SAMSUNG VS WD БИТВА В M.2 SSD

Сегодня затронем тему SSD накопителей, а точнее – их NVMe представителей.

Напомним, существует категория SSD, представляющая собой энергонезависимую память, подключаемую по шине PCI Express. Вариантов исполнения устройств (форм-факторов) несколько: непосредственно в виде плат расширения PCI Express, 2,5'' устройства со специальным переходником, накопители SATA Express и компактные платы формата М.2 (NGFF). А причина появления их в свое время была связана с достижением скоростных характеристик SSD пропускной способности наиболее широко используемых интерфейсов SATA и SAS.

Однако «затронем тему SSD» – громко сказано. Цель заметки видится не в теоретических рассуждениях о SSD накопителях (производителях, технологиях, интерфейсах, форм-факторах и прочее), а во вполне конкретном практическом любопытстве – столкнуть «лбом» двух представителей сегмента, да еще, желательно, «поименитее и чтоб скорости побольше были, а цены при этом оставались адекватными».

Представляем участников. В одном углу, как ни крути, чемпион. Всем известный Samsung, лидер рынка SSD устройств уже который год, компания-мировой производитель не только flash памяти, но и контроллеров. В общем, у Samsung есть все, чтобы ее продукты, в том числе и NVMe SSD, считались «золотым стандартом», к характеристикам которых должны стремиться и стремятся остальные участники рынка. В довершение стоит отметить, что при этом в Samsung не почивают на лаврах, а выдают на-гора все новые и новые накопители, один технологичнее и совершеннее другого. Подробнее об этом, правда, будет сказано ниже, а пока, все же, участник теста – NVMe M.2 SSD накопитель Samsung 970 EVO емкостью 500 Гб.

В другом углу, прямо по классике, претендент. Молодой и дерзкий, посмевший замахнуться на чемпионство – компания Western Digital со своим PCIe накопителем. Кто слышал о SSD от Western Digital еще пару лет назад? Мировой производитель HDD, WD серьезно начала осваивать новый для себя рынок совсем недавно, когда в 2016 году приобрела компанию SanDisk, которая в свою очередь, думается, просто знает о flash памяти все и еще чуть-чуть. И вот спустя рекордно малое время WD расширяет свою знаменитую цветовую маркировку HDD накопителей (Blue, Black и так далее) и на SSD сегмент, выпуская не только SATA, но и PCIe модели, сначала пусть и с заимствованным контроллером, а теперь и со своей собственной разработкой. Прогресс налицо!

В общем, представляем второго участника «битвы» – NVMe M.2 SSD накопитель WD Black емкостью также в 500 Гб.

Технические характеристики

Комплект поставки, внешний вид, конструкция

Samsung 970 EVO поставляется в небольшой приятно оформленной картонной коробке.

Внутри – блистерная упаковка с накопителем, многоязычная инструкция по установке, брошюра с гарантийными обязательствами и листок-памятка от производителя о возможности использования фирменной утилиты Samsung Magician для поддержания устройства в оптимальном состоянии. Сам накопитель представляет собой небольшую плату (22х80 мм) одностороннего монтажа, выполненную на текстолите черного цвета. С обеих сторон плата оклеена наклейками. На одной размещена информация с названием, заводскими и серийными номерами, спецификацией и датой выпуска, а на второй – логотипы различных сертификаций.

Вторая наклейка является по совместительству и небольшим радиатором из медной фольги для отвода тепла

На плате под наклейкой расзмещены четыре основные микросхемы: контроллер в металлическом кожухе, DRAM-буфер и две микросхемы flash памяти.

Из описаний в Интернете известно, что в данной модели в качестве контроллера применен новый чип Phoenix, базирующийся на пяти ядрах с ARM-архитектурой, а в качестве памяти – 64-слойная TLC 3D V-NAND (4-ое поколение). Упоминается информация, что из 500 Гб пользователю будет доступно чуть более 90 %. Часть памяти выделена под быстродействующий SLC-кеш, благодаря которому накопитель демонстрирует значительный прирост производительности в операциях записи (технология Intellegent TurboWrite), часть – под стандартные технические нужды (сборка мусора, выравнивание износа, подменный фонд).

