Железо

Новая статья: Обзор NVMe-накопителя Intel SSD 660p: уместна ли QLC-память в SSD для PCI Express?

И хотя такая память пока вызывает у многих пользователей недоверие, рано или поздно она станет преобладающим вариантом, используемым в массовых твердотельных накопителях. Флеш-накопители, построенные на четырёхбитовой памяти QLC 3D NAND, постепенно начинают приобретать всё большее распространение. И произойдёт это, очевидно, по самой банальной причине: за счёт более высокой плотности хранения информации QLC 3D NAND дополнительно снижает себестоимость твердотельных накопителей, позволяя уже в ближайшем будущем сделать доступными для массового покупателя такие модели SSD, ёмкость которых измеряется не в гигабайтах, а в терабайтах.

Однако Samsung – это не единственный производитель, который начал массовый выпуск четырёхбитовой памяти и решений на её основе. Мы уже имели возможность познакомиться с одним из первых SSD на базе QLC 3D NAND, SATA-накопителем Samsung 860 QVO. Причём начали это делать они даже раньше Samsung. Собственная QLC 3D NAND есть также и у альянса Intel/Micron, и эти производители тоже применяют её в массовых продуктах для потребительского рынка.

Дело в том, что эти производители стали решать с помощью QLC 3D NAND несколько иные задачи, из-за чего их QLC-продукты отличаются от предложений Samsung идеологически. Но уделить внимание QLC-продуктам Intel и Micron нужно даже не потому, что они принесли данную технологию на массовый рынок первыми. Они начали внедрять QLC 3D NAND с накопителей с интерфейсом NVMe, то есть не с самой нижней, а с более высокой ценовой категории. В то время как Samsung 860 QVO – это простой потребительский SATA SSD, в котором южнокорейский производитель старался минимизировать цену, стратегия компаний Intel и Micron оказалась изобретательнее. Такая память может подойти и для продуктов более высокого ранга, коими как раз и являются QLC-новинки Intel SSD 660p и Crucial P1. Такой подход хорош тем, что он позволяет продемонстрировать потенциал четырёхбитовой памяти на ярком и понятном примере, подтверждающем, что QLC 3D NAND – не обязательно вариант для бюджетных и медленных накопителей с пониженным ресурсом.

С их помощью производители хотят заявить о своих амбициях в сегменте недорогих NVMe SSD, который в настоящее время находится на подъёме. Попутно Intel SSD 660p и Crucial P1 решают и ещё одну задачу. Но все они были связаны либо с переходом на безбуферный дизайн, либо с использованием контроллеров с урезанной функциональностью, что в конечном итоге не лучшим образом сказывалось на производительности. За последнее время мы видели немало попыток приблизить стоимость скоростных накопителей с NVMe-интерфейсом к показателям привычных SATA SSD. QLC 3D NAND же позволяет сделать NVMe SSD дешевле другим путём, не допуская очевидных конструктивных изъянов на стороне контроллера.

Среди NVMe-накопителей они имеют чуть ли не самую низкую цену, которую вполне можно сравнить со стоимостью популярных SATA-моделей, но при этом обещают достаточно неплохие скоростные характеристики, заметно превосходящие спецификации накопителей с интерфейсом SATA. В результате в лице Intel SSD 660p и Crucial P1 мы имеем очень интересные по сочетанию цены и производительности варианты. Получается, что Intel SSD 660p и Crucial P1 прямо-таки просятся на роль лучшей альтернативы для устаревающих SATA SSD.

Ответу на этот вопрос и будет посвящён настоящий обзор, главным героем в котором выступит Intel SSD 660p. Однако всё ли так складно выходит на практике — или QLC 3D NAND всё-таки накладывает на производительность и прочие потребительские характеристики NVMe SSD неизгладимый отпечаток?

⇡#Технические характеристики

Дело в том, что такая память несколько отличается от уже знакомой нам QLC-памяти компании Samsung в реализации, и это обуславливает некоторые особенности характеристик накопителя компании Intel, например его продолжительный, пятилетний гарантийный срок, несмотря на бытующее мнение о крайней ненадёжности QLC 3D NAND. Первое, что вызывает интерес в Intel SSD 660p – это фирменная QLC 3D NAND авторства Intel.

Производимые компанией Intel кристаллы QLC 3D NAND имеют 64-слойное строение, как и фирменная TLC 3D NAND второго поколения, но ёмкость таких кристаллов увеличена до 1 Тбит. Тем не менее используемая в составе Intel SSD 660p флеш-память – это самая настоящая QLC 3D NAND, каждая ячейка которой может иметь шестнадцать логических состояний, за счёт чего достигается возможность хранения четырёх бит информации и 33-процентный рост плотности записи данных по сравнению с TLC-флешем.

