Железо

Новая статья: Обзор NVMe-накопителя Transcend SSD 110S: счастливая жизнь без DRAM-буфера возможна

Несмотря на то, что архитектура NVMe SSD обеспечивает заметное увеличение скоростных показателей, а типичный для таких изделий форм-фактор M. До недавних пор твердотельные накопители с интерфейсом NVMe воспринимались многими исключительно как нишевые решения для энтузиастов высокой производительности. Производители не стесняясь устанавливали на NVMe-накопители дополнительные и немалые наценки, оправдывая их тем, что подобные SSD – это премиальные решения высокого класса, интересные лишь для немногочисленной элиты компьютерного сообщества. 2 компактен и удобен в использовании, широкому распространению таких устройств препятствовала высокая цена.

Свежая тенденция, которая постепенно начинает определять и направлять происходящие на рынке SSD глобальные процессы, – набирающее обороты снижение стоимости флеш-памяти. Однако сейчас ситуация быстро и кардинально меняется. И сегодня уже нет никаких сомнений, что в ближайшие месяцы отрасль столкнётся с жестоким кризисом перепроизводства. После затяжного дефицита, вызванного длительным и тернистым переходом индустрии на 3D NAND, производство флеш-памяти начало расти слишком быстрыми темпами. И более того, процесс в данном направлении уже пошёл. Что, в свою очередь, станет веской причиной для падения цен на твердотельные накопители: прогнозы говорят о том, что в течение последующих 12 месяцев SSD подешевеют в полтора раза или даже сильнее.

Например, недавно вышедший Samsung 970 EVO с начала лета уже успел потерять в цене достаточно заметные 13 процентов. Затрагивает он не только вездесущие SATA SSD, но и сегмент твердотельных накопителей с NVMe-интерфейсом. Более того, на рынке даже постепенно формируется целый подкласс доступных NVMe SSD, представители которого претендуют на то, чтобы начать вытеснять из типичных конфигураций персональных компьютеров привычные SATA-накопители и становиться действительно массовыми решениями. Задумываются о необходимости снижения цен на потребительские NVMe-продукты и другие производители. Возникновение этого подкласса подпитывается не только падением стоимости NAND-памяти, но и тем, что независимые тайваньские разработчики контроллеров в лице Phison и Silicon Motion начали поставки недорогих базовых NVMe-чипов, позволяющих экономить на стоимости остальных компонентов.

Накопители, построенные с применением данных платформ, по цене вплотную приближаются к SATA SSD и благодаря этому привлекают к себе повышенное внимание. Так, в течение нескольких последних месяцев в ассортименте у Phison появился двухъядерный четырёхканальный NVMe-контроллер PS5008-E8, который тут же взяли в обиход компании Kingston, Patriot и Corsair, а в ответ Silicon Motion подготовила двухъядерный четырёхканальный NVMe-чип SM2263XT, нашедший применение в продукции HP и Transcend.

Ответить на этот вопрос мы и постараемся в сегодняшнем тестировании, в котором подробно познакомимся с Transcend SSD 110S – доступным типовым NVMe-накопителем на базе новой платформы SMI SM2263XT. Но у кого из перечисленных производителей недорогой SSD с интерфейсом NVMe получился удачнее? При изучении его производительности мы сравним полученные результаты с быстродействием одного из недорогих накопителей на контроллере Phison PS5008-E8, и тем самым определим, какая из моделей NVMe SSD предлагает лучшее сочетание цены и производительности.

⇡#Технические характеристики

Со старшим контроллером в нём мы уже хорошо знакомы, это – SM2262, который позволил производителям, не проводящим внутренних разработок проприетарных решений, попасть в «высшую лигу». В этом году тайваньский разработчик контроллеров Silicon Motion сумел сделать гигантский шаг вперёд и вывел на рынок новый модельный ряд базовых чипов для NVMe SSD с очень достойными характеристиками. Наиболее показателен в этой связи пример ADATA: эта компания взяла эталонную версию платформы SM2262 с минимальными оптимизациями, и одного только этого оказалось достаточно, чтобы её новые накопители XPG SX8200 и Gammix S11 получили возможность достойно противостоять таким именитым соперникам, как Samsung 970 EVO или WD Black NVMe.

