Кбайт = 1024 байт).
⇡#Список участников тестирования
Основная цель данного тестирования – сопоставление производительности первой и второй версий Samsung 850 EVO. Всё-таки версии этого SSD, в основе которых лежит TLC 3D V-NAND различных поколений, имеют слишком глубокие различия, из-за которых скорость их работы может серьёзно различаться. Причём не в пользу новой, второй версии 850 EVO, массив флеш-памяти которой имеет меньшую степень параллелизма. Однако, чтобы сделать тестирование более содержательным, мы включили в него и некоторые конкурирующие SSD лидеров рынка.
Для исследования мы взяли сразу две модификации Samsung 850 EVO – объёмом 250 и 500 Гбайт. Поэтому на диаграммах, иллюстрирующих полученные результаты, вы сможете найти показатели быстродействия SSD разной ёмкости – 240-256 и 480-512 Гбайт.
В итоге получился следующий перечень соперников:
На следующих диаграммах результаты оригинального 850 EVO будут помечаться как Samsung 850 EVO v1, вторая же версия этого накопителя, основанная на 48-слойной памяти, будет проходить под обозначением Samsung 850 EVO v2.
Последовательные операции чтения и записи
Samsung не обманула. Несмотря на то, что в новой версии 850 EVO применяется флеш-память с крупными ядрами ёмкостью 256 Гбит, её производительность практически не отличается от того, что было раньше. Иными словами, увеличение скорости TLC 3D V-NAND третьего поколения пришлось как нельзя более кстати. Оно прекрасно компенсирует двукратное снижение параллелизма массива флеш-памяти. В конечном итоге при последовательных операциях первая и вторая версии Samsung 850 EVO демонстрируют очень похожее быстродействие. При чтении различия между накопителями одного и того же размера вообще находятся в рамках погрешности измерений, а при записи обновлённый 850 EVO чуть быстрее, но прибавка в скорости столь незначительна, что ею смело можно пренебречь.
Отсутствие явных отличий в производительности между различными версиями Samsung 850 EVO обнаруживается и при случайном чтении. Однако справедливости ради нужно заметить, что при формировании очереди запросов новый 850 EVO чуть медленнее старого, и особенно это касается модели с ёмкостью 250 Гбайт. Впрочем, отличие не выходит за пределы 3-4 процентов, что в мире SATA SSD совершенно незаметно.
Несмотря на то, что операции с глубокой очередью запросов для персональных компьютеров не характерны, мы всё же посмотрим, как зависит производительность рассматриваемого SSD от глубины очереди запросов при чтении 4-килобайтных блоков. Для того чтобы излишне не загромождать график, мы оставили на нём лишь модели накопителей с ёмкостью 240-256 Гбайт – именно на таком объёме различия версий Samsung 850 EVO проявляются наиболее сильно.
А вот тут картина уже более любопытна. С увеличением очереди запросов обновлённая версия Samsung 850 EVO начинает демонстрировать более явное отставание от старой, которое достигает максимума при глубине в 16 команд. Конечно, такая ситуация для реальных приложений совершенно нехарактерна, однако, как видно из графика, разница может достигать и 7-процентной величины.
В дополнение к этому предлагаем посмотреть, как зависит скорость случайного чтения от размера блока данных:
Здесь же увидеть хоть какие-то различия в производительности вариантов Samsung 850 EVO, основанных на 32-слойной и 48-слойной TLC 3D V-NAND, практически невозможно. И в сумме с результатами, полученными в других тестах ранее, это позволяет говорить о том, что более новая версия имеет минимальные отличия в скорости чтения.
При записи случайно расположенных блоков скорость работы накопителей Samsung 850 EVO разных версий практически идентична. Если у них и есть какие-то различия в производительности массивов памяти, то здесь они сглаживаются технологией TurboWrite, которая у версий 850 EVO на разной TLC 3D V-NAND работает совершенно одинаково.
Однако при определённом желании у Samsung 850 EVO второй версии можно увидеть некоторые преимущества перед предшественником. Об этом, например, говорит график, показывающий зависимость скорости произвольной записи 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов:
На примере накопителей объёмом по 250 Гбайт хорошо видно, что при значительной глубине очереди запросов версия 850 EVO на 48-слойной памяти записывает данные немного быстрее. Уровень её превосходства составляет порядка 3-4 процентов.
Следующий график отражает зависимость производительности при случайной записи от размера блока данных.
Похожим образом ситуация складывается и при варьировании размеров блока. А это значит, что при записи вторая версия Samsung 850 EVO действительно чуть быстрее первой.
