Переходим на SSD: гид по выбору твердотельного диска и тест лучших моделей. Измеряем энергопотребление накопителей не в попугаях

Переходим на SSD: гид по выбору твердотельного диска и тест лучших моделей. Измеряем энергопотребление накопителей не в попугаях

С производительностью это действительно так, поскольку флэш-накопители на основе памяти SLC (SLC = single level cell, одноуровневая ячейка) легко обходит традиционные жёсткие диски. Однако с энергопотреблением всё сложнее: выясняется, что после установки флэш-накопителя время автономной работы снижается.

В данной статье рассматривается почти десяток разных SSD-накопителей и результаты оказываются неутешительными. Чтобы оценить их реальное энергопотребление, мы провели серию тестов на нашем ноутбуке Dell Latitude D630. Было обнаружено уменьшение времени автономной работы вплоть до одного часа после установки SSD по сравнению с производительным 2,5" винчестером на 7200 об/мин!

Почему уменьшается время автономной работы?

У большинства SSD-накопителей энергопотребление в режиме бездействия и под нагрузкой вполне сравнимо с традиционными 2,5" жёсткими дисками. Обычный 2,5" винчестер, использующий вращающиеся магнитные пластины, обычно потребляет от 0,5 до 1,3 Вт в режиме ожидания, а также от 2 до 4 Вт при максимальной нагрузке. В последнем случае привод постоянно перемещает головки по поверхности диска из-за произвольного доступа к данным.

Однако обычный жёсткий диск достигает пикового энергопотребления только при запросе произвольных данных, которые разбросаны по поверхности диска. В случае последовательного чтения или записи жёсткие диски не требуют увеличения энергии по сравнению с режимом ожидания, поскольку не требуются весьма затратные по энергопотреблению операции перемещения блока магнитных головок.

Вся индустрия ищет способы улучшения флэш-памяти на MLC-ячейках, чтобы выпускать более ёмкие твёрдотельные накопители с достаточным уровнем производительности, но при этом алгоритмы равномерного распределения износа более важны, чем механизмы энергосбережения, чтобы не возникло проблем с надёжностью. Если традиционные жёсткие диски могут работать с относительно небольшим энергопотреблением, когда не требуется частых перемещений головок, то есть во время последовательного доступа к данным, энергопотребление твёрдотельных накопителей в данном случае максимальное.

Будьте осторожны с 1,8" SSD

Если перенести сравнение в 1,8" сектор, где обычные жёсткие диски потребляют существенно меньше энергии из-за скорости вращения 3600, 4200 и 5400 об/мин (обычно, максимум, 2 Вт), то энергопотребление флэш-накопителей особо не изменяется. И единственное различие кроется в форм-факторе. Устройство большинства 1,8" и 2,5" твёрдотельных накопителей практически одинаковое. Исходя из нашего тестирования, SSD-накопители форм-фактора 1,8" проигрывают по энергопотреблению 1,8" механическим жёстким дискам.

Хотя 1,8" твёрдотельные накопители и помогают поднять уровень производительности ультрапортативных устройств до массовых ноутбуков, большинство инноваций сегодня происходит в сфере 2,5".

После выхода на рынок первого SSD-накопителя от Samsung производительность существенно улучшилась. У первой модели скорость чтения составляла 50 Мбайт/с, а записи - меньше 30 Мбайт/с. В статье мы рассмотрим производительные твёрдотельные винчестеры, которые обеспечивают более 130 Мбайт/с по скорости чтения и почти 100 Мбайт/с по скорости записи. Все модели построены на флэш-памяти на SLC-ячейках. Все крупные производители флэш-памяти, такие как Intel, сфокусированы сегодня на MLC-ячейках, поскольку соответствующая память дешевле - но и не такая быстрая, как на SLC-ячейках.

Тестируемые флэш-накопители

В статье рассматриваются четыре модели SSD-накопителей, к которым добавили обычный 2,5" винчестер на 7200 об/мин для сравнения. Мы специально выбрали такой жёсткий диск, поскольку он обеспечивает высокую производительность, а также потребляет больше энергии, чем другие модели с меньшей скоростью вращения. Если повторить сравнение с винчестером на 5400 об/мин, результаты SSD окажутся ещё хуже.

Crucial SSD, 32 Гбайт

SSD-накопитель от Crucial CT32GBFAB0 обеспечивает ёмкость 32 Гбайт в форм-факторе 2,5". Как можно видеть по результатам тестов, это самый быстрый твёрдотельный накопитель.

Пропускная способность чтения достигает 124 Мбайт/с, что больше, чем у Memoright. Однако производительность записи падает меньше 60 Мбайт/с, хотя модель Memoright обеспечивает впечатляющую скорость записи 120 Мбайт/с. С другой стороны, накопители Memoright стоят явно дороже.

SSD-винчестер Crucial плохо показал себя в синтетических тестах, и даже финишировал последним в тесте, симулирующем запуск Windows XP.
После замены мобильного жёсткого диска Hitachi 7K200 на 7200 об/мин твёрдотельной моделью от Crucial, время автономной работы снизилось с семи часов и трёх минут до шести часов и трёх минут.

Пользователи, которые приобрели SSD-накопитель, поверив заявлениям Crucial о том, что данный продукт идеален для тех, кто "желает получить большее время автономной работы" и "низкое энергопотребление", будут разочарованы. Конечно, время автономной работы зависит от нагрузки, но значения минимального и максимального энергопотребления доказывают, что утверждения Crucial ошибочны. Энергопотребление 1,6 Вт в режиме бездействия - это больше, чем требует любой 2,5" мобильный жёсткий диск.

Memoright MR25.5-032S, 32 Гбайт

Твёрдотельный накопитель Memoright был нашим фаворитом среди SSD-винчестеров. Он обеспечивает около 120 Мбайт/с на чтение и запись, что превосходит уровень многих других флэш-накопителей. MR25.5 использует интерфейс SATA/150, который обеспечивает максимальную пропускную способность 126 Мбайт/с. Если посмотреть на тесты производительности, данное решение на данный момент является самым оптимальным для интенсивных операций ввода/вывода, поскольку оно даёт большее число операций ввода/вывода в секунду, чем любой другой накопитель.

Однако данная модель имеет самое высокое энергопотребление в режиме ожидания из всех представленных в нашем тестировании, оно не снижается менее 2 Вт. Мы получили время автономной работы всего шесть часов и 38 минут. Это намного лучше, чем в случае Crucial SSD. Кроме того, Memoright даёт существенно большую производительность при более длительном времени автономной работы. С другой стороны, время автономной работы почти на 30 минут меньше, чем в случае жёсткого диска Hitachi Travelstar 7K200.

Mtron Flash SSD, 32 Гбайт

Mtron является корейским производителем SSD-накопителей на флэш-памяти, который относительно давно вышел на рынок. По эффективности энергопотребления чудес не произошло, тестовый ноутбук продержался всего шесть часов и шесть минут: это почти так же мало, как у Crucial Flash SSD, но Mtron Flash SSD обеспечивает намного более высокую производительность записи, более высокие результаты по операциям ввода/вывода в секунду, а также лучшие результаты производительности. Опять же, механический жёсткий диск дал почти на час больше времени автономной работы.

Sandisk SSD 5000, 32 Гбайт

Данный накопитель не относится к сегменту высокопроизводительных SSD-винчестеров, поскольку даёт не больше 68 Мбайт/с на чтение и меньше 50 Мбайт/с на запись. С другой стороны, он всё ещё является альтернативой традиционным жёстким дискам из-за меньшего времени доступа.

Однако Sandisk SSD 5000 оказался единственным твёрдотельным накопителем в наших тестах, который смог достичь такого же времени автономной работы, что и обычный 2,5" жёсткий диск Travelstar 7K200 от Hitachi: мы получили семь часов и две минуты на SSD-винчестере Sandisk, то есть почти идентичный результат. По крайней мере, заявления производителя об эффективности энергопотребления оказались истинными, хоть мы и не получили какого-либо преимущества в этом отношении по сравнению с производительными 2,5" мобильными винчестерами. Возможно, нам стоит провести сравнение с моделями на 5400 об/мин, но в этом случае мы потеряем позиционирование по цене и производительности.

HDD для сравнения. Hitachi Travelstar 7K200, 200 Гбайт, 7200 об/мин

Жёсткий диск Travelstar 7K200 будет защищать репутацию обычных винчестеров, которые "прожорливые, шумные и принадлежат к умирающему поколению".

Как явно показывает наша статья, обычные жёсткие диски, в данном случае модель на двух пластинах со скоростью вращения 7200 об/мин и кэшем 8 Мбайт, имеет право на существование.
Обратите внимание, что другие 2,5" мобильные жёсткие диски для ноутбуков на 7200 об/мин обеспечивают схожие результаты: они обходят SSD-накопители по времени автономной работы.