У каждого подхода есть свои плюсы и минусы, но Intel считает плавающий затвор более подходящей схемой именно для QLC-памяти, поскольку в этом случае достигается лучшая взаимная изоляция ячеек и предотвращается неконтролируемое стекание заряда. В то же время Intel продолжает опираться на дизайн ячеек с вертикальным плавающим затвором, в то время как Samsung, Toshiba и Western Digital остановились на использовании ловушки заряда. Иными словами, такой подход позволяет инженерам Intel легко обойти главную проблему QLC-памяти – невысокую надёжность хранения данных в выключенном состоянии.

Однако в рамках полноценной пятилетней гарантии производитель объявляет не слишком щедрый даже для среднестатистического пользователя ресурс, подразумевающий возможность ежедневной перезаписи лишь 10 % от общей ёмкости накопителя. Именно поэтому компания и не стала урезать гарантийный срок Intel SSD 660p, будто бы забыв о том, что данный накопитель построен на дешёвой четырёхбитовой памяти. И это действительно мало, ведь даже Samsung для своих QLC-накопителей серии 860 QVO разрешает почти вдвое больше циклов перезаписи (360), хотя и даёт при этом лишь трёхлетнюю гарантию. Это значит, что массив флеш-памяти у Intel SSD 660p за время жизни разрешается перезаписать всего 200 раз. Накопители же на базе TLC-памяти с точки зрения официальной гарантии разрешается в среднем перезаписывать за время жизни порядка 600 раз.

И чтобы убедиться в том, что к надёжности Intel SSD 660p нет никаких особых претензий, при подготовке этого обзора мы внимательно изучили отзывы на популярных зарубежных онлайн-площадках. Тем не менее нужно понимать, что все приведённые в прошлом абзаце числа – это лишь декларации, которые могут быть далеки от реальности. Напротив, в большинстве отзывов покупатели хвалят 660p за выгодные цены и возможность сэкономить. И действительно, несмотря на то, что данный SSD присутствует в продаже c августа прошлого года, никаких претензий, связанных с его преждевременным выходом из строя или какими-то проблемами с сохранностью данных, в комментариях покупателей не встречается.

Но это и неудивительно. Жалуются же пользователи на совсем иное – на не слишком высокий уровень производительности, который зачастую оказывается ниже ожидаемого. Кроме того, сказывается и невысокая степень параллелизма массива флеш-памяти, собранного из устройств QLC 3D NAND. QLC 3D NAND работает медленнее, чем TLC-память, по вполне очевидной причине: контроллеру при цифровой обработке данных, считываемых из четырёхбитовых ячеек, приходится распознавать вдвое большее количество разных состояний, что, естественно, является более сложной вычислительной задачей. Ёмкость кристаллов в этом случае составляет 1 Тбит, поэтому в конструкции накопителя объёмом 512 Гбайт, например, участвует всего четыре устройства, чего явно недостаточно для эффективного распараллеливания обращений.

Intel продолжает тесно сотрудничать с фирмой Silicon Motion, и для QLC-накопителя она предпочла двухъядерный чип SM2263, представляющий собой урезанную четырёхканальную версию контроллера SM2262, используемого в популярном Intel SSD 760p. Базовый контроллер для 660p выбран тоже не флагманский. Для упрощённого контроллера заявляется примерно в полтора раза худшие вычислительные возможности, поэтому нет ничего удивительного, что заявленная производительность Intel SSD 660p на фоне решений уровня Samsung 970 EVO смотрится неважно.

Это скорее компромиссное решение, поэтому официальные спецификации не должны вызывать никакого удивления. Но не стоит забывать, что Intel SSD 660p вовсе и не собирается конкурировать с производительными NVMe-моделями.

