PCIe-NVMe-1

Накопители с поддержкой NVMe бьют все рекорды производительности, оставляя далеко позади SSD, подключаемые по SATA. Для ускорения работы ПК нет ничего лучше.

Если вам нужно улучшить производительность системы, то рекомендуем заменить или дополнить жесткий магнитный диск (HDD) твердотельным накопителем (SSD) — но только таким, который использует для передачи данных интерфейс РС1е вместо SATA и, соответственно, протокол NVMe. Скорость передачи данных у такого варианта подключения флеш-памяти до пяти раз выше, а пределы возможностей этой технологии неизвестны. В настоящее время рынок наводняет сверхскоростная память, правда, довольно дорогая, и перед владельцами Г1К встает вопрос: а готовы ли они выложить за увеличение скорости больше денег? Или лучше выбрать классический, но относительно медлительный твердотельный накопитель? Наше тестирование должно облегчить ваш выбор.

Комплектующие новой эпохи

Раньше, чтобы заменить жесткий диск на НК, не надо было долго думать: главным образом нужно было решить, менять ли классический HDD на твердотельный диск (SSD). Сейчас же определиться с выбором стало труднее, ведь SATA вместе с интерфейсным протоколом АНО (Advanced Host Controller Interface) и контроллерами был разработан для низкоскоростных магнитных накопителей.

В результате SATA 600 позволяет достичь скорости передачи всего в 600 Мбайт/с. Из рейтинга CHIP следует, что многие твердотельные накопители с интерфейсом SATA способны достигать скорости около 550 Мбайт/с как при чтении, гак и записи информации. То есть запаса для увеличения скорости при использовании SATA уже практически нет.

Другими словами, интерфейс SATA становится проблемой для флеш-памяти, скорость которой постоянно увеличивается. Именно поэтому новые твердотельные накопители используют не кабель SATA, а позволяющий снять скоростные ограничения интерфейс РС1е, то есть тип подключения, традиционно предназначенный для видеокарт. Теоретически пропускная способность одной линии шины достигает 1 Гбайт/с. Протестированные нами накопители задействуют до четырех линий, которые — опять-таки теоретически — могут обеспечить суммарную пропускную способность до 4 Гбайт/с. Но в процессе тестирования мы таких скоростей не дождались. Максимальный показатель, достигнутый диском Zotac Sonix Gaming Edition, составил 2613 Мбайт/с. Это намного выше, чем скорость любого твердотельного накопителя с поддержкой SATA, а ведь возможности интерфейса еще не исчерпаны: в настоящий момент скорость передачи ограничивается задействованной флеш-памятью и контроллером накопителя.

Два типа подключения

В отличие от дисков SATA, при выборе сверхскоростного твердотельного накопителя нужно обратить внимание на возможности материнской платы и формфактор диска. Они продаются в виде карт расширения РС1е или в форме модулей памяти, вставляемых в слот М.2. Поэтому, прежде чем купить память, нужно убедиться, что на материнской плате есть эти разъемы, а если материнская плата старая, выяснить, какой интерфейс используется разъемом для передачи данных, поскольку иногда для слота М.2 может быть выделен только интерфейс SATA. Если вы собираете новый ПК, беспокоиться по этому поводу особо не нужно: микроархитектура Skylake подразумевает наличие слотов расширения М.2 и подключение по РС1е, а также поддержку нового интерфейсного протокола Non-Volatile Memory Express (NVMe), благодаря которому увеличение скорости переходит на новый этап (см. справа внизу).

Твердотельные накопители в виде плат РСТе представляют интерес в качестве варианта оснащения старых систем, чего не сказать о модулях М.2. В этом случае следует убедиться, что на материнской плате, кроме слога для видеокарты, доступен еще один разъем РС1е. Кроме того, мелкий шрифт на коробках оказывается тоже важен: из шести накопителей, которые мы протестировали, четыре представлены в виде карт расширения, но РОе 3.0 поддерживают только три. Например, Kingston HyperX Predator поддерживает всего лишь РС1е 2.0, максимальная пропускная способность которого составляет 500 Мбайт/с на линию. Несмотря на то, что его скорости чтения и записи — 1400 и 1010 Мбайт/с соответственно — значительно превышают показатели устройств с SATA, до самых высокоскоростных твердотельных накопителей ему далеко. Отметим, что накопители с РОе 3.0 могут подключаться в слоты РС1е 2.0, но в этом случае их скорость ограничивается. Если же вставить Kingston в слот РОе 3.0, увеличения скорости не происходит.