HDD, как и большинство компонентов персональных компьютеров, греются. Это происходит от работы их двигателей, крутящих шпиндель, вращающий диски с магнитными поверхностями и обеспечивающих движение считывающих головок, а также ряда других факторов. За счет отсутствия такого рода приспособлений в SSD, он практически не греется. Как следствие, твердотельный диск не добавляет свою лепту в разогрев атмосферы внутри системного блока. Эта особенность SSD особенно востребована в ноутбуках и другой портативной технике с их тесными корпусами, где перегрев наступает быстрее.

Потребление электроэнергии

Сказать однозначно, что SSD потребляет меньше энергии, чем HDD - было бы некорректно. Все зависит от режима работы накопителей. Например, во время простоя, вращение шпинделя HDD прекращается, точнее, может прекращаться, при условии соответствующих настроек системы. Поэтому в режиме простоя HDD вообще энергии не потребляет, а SSD продолжает ее «тянуть». Однако во время активной работы энергопотребление у HDD больше в разы. Энергопотребление же SSD серьезно возрастает при записи блоков данных (при чтении оно заметно ниже). Что интересно, растет оно (энергопотребление) также вместе с ростом объёма накопителя.

Поэтому при сравнении времени работы автономных устройств (нетбуков и ноутбуков) от аккумуляторных батарей, использование SSD, как правило, дает небольшой прирост. Однако далеко не всегда и его никак нельзя назвать значительным.

Долговечность - циклы записи, надежность контроллера и восстановление данных

Сколько раз можно перезаписывать информацию на жестком диске? Если брать HDD, то довольно много. А вот у SSD эта величина не превышает 10 000 раз, для самых качественных MLC-ячеек флэш-памяти. Для более дорогих SLC-ячеек этот показатель может достигать 100 000 циклов. Процессы записи оптимизируются контроллером твердотельного накопителя, который старается равномерно использовать ячейки, балансируя нагрузку таким образом, чтобы ячейки изнашивались равномерно. Без такой оптимизации этот лимит для ряда ячеек флэш-памяти можно превысить за месяц-другой, получив сбойные ячейки на новом накопителе.

Однако в результате такой оптимизации файлы на SSD получаются разбросанными по всему диску. То есть данные на твердотельных носителях хранятся в чрезвычайно фрагментированном виде… А как же может быть иначе, если контролер руководствуется при записи данных не скоростью записи и чтения, а только равномерным распределением данных по ячейкам? Такая фрагментация файлов не оказывает значимого влияния на скорость поиска информации на SSD, однако приводит к другим, значительно более неприятным последствиям.

Как вы думаете, где хранятся данные о том, в какой ячейке лежат какие данные? И кто эти данные может интерпретировать? Правильно, контроллер! Структура такого рода информации очень сложна, ведь данные в накопителе распределяются по нескольким чипам, а кроме того, чередование ячеек для равномерного износа еще более усложняет ее. Поэтому при сбое в контроллере SSD, возникают весьма закономерные проблемы - вытащить записанные на носитель данные становится почти нереальной задачей.

Наиболее распространенной причиной выхода из строя носителей, использующих флэш-память, является как раз сбой в микропрограмме или же физическое повреждение контроллера (он расположен в большинстве моделей таким образом, что легко может быть поврежден скачком напряжения). Информация, которая находится на твердотельном накопителе, в случае выхода из строя контроллера, превращается в нечитаемый, беспорядочный набор битов информации.

Разумеется, носители HDD тоже частенько выходят из строя. Однако в 90% случаев с них можно восстановить информацию. Разумеется, такие работы, в ряде случаев, стоят как новый HDD, а иногда и чуть больше, но восстановление данных в принципе возможно, и если их стоимость высока, то деньги можно найти. С SSD-носителями такой фокус не пройдет. Утраченная при сбое контроллера информация, часто не подлежит восстановлению вовсе. Есть определенные методики, которые позволяют это сделать, однако для этого приходится полностью эмулировать и воспроизводить работу алгоритма контроллера на дорогостоящем оборудовании, что может вылиться в принципиально иные суммы. Веский минус, не правда ли?

Совместимость с операционными системами

Еще один значимый минус твердотельных накопителей состоит в том, что особенности работы SSD (сравнительно небольшое количество циклов записи) не учтены в ряде актуальных версий операционных систем Windows. Работа под управлением таких систем приводит к преждевременному износу накопителей на базе флэш-памяти. К технологиям, которые значительно сокращают срок эксплуатации твердотельных носителей информации, относятся, в первую очередь, механизмы файлов подкачки (свопинга) и создания многочисленных временных файлов, размещаемых системой на SSD.

Выводы

Как видите, о массовом вытеснении старых HDD новыми высокотехнологичными SDD пока говорить рано. Флэш-память за несколько лет заняла сравнительно небольшую, но важную нишу в мобильных устройствах и ряде специфических систем с высокой производительностью. Следует отметить, что перспективы у этой технологии весьма светлые. Количество предлагаемых носителей информации на базе твердотельных запоминающих устройств будет увеличиваться, на этот счет у меня нет сомнений. Достаточно взглянуть в сторону многочисленных в последнее время мобильных устройств и повышения спроса на них, чтобы понять, что даже если SSD не выйдет за пределы этого специфического класса гаджетов, то в них его особенности будут востребованы еще очень долго.

Сравнение накопителей HDD и SSD с точки зрения удобства использования. Часть 1

Вступление

Давайте на время отойдем от обзоров самих ноутбуков и обратимся к их составляющим, а именно — устройствам хранения данных. До последнего момента здесь безраздельно властвовали накопители на жестких магнитных дисках, ака «винчестеры». Однако относительно недавно у них появился сильный конкурент — накопители на флеш-памяти, SSD (англ. Solid State Drive).

SSD представляет собой принципиально иной тип накопителя, он построен на тех же технологиях, что используются во флеш-памяти, и схож с флеш-накопителями по организации и ячеек, и накопителя в целом.

Подробную информацию о скоростных и функциональных характеристиках, а также результаты тестирования современных накопителей можно найти в следующих материалах сайт:

  • Обзор одного из первых накопителей SSD, .
  • , в котором участвует SSD Corsair. Этот SSD-накопитель участвовал и в наших тестах.
  • Последний по времени на момент тестирования быстрых SSD-накопителей и исследование влияния емкости SSD на производительность.
  • Другие материалы, посвященные производительности SSD и накопителей на жестких дисках, можно почитать в сайт.

В то же время большинство тестирований рассчитано на подкованных читателей и представляет собой сравнение характеристик производительности выбранных накопителей. И хотя в них содержится много интересной информации о конкретных продуктах, большое количество свойств накопителей (особенно тех, которые сложно однозначно измерить) остается за кадром. Поэтому потенциальный покупатель не всегда может определить, нужно ли ему то или иное устройство.

В этой серии материалов мы попробуем отойти от традиционной методики тестирования накопителей (посмотреть ее описание на нашем сайте можно ) и сосредоточиться на субъективных впечатлениях от использования. В первую очередь это исследование должно ответить на вопрос: что получает обычный пользователь от перехода на SSD, каковы плюсы нового типа накопителей в повседневной работе, стоит ли переходить на них или лучше пока остаться с традиционными жесткими дисками? И в каких случаях те или иные накопители более выгодны.

Основные требования к системе хранения данных

У любого пользователя основных требований к устройству хранения данных два: надежность (чтобы можно было не бояться за сохранность своих данных) и скорость . Конечно, есть и другие требования, однако они играют второстепенную роль и вряд ли будут приняты во внимание, если надежность или скорость неудовлетворительны.

Надежность — ключевое требование, важность которого невозможно преувеличить. Потерять ноутбук не так уж и страшно: в магазине можно купить такой же. А вот если вы потеряли свой основной ноутбук со всем личным архивом или на нем отказал жесткий диск, то все гораздо печальнее: вы теряете уникальную информацию, которую часто просто невозможно восстановить. Очевидно (и давно подчеркивается во всех презентациях), что информация в корпоративном ноутбуке может стоить в разы больше, чем весь ноутбук с потрохами. Однако сохранность информации важна не только тогда, когда речь идет о бизнес-секретах: еще есть понятие субъективной ценности. Оценить свои фотографии или документы в деньгах сложно, но для автора они значат очень много. Конечно, есть резервное копирование, интернет-хранилища и пр., но не всегда их использование возможно и удобно.

При этом надежность систем хранения данных для ноутбуков — очень сложный и больной вопрос. В силу особенностей конструкции жесткие диски боятся вибрации и ударов. При работе головка парит очень близко от поверхности магнитного диска. Удар или тряска могут привести к тому, что она коснется поверхности и либо повредится сама, либо оцарапает поверхность — данные в этом месте будут утеряны.

