SSD-накопители формата mSATA: AData XPG SX300, Crucial m4 и Plextor M5M

Методика тестирования производительности
внутренних накопителей образца 2012 года

Долгое время форм-факторы накопителей лимитировались использованием в них магнитных дисков и соответствующими ограничениями последних. Твердотельные же накопители, теоретически, страдать от последних не должны, однако массовый выпуск компьютеров и ноутбуков со «стандартными» отсеками привел к необходимости использования «стандартных» же размеров. «Священная корова» совместимости довела до смешного — в ультрабуках чаще всего применяются 2,5″ отсеки высотой 7 мм, однако… Однако такие SSD до последнего времени были как раз в меньшинстве, в большинстве своем упаковываясь в корпуса высотой 9,5 мм. Для винчестеров эти 2,5 мм критичны: тонкие модели могут использовать лишь одну пластину, что сейчас дает лишь 500 ГБ емкости против 1 ТБ «стандартных» моделей, но у твердотельного-то накопителя есть лишь одна тонкая плата. Фактически «тонкие» SSD появились даже ранее таковых винчестеров: таковыми были еще Intel X25-M Gen2, где «стандартная» толщина достигалась применением дополнительной пластиковой рамки, которую можно было и открутить. Идея получила продолжение и в семействах 320 и 510, а затем и 520, причем часть их отгружалась и без рамки, однако другие производители инициативу Intel не спешили подхватывать. Итог? Появились ультрабуки (и не только они — отсеки уменьшенной высоты встречались и в некоторых сериях нетбуков от Lenovo, например) и вдруг выяснилось, что большинство представленного на рынке ассортимента SSD для них непригодны. Сейчас, естественно, рынок качнулся в другую сторону — найти новую модель твердотельного накопителя толщиной 9,5 мм практически невозможно, но ведь никто не мешал поступить подобным образом сразу. Так вот давит инерционность мышления.

Собственно, а не относится ли к ней и вообще форм-фактор 2,5″? Для винчестеров он нужен — чем больше пластины, тем больше на них помещается информации и тем большую скорость можно развить на внешних дорожках. Это привело к смерти моделей на пластинах диаметром 1,8″, но ведь и такой форм-фактор был и даже пытался продвинуться на рынок. Кстати, и SSD в нем выпускались — например, Intel X18-M. Но, по сути, для твердотельного накопителя и такие размеры великоваты. Стандартная плата хороша тем, что вмещает целых 16 чипов флэш-памяти, однако при сегодняшнем уровне развития технологий столько необходимо разве что терабайтной модели. Впрочем, производители используют не только новейшие чипы, да и увеличение их количества благотворно сказывается на производительности, поскольку все современные контроллеры являются многоканальными, но все равно — найти сейчас SSD, емкостью 256 ГБ на 16 чипах достаточно сложно. Из более-менее известных моделей на ум приходит разве что OCZ Vector, к сожалению, также хорошо известный своим высоким энергопотреблением, т. е. ничто не дается бесплатно. Если же постараться сделать накопитель максимально экономичным (что актуально для портативных устройств), но не гнаться при этом за рекордами скорости, то даже при емкости в 256 ГБ (не говоря уже о меньшей) можно обойтись и четырьмя микросхемами, что позволяет ограничиться намного меньшей печатной платой. А поскольку она маленькая, то можно обойтись и без внешнего корпуса. Да и стандартная SATA-колодка в данном случае начинает выглядеть архаизмом. Который еще более усиливает то, что напряжение +12 В не нужно вообще (им и ноутбучные винчестеры-то не пользуются), так что и для питания требуется куда меньше контактов. В общем, конструкцию твердотельных накопителей небольшой емкости можно радикально упростить и удешевить, уменьшив их размеры до карты расширения miniPCIe полной длины. Причем сверхкомпактность дает и дополнительные плюсы как только мы выходим за рамки «агромадных» десктопов, поскольку такие накопители монтируются прямо на плату. Пол-литровый корпус? Легко — Intel NUC. Два накопителя в мини-ПК объемом 0,75 литра или 14-дюймовом ноутбуке? Тоже без проблем: Giada i53 или Gigabyte U2442n. Первое-то другими средствами не реализуешь, да и второе крайне полезно на практике — пока SSD большого объема стоят дорого, особых альтернатив гибридной системе хранения данных нет, но гибридные винчестеры, все же, сильно отстают от твердотельных накопителей, так что наилучшим вариантом является использовать и SSD, и винчестер, для чего и нужны два посадочных места для накопителей. А еще есть планшеты, где тоже желательны минимальные габариты и масса, что тоже побуждает отказываться от 2,5″ отсеков. «Атомные» модели могут обойтись и «телефонной» eMMC, а вот в пару к «полноценному» Core требуется что-нибудь посерьезнее.