Наряду с ним Silicon Motion поставляет ещё и SM2263XT – более дешёвый чип, который можно с успехом использовать в недорогих накопителях с NVMe-интерфейсом. Но SM2262 – далеко не единственный многообещающий вариант, который могут взять на вооружение производители SSD. По сравнению с SM2262 он обладает уменьшенным до четырёх числом каналов для подключения флеш-памяти, а также, предназначаясь для безбуферных решений, лишён DRAM-интерфейса.

А это значит, что платформа SM2263XT, несмотря на урезание части возможностей относительно SM2262, обладает хорошей вычислительной мощью и потому может стать основой достаточно интересных воплощений. Однако вместе с тем в основе SM2263XT лежит точно такой же, как и в старшем чипе, двухъядерный процессор с архитектурой ARM Cortex, который усилен полным набором ключевых специализированных блоков, включая и фирменный движок NANDXtend, предназначенный для аппаратной реализации алгоритмов коррекции ошибок на основе LDPC-кодов.

Это означает, что решения на базе SM2263XT не должны быть похожи на безбуферные накопители начального уровня, которые мы видели до настоящего момента. Пугает разве только отсутствие DRAM-буфера, но здесь Silicon Motion предлагает любопытную новаторскую компенсацию – технологию HMB (Host Memory Buffer, буфер на стороне хоста). И вот почему.

Быстрая динамическая память требуется для того, чтобы работать с таблицей трансляции адресов – специальной структурой данных, которая позволяет сопоставлять логические адреса секторов дисковой подсистемы с физическими адресами в массиве флеш-памяти накопителя. Большинство современных твердотельных накопителей традиционно имеют три основных компонента: контроллер, флеш-память и DRAM-буфер. Такая таблица – ключевой элемент SSD, обращения к которому происходят при любой операции чтения, чтобы отыскать нужные данные в массиве флеш-памяти, и при любой записи, чтобы найти свободное место для сохранения новой информации.

Обычно объём DRAM-буфера в SSD устанавливается из расчёта 1 Мбайт на 1 Гбайт ёмкости накопителя. Вполне естественно, что для скоростного SSD критически важно, чтобы доступ к такой таблице выполнялся максимально быстро, именно этим и обуславливается размещение её рабочей копии в специально выделенной SDRAM поблизости от контроллера. Грамотно реализованная и размещённая в DRAM таблица трансляции позволяет, с одной стороны, качественно уменьшить латентности при обращении SSD, а с другой – обеспечить постоянство производительности при длительных интенсивных нагрузках. Такое соотношение позволяет организовать таблицу в виде двоичного дерева, по которому можно быстро осуществлять поиск.

Обычно так поступают для снижения стоимости конечного продукта, однако, как мы видели при знакомстве с многочисленными безбуферными моделями SATA SSD, ни к чему хорошему это не приводит. Но иногда разработчиками накопителей применяется и иной подход – использование для хранения таблицы трансляции не выделенной DRAM, а собственной флеш-памяти накопителя. Работа с флеш-памятью происходит значительно медленнее, чем с динамической, вследствие чего задержки при мелкоблочных операциях существенно увеличиваются, и накопители, не имеющие в конструкции DRAM, как правило, принципиально уступают в производительности полноценным решениям.

2 к этим двум традиционным вариантам размещения таблицы трансляции добавила третью, «промежуточную» опцию – технологию HMB, которая как раз и нашла применение в SM2263XT. Спецификация NVMe 1. Прямой доступ к DDR4 SDRAM, подключенной к процессору, – одна из возможностей шины PCI Express, поэтому для накопителей с интерфейсом NVMe такая архитектура – вполне естественная конфигурация. Её суть заключается в том, что выделенную динамическую память внутри SSD можно и не иметь, а для хранения быстрой рабочей копии таблицы трансляции адресов пользоваться основной оперативной памятью компьютера. Но HMB всё равно является заметно лучшим решением, чем хранение таблицы трансляции адресов в массиве флеш-памяти. Конечно, использование памяти, доступ к которой осуществляется через промежуточную шину PCI Express, вызывает определённые накладные расходы, и HMB не может стать полноценной альтернативой DRAM-буферу внутри накопителя в смысле производительности. Именно поэтому данная технология имеет очень хорошие перспективы в сегменте недорогих NVMe SSD.