А с ноутбуками такое случается сплошь и рядом. Зацепились за провод — и он полетел со стола или дивана, работали "на коленях" и уронили, даже простая встряска может повредить устройству. Очень часто и сами небрежные или неквалифицированные пользователи сокращают жизнь своих дисков. Взять хотя бы типичный пример, когда пользователь, держа на коленях ноутбук, жмет на кнопку «гибернация», экран гаснет (почему-то в новых системах Windows происходит так, хотя XP показывала на экране, что еще идет процесс гибернации) и пользователь в полной уверенности, что система отключилась, кидает ноутбук на диван — а в это время система интенсивно записывает на диск состояние операционной системы.

Большинство производителей в корпоративных моделях (где сохранность информации — важнейший фактор) стали вводить активную защиту жесткого диска, которая должна парковать головки (уводить их от поверхности), если ноутбук дернуло или ударило. Производители при разработке новых моделей мобильных жестких дисков стараются сделать их более устойчивыми к внешним воздействиям. Однако этого запаса хватает не всегда.

Второе важнейшее требование — скорость работы накопителя. И тут следует отметить, что современные жесткие диски (особенно мобильные) уже близки к потолку своих возможностей. Радикального роста скорости работы ожидать не приходится, можно надеяться лишь на некоторый эволюционный рост, да и то... К тому же, в силу конструктивных особенностей жесткий диск отнюдь не всегда может работать с максимальной скоростью. Во-первых, скорость чтения и записи данных сильно зависит от того, начало это диска или конец, во-вторых, хотя при линейном чтении или записи (когда большой объем информации читается и пишется подряд) диск может обеспечить неплохую скорость, однако при работе «вразнобой» скорость падает до неприлично малых величин, 1-2 МБ/сек. И чаще всего основной жесткий диск ноутбука работает именно в таком режиме. Поэтому, например, ноутбуки долго грузятся: нужно считать много маленьких файлов операционной системы с разных мест.

SSD представляет собой принципиально иной тип устройства, поэтому большая часть недостатков HDD ему несвойственна. Кратко напомню основные потребительские плюсы SSD :

  • Высокая скорость чтения и записи, одинаковая в любом месте накопителя.
  • В разы более низкие задержки при работе с данными по сравнению с жесткими дисками.
  • Отсутствие движущихся частей: SSD не боится тряски, вибрации и ударов, т.е. меньше шансов потерять данные.
  • SSD не греется, не шумит, не вибриует сам.
  • Меньшее энергопотребление.
  • Большой рабочий диапазон температур.
  • Лучшие массогабаритные показатели по сравнению с жестким диском (накопитель можно сделать меньше и легче).

Основные недостатки SSD :

  • Очень высокая цена.
  • Ограниченная емкость.
  • Зависимость цены от емкости накопителя, высокая стоимость дополнительной емкости.
  • Возможно, ограниченный срок работы ячеек памяти.

Давайте попробуем оценить, насколько эти плюсы и минусы SSD весомы сами по себе и в сравнении с современными жесткими дисками именно при постоянной работе.

Разделы тестирования

Основная задача нашего тестирования — понять разницу в работе между SSD и обычным жестким диском. В первую очередь это касается скоростных характеристик: интересно посмотреть, насколько заметна разница в скорости между жестким диском и накопителем SSD в обычной работе пользователя ноутбука. Впрочем, наше тестирование этим не ограничивается.

Все тестирование разбито на четыре большие части. В первой части мы рассказываем об участниках тестирования, методике и т.д.

Во второй части — посмотрим на производительность участников тестирования в синтетических приложениях, а также оценим на примере одного из участников, насколько влияет на работу загруженность операционной системы данными и сторонними программами.

В третьей части мы сравним производительность участников тестирования в реальной работе. Это основные операции, связанные с работой операционной системы (загрузка, выключение, вход и выход из гибернации), а также скорость копирования файлов. Причем и на чистой системе, и на системе с установленными приложениями. Кроме того, мы посмотрим на такой важный параметр, как скорость копирования файлов.

Наконец, в четвертой части мы суммируем субъективные ощущения от использования SSD и HDD при обычной работе на ноутбуке. Плюс сравним такие параметры, как нагрев и шум, а также время работы от батарей.

Однако даже на этом наше тестирование не закончится. Ибо в моем распоряжении остались оба накопителя, операционная система с набором приложений (это моя рабочая система, так что она постоянно в работе и постепенно деградирует), а также ПО для клонирования. Так что возможно вернуться к тестам в любой момент и заодно посмотреть, ухудшатся ли показатели системы после долгой работы (об этом ходят упорные слухи). Поэтому мы приглашаем читателей активно участвовать в обсуждении, задавать вопросы, предлагать собственные тесты и указывать на моменты, где тот или иной вид накопителя отличается в лучшую или, наоборот, худшую сторону.

Участники тестирования и методика

Следует отметить, что судьба внесла некоторые коррективы в программу тестирования. Изначально мы планировали сравнить шесть накопителей: четыре жестких диска и два накопителя SSD. Однако на середине тестирования у нас сломался тестовый стенд, поэтому в ядре тестирования участие принимали всего три накопителя, но самых интересных. В случае, если у наших читателей возникнет большой интерес, можно попробовать протестировать по близкой методике и другие накопители.

Итак, в тестировании участвуют:

Seagate Momentus 5400.6 емкостью 500 ГБ;
Seagate Momentus 7200.2 емкостью 160 ГБ;
SSD CORSAIR CMFSSD-128GBG2D емкостью 128 ГБ.

Посмотрим на характеристики участников тестирования подробнее.

На этом пока и остановимся: у нас есть емкий диск, есть быстрый диск и есть накопитель SSD с неплохой производительностью: не топ, но близко к нему.

Методика тестирования

Все тесты проводились на ноутбуке ASUS K52Jr . Ноутбук относительно современный и быстрый, построен на новом чипсете Intel HM55 Express.

Для тестирования мы взяли стандартную сконфигурированную систему Windows 7, которая поставляется с ASUS K52Jr с установленными драйверами. Из системы были удалены только программы (такие как Norton и пр.). Хочу обратить внимание вот на что. Теоретически, в обновленных версиях драйверов производительность SSD могла и улучшиться. Однако мы решили взять драйвера из комплекта поставки (тем более, что модель относительно свежая). Так можно "зафиксировать" состояние системы, чтобы все накопители работали в более-менее одинаковых условиях. Кроме того, не все пользователи (особенно те, кто на ноутбуке рабтает, а не экспериментирует) любят игры с драйверами.

Синтетические тесты

На чистую систему ставились программы HDD Tune 4.01 и Ashampoo HDD Control, с помощью которых мы оценили производительность накопителей в синтетических тестах. Надо отметить, что тесты делались для того, чтобы понять, чего примерно можно ожидать от накопителя. Решающего значения они не имели.

Для HDD Tune мы делали основной тест чтения с поверхности диска. Хочу обратить внимание читателей, что эти результаты не могут быть полностью объективными, т.к. тест производился на системном диске, на котором установлена операционная система. Система и приложения вполне могут также работать с диском прямо во время теста, в результате чего результаты могут отличаться на разных прогонах и не будут полностью объективными и повторяемыми. По этой же причине нет теста записи. Полномасштабные тестирования можно посмотреть в других материалах на нашем сайте, где они проведены в соответствии с объективной и всеобъемлющей методикой.

Кроме того, мы решили снять дополнительные тесты в HD Tune: дополнительные тесты поиска и чтения, тесты случайного чтения в файловой системе. Наконец, мы замерили, сколько времени требуется программе, чтобы просканировать диск и отобразить его структуру (количество папок и их размер).

HDD Control использовался скорее как программа для проверки полученных результатов.

Также мы обращали внимание на данные температуры накопителей, получаемые при тесте. Кроме, разумеется, SSD, который не греется.

Реальные тесты операционной системы

Мы решили посмотреть, насколько велика разница в использовании разных типов накопителей при нормальной работе с ноутбуком. Для этого было проведено несколько групп тестов.

Работа операционной системы

Сначала мы замерили скорость выполнения операционной системой основных действий: загрузки, ухода в гибернейт, выхода из гибернейта и выключения (именно в таком порядке).

Судя по ощущениям, Windows 7 оптимизирована гораздо лучше, чем предшествующая ей Vista. В частности, в повседневной работе постоянно чувствуешь, что она гораздо меньше "крутит диском" при работе и при ее отсутствии. Чем при этом занимается Vista — отдельный вопрос, т.к. ноутбук может, стоя в абсолютном простое, молотить диском по полчаса, что здорово сказывается и на производительности, и на скорости реакции приложений, и на времени работы от батарей. Плюс, как мне показалось, новая система меньше «тормозит» при активной работе с жестким диском, т.е. при активной работе системы с жестким диском можно продолжать работать, открытое приложение откликается. Хотя иногда возникают ситуации, вызывающие некоторое раздражение.