По мере удешевления твердотельные накопители перестают использоваться в качестве исключительно системных и становятся обычными рабочими дисками. В таких ситуациях на SSD поступает не только рафинированная нагрузка в виде записи или чтения, но и смешанные запросы, когда операции чтения и записи инициируются разными приложениями и должны обрабатываться одновременно. Однако работа в дуплексном режиме для современных контроллеров SSD остаётся существенной проблемой. При смешивании операций чтения и записи в одной очереди скорость большинства твердотельных накопителей потребительского уровня заметно проседает. Это стало поводом для проведения отдельного исследования, в рамках которого мы проверяем, как работают SSD при необходимости обработки как последовательных, так и случайных операций, поступающих вперемежку. На следующей паре диаграмм мы приводим среднюю производительность, которая посчитана по данным шести измерений с разным соотношением количества операций чтения и записи.
Как следует из предыдущих результатов, при чтении новая версия Samsung 850 EVO стала чуть медленнее, при записи – чуть быстрее. Поэтому нет ничего удивительного в том, что в смешанных операциях различия между производительностью этих накопителей с разной памятью не превышают погрешности измерений.
Следующая пара графиков даёт более развёрнутую картину производительности при смешанной нагрузке, показывая зависимость скорости SSD от того, в каком соотношении приходят на него операции чтения и записи.
В целом Samsung 850 EVO первой и второй версии очень похожи по производительности. Однако разница всё-таки есть. Старый вариант, в котором используется 32-уровневая трёхмерная память, обеспечивает более высокую производительность в том случае, когда операции чтения преобладают над записью. И наиболее сильно этот эффект заметен в последовательной смешанной нагрузке. Накопитель с 48-слойной TLC 3D V-NAND ожидаемо отыгрывается при росте доли операций записи, но перелом наступает не при равном соотношений операций разного типа, а лишь тогда, когда операций чтения становится где-то вдвое меньше.
⇡#Деградация и восстановление производительности
Наблюдение за изменением скорости записи в зависимости от объёма записанной на диск информации — весьма важный эксперимент, позволяющий понять работу внутренних алгоритмов накопителя. В данном тесте мы загружаем SSD непрерывным потоком запросов на случайную запись 4-килобайтных блоков с очередью максимальной глубины и попутно следим за той производительностью, которая при этом наблюдается. На приведённом ниже графике в виде точек отмечены результаты измерений моментальной производительности, которые мы снимаем ежесекундно, а чёрная линия показывает среднюю скорость, наблюдаемую в течение 30-секундного интервала.
В характере поведения Samsung 850 EVO при длительной непрерывной нагрузке толком ничего не поменялось. Однако пару нюансов отметить всё-таки нужно. После того как объём непрерывно записанной информации переваливает через ёмкость SSD, средняя производительность у новых версий 850 EVO оказывается немножко ниже, чем была у SSD на базе 32-слойной TLC 3D V-NAND. Кроме того, несколько хуже, чем у предшественников, дело обстоит и со стабильностью скоростных параметров. Впрочем, все эти наблюдения имеют лишь теоретическую ценность, ведь многочасовые непрерывные операции записи – нагрузка, которая имеет место лишь в серверах, но никак не в настольных системах.
Что же действительно интересно, так это то, как в новых Samsung 850 EVO проявляется работа технологии SLC-кеширования TurboWrite. Её функционирование заметно на начальной части приведённых графиков, но давайте увеличим их и подробнее взглянем на то, что происходит с производительностью при наполнении псевдо-SLC-кеша.
Для наглядности результаты Samsung 850 EVO второй версии мы совместили с результатами предшественника, а на графике с 500-гигабайтными накопителями начало оси ординат сместили от нулевой отметки.
На графиках видно две принципиально различных ситуации. У 250-гигабайтных накопителей SLC-кеш объёмом 3 Гбайт позволяет на начальном этапе увеличивать скорости случайной записи. Его производительность у 850 EVO разных версий совершенно одинакова, но вот быстродействие основной части TLC 3D V-NAND немного различается. Несмотря на то, что массив памяти во второй версии Samsung 850 EVO имеет меньшую степень параллелизма и состоит всего из восьми устройств, его скорость оказывается немного выше. И это хорошо объясняет, почему на операциях записи обновлённый 850 EVO выигрывает у старого сородича: инженерам Samsung действительно удалось заметно увеличить производительность своей новой 48-слойной TLC 3D V-NAND.
В накопителях ёмкостью 500 Гбайт параллелизм массива флеш-памяти выше, поэтому SLC-кеширование практически не влияет на скорость случайной записи. Однако приведённый график вновь позволяет убедиться в том, что за пределами 6-гигабайтного кеша новая версия 850 EVO чуть быстрее старой.