Например, в современных реализациях HMB речь идёт о задействовании накопителем нескольких десятков мегабайт основной памяти ПК, в то время как внутренний DRAM-буфер, расположенный в SSD, может иметь объём от сотен мегабайт до нескольких гигабайт. Правда, есть у HMB и ещё одно серьёзное ограничение: получить в единоличное пользование большую область оперативной памяти SSD не может, и буфер, выделяемый в рамках этой технологии, обычно имеет заметно урезанный размер. А это, в свою очередь, означает, что относительно высокие скорости доступа накопители с HMB могут демонстрировать не всегда, а при лишь при обращениях к определённой части данных. Поэтому в рамках технологии HMB в оперативной памяти располагается лишь некоторая доля записей таблицы трансляции адресов, например та, к которой обращения идут наиболее часто.

Нужно лишь понимать, что технология HMB – это типично «бытовое» решение, и оно заведомо не годится для высоконагруженных сценариев серверного характера, предполагающих массированные дисковые операции. Впрочем, при типичных потребительских нагрузках и при условии грамотного распределения записей таблицы трансляции адресов в оперативной и флеш-памяти серьёзной проблемой это не является.

И по тому, как всё это выглядит со стороны пользователя, может возникнуть ощущение, что помимо SLC-кеша в накопителе добавлен ещё один уровень кеширования: операции со сравнительно небольшими объёмами данных (как записи, так и чтения) у SSD с технологией HMB будут проходить с обычным уровнем быстродействия, но в неблагоприятных случаях производительность мелкоблочных операций вполне может снижаться до уровня безбуферных SSD. Тем не менее производительность SSD, наделённых технологией HMB, может сильно различаться в зависимости от того, сможет ли контроллер накопителя справиться с обработкой запроса, не обращаясь к части таблицы трансляции адресов, находящейся во флеш-памяти.

И эта комбинация вполне может сработать, тем более что массив флеш-памяти SSD 110S собран из хорошо зарекомендовавшей себя трёхмерной TLC 3D NAND второго поколения компании Micron, которая отличается достаточно высокой производительностью и удобным в обращении размером кристаллов 256 Гбит. Transcend SSD 110S – один из первых накопителей такого рода, в котором использован контроллер SM2263XT, нет DRAM-буфера, но зато поддерживается технология HMВ. В результате скоростные характеристики Transcend SSD 110S выглядят вполне «на уровне» и практически не выдают, что речь идёт о безбуферной модели.

Производитель

Transcend

Серия

PCIe SSD

Модельный номер

TS128GMTE110S

TS256GMTE110S

TS512GMTE110S

Форм-фактор

M.2 2280

Интерфейс

PCI Express 3.0 x4 – NVMe 1.3

Ёмкость, Гбайт

128

256

512

Конфигурация

Микросхемы памяти: тип, интерфейс, техпроцесс, производитель

Micron 64-слойная 256-Гбит TLC 3D NAND

Контроллер

SMI SM2263XT

Буфер: тип, объём

Нет

Производительность

Макс. устойчивая скорость последовательного чтения, Мбайт/с

1600

1800

1800

Макс. устойчивая скорость последовательной записи, Мбайт/с

400

800

1450

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

90 000

110 000

180 000

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

90 000

95 000

150 000

Физические характеристики

Потребляемая мощность: бездействие/чтение-запись, Вт

Н/д

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

1,5

Ресурс записи, Тбайт

Н/д

Н/д

150

Габаритные размеры: Д × В × Г, мм

80 × 22 × 3,58

Масса, г

8

Гарантийный срок, лет

5

В сравнении с флагманскими моделями потребительских NVMe-накопителей Transcend SSD 110S медленнее где-то вдвое. Впрочем, никаких поражающих воображение скоростных показателей в таблице не видно. Четырёхканальность массива флеш-памяти бьёт по скорости последовательных операций, а отсутствие выделенного DRAM-буфера несколько ограничивает производительность случайных операций чтения и записи.

Дело в том, что производитель решил придерживаться непривычной ценовой политики, и этот SSD, предназначенный для установки в слот M. Но это вовсе не значит, что Transcend SSD 110S не вызывает интереса. 0 x4, стоит гораздо дешевле, чем его NVMe-собратья. 2 с интерфейсом PCI Express 3. Причём очевидно, что установление на этот накопитель низкой цены – это отнюдь не разовая акция, приуроченная к началу продаж. Фактически можно говорить даже о том, что Transcend SSD 110S – это NVMe-накопитель с почти SATA-ценой. Себестоимость SSD 110S низка благодаря недорогому контроллеру и отсутствию DRAM-буфера, а значит, новинка Transcend сможет оставаться одним из самых доступных NVMe SSD и впредь.