Мы старались замерить время, когда система полностью "прогрузилась", т.е. перестала загружать данные с жесткого диска. Windows 7 при старте полностью включает десктоп и всем своим видом показывает, что готова к выполнению задач, однако жесткий диск при этом продолжает вовсю работать, догружая что-то. При замере мы старались учитывать и это время. Хотя при старте ситуация более-менее приличная, после того, как система полностью "готова" (рядом с курсором исчезают песочные часы) диск крутится еще где-то полминуты, а вот при выходе из гибернейта этот процесс продолжается минуты две-три. Работать можно (я специально проверял), но, например, новые приложения запускаются с трудом.

Говоря о старте системы, стоит отметить один важный момент. При загрузке жесткий диск постоянно активно работает, и кажется, что скорость загрузки зависит только от него. Однако в системе с SSD время от времени индикатор обращения к диску гаснет, т.е. загрузка данных идет не 100% времени загрузки операционной системы.

Скорость копирования данных

Копирование и перенос данных — важная характеристика, и во многом (если не во всем) она зависит от накопителя.

Для этой части тестирования нами были подготовлены четыре группы файлов.

Во-первых, фильм объемом 700 МБ (размер папки 734 486 528 байт). Во-вторых, набор zip-файлов — набор драйверов к ноутбукам ASUS. Размер папки 811 742 316 байт, внутри 53 файла, объемом от 2 МБ до 102 МБ. В-третьих, и этом самое интересное — набор документов. Размер папки 943 813 860 байт. Сюда входят документы MS Word и сохраненные веб-страницы (к каждой из них идет папка с графическими файлами, использующимися на странице). Все файлы очень маленькие, от 2 КБ до 40 КБ. Как правило, именно такие файлы сложнее всего копировать, т.к. они расположены на диске «вразнобой» и копирование занимает много времени.

Четвертый набор — папка объемом 4 532 507 КБ. Внутри — 24 rar-файла. Мы взяли архив объемом 4,5 ГБ и заархивировали его в многотомный архив с размером тома в 200 МБ. Помимо тестов на копирование, мы использовали его в тесте на разархивирование.

Для тестов диск разбивался на два раздела, примерно равные по емкости. Далее мы копировали файлы с диска C на диск D и обратно. Т.е. файлы копировались в пределах одного накопителя, и он работал одновременно и на чтение, и на запись.

Также мы замеряли время, в течение которого Total Сommander стирает файлы (набор документов) с диска C и D. Надо отметить, что крупные файлы стираются очень быстро (что понятно) и там замерять нечего, интерес представляет только стирание папки с документами. Также хочу отметить, что стандартный Проводник , который стирает только информацию о расположении файла, практически мгновенно рапортует об удалении чего бы то ни было.

Кроме того, мы создали в оперативной памяти виртуальный диск объемом 1 ГБ и попробовали скопировать файлы на него и с него. В этом тесте накопитель работает только на чтение или только на запись, так что, теоретически, должен показывать лучшие результаты.

Наконец, мы попробовали посмотреть, насколько от жесткого диска зависит процесс разархивирования. Для этого мы разархивировали большой файл из многотомного архива на диске С.

Тесты на рабочей системе

После завершения тестов на чистой системе мы установили на диск большое количество ПО, обычно используемого при работе. Сюда вошли антивирус, офисные приложения, приложения для работы с мобильным телефоном, органайзер и многое другое. Приложения достаточно стандартные, плюс я старался подобрать несколько приложений, у которых есть "агент", стартующий вместе с системой и работающий с ней все время.

После установки приложений мы еще раз измерили время, требующееся для основных действий операционной системы. Также мы еще раз измерили время копирования.

После этого мы попробовали установить на диск две игры (Crysis Warhead и H.A.W.K.). Также мы проиндексировали музыкальную коллекцию при помощи Helium Music Management и открыли коллекцию фотографий с помощью XnView.

Наконец, нами было измерено время запуска некоторых приложений, например MS Word.

И в финале мы измерили время «параллельного старта». Для этого мы включили проверку антивируса, запустили процесс копирования файлов с D на C и запустили MS Word, чтобы посмотреть, насколько ему будет сложнее стартовать в таком режиме.

Отмечу, что тесты ОС (старт, выключение и т.д.) замерялись секундомером, так что там возможна небольшая погрешность. Время замерялось с момента старта ноутбука, т.е. включая и время, потраченное на проверку и запуск BIOS. Тут хочу отметить, что наличине диска в оптическом приводе сильно увеличивло время загрузки BIOS (20 сек. вместо обычных 4), тесты проводились без оптического диска в приводе.

Тестирование в ОС производителось через запись действий с экрана, потом мы смотрели, сколько времени занимает действие по таймлайну программы записи и округляли до целых секунд. Предвидя возражения, что эта программа могла также работать с диском, отвечу: да, могла. Так же, как и любая другая резидентная программа. Поскольку речь идет о рабочей системе, а не синтетическом тестировании, то дополнительные воздействия, которые более-менее стабильны, помогают нагляднее иллюстрировать работу в реальных условиях.

Ну что же, давайте переходить к самим тестам!

Синтетическая производительность

Синтетические тесты нужны были в первую очередь для того, чтобы расставить претендентов, посмотреть, чего от них ожидать в тепличных условиях. Кроме того, если бы с одним из накопителей было бы что-то не так, то это выявилось бы уже на этом этапе.

Для начала посмотрим самый простой тест — чтение с поверхности. Перво-наперво мы решили быстренько посмотреть, как обстоит дело с повторямостью, т.е. будет ли тест выдавать близкие цифры при нескольких запусках. Между перезапусками система перегружалась, но в статье представлены не все полученные диаграммы. Итак...

А теперь попробуем снять данные после некоторого времени, когда диск основательно поработал под нагрузкой.

Как видите, два теста дают очень похожие результаты. Однако (как раз пример, почему нельзя тестировать на системном диске)...

При некоторых запусках появились вот такие провалы. Либо это обращения к диску системы, либо проблемы диска из-за перегрева (посмотрите на температуру, она очень высокая). Наконец, мы сняли результаты на следующий день (но тоже уже в конце тестирования):

Таким образом, результаты достаточно стабильны (сильно скачет только показатель чтения из буфера). Хотя в целом этот диск не показал хорошей скорости даже для ноутбучных накопителей. Также стоит отметить очень высокую температуру, которая может даже привести к нехорошим последствиям для диска.

Посмотрим на графики второй программы:

Как видите, второй "прогон" хуже, особенно пострадало время поиска. Из-за нагрева? Посмотрим, что на следующий день:

График относительно ровный, появился провал, видимо, система в момент теста обращалась к диску.

Таким образом, в целом повторяемость у HDTune 4.01 хорошая, у HDD Control похуже. В дальнейшем мы прогоняли тест три раза и выбирали картинку без провалов. За исключением 5400.6, где второй прогон не получился.

Что же мы видим? 5400.6 дает гораздо более высокие цифры линейной производительности по сравнению с 7200.2. С доступом похуже (в среднем в тестах получалось 18.5 мс), что в общем понятно. Отсюда вывод: в линейных операциях 5400.6 ощутимо быстрее, в операциях случайного чтения и записи (как раз мелких файлах) может быть медленнее... А может и не быть. Посмотрим ниже, насколько это выполняется в реальной жизни. А пока перепроверим результаты в другой программе.

"Параллельный подсчет" подтверждает полученные данные. Т.е. будем считать, что по линейной скорости 5400.6 быстрее. Причем он еще и значительное более емкий, т.е. вероятность, что системный раздел целиком окажется в самой быстрой части диска, выше. Хотя должен отметить, что разброс при случайном чтении у 7200 поменьше.

Ну и напоследок посмотрим на звезду сегодняшнего тестирования: SSD Corsair.

Как говорится, "началось". Напомню, в характеристиках у этой утилиты стояло, что активный режим UDMA-5, результаты чего мы и наблюдаем. Из этого как минимум можно сделать вывод, что не всегда достаточно купить SSD и вставить его на место жесткого диска.

Проверим второй программой:

Как видите, здесь скорость показывается значительно выше — и ближе к заявленным цифрам.

Остается только повторить выводы из почти любой статьи. В бенчмарках, показывающих максимальную производительность, в тепличных условиях SSD уходит очень далеко вперед по производительности от традиционных жестких дисков. При этом, опять же, в отличие от накопителей на жестких дисках, он может поддерживать одинаково высокую скорость в любом месте диска, не "проваливаясь" к концу. Третий вывод: у SSD очень маленькое время доступа, т.е. накопитель мгновенно откликается на команды операционной системы. Этот параметр чуть ли не на порядок лучше, чем у жестких дисков.