SSD WD Black также поставляется в небольшой черно-белой коробочке. Плата располагается в блистерной упаковке, рядом лежит брошюра с гарантийными обязательствами.

Накопитель от Western Digital – это, аналогично, плата одностороннего монтажа на черном текстолите (WD Black же!).

Наклейка только одна, на лицевой стороне, полностью закрывающая те же четыре микросхемы.

Кстати, перед описанием данной модели, стоит сделать небольшое вступление. Дело в том, что компания Western Digital уже выходила на рынок NVMe SSD в 2017 году с моделью с таким же названием, но с другим артикулом (WDS512G1X0C). Другое дело, аппаратная платформа и программная начинка были совершенно другие. Тогда это был продукт начального уровня, на стороннем контроллере Marvell Eldora и, по современным аппетитам, c «обычной» TLC NAND flash памятью. Понятно, что старая версия звезд с неба не хватала, однако из-за адекватной стоимости все равно оставалась на плаву.

Другое дело, новая инкарнация. «На борту» новенький, более мощный, трехъядерный (ARM Cortex-R) контроллер и, в угоду моде и современным реалиям, быстрая 64-слойная BiCS3 3D TLC NAND память от SanDisk (теперь читай, собственной разработки).

Вообще, аппаратная начинка устройства получилась удачной и во многом даже новаторской. К примеру, контроллер. В Western Digital заявляют, что получившийся чип имеет модульную структуру, за счет чего его планируют применять в продуктах разных ценовых категорий. Кроме того, некоторые операции, которые традиционно решались программными способами, сейчас отдали на откуп специальным аппаратным блокам контроллера, благодаря чему снижается нагрузка на ядра, а значит, появляется возможность реально «потягаться» с более «ядерными» контроллерами конкурентов.

Далее – компоновка микросхем на плате. После долгих исследований команда инженеров WD выяснила, что будет более эффективно поместить контроллер не традиционно сбоку, а в центре, что улучшит теплоотвод и, в то же время, существенно упростит топологию платы.

И в завершение, программная часть (прошивка), которая также была существенно переработана разработчиками. К примеру, изменился принцип работы с SLC-кешем (фирменный алгоритм nCache 3.0). Теперь, при переполнении буфера информация будет напрямую писаться в TLC память и существенного падения производительности не произойдет. Да, скорость снизится, но микропростоев не будет.

Заканчивая затянувшееся описание, отметим, что прирост производительности у обновленной версии WD Black вышел настолько существенным (от 65 % до 255 % в различных операциях последовательного/случайного чтения и записи), что теперь накопитель смело можно рассматривать как серьезного конкурента иным маститым игрокам рынка, например, тому же Samsung 970 EVO.

Подключение, тестирование производительности

Для тестирования накопителей использовался тестовый стенд следующей конфигурации:

- процессор: Intel Core i7-8700K;

- материнская плата: ASUS PRIME Z370-A;

- ОЗУ: DDR4 PC4-19200, 2х4 Гб;

- графика: встроенная;

- ОС: Windows 10.

Устройства подключались и работали без принудительного охлаждения, между отдельными тестами выдерживались интервалы времени, достаточные для отработки функции сборки мусора, после особенно «тяжелых» нагрузок на накопители принудительно подавалась команда TRIM.

Сначала изучался температурный режим накопителей после 20 минут работы в режиме простоя. Судя по всему, наклейка-радиатор у Samsung 970 EVO присутствует на плате не просто так.

Далее запускались фирменные утилиты каждого из накопителей: Samsung Magician и Western Digital SSD Dashboard.

Первоначально была идея запустить тестирование производительности каждого устройства родной и «вражеской» утилитой и сравнить полученные данные, но оказалось, что программа от WD может только показывать результаты онлайн мониторинга, но не эмулировать нагрузку. Поэтому для каждого накопителя тест производительности запускался в Samsung Magician, а результаты уже отображались в Samsung Magician и Western Digital SSD Dashboard.

Интересно, что утилита от Samsung показывает слегка завышенные результаты в операциях последовательного чтения/записи. Особенно хорошо это видно, если сравнить, как интерпретируют результаты одного и того же теста на одном и том же накопителе разные программы.

Тем не менее, полученные скоростные показатели в обоих случаях соответствуют заявленным.

В ходе изучения технических характеристик WD Black обратил на себя внимание тот факт, что компания-производитель привела в спецификации результаты замера скорости, ссылаясь на утилиту CrystalDiskMark, причем озвучила даже параметры тестов.

Используя чуть более новую версию CrystalDiskMark и аналогичные параметры (Q=32, T=1 для последовательных операций и Q=32, T=8 – для произвольных), в тестах Seq Q32T1 и 4KiB Q32T8 были также получены результаты, соответствующие заявленным (скорости в тесте 4KiB Q32T8 пересчитываются в IOPS по формуле: IOPS = байт_в_секунду / размер_блока_в_байтах).

Прогон тех же тестов на накопителе от Samsung показал результаты хуже в операциях последовательной записи и случайного чтения (4KiB Q32T8) и лучше – во всех остальных тестах.

Запуск фирменных утилит, равно как и CrystalDiskMark, показал, что производители заявили реально достижимые скоростные показатели, в связи с чем, тестирование производительности далее было направлено на сравнение параметров WD Black и Samsung 970 EVO между собой.

Для дальнейшего исследования производительности накопителей была применена утилита AS SSD, предлагающая три файловых и шесть синтетических тестов. В файловых тестах создаются следующие тестовые папки:

- ISO – два больших файла;

- Program – большое количество мелких файлов;

- Game – набор больших и малых файлов.

В ходе выполнения тестов папки копируются, используя стандартную команду операционной системы, при этом задействуется кеш-память ОС.

В синтетических тестах используется тестовый файл размером 1 Гб. Производятся замеры скорости последовательного чтения/записи и чтения/записи блоками по 4 Кб (в режимах одно- и мультипоточности). Также измеряется среднее время доступа к накопителю (для чтения по всей емкости, для записи – в размерах тестового файла). Для упрощения анализа результатов выдается общий рейтинг (Score): на чтение, на запись и суммарный. Формулы оценки приведены ниже:

Результат_чтения = скорость_чтения_Seq х 0,1 + скорость_чтения_4K + скорость_чтения_4K-64Thrd;

Результат_записи = скорость_записи_Seq х 0,1 + скорость_записи_4K + скорость_записи_4K-64Thrd;

Общая_оценка = скорость_чтения_Seq х 0,1 + скорость_записи_Seq х 0,15 + скорость_чтения_4K х 2 + скорость_записи_4K + скорость_чтения_4K-64Thrd х1,5 + скорость_записи_4K-64Thrd.

Результаты замеров в AS SSD приведены ниже.

Samsung 970 EVO:

WD Black:

По результатам файловых тестов наблюдаем полный паритет, расхождения на уровне погрешностей. В синтетических тестах по общему рейтингу чуть вперед вырвался накопитель от компании Samsung.

Наконец, последний бенчмарк – утилита HD Tune Pro. В отличие от предыдущих тестов, здесь тестируется весь объем памяти накопителя. Производились замеры на скорость чтения и записи. Использовалось два вида блоков данных – по 64 Кб и по 1 Мб.