Скорость перегретых SSD падает

От современных накопителей с РОе можно ожидать скорости передачи данных более 2,5 Гбайт/с. Пропускная способность победителя нашего тестирования — Intel 750 — достигает 2513 Мбайт/с. Примерно на его же уровне находится упомянутый Zotac, а также Toshiba OCZ RD400 (2514 Мбайт/с). У RD400 есть вариант поставки, в котором к модулю М.2 прилагается адаптер PCI Express, позволяющий установить его прямо в слот PCIe. И, судя по результатам наших измерений, вполне логично так его и использовать: мы протестировали модуль без адаптера и получили результаты чуть похуже — при чтении скорость составила 2382 Мбайт/с, то есть на 130 Мбайт/с меньше, чем с адаптером. Дело в том, что адаптер PCIe содержит теплопроводя-щую прокладку, которая позволяет более эффективно отводить тепло от накопителя. Вариант М.2 больше нагревается, поэтому велика вероятность, что из-за этого его скорость снизится. То, что воздействие тепла может проявляться значительно сильнее, демонстрируют довольно-таки неутешительные результаты Samsung 950 Pro: средняя скорость чтения накопителя составила всего 148.3 Мбайт/с, причем начинает он за здравие, достигая 2500 Мбайт/с, но в процессе работы перегревается, в результате чего скорость ощутимо падает.

По скорости записи лидирует OCZ RD400 (1554 Мбайт/с), следом располагаются победитель тестирования Intel 750 (1.339 Мбайт/с) и Zotac (1249 Мбайт/с). Samsung 950 Pro и Plextor М8Ре по этому критерию значительно отстают от соперников. Скорость 950 Pro в итоге составила Мбайт/с. Диск Samsung, как и при чтении, при записи тоже страдает от перегрева: работать накопитель может гораздо быстрее, но, когда выполняет большое количество действий, перегревается и сбрасывает скорость. А вот причины плачевных результатов Plextor необъяснимы. Производитель оснастил накопитель собственным радиатором, пользы от которого, по всей Plextor предлагает также вариант без радиатора. Говоря о проблеме нагревания, следует брать во внимание, что наши бенчмарки чрезвычайно загружают накопители, прогоняя сценарии, которые в рутинной работе происходят очень редко. Но если вы все же на всякий случай хотите предотвратить перегрев, можете приобрести плату-адаптер, например, Angelbird Wings РХ1 (см. слева внизу), оснащенную собственным радиатором.

Чрезвычайно короткое время выполнения запроса

Высокая скорость передачи данных — эго просто замечательно, но чтобы она чувствовалась во время работы Windows, количество запросов на чтение и запись на блоках случайно взятых размеров, выполненных за секунду (IOPS), должно быть большим, а латентность (среднее время отклика при обращении к SSD) — низкая. Значение IOPS является очень важным параметром компьютера: чем оно выше, тем лучше для систем, особенно для тех, которые постоянно загружены. В этом отношении победитель тестирования Intel 750 отыгрался на славу, выдав при записи почти 47 000, а при чтению — более 50 000 IOPS. Имея в арсенале почти по 35 000 IOPS при чтении и записи, Zotac явно отстает от лидера тестирования. RD400 и Samsung 950 Pro по записи (44 000 IOPS) почти догоняют Intel, но при этом остаются далеко позади от него по чтению.

Мрачна картина с участием Kingston: примерно 23 000 IOPS на чтение и 17 800 на запись означают последнее место с большим отставанием. Причина главным образом кроется в устаревающей технологии — накопитель передает данные по протоколу АНО. Преимущества нового протокола NVMe проявляются прежде всего в эффективном массивном распараллеливании задач: протокол передачи данных устанавливает поддержку до 65 536 очередей запросов ввода-вывода (I/O queues) глубиной до 65 536 команд каждая. Механизм АНО ограничен одной очередью глубиной 32 команды — а это при большой нагрузке может вызвать скопление данных.

Время отклика флеш-памяти твердотельных накопителей N VMe практически сведено к нулю: для считывания данных с любой ячейки Intel 750 требуется меньше 0,02 мс. Другие участники тестирования не обладают такими возможностями. Тем не менее время доступа на них колеблется между 0,03 и 0,05 мс. Но этим преимущества NVMe не ограничиваются. Так, выполнение запроса NVMe требует максимум двух обращений к регистрам, AHCI — к девяти. Кроме того, NVMe поддерживает работу современных многоядерных систем, тогда как AIICI с распределением задач на несколько ядер справляется весьма плохо.