Впрочем, эти выводы давно известны. Посмотрим, как дело обстоит с более подробными тестами.

Расширенные тесты случайного поиска и линейного чтения

Начнем с 5400.6.

Вторые четыре показателя мы уже видели, это линейное чтение в начале, середине и конце диска плюс чтение из буфера. Гораздо интереснее взглянуть на начало таблички. Первые два числа характеризуют случайный поиск, и картина получается безрадостная. Именно в таком режиме, когда диску постоянно приходится двигать головку и искать маленький кусочек информации, а потом снова перемещать головку, производительность страдает сильнее всего. Это видно по громадному падению: скорость чтения меньше мегабайта/сек. А следующие две цифры показывают разницу между работой с мелкими и крупными блоками.

Давайте сравним результаты с 7200.2.

Как видите, чисто при поиске позиционирование головок чуть быстрее, что дает малюсенькое преимущество. Как только в работе появился большой блок (т.е. потребовалось хоть чуть-чуть считать подряд) 5400 мгновенно вырвался вперед, причем у него премущество вполне весомое. С последовательным чтением все ясно и так.

Теперь сравним жесткие диски с SSD.

По абсолютным цифрам SSD далеко впереди. Время доступа одинаковое всегда (за исключением одного случая, но жестким дискам этот тест тоже дался нелегко). При случайном чтении скорость тоже очень сильно проваливается, хотя по сравнению с жесткими дисками остается очень высокой. Линейное чтение мы уже обсуждали, тут никаких неожиданностей нет и быть в общем-то не может.

Как видите, SSD сильно впереди по скорости работы. Однако падение производительности при работе с маленькими блоками и объемами информации есть, и оно тоже очень велико. SSD остается на лидирующих позициях, но абсолютные цифры вызывают некоторое разочарование. Кстати, обратите внимание, что при линейном чтении результаты именно времени доступа не так уж и отличаются. Тут нет ничего удивительного, но все равно обращу на это внимание.

Операции случайного доступа

Раз уж начали про время доступа, давайте подробнее рассмотрим соответствующий тест. Начнем, как обычно, с 5400.6.

Тест снимался, когда жесткий диск уже достаточно нагрелся (37 градусов Цельсия, т.е. +5° относительно температуры простоя). Хочу обратить внимание, что в этом режиме растет количество секторов, доступ к которым занимает большое время, причем происходит это с обоими дисками.

График выглядит другим, т.к. тут другая цена деления, причем по обеим шкалам. Если посмотреть на цифры, то при маленьких блоках 7200.2 побыстрее (как раз 14.5 миллисек против 18.5), но при размере блока 1 МБ уже проигрывает. А что же SSD?

При таких операциях жестким дискам до SSD как до луны. Что по скорости считывания, что по времени доступа. Разница просто в разы. Поскольку SSD читает информацию блоками, то чем больше блок, тем больше растет разрыв. По цифрам этот накопитель далеко впереди, но мелкие блоки так же не любит, как и обычные жесткие диски. Т.е. он будет работать быстрее относительно диска, но относительно своих же максимальных результатов показывает столь же грустную картину.

Работа с файловой системой

Посмотрим на работу в файловой системе, т.е. бенчмарк, чуть-чуть более близкий к реальной жизни.

Для сравнения посмотрим, какой результат дает 7200.2

Видно, что 5400.6 везде быстрее. Посмотрим, как обстоят дела в этом тесте у SSD.

У SSD график более плавный и становится видно характерные особенности: нелюбовь к мелким блокам и стабильное отставание скорости записи от скорости чтения. Общая скорость очень высокая, значительно выше дисков. Также должен сказать, что результаты тестов у SSD более гладкие, нет такого разброса от запуска к запуску, как у жестких дисков.

Предварительные выводы

Очевидный вывод: скорость SSD намного выше, как и время доступа намного лучше. Впрочем, это совсем не новые выводы, они в той или иной форме повторяются уже довольно давно. Разумеется, у SSD есть свои особенности, о которых, кстати, можно почитать в объективном тестировании, ссылку на которое мы приводили.

Взаимные результаты жестких дисков меня удивили: я не ожидал такого отставания 7200.2. Хотя понятно, что модель более старая и плотность записи ниже (это плохо сказывается на скорости работы с диском), тем не менее мне казалось, что он должен обгонять 5400.6. На практике 7200.2 практически везде уступает по скорости в абсолютных числах. Кроме того, и это очень немаловажный эксплуатационный факт: он значительно сильнее греется, т.е. пользоваться им не так уж и приятно. 5400.6 сохраняет умеренный нагрев. SSD, к слову, вообще не греется, но т.к. нет датчиков температуры (а они ему и не нужны), то это субъективизм и мы его оставим для части с субъективными измерениями. Таким образом, при выборе диска для ноутбука нужно руководствоваться свежестью модели, а вот скорость вращения — не очень важный показатель.

На этом мы остановимся. А в следующей части нас ждут тесты из реальной жизни — время запуска и выключения системы, копирование файлов, запуск приложений и многое другое.

ВступлениеВот уже много лет мы в тестах жёстких дисков c магнитными пластинами и твердотельных накопителей измеряем потребляемую накопителями мощность. Для этого мы используем специальный стенд, оборудованный осциллографом (о том, почему нельзя измерять потребление накопителей при помощи мультиметра, подробно написано здесь .) Но при помощи такой установки мы меряем потребление накопителя только в нескольких режимах с использованием синтетической нагрузки, создаваемой тестом IOMeter (случайное чтение, случайная запись, последовательное чтение, последовательная запись). Это даёт нам возможность оценить максимальное потребление накопителя, но ничего не говорит о потреблении накопителя в реальных условиях эксплуатации.
В то же время, судя по активному обсуждению в форумах, пользователей сильно интересует потребление накопителей именно что в боевых условиях – при работе в реальных приложениях. Соответственно, возникла идея – взять ноутбук и использовать его, как измерительное оборудование!

Постановка задачи

Итак, нам нужно сравнить между собой твердотельные накопители и жёсткие диски с магнитными пластинами. Сравнивать мы их будем опосредованно – через измерение времени работы ноутбука. При этом мы, конечно, не получим в явном виде цифры потребления накопителей, но зато сможем оценить масштабы влияния прожорливости накопителя на общее потребление всех систем ноутбука.
Не так давно компанией Futuremark был выпущен тестовый пакет PCMark8, в котором появилась возможность измерять время работы ноутбука от батареи в различных сценариях. Тестовый пакет содержит в себе усечённые версии реальных приложений и, в зависимости от запущенного сценария, имитирует работу пользователя в нескольких типичных приложениях.


Наша задача проста – меняем накопители в ноутбуке и запускаем тест. Из многообразия тестовых сценариев PCMark8 нами был выбран сценарий «Home», как наиболее близкий идеологически к сфере применения ноутбуков – домашняя развлекательная станция - средство для просмотра страниц в интернете, создания несложных документов, казуальных игр и общения по сети с использованием вебкамеры.

Методика тестирования

В любезно предоставленный компанией Samsung ноутбук NP530U4C-S01RU устанавливается тестируемый накопитель, на который, в свою очередь, устанавливается операционная система Windows 8 Enterprise, на которую, в свою очередь устанавливаются все доступные пакеты обновлений.
Далее устанавливается тестовый пакет PCMark8 и компьютер выключается в ожидании полной зарядки батареи.
После включения ноутбука мы убеждаемся, что батарея действительно полностью зарядилась, ждём 15 минут и потом запускаем PCMark8. Выбираем тест «Home» и режим «Battery life». В качестве OPenCl 1.1 -устройства выбираем видеокарту NVIDIA GT 620M и запускаем тест.
Дожидаемся появления на экране окошка с указанием вытащить из ноутбука адаптер питания и, нежно и трепетно, выполняем его. Тест идёт несколько часов, так что у тестера есть время заняться чем-нибудь полезным.

Участники тестирования

Для сравнения мы подобрали с десяток популярных SSD-дисков, парочку гибридных дисков и несколько дисков с магнитными пластинами. В число дисков с магнитными пластинами мы включили как диски с разной скоростью шпинделя, так и «тонкую» однопластинную модель. Объём SSD-дисков варьировался от 240 до 256ГБ, в зависимости от модели.
Полный список протестированных накопителей приведён в таблице:

Результаты тестирования

В приведённой ниже таблице приведены как цифры по времени работы ноутбука от батареи, так и показатели быстродействия в баллах. В столбце «batteryconsumption» приведен процент разряда батареи на момент остановки теста. Программисты Futuremark заложили в PCMark8 следующий алгоритм: тест не разряжает батарею в ноль, а останавливается по мере достижения уровня заряда батареи в 20 процентов. Как видим, во всех случаях вовремя остановится тест не смог – всегда батарея разрядилась чуточку больше, чем планировалось. :)
Но это, в общем-то и неважно. Главное – мы получили время работы нотбука от батареи.


Начнём с анализа влияния накопителя на итоговый балл по скорости выполнения теста.


Как видите, при оценке скорости работы системы PCMark8 отдаёт предпочтение SSD-накопителям. Только одному диску с магнитными пластинами удалось прорваться в группу лидеров. Удивительно, но системы с гибридными накопителями не сумели показать существенного преимущества над старыми добрыми жёсткими дисками, хотя сценарий работы теста подразумевает циклическое повторение подтестов в приложениях. Вероятно, объём прокачиваемых тестом данных превышает возможности системы кэширования гибридных накопителей.

Результаты группы лидеров очень близки, так что, памятуя о дисперсии , мы победителя объявлять не будем. Имеет лишь смысл сказать о разнице между лучшим и худшим результатами. Она оказалась довольно велика – более десяти процентов.

Давайте лучше посмотрим на время работы ноутбука от батареи:


И тут нас ожидает неприятный сюрприз – оба гибридных диска оказались не на высоте. Впрочем, это легко объяснить: гибридные диски сочетают в себе два устройства – обычный диск с магнитными пластинами и контроллер, работающий с микросхемой флеш-памяти. В зависимости от характера обращения к гибридному накопителю контроллер и флешь-память могут, как экономить электроэнергию, так и увеличивать её расход. Если судить по баллам теста на скорость, система кэширования данных в гибридных дисках сработала вхолостую и лишь увеличила потребление накопителя в целом.
Далее по диаграмме наблюдаем группу SSD-накопителей, «заряженных» на максимальную производительность. Plextor M5 Pro, Corsair Neutron GTX – всё сплошь топовые модели. Видимо, для достижения максимальной скорости экономичностью накопителей решили пожертвовать…
Очень неплохо выступили жёсткие диски классической архитектуры, особенно диски Hitachi. Но не они стали победителями в этом тесте. Победил здесь не самый быстрый, но, как оказалось, самый экономичный диск – Kingston SSDNow V+ 200 series. В шаге от него оказались два диска Samsung, и это надо отметить особо, потому что их мы «не быстрыми» назвать не можем. Наоборот, по нашим тестам производительности это одни из самых быстрых дисков на рынке.

Но, постойте! Мы совершенно забыли один досадный факт – полученное время работы от батарей для разных накопителей нельзя сравнивать напрямую! Мы же не учли, что в некоторых случаях батарея разряжалась сильнее (т.е. тест работал дольше). Как же нам привести данные к общему знаменателю?

Давайте примем для себя, что характер разряда батареи – линейный. Тогда мы можем экстраполировать полученные в тесте данные для случая полного разряда батареи:


Внутри диаграммы наблюдаются небольшие перестановки, но, в целом, картина сильно не изменилась. Как и в случае тестов на производительность, оценим разброс результатов по времени работы – примерно на 7.5 процентов можно продлить время работы ноутбука в PCMark8-Home, поменяв в нём Seagate Momentus XT на Kingston SSDNow V+ 200 series.

Итак, получены ответы на многие вопросы. Осталось только понять - какой же диск лучше использовать в ноутбуке, если мы хотим сочетать и производительность, и долгое время автономной работы?

Если принять, что оба параметра для нас одинаково важны, то можно просто посчитать среднее геометрическое от баллов PCMark8 и времени работы. Тогда у нас получается вот такой расклад:


Неожиданно, правда? Но еще более любопытно то, что Hitachi HTS547550A9E384 – штатный диск ноутбука NP530U4C-S01RU , и именно поэтому он был включён в это тестирование.
Инженерам Samsung – моё почтение. :)

Выводы

Проведённые тесты позволили нам не только приобрести бесценный опыт, но и помогли развеять несколько устоявшихся мифов.
Тестирование в PCMark8 показало, что:

При типичной работе в ноутбуке SSD-диски не намного экономичнее классических жёстких дисков.
При типичной работе в ноутбуке SSD-диски не намного быстрее классических жёстких дисков (а, зачастую, они и медленнее!)
Гибридные накопители оказались не быстрее классических жёстких дисков при большем энергопотреблении.

Хотя, быть может, это частное мнение Futuremark... ;)

Многие пользователи грезят о том, чтобы их ПК откликался и запускал приложения так же быстро, как, например, современные смартфоны и планшеты. А путь к исполнению этого желания лежит, как правило, не через более мощный ЦП и даже не через оперативную память большего объема. Наилучший результат приносит замена нерасторопного HDD (или старого SSD) на действительно быстрый твердотельный накопитель.

Мерилом всех вещей в этом отношении являются модули с интерфейсом M.2, работающие по спецификации NVMe. Шина PCI Express и специально предназначенный для подключенных по ней твердотельных накопителей протокол передачи данных прорывают все ограничения, из-за которых обычные твердотельные накопители с поддержкой SATA не могут развить скорость выше 550 Мбайт/с и которые представляют узкое место при параллельных запросах на многоядерных системах.


Твердотельные накопители SATA на 2,5 дюйма
Обычные твердотельные накопители в форм-факторе дисков 2,5 дюйма в большинстве случаев являются единственным вариантом для ноутбуков и старых ПК

Но такие SSD, как правило, заметно дороже, чем твердотельные накопители с SATA-подключением и требуют наличия современной материнской платы. Далее мы расскажем, для каких компьютеров подходит тот или иной тип дисков и насколько велика разница в скоростях на практике. Затем мы приводим результаты тестов твердотельных накопителей, работающих по протоколу NVMe, и в заключение советуем, как проще всего перенести систему со старого HDD или SSD на новый.

Выбор лучшей технологии: NVMe или SATA

Выбор типа накопителя зависит от системы, которую вы намерены переоснастить. Большинство ноутбуков (прежде всего старые) оснащены только одним разъемом SATA и отсеком для жесткого диска. В таком случае диск можно заменить только 2,5-дюймовым SATA SSD (см. ). Это же касается и большинства ПК вплоть до поколения Intel Broadwell, даже если на некоторых дорогих материнских платах предусмотрен слот M.2 (в нем наряду с линиями PCIe может использоваться и SATA с характерными для него ограничениями). Если современного слота M.2 на плате нет, можно подключить модуль форм-фактора M.2 к слоту PCIe через адаптер.


Адаптер M.2–PCIe
Простые недорогие адаптеры (от 300 руб.) позволяют использовать накопители M.2 в слотах PCIe на ПК. Чтобы можно было загружаться с них, в BIOS UEFI должна быть предусмотрена поддержка NVMe

Если вы собираетесь использовать твердотельный накопитель NVMe в качестве системного диска, то в UEFI должна быть поддержка загрузки с NVMe - убедиться в этом следует на сайте производителя материнской платы (опция NVMe Boot). В противном случае можно использовать SSD в качестве дополнительного диска под управлением Windows, но оправданно это будет только в отдельных случаях.
Слот M.2 стал широко использоваться в платформах, начиная с поколения Skylake (сокет LGA 1151) - информацию можно найти в технических характеристиках платы. Но будьте внимательны: M.2 - это в первую очередь обозначение форм-факто­ра карты (22×80 мм).

Их существует два типа. Модуль M.2 с так называемым ключом «B» поддерживает обычную технологию AHCI, которая используется для подключения накопителей по интерфейсу SATA. Подобные диски называются так же, как их 2,5-дюймовые аналоги SATA (например: Crucial MX300 M.2, Samsung SSD 850 Evo M.2) и по скорости от них не отличаются. Их преимущество в том, что с этими накопителями проблем с совместимостью или драйверами не возникает, и даже установка Windows 7 происходит без проблем.



Если на материнской плате ПК или ноутбуке предусмотрен слот M.2, оптимальным будет решение установить в него ­высокоскоростной SSD с поддержкой спецификации NVMe

Модуль же с ключом «M» и поддержкой протокола NVMe может использовать до четырех линий PCIe 3.0. Большинство современных материнских плат и многие ноутбуки оснащены слотами с заглушкой в позиции «M», то есть в принципе совместимы с дисками NVMe. Но в любом случае перед покупкой ­накопителя с поддержкой NVMe следует изучить документацию производителя и непременно принять во внимание следующее: первоначально установить ОС Windows 7 на диск NVMe сложно. Если же Windows 7 уже установлена на дооснащаемый компьютер, то можно перенести систему на твердотельный накопитель NVMe.