В общем, форм-фактор mSATA нужен и востребован. Не всеми, естественно — когда неважны габариты, более удобным может оказаться и «стандартный» накопитель. Однако мы не удивимся, если последние вскоре останутся только в сегменте высокопроизводительных решений максимальной емкости: поскольку mSATA дешевле, расширение сферы их потенциального применения (т. е. появление все большего количества совместимых с ним устройств) может вытеснить SATA из бюджетного сегмента чуть более чем полностью. Тем более, что при необходимости можно подключить mSATA-накопитель и к «обычной» системе, воспользовавшись специальным адаптером, а вот обратное крайне затруднительно если и вообще возможно: переходники mSATA—SATA существуют, но вот сам накопитель девать особо некуда.

Одну из моделей в таком исполнении мы уже тестировали, и показала она вполне адекватные результаты, пусть и несколько «зарезанные» медленным интерфейсом — плата на нашем тестовом стенде (как и большинство настольных моделей) реализует mSATA лишь в варианте с пропускной способностью 3 Гбит/с. Сегодня мы добавим к списку протестированных еще две модели. Но чтоб тестирование не превратилось в скучное сравнение циферок, выданных разными устройствами, в качестве основной идеи будет не только знакомство с ними, но и сравнение SATA300 и SATA600 для SSD разного времени разработки. Уже не первое, но и не последнее — гипотеза о том, что использовать SSD на SATA300 не имеет смысла, причем никакой и никогда, относится к одному из самых стойких заблуждений нового времени. Вот и посмотрим — в какой части она хоть как-то оправдана.

AData XPG SX300 128 ГБ

С этим накопителем мы уже знакомились, так что кратко напомним его ТТХ: контроллер SandForce SF-2281, 128 ГБ синхронной флэш-памяти и прошивка версии 5.0.

Crucial m4 256 ГБ

Ближайший родственник давно протестированного нами «большого» М4, но в другом форм-факторе. Как видим, технический прогресс позволил «загнать» в компактные размеры все те же 256 ГБ флэш-памяти, контроллер Marvell 88SS9174-BKK2 и даже 256 МБ кэш-памяти (накопители на базе SandForce обходятся меньшим числом чипов как раз за счет отказа от внешнего кэша). Наш экземпляр был снабжен прошивкой версии 04MH. Остается только добавить, что с ним мы тестировали Intel NUC и Giada i53-i5, так что устройство успело хорошо потрудиться на практике, а не просто пройти несколько тестов сразу извлеченным из упаковки, как в большинстве сетевых обзоров :)

Plextor M5M 256 ГБ

Недавно мы познакомились с новой топовой моделью компании LiteOn… ой, конечно же, Plextor M5Pro, построенной на базе новейшего контроллера Marvell 88SS9187-BLD2, и, стоит отметить, ее результаты не оставили нас равнодушными. Соответственно, и М5М в руки был взят с некоторым душевным трепетом: ведь это тот же Marvell 88SS9187-BLD2, те же 512 МБ DDR3 кэш-памяти (в старшей модели: что уже традиционно для производителя, емкость кэша прямо пропорциональна емкости флэша) и те же 256 ГБ 19 нм флэш-памяти Toshiba. Конечно, для «настольной» модели 256 ГБ — не максимум, да и восемь чипов флэша вместо четырех для восьмиканального контроллера — неплохое подспорье, но факт остается фактом: mSATA это вовсе не обязательно принесение ТТХ в жертву компактности. Да, разумеется, максимальная емкость таких устройств всегда будет меньшей, но ведь и ее достаточно для многих применений — в конце концов, накопители на 128 ГБ продолжают оставаться крайне популярными среди экономных пользователей, а более 256 ГБ редко покупают и неэкономные, ибо это уже дороговато. Что ж — в этом классе уже есть прямая конкуренция двух форм-факторов, почему выше мы и написали, что один из них со временем может и отмереть и/или стать нишевым решением.

Осталось только упомянуть, что накопитель тестировался с прошивкой версии 1.01, и можно переходить непосредственно к тестированию.

Методика тестирования

Методика подробно описана в отдельной статье. Там можно познакомиться с используемым аппаратным и программным обеспечением. Единственная модификация последнего связана с тем, что для двух испытуемых мы использовали специальный адаптер mSATA-SATA, дабы протестировать их и в режиме SATA600. Таковых в наших руках оказалось два — купленный ранее на eBay и предоставленный Plextor, однако использовался первый — оказался несколько более удобным благодаря наличию безвинтового крепления SSD.

