Обзор и тестирование твердотельного накопителя Samsung 980 PRO объемом 1000 Гбайт и интерфейсом PCI Express 4.0. В ожидании Rocket Lake

Вряд ли кто-то раньше мог поверить, что компания AMD станет двигателем прогресса, а Intel перейдет в отряд аутсайдеров. Но такой поворот событий сыграл с первой злую шутку и продвижение шины PCI Express 4.0 оказалось не таким активным, как хотелось бы. Поначалу ее поддерживали лишь процессоры серии Ryzen 3000, чипсеты X570, видеокарты Radeon RX 5000 и SSD с контроллером Phison E16. И только в 2020 г. стали появляться новые продукты от других разработчиков с прогрессивным интерфейсом. А этой весной должны выйти процессоры архитектуры Rocket Lake, которые позволят платформе Intel тоже обзавестись его поддержкой, что повысит привлекательность твердотельных дисков с PCI-E 4.0. Компания Samsung не осталась в стороне и тоже вступила в гонку быстрых накопителей.

Samsung 980 PRO

Ответа полупроводникового гиганта на всевозможные клоны с платформой Phison E16 ждали давно, так как скоростные показатели последних в реальных задачах не сильно отличались от хороших решений с интерфейсом PCI Express 3.0, а других продуктов и не было. Свою новинку Samsung демонстрировала еще год назад, но официально представила лишь в конце лета 2020 года. Первой ласточкой с прогрессивным интерфейсом стала серия PRO, что логично, учитывая востребованность подобных решений среди энтузиастов и требовательных пользователей. История этой линейки SSD длится более пяти лет с момента выхода первых продуктов с впечатляющими характеристиками. Сперва это были SATA-устройства, потом стали появляться NVMe-накопители с поддержкой PCI Express 3.0, и каждый раз пользователи получали максимальные скоростные показатели и приличный ресурс, обусловленные применением двухбитной памяти MLC, на что конкуренты не всегда могли достойно ответить. И в этот раз ничего другого публика не ожидала — отчасти эти ожидания были оправданы. Для новейших SSD разработали новый контроллер Elpis, который сулил скорости на уровне 7000 и 5000 Мбайт/с для чтения и записи соответственно, что выше возможностей решений на Phison E16, которые довольствуются показателями 5000/4500 Мбайт/с в аналогичных режимах. Также должны возрасти скорости произвольного чтения до 1 млн. IOPS, что на 30% выше, чем у нынешних конкурентов. Помимо прочего, в отличие от тех же предшественников серии PRO, была применена новая 128-слойная флэш-память V-NAND, но не двухбитная, как все ожидали, а трехбитная (она же TLC). Естественно, поклонники этой линейки SSD немного расстроились, так как ресурс записи от использования этой памяти упал в два раза и новый накопитель скорее уже похож на более доступную серию EVO, чем на старшую. В качестве буфера используется память LPDDR4 объемом 512–2048 Мбайт в зависимости от емкости устройства.

Скоростные показатели новинки впечатляют, по линейному чтению они вплотную приближаются к возможностям шины PCI Express 4.0, но это справедливо при использовании SLC-кэша (Intelligent TurboWrite 2.0), который появился при внедрении новой флэш-памяти. После его исчерпания скорость чтения немного проседает, но вот для записи падение составляет 2,5–5 раз в зависимости от модели. Больше всего ему подвержены младшие устройства и запись на них большого объема данных будет осуществляться уже на привычных скоростях. Как уже отмечалось, использование памяти TLC сказалось на гарантированном объеме записи ячеек и теперь этот показатель равен 150—1200 Тбайт, что согласитесь, не сильно много, учитывая характеристики у конкурирующих решений с таким же интерфейсом. Присутствует поддержка аппаратного шифрования AES-256 и соответствие спецификациям TCG/Opal IEEE1667, но тут ничего нового нет.

Samsung 980 PRO 1TB

К нам на тестирование попал накопитель объемом 1000 Гбайт. Поставляется он в небольшой черной коробке, на лицевой стороне которой изображен «голый» SSD с фокусом на новом контроллере Elpis. На упаковке указаны название модели, ее объем, максимальная скорость чтения и более ничего достойного внимания обычного пользователя.

Внутри SSD закреплен в пластиковом лотке с крышечкой, что убережет его от повреждений при транспортировке. В комплекте поставки кроме инструкции по установке ничего нет.

Взяв накопитель в руки, наконец-то видишь что-то новое с интерфейсом PCI Express 4.0, а не очередной клон на Phison E16, который уже успел примелькаться.

На лицевой стороне SSD установлен новейший контроллер Elpis с никелированной теплораспределительной крышкой, пара микросхем флэш-памяти и буфер на один гигабайт. Все компоненты производства Samsung и накрыты сверху наклейкой с характеристиками продукта.