Давайте посмотрим теперь, как у Samsung 850 EVO второй версии работает сборка мусора. Для исследования этого вопроса после завершения предыдущего теста, приводящего к деградации скорости записи, мы выжидаем 15 минут, в течение которых SSD может попытаться самостоятельно восстановиться за счёт сборки мусора, но без помощи со стороны операционной системы и команды TRIM, и замеряем быстродействие. Затем на накопитель принудительно подаётся команда TRIM — и скорость измеряется ещё раз, что позволяет убедиться в способности SSD с помощью TRIM полностью восстанавливать свою паспортную производительность.
И вновь мы видим, что никаких принципиальных изменений в поведении Samsung 850 EVO после того, как он был переведён на третье поколение трёхмерной флеш-памяти, не произошло. Накопители семейства возвращают себе первоначальную производительность после подачи на них команды TRIM, но собирать мусор во флеш-памяти полностью автономно, без какой-либо помощи со стороны операционной системы, они не умеют. Однако это совсем не страшно даже в том случае, когда они оказываются в средах без поддержки TRIM: спасает положение фирменная технология TurboWrite. SLC-кеш у Samsung 850 EVO освобождается вне зависимости от чего-либо во время любого бездействия, поэтому запись объёма информации, не превышающего размер SLC-кеша, будет происходить с высокой скоростью в совершенно любой ситуации.
⇡#Результаты в CrystalDiskMark
CrystalDiskMark — это популярное и простое тестовое приложение, работающее «поверх» файловой системы, которое позволяет получать результаты, легко повторяемые обычными пользователями. И то, что выдаёт этот бенчмарк, с качественной точки зрения обычно почти не отличается от показателей, которые были получены нами в тяжёлом и многофункциональном пакете Iometer.
|Было (32-слойная TLC 3D V-NAND)
|Стало (48-слойная TLC 3D V-NAND)
|
Samsung 850 EVO 250 Гбайт
|
Samsung 850 EVO 500 Гбайт
Результаты накопителей с разной памятью в CrystalDiskMark практически не различаются. И это неудивительно, ведь данный бенчмарк оперирует тестовым файлом небольшого объёма, поэтому все полученные здесь результаты характеризуют эффективность TurboWrite. А она, как мы уже убедились, в Samsung 850 EVO первой и второй версий функционирует совершенно одинаково.
⇡#Производительность в PCMark 8 Storage Benchmark 2.0
Тестовый пакет Futuremark PCMark 8 2.0 интересен тем, что он имеет не синтетическую природу, а напротив — основывается на том, как работают реальные приложения. В процессе его прохождения воспроизводятся настоящие сценарии-трассы задействования диска в распространённых десктопных задачах и замеряется скорость их выполнения. Текущая версия этого теста моделирует нагрузку, которая взята из реальных игровых приложений Battlefield 3 и World of Warcraft и программных пакетов компаний Adobe и Microsoft: After Effects, Illustrator, InDesign, Photoshop, Excel, PowerPoint и Word. Итоговый результат исчисляется в виде усреднённой скорости, которую показывают накопители при прохождении тестовых трасс. Обратите внимание –мы перешли на обновлённую версию дискового бенчмарка, появившуюся в начале 2016 года.
В целом вполне можно говорить о том, что накопители серии Samsung 850 EVO, основанные на новой 48-слойной TLC 3D V-NAND, сохранили присущую им лидирующую (среди SATA SSD) интегральную производительность. Однако верно это безо всяких оговорок скорее для старших вариантов ёмкости, начиная с 500 Гбайт и выше, где массив флеш-памяти имеет достаточную степень параллелизма. У модификации же объёмом 250 Гбайт показатель в PCMark 8 упал примерно на 5 процентов, что объясняется некоторым замедлением этого SSD после того, как ему была заменена память, на операциях чтения. Конечно, нельзя сказать, что это что-то принципиально меняет. Samsung 850 EVO 250 Гбайт всё равно остаётся высокопроизводительным SATA SSD высокого класса, однако нужно иметь в виду, что раньше данная модификация была чуть-чуть быстрее. Поэтому при возможности предпочтение стоит отдавать версии на базе TLC 3D-памяти второго, а не третьего поколения.
Интегральный результат PCMark 8 нужно дополнить и показателями производительности, выдаваемыми флеш-дисками при прохождении отдельных тестовых трасс, которые моделируют различные варианты реальной нагрузки. Дело в том, что при разной нагрузке флеш-приводы зачастую ведут себя немного по-разному.
Мы обновили набор используемых нами реальных сценариев, и теперь, помимо скорости работы SSD при копировании и архивации файлов, мы будем проверять также и скорость запуска с твердотельного накопителя игр и приложений. Новые тесты позволят нам делать выводы о том, насколько хорошо та или иная модель может справиться с ролью системного или даже единственного диска в составе ПК, на котором устанавливаются рабочие программы.