Время доступа

По вполне понятным причинам интерфейс не имеет особого значения. Хотя временами SATA300 в чипсетах Intel вообще оказывается лучше, чем SATA600 там же, но это уже детали реализации. А из интересного — на операциях записи в обеих тестовых утилитах Plextor M5M проделал с обоими конкурентами операцию по выносу тела :) Да и с чтением он справляется очень хорошо, хотя тут уже больших различий между испытуемыми нет: что SandForce (т. е. и все накопители на нем) обычно немного медленнее конкурентов мы и ранее знали.

Последовательные операции

В отличие от винчестеров, твердотельные накопители работают по-настоящему быстро, так что для них интерфейсные ограничения имеют большое значение. Что мы и видим на графиках чтения, четко разделившихся по параметру «300 против 600», игнорируя конкретные накопители.

А вот с записью дело обстоит совсем не так — SATA600 просто необходим Plextor M5M, но не требуется Crucial m4: результаты последнего на разных портах практически одинаковы. Скоростной, впрочем, действительно чуть более скоростной, но не настолько, чтобы обращать на это внимание. И еще важно то, что на SATA300 как раз M5M оказался самым медленным, т. е. производители потихоньку начинают «забивать» на оптимизацию под устаревшие интерфейсы со всеми вытекающими. В общем, уже становится понятным — каким SSD действительно нужен SATA600, а какие могут и обойтись без него, но это далеко не последний тест.

Случайный доступ

Способность «марвелоидов» на таких операциях «выжимать» из себя почти столь же высокие скорости, что и при линейном доступе, давно известна, так что нет ничего удивительного в полезности SATA600 и отсутствии разницы между Crucial и Plextor на SATA300: в обоих случаях измеряли интерфейс.

Запись снова вносит свои коррективы. «Старичок» от Crucial ведет себя точно также, как некогда его более крупный родственник, несмотря на то, что с тех пор мы существенно изменили тестовый стенд. А вот Plextor M5M напомнил нам совсем другой твердотельный накопитель — Corsair Performance Pro. Особенно эти две модели похожи характерным «горбом» в начале графика. Кстати, у M5Pro нечто похожее тоже есть, но менее ярко выраженное. Впрочем, и у M5M «верблюдистость» проявляется только в режиме SATA600, а в SATA300 результаты вообще ниже. На первое же место под большой нагрузкой выходит AData XPG SX300, но причина этого нашим постоянным читателям хорошо известна ;)

И заключается она в сжатии данных. В среднем, впрочем, применение низкоскоростного интерфейса возможности контроллера сильно ограничивает: раза так в полтора. Однако это в среднем, а вот частные случаи (типа операций со случайным доступом, которые на этих контроллерах к «реактивным» не относятся) ускоряются заметно. Поэтому посмотрим — что будет, если не обеспечивать накопителям этого класса тепличные условия.

Наиболее интересным здесь является поведение двух разных контроллеров Marvell на разных интерфейсах. Как видим, устройство на более старом 88SS9174 от перехода на SATA600 даже немного замедляется под нагрузкой, а вот более новый 88SS9187 обеспечивает  полуторократное ускорение при тех же исходных данных. Весьма показательно.

На операциях записи M5M при использовании SATA300 вообще проигрывает всем — даже SX300, несмотря на использование несжимаемых данных. А вот стоит перейти на SATA600 — и он уже почти вдвое быстрее. Crucial, впрочем, тоже набирает немножко дополнительных мегабайтов в секунду, но далеко не столько.

Производительность в приложениях

PCMark 7 можно считать невосприимчивым к интерфейсу, но… Тоже по-разному в зависимости от контроллера: более быстрый дает всего 3,5% 88SS9174 и около 6,5% 88SS9187. И то, и другое, к большим числам не относится, однако небезынтересная закономерность прослеживается все отчетливее.

Здесь полезность SATA600 видна лучше, но на практике на нее можно не обращать внимание — более быстрый SSD Plextor на SATA300 оказался не медленнее, чем относительно старая модель Crucial на новом интерфейсе. На новом он, конечно, еще быстрее, однако, как в старом анекдоте, и двух хватило :)

А вот на этой трассе разница уже радикальная, так что пренебрегать ей ни в коем случае не стоит. Но при наличии таковой возможности — все-таки винчестеры медленнее вообще на порядок, так что отказываться от покупки SSD только лишь из-за отсутствия поддержки SATA600 компьютером не стоит. Будет на 25% медленнее, чем могло бы быть, но в 10 раз быстрее, чем было без твердотельного накопителя — комментарии, думаем, излишни.