В первое время существования твердотельных накопителей из-за их ограниченных возможностей и высокой стоимости было популярно использовать параллельно один небольшой SSD под ОС и один HDD под файлы. Сейчас этот вариант, как и прежде, имеет право на существование, но из-за снижения цен на твердотельные накопители он теряет привлекательность. Самая выгодная цена за один гигабайт в настоящее время - у твердотельных накопителей SATA емкостью около 1 Тбайт: эти модели можно купить от 17 000 рублей. Для десктопов и ноутбуков со слотом M.2 и отсеком 2,5 дюйма оправдано также сочетание твердотельного накопителя под ОС и программы и HDD большой емкости под файлы.

NVMe против SATA: основные отличия
Интерфейс SATA был разработан для последовательного доступа к HDD. Протокол NVMe обеспечивает параллельный доступ к SSD

С другой стороны, разница в цене на новый терабайтный жесткий диск (около 2500 рублей) и 256-гигабайтный твердотельный накопитель (около 5500 рублей) с одной стороны и терабайтный SSD (от 17 000 рублей) - с другой пока достаточно велика, поэтому вариант с двумя дисками все еще актуален. Однако некоторым пользователям удобнее, когда ОС, программы и файлы находятся на одном накопителе.

Перед владельцами современных систем, желающими перейти на SSD NVMe, стоит выбор. С одной стороны, существуют высокопроизводительные и дорогие SSD-накопители (например, линейки Samsung 960), которые полностью используют потенциал NVMe. С другой стороны, Intel предлагает серию NVMe-накопителей под названием 600p, которые интересны оптимальной стоимостью гигабайта памяти, соотносимой с ценой за гигабайт накопителей с интерфейсом SATA, а их скорость в зависимости от сценария использования колеблется от «значительно более высокой, чем SATA» до «ниже, чем SATA».


NVMe против SATA: практические аспекты
Преимущества в скорости диска NVMe (Samsung) отражаются и при запуске программ. При копировании на SSD стандарт NVMe заметно превосходит современный (Crucial) и старый (Intel) диски SATA

Практическое сравнение SSD разных типов

Скорость передачи данных и значения IOPS накопителей NVMe «на бумаге» впечатляют. Но какие преимущества у этих накопителей в действительности? В первую очередь в чисто внешнем сравнении с 2,5-дюймовыми SATA-накопителями обращает на себя внимание практичность форм-фактора: модуль M.2 аккуратно располагается прямо в слоте материнской платы, тогда как SATA требует использования в корпусе ПК кабеля питания, который главным образом и мешает. Для того, чтобы наглядно показать преимущества в скорости, мы сравнили три твердотельных накопителя: раннего поколения из семейства Intel Postville, современного Crucial MX300, а также сверхскоростного с поддержкой NVMe Samsung 960 Evo 500 GB.


В десять раз больше скорости, чем у HDD
Твердотельные накопители на NVMe (здесь: Toshiba OCZ RD400 256GB) читают и записывают очень быстро - это демонстрирует специальное тестовое ПО

Преимущество в скорости должно было проявиться еще во время загрузки ПК, но в процессе практического тестирования мы натолкнулись на препятствия. В качестве платформы M.2/NVMe у нас была только новейшая система AMD Ryzen, материнская плата которой с момента включения до приведения десктопа в готовность потратила целых 25 секунд на инициализацию UEFI. И это несмотря на все оптимизированные под увеличение скорости параметры: Windows 10 была установлена в режиме UEFI (то есть и установочный носитель, и твердотельный накопитель инициализировались как поддерживающие стандарт GPT), технология UEFI была настроена на поддержку Windows 10 и быструю загрузку и т. д.

Следующие обновления UEFI должны сократить паузы. Для NVMe-накопителя Samsung чистое время загрузки Windows составляет 8,6 секунды. Современному SSD с SATA (Crucial) требуется на 33% больше времени, а накопителю Intel Postville из-за невысокой скорости передачи данных - вообще вдвое больше. Другими словами, при повседневном использовании разница довольно ощутима.

Высокая скорость копирования NVMe

Особенно яркими оказались отличия во время копирования на накопители папки с программами. При параллельном чтении и записи накопитель NVMe продемонстрировал свои несравненные возможности многозадачности, достигнув скорости, в три и четыре раза превышающей показатели современного и старого SATA-накопителей соответственно. Но тем удивительней оказалось небольшое преимущество NVMe при установке LibreOffice.


Задержка загрузки BIOS/UEFI
Операционная система должна быть установлена в режиме UEFI, а сам UEFI должен быть правильно настроен, чтобы система быстро загружалась

После вызова установочного пакета MSI с параметром «/passive» сразу начинается процесс установки без запросов, причем оба современных накопителя по скорости заметно оторвались от старенького Intel - 23 секунды у Crucial и 22,2 секунды у Samsung против 38,7 секунды у Intel. При сканировании при помощи Защитника Windows копии папки «Программы» вообще обнаружилось, что силы накопителей равны - даже невысокую скорость старого накопителя SATA Защитник использует в незначительной степени.

Высокопроизводительный восьмиядерный ЦП Ryzen как узкое место можно исключить. Но в процессе дальнейшего тестирования выявилось, что если SATA-накопитель полностью занят сканированием, то система выполняет другие запросы (например, запуск программ) со значительной задержкой. Система же с накопителем на NVMe продолжает откликаться незамедлительно. Из-за этой ощутимой плавности и перспективности технологии мы рекомендуем приобрести накопитель, который работает по спецификации NVMe - конечно, при условии совместимости с системой.

Именно поэтому в следующей части статьи мы подробно расскажем о результатах тестирования NVMe-накопителей, проведенного в тестовом центре Chip. Но даже если вы хотите сэкономить или ваша система не совместима с накопителями M.2 с поддержкой NVMe, современный твердотельный накопитель с интерфейсом SATA вам не помешает, тем более что они стоят относительно недорого.

На высоких скоростях: испытание накопителей NVMe на выносливость

Если от диска требуется прежде всего высокая скорость передачи данных, тогда это должен быть твердотельный накопитель, работающий по протоколу NVMe. Если поначалу на рынке было представлено совсем небольшое количество подобных моделей (причем недешевых), то в настоящее время выбор стал значительно более разнообразным. Свои модели предлагают даже мелкие поставщики. Наше тестирование покажет, какая модель оптимально подходит для выполнения определенных задач. Мы решили ограничиться моделями для слота M.2. Они предпочтительнее экзотических дорогих карт PCIe, поскольку их можно установить на материнские платы и в ноутбуки как в слот M.2, так и через адаптер в слот PCIe.


Накопители NVMe: разные контроллеры
Производительность твердотельных накопителей NVMe во многом зависит от используемого контроллера. Наибольший потенциал предлагает Samsung Polaris с пятью ядрами на архитектуре ARM. Чип Silicon Motion накопителя Intel 600p (на рисунке) экономичен и доступен, но это один из самых медлительных контроллеров

Технические вопросы: контроллер и флеш-память

Задачи управляющего элемента твердотельного накопителя - контроллера - заключаются в обмене данными с процессором ПК по интерфейсу PCIe, а также в произведении записи в ячейки памяти и считывании из них данных. Его производительность играет особую роль при работе с большими объемами данных и параллельном доступе на чтение и запись. Наш тест охватывает широкий ассортимент современных накопителей с пятью различными типами контроллеров.


Обновление программного
обеспечения
Помимо мощного аппаратного обеспечения важное значение имеют также хорошие драйверы и обновления прошивки, с чем крупные производители справляются лучше всех других

Samsung разрабатывает и производит не только микросхемы памяти, но и собственные контроллеры с пятиядерным процессором на микроархитектуре ARM - самым мощным из тестируемых, который практически по каждому бенчмарку ­постоянно выдает высокие результаты. Накопители Corsair и Patriot с контроллером Phison по скорости чтения и передачи данных, а также количеству выполняемых операций в секунду конкуренцию Samsung составить могут - но, тем не менее, скорости записи у них оказались гораздо ниже. Однако эта разница при работе на домашнем десктопе или игровом ПК будет заметна в крайне редких случаях. В этот ряд устройств с производительностью и пометкой «очень хорошо» попадает также Toshiba OCZ RD400 с контроллером Toshiba, который обнаруживает сходство с чипом Marvell.

В нашей таблице ниже Toshiba прослеживается видимый и ощутимый отрыв в общей оценке, которая исходит в первую очередь из производительности: накопители с контроллерами Marvell и Silicon Motion (начиная от Plextor и до WD) отстают на добрых десять баллов от предыдущей позиции. Но следует учесть, что по крайней мере цена за один гигабайт у них значительно ниже. Тем не менее Plextor слишком маломощен для своей цены за гигабайт.

Поэтому выгодным предложением становится Intel 600p, стоимость гигабайта которого находится на уровне накопителей SATA - правда, характерную для накопителей NVMe производительность этот диск выдает совсем ненадолго. Дело в следующем: Intel использует многоуровневую технологию флеш-памяти Triple Level Cell, в ячейке которой хранятся три бита. Поскольку эта технология более сложная, чем обычно используемая двухбитовая память Multi Level Cell, процесс записи проходит медленнее. Чтобы исправить ситуацию, Intel 600p задействует определенную часть ячеек под SLC-кеш (Single Level Cell - однобитовая одноуровневая ячейка), который заполняется очень быстро.


Твердотельные накопители
для слотов PCIe
Накопители NVMe в виде карт PCIe,
например, Zotac Sonix (на рисунке)
или Intel 750, тоже характеризуются
высокими скоростями, но стоят дороже, чем модули M.2

Все поступающие данные сначала оказываются здесь, а потом постепенно сохраняются в стандартную TLC-память. Пока этот трюк срабатывает, Intel по скорости достигает уровня NVMe-накопителей. Но как только объем данных увеличивается, кеш перестает справляться. В этом случае кеш приходится высвобождать (а это весьма трудоемкий процесс), и только потом он сможет принять новые данные. А поскольку это перегружает контроллер, кеш, который сам по себе является оправданным решением, превращается в узкое место, а скорость работы снижается до уровня ниже накопителя SATA.

Флеш-память: MLC, TLC и другая

Твердотельные накопители используют флеш-память различной плотности записи, которая зависит от ступени развития технологии.

> SLC (Single Level Cell) - самая быстрая и надежная флеш-память. Каждая ячейка хранит один бит. В настоящее время SLC используется или в очень дорогих дисках, или в в качестве быстрого кеша.

> MLC (Multi Level Cell) - память с несколькими уровнями заряда, хранящая два бита на ячейку.

> TLC (Triple Level Cell) с большим количеством уровней заряда сохраняет по три бита на ячейку, из-за чего работает медленнее и оказывается чувствительнее, чем MLC.

> 3D-MLC или 3D-TLC означает, что ячейки располагаются не только в одной плоскости, но еще и слоями. Трехмерная структура обеспечивает более высокую плотность и надежность записи и более короткую линию передачи данных, а значит, и более высокую ее скорость.

Проблема нагрева и узкое место памяти

Последняя проблема не касается накопителей, которые используют технологию MLC на постоянной основе. Но зато им угрожают неприятности из-за нагрева. Долгий процесс записи доводит контроллер до максимально возможной температуры, а на небольшом модуле с чисто пассивным охлаждением тепло не может быть отведено эффективно, и поэтому контроллер убавляет скорость, чтобы охладиться. Но в повседневной эксплуатации вряд ли такое будет часто случаться: Corsair MP500 480 GB демонстрирует такое резкое падение после примерно 50 секунд непрерывной записи на максимально возможной скорости - а благодаря высокой скорости передачи данных этот промежуток времени соответствует записи 64 Гбайт.


Скорость передачи данных: недостатки при записи
При чтении Corsair едва заметно вырывается вперед, а доступный Intel почти не отстает. При записи картина совершенно другая

Компания Samsung сама разрабатывает и производит память и контроллеры, поэтому ее продукция обходит большинство соперников. В ее модулях используется технология трехмерной флеш-памяти, которая позволяет располагать ячейки не только в плоскости, но еще и слоями, благодаря чему сокращается длина линий передачи данных и повышается ее скорость. Версия MLC (два бита на ячейку) предназначена для дорогих моделей 960 Pro, которые рассчитаны на то, чтобы выдерживать даже высокие нагрузки на рабочих станциях или серверах. Модели 960 Evo работают на более дешевой версии трехмерной памяти TLC (три бита на ячейку), их скорость ощутимо ниже, и поэтому, как и Intel, Samsung прибегает к SLC-кешу.

На 500-гигабайтном Evo очень хорошо заметно, когда SLC-кеш переполняется: через 11 секунд, или примерно 20 Гбайт, записи (несжимаемых данных) скорость падает с 1800 максимально возможных до 630 Мбайт/с. Эта скорость остается фиксированной, что говорит о том, что данные затем сохраняются прямо в трехмерную TLC-память. На 960 Evo с емкостью 1 Тбайт предусмотрен SLC-кеш большего объема и в два раза больше модулей памяти, на которые накопитель умеет записывать одновременно.


Диски с памятью TLC заметно медленнее
Часть памяти TLC-дисков отводится под быстрый SLC-кеш. Когда он переполняется, скорость заметно снижается

Фактически накопитель удерживает скорость на уровне 1800 Мбайт/с примерно в два раза дольше (23 секунды), а затем она снижается до уровня, примерно в два раза превышающего минимальную скорость модели емкостью 500 Гбайт. Но и в этом случае нужно копировать десятки гигабайтов данных из источника, скорость которого соответствует или превышает скорость твердотельного накопителя NVMe, чтобы достичь узкого места памяти - а это в обычном использовании едва ли когда-нибудь произойдет.


Застой тепла в форм-факторе M.2
В процессе интенсивной записи под долгой нагрузкой доступные накопители M.2 нагреваются и сбрасывают скорость, но Samsung Pro это почти совсем не касается

Будущее твердотельных накопителей

Как показывают выпущенные и анонсированные продукты, новые виды памяти открывают новые возможности использования дисков.

> Intel Optane - название технологии для дисков M.2, работающих на новой памяти 3D XPoint с мгновенным откликом. Модули Optane, однако, предназначены не для использования в качестве накопителей, а как быстрый кеш для часто используемых файлов, хранящихся на HDD или SSD.

> Samsung Z-NAND - следующий этап развития флеш-памяти. Накопитель с памятью Z-NAND емкостью 800 Гбайт обещает скорость до 3,2 Гбайт/с и 750 000 операций ввода/вывода в секунду. Правда, когда он выйдет, пока неясно.

Сервис и условия гарантии

Если вы покупаете дорогой накопитель с заделом на будущее, проследите за тем, чтобы срок гарантии вашего устройства был большим. Вообще, твердотельные накопители и их флеш-па­мять в последнее время не доставляют особых неудобств, поэтому некоторые производители - например, Adata, Intel, Plextor и Western Digital - дают на них целых пять лет гарантии.


Максимальная производительность с правильным драйвером
В Windows 10 есть драйвер для NVMe, но оптимальную производительность можно достичь только с драйверами производителя

Toshiba OCZ в течение срока даже бесплатно предлагает немедленно поменять устройство: вы получаете новый диск до того, как отправите неисправный. На модели Samsung Pro тоже действует пятилетняя гарантия - правда, с условием, что она перестает действовать, когда накопитель превышает установленный порог общего количества записанных байтов (Total Bytes Written). Для 960 Pro 512 Гбайт значение порога составляет целых 400 Тбайт.

То есть, чтобы досрочно закончить гарантию, нужно в течение пяти лет каждый день записывать на SSD не менее 220 Гбайт. Так или иначе, высокая скорость твердотельных накопителей, работающих на NVMe, обеспечивает их перспективность на следующие несколько лет.

ТОП-10 твердотельных накопителей SATA до 10 тыс. руб.

1.

Общая оценка: 95.6

Соотношение цена/качество: 74

2.

Общая оценка: 91.2

Соотношение цена/качество: 67

3.

Общая оценка: 89.8

Соотношение цена/качество: 48

4.

Общая оценка: 91.3

Соотношение цена/качество: 22

5.

Общая оценка: 89.6

Соотношение цена/качество: 28

6.

Общая оценка: 85.5

Соотношение цена/качество: 19

7.

Общая оценка: 87.9

Соотношение цена/качество: 69

8.

Общая оценка: 83.7

Соотношение цена/качество: 28

9.

Общая оценка: 83.3

Соотношение цена/качество: 15

10.

Скорость передачи данных (40%)

: 85.5


Время доступа / IOPS (25%)

: 46.2


Производительность в приложениях (25%)

: 89.3


Энергопотребление (10%)

: 100


Общая оценка: 78.1

Соотношение цена/качество: 53

ТОП-15 твердотельных накопителей M.2/NVME

1.

: 96.1


: 94.5


Общая оценка: 95.8

Соотношение цена/качество: 63

2.

Скорость передачи данных при чтении (80%)

: 95


Скорость передачи данных при записи (20%)

: 92.9


Общая оценка: 94.6

Соотношение цена/качество: 79

3.

Скорость передачи данных при чтении (80%)

: 91.4


Скорость передачи данных при записи (20%)

: 89.3


Общая оценка: 91

Соотношение цена/качество: 77

4.

Скорость передачи данных при чтении (80%)

: 94.1


Скорость передачи данных при записи (20%)

: 80.9