Как показали синтетические тесты, при смешанных операциях с примерно одинаковым соотношением между объёмами чтения и записи старая версия 850 EVO оказывается чуть быстрее. Полученный нами при измерении производительности копирования файлов результат как раз выступает жизненной иллюстрацией этого факта.
Очень похожая картина наблюдается и при других файловых операциях, выполняемых в пределах испытуемого накопителя. Впрочем, несмотря на это, Samsung 850 EVO ёмкостью 500 Гбайт остаётся одним из самых быстрых SATA SSD в нашем тесте.
Зато в случае нагрузки, возникающей при запуске игр и приложений, Samsung 850 EVO новой версии отличается от предшественника в пределах погрешности измерений, показывая неизменно высокое быстродействие и уступая в скорости лишь предложению премиального уровня в лице Samsung 850 PRO.
Результаты тестирования выносливости рассматриваемого накопителя приведены в отдельном специальном материале «Ресурсные испытания SSD».
Samsung продолжает двигаться курсом на увеличение плотности хранения данных в NAND и активно развивает собственную трёхмерную память. Со второй половины прошлого года компания приступила к серийному производству уже третьего поколения TLC 3D V-NAND, в основу которого положен 48-слойный дизайн. Поскольку новая технология увеличивает плотность размещения ячеек флеш-памяти на единицу площади полупроводникового кристалла на величину до 60 процентов, её практическое применение очень выгодно, и совершенно неудивительно, что постепенно память третьего поколения проникает во всё новые и новые продукты.
Так, недавно 48-слойная флеш-память с трёхбитовой ячейкой пришла и в один из самых популярных твердотельных накопителей Samsung, 850 EVO, заменив в нём 32-слойную память прошлого поколения. По этому поводу не было сделано никаких анонсов: производитель посчитал, что изменение начинки не заслуживает привлечения внимания, так как почти не влияет на потребительские свойства, и просто начал поставлять модернизированную версию 850 EVO вместо старой. И она, кстати, уже повсеместно продаётся, в том числе и через российскую розницу.
Однако действительно ли произошедшая подмена не принесла с собой никаких неприятностей? Поверить в это достаточно тяжело, ведь 48-слойная TLC 3D V-NAND отличается от памяти второго поколения принципиально: размер устройств в ней увеличен до 256 Гбит, а её производство происходит по техпроцессу с заметно меньшей разрешающей способностью. Тем не менее проведённое практическое тестирование накопителей 850 EVO второй версии отметает все подобные сомнения. Samsung славится своим инженерным потенциалом не на пустом месте, и её разработчики действительно смогли добиться от обновлённого SSD очень близких со старой версией потребительских характеристик.
Как это ни удивительно, но производительность Samsung 850 EVO второй версии осталась практически на том же уровне, причём это касается даже модели ёмкостью 250 Гбайт с минимальным параллелизмом массива флеш-памяти. Да, временами мы замечали чуть снизившиеся скорости случайного чтения, но, во-первых, уменьшение быстродействия не превышает единиц процентов, а во-вторых, оно компенсируется симметричным увеличением скорости записи. Нет явных причин переживать и по поводу ухудшения надёжности. На новую версию продолжает распространяться пятилетняя гарантия, расчётный ресурс ячеек флеш-памяти остался равен 2000 циклов перезаписи, да и в практическом тесте выносливости Samsung 850 EVO показывает себя очень достойным хранилищем пользовательских файлов.
Иными словами, перевод Samsung 850 EVO на третье поколение TLC 3D V-NAND этот SSD совсем не испортил. Обновлённую версию 850 EVO можно продолжать рекомендовать к использованию в широком спектре персональных компьютеров. Ведь это, как и раньше, быстрый, надёжный и в то же время относительно недорогой SSD, производимый лидером рынка твердотельных накопителей исключительно из собственных компонентов.
И кстати, на цене стоит остановиться отдельно. Внедрение 48-слойной трёхмерной памяти мало повлияло на характеристики, но зато привело к заметному снижению себестоимости накопителя. А это значит, что Samsung заблаговременно подготовила оружие для конкурентной борьбы с перспективными продуктами на базе трёхмерной памяти авторства Intel-Micron, которые вот-вот должны появиться на рынке. Поэтому нет никаких сомнений, что 850 EVO ждёт ещё очень долгая жизнь. Причём эта модель в обновлённом виде не только продолжит оставаться привлекательным предложением, но и, вероятно, даже сможет задавать тон в следующем раунде ценовой войны.