Да и в NASPT зависимости аналогичные виденным выше — для SATA600-накопителей первого поколения этот самый SATA600 важен лишь эпизодически. Для более новых — чаще.

Работа с большими файлами

С этими результатами все ясно — скорость чтения давно уже лимитируется именно интерфейсом, так что расширение узкого места увеличивает ее кардинально.

А вот последовательная запись, как мы уже видели выше, упирается в интерфейс не всегда — с закономерным итогом.

Он же и при одновременных записи и чтении. Хотя вторая операция ускоряется заметно и на Crucial, первая сама по себе не быстра. Вот если скорости повысить до уровня Plextor M5M — выигрыш от SATA600 становится заметным.

Общий средний балл

Поскольку количество протестированных велико, мы решили отказаться от единой сводной диаграммы, ограничившись более узкими классами однотипных устройств. Если хочется сравнивать разнотипные и/или интересны результаты тестов, не вошедших в «графический набор», можно, традиционно, скачать таблицу в формате Microsoft Excel, где есть все.

Цены

В таблице перечислены средние розничные цены протестированных сегодня SSD-накопителей в Москве, актуальные на момент чтения вами данной статьи:

AData XPG SX300 128 ГБ	Crucial m4 256 ГБ	Plextor M5M 256 ГБ
$131(11)	$215(13)	$231(20)

Итого

Итак, к чему мы приходим в конечном итоге? Во-первых, несложно заметить, что более быстрый интерфейс дает заметный выигрыш лишь там, где производительность «упирается» именно в него. Понятно, что для получения такого ответа на вопрос нет необходимости в большом количестве тестов, зато они показывают, что таких случаев, в общем-то, немного. В первую очередь речь идет об операциях с последовательным доступом, однако, очевидно, в текущих условиях они не столь уж и часты — при нынешнем уровне цен использовать SSD для работы с большими файлами накладно. Иногда приходится в том случае, когда накопитель всего один, но тут уж, обычно, не так уж важно — чуть быстрее или чуть медленнее: главное, чтоб вообще работало :) На типовых же для системного накопителя нагрузках разница есть, но она совсем не похожа на теоретическую двукратную.

Второй важный вывод — «интерфейсная» разница сильно зависит от конкретного контроллера. Это мы уже видели и на примере SandForce SF-2281 в твердотельных накопителях разной емкости (в бюджетных моделях производительность нередко вообще не различалась), но и Marvell 88SS9174 ведет себя подобным же образом. А вот при использовании более нового 88SS9187 интерфейс уже имеет несколько большее значение. Тоже, в общем-то, как и ожидалось — от первых контроллеров с поддержкой SATA600 (к которым указанная пара и относится) требовалась сама эта поддержка. Дальнейшее же развитие технологий позволило увеличить и производительность, и степень утилизации нового интерфейса. Однако (возвращаемся к «во-первых»), несмотря на это, актуальность применения таких моделей на старых (или просто бюджетных) платах с поддержкой только SATA300 никуда не исчезла. Поэтому при покупке нового накопителя стоит ориентироваться на те же модели, что и при наличии в компьютере портов SATA600: во-первых, они уже сейчас нередко быстрее, во-вторых, могут пригодиться на будущее.

Что касается же сравнения производительности mSATA и «обычных» SSD, то разница, безусловно, есть. Однако считать ее такой уж заметной не приходится. Сокращение числа микросхем до четырех, конечно, «ударило» по производительности Plextor M5M, однако от «взрослого» M5 Pro он отличается в среднем лишь чуть более, чем на 10%, а временами (при использовании одинакового интерфейса) не отличается вообще. И это, заметим, 256 ГБ быстрой памяти на одном из самых производительных на данный момент контроллеров! Что же касается бюджетных моделей, несущих на борту до 128 ГБ флэш-памяти (да еще и, возможно, асинхронной), то там даже такой разницы в производительности не будет. В общем, подводя итог, конструктивного исполнения бояться не нужно — безусловно, ограничение по количеству чипов накладывает ограничение и на итоговую производительность, но основные различия и в компактном, и в «крупногабаритном» сегментах диктуются все теми же тремя китами: контроллер, прошивка, память. В первую очередь — первым из них: конкретные результаты могут зависеть от реализации, но общий стиль работы (назовем его так) и поведение на разнотипных нагрузках определяется контроллером. Соответственно и, кстати, различия между нашими испытуемыми были заранее предопределены — одинаковый у них лишь форм-фактор, но контроллеры разные, причем фактически, даже, относящиеся к разным поколениям. Поэтому не стоит удивляться существенным различиям в производительности — просто нужно воспринять как должное то, что рынок mSATA-накопителей уже не менее многообразен, нежели «традиционный».