Производитель

Intel

Серия

SSD 660p

Модельный номер

SSDPEKNW512G8

SSDPEKNW010T8

SSDPEKNW020T8

Форм-фактор

M.2 2280

Интерфейс

PCI Express 3.0 x4 – NVMe 1.3

Ёмкость, Гбайт

512

1024

2048

Конфигурация

Флеш-память: тип, техпроцесс, производитель

Intel 64-слойная 1-Тбит QLC 3D NAND

Контроллер

Silicon Motion SM2263

Буфер: тип, объем

DDR3L, 256 Мбайт

Производительность

Макс. устойчивая скорость последовательного чтения, Мбайт/с

1500

1800

1800

Макс. устойчивая скорость последовательной записи, Мбайт/с

1000

1800

1800

Макс. скорость произвольного чтения (блоки по 4 Кбайт), IOPS

90 000

150 000

220 000

Макс. скорость произвольной записи (блоки по 4 Кбайт), IOPS

220 000

220 000

220 000

Физические характеристики

Потребляемая мощность: бездействие/чтение-запись, Вт

0,04/4,0

MTBF (среднее время наработки на отказ), млн.ч

1,6

Ресурс записи, Тбайт

100

200

400

Габаритные размеры: ДхВхГ, мм

80,15 × 22,15 × 2,38

Масса, г

10

Гарантийный срок, лет

5

Но это не так, технология ускоренной записи у рассматриваемого накопителя есть, но Intel SSD 660p действительно не бьёт рекордов и ни при одном виде операций не заполняет всю полосу пропускания, обеспечиваемую интерфейсом PCI Express 3. Можно даже подумать, будто бы официальные спецификации не учитывают технологию SLC-кеширования. Впрочем, для NVMe-накопителя, удельная стоимость которого близка к $0,17 за гигабайт, это вполне нормально. 0 x4. Intel SSD 660p не уступает по характеристикам большинству недорогих NVMe SSD класса Kingston A1000 или Transcend SSD 110s.

Для накопителя на базе QLC-памяти, скорость записи в которую крайне низка, качественная работа этой технологии значит очень многое. Что же касается SLC-кеширования, то это предмет особой гордости разработчиков 660p. По этой причине QLC-накопитель без SLC-кеша был бы совершенно бессмысленным устройством, причём размер такого кеша должен быть по возможности как можно больше, чтобы пользователю не приходилось сталкиваться с реальной скоростью QLC 3D NAND. Посудите сами: напрямую в массив QLC 3D NAND полутерабайтная версия Intel SSD 660p пишет данные лишь со скоростью порядка 55-60 Мбайт/с, а это вдвое-втрое ниже производительности линейной записи у современных механических HDD.

Вообще говоря, подобный подход является типовым почти для любых накопителей на контроллерах Silicon Motion, но Intel до сих пор во всех своих продуктах использовала статический SLC-кеш. По этой причине в Intel SSD 660p осуществлён переход на динамическую схему SLC-кеширования, когда большая часть массива флеш-памяти работает в быстром SLC-режиме, а перевод ячеек в четырёхбитовый QLC-режим происходит лишь по мере необходимости, когда для записи в однобитовом режиме в массиве флеш-памяти не хватает места.

В результате, скорость непрерывной линейной записи на чистый Intel SSD 660p ёмкостью 512 Гбайт выглядит следующим образом:

Это позволяет записать на накопитель в ускоренном режиме до 70 Гбайт. В SLC-режим у Intel SSD 660p 512 Гбайт может быть переведено примерно 50 % массива флеш-памяти. Впрочем, несмотря на то, что Intel SSD 660p – достаточно медленный SSD по меркам NVMe-моделей, в большинстве случаев он всё равно заведомо быстрее SATA-накопителей. Но даже в этом случае производительность линейной записи ограничивается величиной 900-950 Мбайт/с, не говоря уже о том, что после заполнения кеша, когда запись начинает производиться в основной массив памяти в четырёхбитном режиме, быстродействие снижается до совсем плачевных показателей.

Во-первых, у SLC-кеша этого накопителя есть статическая часть объёмом 6 Гбайт на каждые 512 Гбайт ёмкости SSD. В алгоритмах реализации SLC-кеширования у Intel SSD 660p есть три интересных особенности. Она позволяет сохранять высокую скорость записи даже в том случае, если объём SSD почти под завязку занят пользовательскими файлами и развернуть вместительный динамический кеш не представляется возможным.

С одной стороны, это несколько уменьшает эффективность кеша, который в нужный момент может оказаться заполненным, но зато с другой – позволяет ускорять и операции чтения, если обращения к данным происходят сразу после их записи. Во-вторых, содержимое SLC-кеша переносится в QLC-память далеко не сразу, а лишь во время сравнительно длительных простоев накопителя. Особенно эффективно такая тактика проявляет себя в бенчмарках, которые измеряют скорость чтения сразу вслед за созданием тестового файла.

В фирменной утилите SSD Toolbox для 660p существует возможность отправлять контроллеру команду на принудительное перемещение всей информации из SLC-кеша в QLC-память. В дополнение к этому Intel придумала нечто совершенно особенное – разработчики решили дать определённый контроль над SLC-кешем в руки пользователя. И это, очевидно, позволяет при необходимости предварительно подготовить накопитель к записи больших объёмов данных.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

К 500-й серии относятся SATA-накопители, в 700-ю серию входят NVMe SSD с хорошим уровнем быстродействия, а 600-я серия находится где-то посредине. Модельный ряд твердотельных накопителей Intel имеет чёткую структуру. И то, что Intel SSD 660p – продукт совсем не премиального уровня, видно сразу. С одной стороны, такие накопители имеют интерфейс NVMe, а с другой – представляют собой недорогие и не ставящие рекордов продукты. В то время как Intel SSD 760p изготавливается на печатной плате чёрного цвета и имеет чёрную этикетку, SSD 660p с зелёным текстолитом и простой белой наклейкой больше походит на решение для OEM-сборщиков, а не для энтузиастов.