Samsung 970 EVO, чтение блоками данных по 64 Кб:

WD Black, чтение блоками данных по 64 Кб:

Samsung 970 EVO, чтение блоками данных по 1 Мб:

WD Black, чтение блоками данных по 1 Мб:

Samsung 970 EVO, запись блоками данных по 64 Кб:

WD Black, запись блоками данных по 64 Кб:

Samsung 970 EVO, запись блоками данных по 1 Мб:

WD Black, запись блоками данных по 1 Мб:

Результаты для наглядности сведены в таблицу:

Из таблицы видно, что в операциях чтения лидирует накопитель Samsung 970 EVO. Кроме того, быстрее у него происходит и взаимодействие с областью памяти, где размещен SLC-кеш (пик в начале графика). Зато, когда кеш переполняется и приходится писать напрямую в TLC память, нет равных накопителю WD Black – наблюдаем в действии фирменную технологию nCache 3.0.

По последним графикам, кстати, можно судить и о размерах SLC-кеша в накопителях. Так, у модели от компании Samsung он приблизительно составляет (20-25) Гб, а у накопителя WD – (10-15) Гб.

С синтетическими тестами «покончено», но последний скоростной тест еще впереди. И он самый простой – смотрим на скорость в процессе записи на накопитель обычным файловым менеджером одного файла размером более 20 Гб, а после – 10000 мелких файлов общим размером около 17 Гб.

Запись одного файла на Samsung 970 EVO:

Запись одного файла на WD Black:

Запись 10000 файлов на Samsung 970 EVO:

Запись 10000 файлов на WD Black:

В записи одиночного файла впереди WD Black, в записи множества файлов – Samsung 970 EVO. Напоследок скажем еще пару слов о температурных режимах данных, да и других подобных устройств. Производителями заявляется рабочий диапазон температур в (0–70) оС. При этом тест на запись в HD Tune Pro в течение всего лишь 200 с разогрел накопители до (77–81) оС. Да, в подавляющем большинстве случаев устройства не будут испытывать такую нагрузку и, соответственно, нагрев, но факт имеет место быть. Потому, для продления срока жизни подобных накопителей и сохранения своих данных пользователям стоит озаботится их пассивным или активным охлаждением. Благо, часто в этом помогают производители материнских плат. К примеру, в описании к материнской плате нашего тестового стенда присутствуют следующие особенности:

M.2 heat-sink design;

M.2 fan header.

Что выражается в присутствии съемного радиатора, а также отдельного разъема для подключения вентилятора для охлаждения M.2 накопителя.

Заключение

По субъективному мнению, битва в формате M.2 SSD удалась. В ходе изучения новичок сегмента NVMe SSD в лице модели WD Black составил о себе положительное мнение и выступил достойным оппонентом Samsung 970 EVO. Фактически накопитель от Western Digital ни в одном из тестов не был явным аутсайдером, а пару раз даже оставил «мэтра» от компании Samsung позади (особенно понравилось, с какой скоростью WD Black может писать данные напрямую в TLC память).

Из вышесказанного следует, что лидерство Samsung понемногу нивелируется, а в соответствующем сегменте рынка все же будет здоровая конкуренция – расширится ассортимент, продолжится техническое совершенствование уже имеющихся продуктов и разработка новых, произойдет пересмотр ценовой политики, что, в свою очередь, будет только на руку конечному пользователю.

Минимальная цена на момент тестирования накопителя WD Black (WDS500G2X0C) – 278 руб.

Минимальная цена на момент тестирования накопителя Samsung 970 EVO (MZ-V7E500BW)  – 287 руб.

P.S. в подтверждение слов о конкуренции, уже в ходе написания статьи появилась информация о скором появлении на рынке Беларуси обновленных NVMe WD Black (с артикулом SN750 вместо SN700). От новых SSD ожидается очередной прирост скорости (для модели емкостью 500 Гб заявляется о цифрах 3470/2600 Мб/с для последовательного чтения/записи и 420000/380000 IOPS для случайного чтения/записи), наличие опции «с радиатором или без», а также возможность отключения с помощью ПО SSD Dashboard режима энергосбережения и перевода накопителя в режим максимальной производительности.