И здесь Transcend SSD 110S выгодно отличается от многих дорогих альтернатив. К тому же не нужно забывать, что производительность накопителей, использующих память с трёхбитовыми ячейками, во многом зависит от реализации в них алгоритмов кеширования. То есть этот накопитель может принять с высокой скоростью не какой-то заранее оговорённый объём данных, а до трети от свободного объёма. SLC-кеш в нём организован по динамическому принципу. И в большинстве случаев запись больших массивов файлов будет происходить на Transcend SSD 110S с хорошим темпом, который не будет быстро и заметно снижаться, как это часто бывает у SSD со статическим SLC-кешем.

В целом проиллюстрировать работу SLC-кеширования можно при помощи графика скорости непрерывной последовательной записи данных на Transcend SSD 110S ёмкостью 512 Гбайт (измерения проводились на свободном SSD).

В медленный TLC-режим рассматриваемый SSD переходит только после этого. Скорость записи на Transcend SSD 110S в SLC-режиме достигает порядка 1,4 Гбайт/с, причём на свободный накопитель с такой производительностью можно записать примерно 167 Гбайт данных. В результате скорость записи не только снижается до уровня порядка 130 Мбайт/с, но и теряет какую бы то ни было стабильность. Причём, одновременно с записью новых данных, в TLC-режиме контроллеру нужно ещё и освобождать свободное место – уплотнять данные, которые до этого были записаны в однобитовом SLC-режиме. К счастью, при обычном домашнем использовании с такими ситуациями придётся сталкиваться нечасто – они могут возникнуть лишь при непрерывной записи очень больших объёмов данных.

Для этого достаточно понаблюдать за скоростью при случайном мелкоблочном чтении, которое требует множественного поиска совпадений в таблице трансляции адресов. Нетрудно проследить и за тем, как сказывается на производительности тот факт, что в оперативной памяти с быстрым доступом у Transcend SSD 110S располагается лишь часть таблицы трансляции адресов. Например, мы измерили зависимость скорости случайного чтения от объема количества данных, в рамках которого осуществляются запросы.

До тех пор, пока объём файлов, с которыми работает контроллер накопителя, остаётся таков, что вся необходимая часть таблицы трансляции адресов помещается в HMB-буфер в оперативной памяти, мы видим постоянную скорость случайного чтения (без очереди запросов) на уровне 57 Мбайт/с. Трактовать эти результаты очень просто. В худшем случае скорость случайного доступа может снижаться примерно вдвое, до весьма скромного уровня 28 Мбайт/с. Но как только активная часть таблицы в HMB-буфер помещаться перестаёт, производительность сразу падает.

Поэтому с 16-гигабайтным набором файлов он работает с хорошей скоростью, а разрастание этого объёма до 32 Гбайт уже приводит к падению производительности. Исходя из полученных данных, можно предположить, что для своего HMB-буфера Transcend SSD 110S резервирует в оперативной памяти область размером примерно 25-30 Мбайт. Эту особенность архитектуры рассматриваемого накопителя тоже нужно иметь в виду.

Увеличение ёмкости накопителя раздувает размер таблицы трансляции адресов, однако объём оперативной памяти, который может забрать под свои нужды накопитель в рамках технологии HMB, ограничен достаточно строгими рамками. Кстати говоря, именно по этой причине в модельном ряду Transcend SSD 110S нет версий объёмом более 512 Гбайт. Поэтому модели большого объёма, построенные по таким принципам, могут оказаться слишком медленными в реальной работе, и их выпуск нецелесообразен.

Стандартом на сегодняшний день уже стал вдвое более высокий задекларированный ресурс. К сказанному нужно добавить, что на Transcend SSD 110S даётся пятилетняя гарантия, однако ограничения по максимальному объёму записей, в рамках которых действуют её условия, достаточно жёсткие.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Это – наиболее интересный с точки зрения быстродействия вариант, так как версии меньшего объёма обладают заниженной и неоптимальной степенью параллелизма массива флеш-памяти и потому предлагают более низкую производительность. Для проведения тестирования мы получили от компании Transcend образец SSD 110S ёмкостью 512 Гбайт.