Для тестирования мы взяли версию объёмом 512 Гбайт. Впрочем, для недорогого NVMe SSD внешний вид не имеет большого значения, гораздо интереснее посмотреть на то, из каких компонентов собран 660p. Без информационной этикетки она изображена на фото ниже.

 

2 2280, причём в его «тонком», одностороннем варианте. Intel SSD 660p выполнен в традиционном форм-факторе M. При штабелировании 16 таких кристаллов флеш-памяти можно получать микросхемы общим объёмом до 2 Тбайт, так что в теории реальностью может стать односторонний 660p с объёмом 8 Тбайт. Здесь наглядно проявляется преимущество ёмких кристаллов QLC 3D NAND. Например, в Intel SSD 660p 512 Гбайт используются микросхемы с двумя кристаллами, поэтому на сфотографированной плате можно наблюдать два чипа флеш-памяти. Но пока Intel столь вместительных версий своего SSD не выпускает, и потому обходится микросхемами лишь с двумя или четырьмя кристаллами 64-слойной QLC 3D NAND внутри. Рядом с ними зарезервированы свободные контактные площадки для ещё пары микросхем – они требуются лишь в версии SSD объёмом 2 Тбайт.

Обратите внимание на размеры этого чипа: по сравнению с восьмиканальным SM2262 он стал заметно меньше, что недвусмысленно намекает на его урезанную производительность. Контроллер SM2263, который управляет четырёхканальным массивом флеш-памяти легко узнаётся по никелированной крышке, улучшающей теплоотвод.

Обычно в микросхемах динамической памяти хранится копия таблицы трансляции адресов, для которой требуется объём из расчёта 1 Мбайт DRAM на 1 Гбайт флеш-памяти. На это же указывает и микросхема DDR3L SDRAM, установленная на Intel SSD 660p. Следовательно, таблица трансляции буферизируется в быстрой памяти не целиком, и это может ограничивать производительность накопителя при обращениях к большим объёмам данных. Однако у 660p любых ёмкостей размер DRAM-буфера составляет 256 Мбайт.

Но в нём производитель не стал экономить на объёме DRAM-буфера и к тому же не ставил перед собой цель разместить все микросхемы QLC 3D NAND на одной стороне платы. Стоит заметить, что упоминавшийся в начале статьи накопитель Crucial P1 использует точно такую же элементную базу, как и Intel SSD 660p. Хотя в целом накопители Intel SSD 660p и Crucial P1 должны быть подобны по производительности. Поэтому решение Micron отличается от Intel SSD 660p по дизайну и, очевидно, имеет какие-то особенности в профиле быстродействия.

⇡#Программное обеспечение

По возможностям она во многом похожа на другие подобные программы. Intel традиционно снабжает свои накопители и достаточно функциональной утилитой SSD Toolbox, которая совместима и с Intel SSD 660p. Данная утилита не только позволяет получить подробную информацию о состоянии накопителя, но и имеет целый набор дополнительных инструментов для его настройки и оптимизации.

 

Причём это действие сервисная утилита может выполнять не только одноразово, но и в автономном режиме, по расписанию. Например, с её помощью можно отослать на накопитель пакет команд TRIM – в интерфейсе SSD Toolbox эта функция называется SSD Optimizer. Это уникальная возможность Intel SSD Toolbox, никакие сервисные утилиты других производителей накопителей так делать не умеют. Кроме того, Intel предусмотрела и ещё одну возможность программной оптимизации – принудительную очистку содержимого SLC-кеша накопителя.

Сканирование выполняется как в быстром, так и в полном режиме – разница состоит в том, затронет ли проверка весь массив флеш-памяти или лишь какую-то его часть. В SSD Toolbox есть возможность диагностического сканирования, во время которого можно проверить состояние и работоспособность флеш-памяти.

 

Также с помощью SSD Toolbox можно проверить актуальность используемой накопителем микропрограммы и инициировать операцию Secure Erase.

 

С его помощью можно посмотреть, какие критичные настройки, касающиеся дисковой подсистемы, имеются в операционной системе, а также получить рекомендации по их изменению. Ещё одна фирменная особенность интеловской сервисной утилиты – средство System Tuner.

Следующая страница →

⇣ Содержание

Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

3dnews.ru/www/delivery/avw.php?zoneid=1778&cb=INSERT_RANDOM_NUMBER_HERE&n=a08ada54" border="0" alt=""/> <img src="https://ad.

Показать больше

Похожие публикации

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»