С переходом на трехбитную память производителю пришлось задействовать SLC-кэш для поддержки высоких скоростей, который в каждой из моделей в новой линейке имеет свой объем. Для 980 PRO 1TB он равен 6 Гбайт статического кэша и до 108 Гбайт динамического, что в сумме дает до 114 Гбайт, которые позволяют за раз записать крупный файл на максимальной скорости, после чего скорость снизится до возможностей TLC. Младшие модели обладают лишь 4 Гбайт статического кэша, тогда как динамический у них разнится и составляет до 45 Гбайт для 250-гигабайтного накопителя и до 90 Гбайт для 980 PRO 500GB.

На обратной стороне печатной платы ничего нет, кроме наклейки, которую срывать не рекомендуется во избежание потери гарантии.

Сама наклейка обладает тонким медным слоем, который должен способствовать равномерному распределению тепла под микросхемами флэш-памяти и увеличивать теплоотдачу в окружающую среду.

После инициализации накопителя и форматирования стандартными средствами ОС Windows пользователю будет доступно около 930 Гбайт свободного пространства.

Для пользователей продукции Samsung разработчик предлагает пару фирменных утилит, позволяющих облегчить миграцию (Data Migration) на новый SSD и его дальнейшее обслуживание (Magician). В последнем случае можно почерпнуть информацию об установленном накопителе или осуществить обновление его прошивки.

Можно также просмотреть SMART, провести быстрое тестирование (которое затрагивает лишь SLC-кэш) и в случае чего — просканировать ячейки с дальнейшей оптимизацией SSD.

Увеличить ресурс накопителя позволит настройка дополнительного объема, который задействуется как резервная область для снижения износа ячеек.

Присутствуют функции по управлению шифрованием и возможности стирания всего содержимого накопителя, задействовав предварительно подготовленную силами утилиты Magician «флешку». При ее использовании придется в UEFI материнской платы включать режим CSM (Compatibility Support Module), без которого проблематично загрузиться с флэш-накопителя, загрузчик на котором не поддерживает новый интерфейс.

Тестовый стенд

Тестирование накопителя Samsung 980 PRO 1TB проводилось на системе следующей конфигурации:

• процессор: AMD Ryzen 7 5800X;
• охлаждение: кастомная СВО;
• термоинтерфейс: Noctua NT-H1;
• материнская плата: ASUS ROG Crosshair VIII Formula (AMD X570, UEFI 3204);
• память: HyperX Fury RGB HX436C17FB3AK2/16 (3600, CL17-21-21-39-2T);
• видеокарта: ASUS ROG-STRIX-RX5500XT-O8G-GAMING;
• системный накопитель: Kingston UV400 240GB (SUV400S37/240G);
• блок питания: Chieftec GPS-1250C (1250 Вт);
• операционная система: Microsoft Windows 10 Pro 64-bit (20H2);
• ПО: AMD Chipset Drivers 2.10.13.408, AMD Adrenalin 2020 Edition 20.11.2.

Файл подкачки и режим гибернации на время тестов были отключены. На SSD накопителе штатными средствами MS Windows 10 64-bit был создан логический раздел с файловой системой NTFS и стандартными настройками кластера, занимающий все доступное дисковое пространство. Для измерения производительности использовались следующие программы:

• CrystalDiskMark 7.0.0 x64;
• CrystalDiskMark 8.0.0 x64;
• ATTO Disk Benchmark v4.01.0f1;
• AS SSD Benchmark 2.0.6821.41776;
• Anvil's Storage Utilities 1.1.0 (2014-January-1);
• AIDA64 Engineer 6.25.5400;
• PCMark 8 (Storage test).

Тестирование будет проведено как с пустым накопителем, так и с заполненным разнородными файлами на 95% своего объема. Подобный формат позволит оценить быстродействие SSD не только в состоянии из коробки, но и в сценариях, приближенных к реальной эксплуатации устройства, когда диск в шаге до своего полного заполнения.

Результаты тестирования

Скорость и стабильность работы

Проверим сперва линейную запись. Первые 120 Гбайт держатся на скорости чуть больше 4000 Мбайт/с, после чего она падает до уровня 1600–1700 Мбайт/с и с небольшими всплесками поднимается до 2100 Мбайт/с. После 45% объема накопителя опять задействуется SLC-кэш, после которого скорость падает уже до 1400 Мбайт/с и поднимается до уровня 2500 Мбайт/с. В целом скоростные показатели лучше представителей с контроллером Phison E16, у которых быстрый кэш минимален, а после половины объема SSD скорость падает в пять раз.

Теперь посмотрим реальную задачу, когда на свежекупленный накопитель переносится папка Steam с играми общим объемом около 800 Гбайт.

Учитывая разнородные файлы, скорость 1,8 Гбайт/с на начальном этапе выглядит неплохо и в целом она держится на уровне 1,5–1,6 Гбайт/с при всем объеме копирования, в то время как другие накопители с новым интерфейсом, побывавшие у нас на тестировании (1, 2), демонстрировали падении скорости уже после половины объема переданной информации. Максимальная температура Samsung 980 PRO 1TB при этом достигла 63 °C под радиатором для NVMe-накопителя от материнской платы ASUS ROG Crosshair VIII Formula.

Попробуем перенести файл объемом 130 Гбайт на чистый накопитель.

При такой операции скорость держалась на уровне чуть ниже 2 Гбайт/с и лишь в конце она опустилась до 1,6 Гбайт/с, при этом накопитель не прогрелся выше 55 градусов все под тем же радиатором.

Усложним задачу и произведем копирование уже на самом SSD директории на 192 Гбайт с различными крупными файлами при заполнении диска на 50%.

Здесь до половины объема папки скорость держалась на уровне 2,2 Гбайт/с, после чего она снизилась до 1,15 Гбайт/с, а накопитель прогрелся до 58 °C.

Ну и последок копирование директории на 47 Гбайт с мелкими файлами на самом накопителе при его 90% заполнении.

Попеременно накопитель увеличивал скорость до 1,1–1,2 Гбайт/с и сбрасывал ее до 100 Мбайт/с, что опять-таки выше, чем у накопителей с контроллером Phison E16, причем, в два раза.

CrystalDiskMark

Теперь посмотрим на результаты в синтетических бенчмарках. CrystalDiskMark практически добрался до заветных скоростей, лишь немного не хватило в подтесте линейного чтения. При заполнении диска на 95% падает скорость количества операций ввода/вывода, особенно при задаче на 16 Гбайт. Также почти в два раза снижается скорость записи.

ATTO Disk Benchmark

В ATTO скорость при работе с крупными блоками достигла 6,2 и 4,6 Гбайт/с для чтения и записи соответственно, а вот с мелкими находится на уровне накопителей с интерфейсом PCI Express 3.0. Увеличение объема задачи серьезно сказывается на записи при 95% заполнении диска.

AS SSD Benchmark

AS SSD демонстрирует максимальные показатели на уровне 5500 и 4000 Мбайт/с для чтения и записи соответственно. Заполнение диска на 95% уже сказывается на времени доступа  скорости случайного чтения, а увеличение объема задачи также влияет на запись.

В реальных задачах никакой разницы между пустым и забитым под завязку диском нет, отзывчивость системы будет на одном и том же уровне.

Anvil's Storage Utilities

В Anvil's Storage заполнение диска никак не сказывается на результате, пока объем задачи не будет увеличен, после чего уже снижается скорость.

PCMark 8

PCMark 8, имитирующий работу реальных приложений, оценил новинку на уровне SSD с интерфейсом PCI Express 3.0. Зато заполнение накопителя на уровне 95% никак не сказалось на результате.

PCMark 10

В последней версии синтетического пакета PCMark заполнение диска уже сказывается на скорости работы SSD.

Система охлаждения и троттлинг

Как и любой другой скоростной NVMe-накопитель Samsung 980 PRO подвержен сильному нагреву при передаче большого объема данных. И хотя производитель снабдил его тонкой теплораспределительной пластинкой на тыльной стороне, он все равно требует дополнительного охлаждения, если планируется использовать его с серьезными нагрузками.

Если задача не превысит объем SLC-кэша, который будет зависеть от доступного дискового пространства, то накопитель без дополнительного охлаждения с поставленной задачей справится быстро, прогревшись лишь до 70+ градусов. Но если передаваемые данные окажутся больше — SSD нагреется до 83 °C и скорость упадет до уровня 600 Мбайт/с, что позволит держать температуру не выше указанного значения. Учитывая цену новинки, вряд ли ее будут приобретать для системы начального уровня, а продвинутые материнские платы, как правило, уже оснащены радиаторами для SSD над разъемами M.2. С ноутбуками в этом плане уже не так однозначно.

Выводы

Несмотря на запоздалый выход, накопитель Samsung 980 PRO получился просто отличным на фоне других решений с контроллером Phison E16 и интерфейсом PCI Express 4.0. Будучи чуть дороже конкурентов, а это вполне нормально для продукции корейского гиганта, он обладает куда более привлекательными скоростными характеристиками, особенно при записи. Возможно, кому-то не понравится переход на другой тип памяти в линейке PRO, но это позволило удержать цену на относительно приемлемом уровне, учитывая выход других продуктов на более новых контроллерах. Правда, несмотря на переплату, у 980 PRO заявлен не такой высокий ресурс, как у некоторых других перспективных SSD. Также отсутствие радиатора не так критично при обычном использовании устройства, но при активной с ним работе придется задуматься о дополнительном охлаждении.

В конечном итоге, если требуется скоростной накопитель с поддержкой PCI Express 4.0, то Samsung 980 PRO станет хорошим выбором, тем более, он не сильно дороже предложений других производителей и куда дешевле моделей 970 PRO.