2 постепенно превращается в рутинную процедуру. Знакомство с физическим исполнением различных NVMe-накопителей в форм-факторе M. Transcend SSD 110S как раз именно такой: из соображений экономии всё в нём сделано по-простому. Они мало чем отличаются друг от друга по внешнему виду, особенно если производитель не уделил какого-то специального внимания вопросам теплоотвода. 2-модуль типоразмера 2280, выполненный на классическом зелёном текстолите и предназначенный для установки в слот с четырьмя подведёнными линиями PCI Express 3. Накопитель представляет собой ординарный M. 0.

В целом же рассматриваемый SSD своей внешностью производит скорее впечатление продукта для OEM, а не розничного изделия, нацеленного на аудиторию розничных покупателей. На лицевую сторону Transcend SSD 110S наклеена небольшая, не отличающаяся красочностью этикетка, на которой напечатан артикул модели и серийный номер накопителя. Более того, на свои прошлые NVMe SSD компания Transcend помещала диагностические светодиоды, теперь же нет даже их.

Например, тот факт, что массив его флеш-памяти собран из восьми микросхем, которые разнесены по обеим сторонам M. При более близком знакомстве с элементной базой можно подметить некоторые характерные особенности Transcend SSD 110S 512 Гбайт. Это значит, что такие микросхемы имеют сравнительно простую внутреннюю организацию: в них находится всего лишь по два 256-гигабитных кристалла TLC 3D NAND второго поколения производства Micron. 2-модуля. Иными словами, компания закупает у Micron неразрезанные пластины и за резку, тестирование и упаковку берётся сама. Благодаря этому Transcend получила возможность дополнительно сэкономить, перенеся операции по сборке чипов флеш-памяти на собственные производственные линии. Именно поэтому маркировка на чипах выглядит так непривычно и не содержит никаких отсылок к имени автора кремния.

 

Он выделяется небольшими для NVMe-контроллера размерами: габариты составляют всего 12 × 12 мм, что косвенно указывает на его упрощённое внутреннее устройство. Четырёхканальный чип SMI SM2263XT, который управляет работой массива флеш-памяти, тоже выглядит не совсем привычно. Тем не менее в Silicon Motion не стали отказываться от снабжения младшей микросхемы в модельном ряду металлической теплорассеивающей крышкой, ставшей визитной карточкой контроллеров этой компании.

Как уже было сказано выше, вместо неё накопитель пользуется технологией HMB. Микросхемы DDR3 или DDR4 SDRAM на Transcend SSD 110S действительно нет. На данный момент её может предоставить лишь Windows 10 версии позднее 1709 или Linux, начиная с релиза 4. Однако стоит иметь в виду, что такой подход, предполагающий размещение части таблицы трансляции адресов в оперативной памяти ПК, требует специальной поддержки со стороны операционной системы. Во всех же иных случаях (например, в Windows 7) Transcend SSD 110S будет работать «в режиме совместимости» – как крайне медлительный безбуферный накопитель. 14.

⇡#Программное обеспечение

Собственно, они и не предусмотрены производителем. Никаких специальных драйверов для полноценной работы Transcend SSD 110S не требуется. Никакого дополнительного включения или настройки этой технологии не нужно – всё активируется само и сразу. В новых сборках Windows 10 технология HMB поддерживается стандартным NVMe-драйвером «из коробки». Остаётся лишь полагаться на то, что операционная система делает всё правильно по определению. Правда, в этом есть и минусы: проверить факт размещения в оперативной памяти копии таблицы трансляции адресов или скорректировать размеры выделяемой под это области невозможно.

Её возможности типичны для программных продуктов такого класса, и тот факт, что SSD 110S – особенный накопитель, в ней никак не учтены. Не предлагает никакой информации о работе технологии HMB и фирменная сервисная утилита Transcend SSD Scope.

 

M. SSD Scope позволяет следить за общим состоянием накопителя и оценивать его здоровье обращением к телеметрии S. R. A. В утилите имеются простые тесты быстродействия, а также реализован ряд сервисных возможностей: сканирование массива флеш-памяти на предмет ошибок, выполнение процедуры «надёжной очистки» флеш-памяти Secure Erase, а также проверка версии микропрограммы и её обновление. T.

 

Плюс к этому SSD Scope умеет управлять подачей команды TRIM. Также в утилиту встроен инструмент для клонирования содержимого дисков, который позволяет выполнить быстрый и безболезненный «переезд» на свежекупленный SSD.

 

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.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть