Обзор PCIe 5.0-накопителя Crucial P510: когда быстрый интерфейс не помог — 3DNews

SanDisk 218L TLC NAND 830ZRR02 Логика выбора именно такой группы участников довольно проста. В ней есть флагманские PCIe 5.0-модели (Samsung 9100 Pro и WD Black SN8100), удешевлённые модели PCIe 5.0 SSD на контроллере SM2508 и Phison E26 (Adata XPG Mars 980 Blade и Crucial T705), лучшие SSD с интерфейсом PCIe 4.0 (Kingston KC3000 и Samsung 990 Pro), а также лучшие безбуферные накопители прошлого поколения (Samsung 990 Evo Plus и WD Black SN7100). Конфигурация тестовой системы имела следующий вид: Процессор: Intel Core i9-14900K (Raptor Lake Refresh, 8P+16E-ядер, 3,2-6,0/2,4-4,4 ГГц, 36 Мбайт L3). Процессорный кулер: Noctua NH-D15. Материнская плата: ASUS ROG Maximus Z790 Apex (LGA1700, Intel Z790). Память: 2 × 16 Гбайт DDR5-6400 SDRAM (G.Skill Ripjaws S5 F5-6400J3239G16GX2-RS5K). Видеокарта: GIGABYTE GeForce RTX 4090 Gaming OC (AD102 2235/2535 МГц, 24 Гбайт GDDR6X 21 Гбит/с). Тестовые накопители при испытаниях устанавливаются на материнской плате во второй слот PCIe 5.0 x16 (через переходник Asus PCIe 5.0 M.2 Card), к которому подведены линии PCI Express непосредственно от процессора. Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 11 Pro (24H2) Build 26100.2605. В системе использовался драйвер Microsoft Standard NVMe Express Controller 10.0.26100.2454. ⇡ # SLC-кеширование: запись, чтение и удаление файлов SLC-кеширование — важнейший алгоритм, который в современных накопителях отвечает за ускорение операций записи. Его суть состоит в том, что информация на SSD c TLC- или QLC-памятью сначала записывается в быстром однобитном режиме, а её уплотнение происходит позднее, в моменты простоя накопителя. Это значит, что современные накопители могут демонстрировать высокие скорости лишь на ограниченных объёмах данных, размер которых зависит от конкретной реализации алгоритма SLC-кеширования. Чтобы выяснить, как это работает на практике и каковы скорости массива флеш-памяти конкретных накопителей при работе в различных режимах, мы проводим тест непрерывной записи файлов на SSD до полного исчерпания его ёмкости с одновременным замером быстродействия. В этом тесте используются стандартные для ОС Windows операции однопоточного копирования файлов на проверяемый SSD (с RAM-диска), а испытание проводится в три прохода: для полностью чистого SSD; для SSD, заполненного данными наполовину; и для SSD, который изначально полон на три четверти. Что касается Crucial P510, то это — довольно своеобразный накопитель. В нём Micron не только отказалась от эталонного аппаратного дизайна и проявила самодеятельность, добавив внешние мультиплексоры, но и полностью переписала базовую микропрограмму, опираясь на собственные представления об оптимизации производительности. И они довольно сильно расходятся с общепринятыми. Судя по всему, максимальный размер SLC-кеша в P510 ограничен объёмом порядка 64 Гбайт, причём с ростом количества занятого пространства этот объём уменьшается. Однако это не столь важно, поскольку заметного ускорения файловых операций он не даёт, а скорость записи получается по большей части всегда одинаковой. Правда, за одним исключением — после исчерпания свободного места в SLC-кеше накопитель на некоторое время теряет в общем уровне производительности, поскольку часть ресурсов контроллера перенаправляется на реорганизацию данных в массиве флеш-памяти. При этом скорость записи в «чистом» TLC-режиме составляет порядка 3,5 Гбайт/с, что можно считать довольно хорошим показателем. Micron G9 — действительно быстрая память: даже в четырёхканальном режиме данные в неё удаётся писать со скоростью, сравнимой со скоростями восьмиканальных массивов флеш-памяти флагманских PCIe 5.0 SSD. Фактически Crucial P510 уступает им лишь из-за проблем с SLC-кешем, который у него и небольшой по размеру, и медленный. Однако такой «творческий» подход к работе с флеш-памятью в случае P510 даёт вполне ощутимый результат. Если говорить о средней скорости записи файлов по всему объёму SSD с помощью стандартных операций копирования в Windows 11, то рассматриваемый накопитель Crucial оказывается лидером. По этой характеристике он превосходит даже флагманские решения уровня Samsung 9100 Pro и WD Black SN8100. В практической плоскости это означает, что если стоит задача единовременно заполнить SSD файлами (например, скопировав содержимое старого носителя информации на новый), то Crucial P510 справится с ней быстрее. В частности, двухтерабайтный P510 можно полностью забить файлами всего за 11 минут. При этом из-за особенностей SLC-кеширования Crucial P510 ожидаемо проигрывает другим PCIe 5.0 SSD по максимальной скорости записи файлов. Но зато он хорошо держится, если говорить о наихудшей скорости записи. Падение производительности при переуплотнении данных при переводе SLC-ячеек в TLC-режим у него не носит столь выраженного характера, как у других современных SSD. Со скоростью чтения файлов у Crucial P510 всё тоже довольно неплохо. Но нужно понимать, что здесь всё упирается в возможности файловой системы Windows 11, которая задаёт потолок производительности при однопоточном копировании на уровне 3,5 Гбайт/с. Поэтому разница между SSD в таком сценарии выражена слабо. Впрочем, урезанный контроллер Phison E31T в любом случае слабее «полноценных» решений. И увидеть это воочию можно довольно часто. Одна из таких ситуаций — стирание с SSD больших объёмов данных. Вычислительных ресурсов этой микросхемы, основанной на одноядерном процессоре Arm Cortex R5 и двух вспомогательных сопроцессорах Phison CoX, не хватает для незаметного фонового выполнения операций сборки мусора в массиве флеш-памяти. Поэтому через несколько секунд после стирания с Crucial P510 значительных объёмов файлов можно наблюдать подтормаживание SSD, длящееся несколько секунд. Его хорошо видно на приведённом ниже графике производительности, снятой после удаления с накопителя 16 файлов по 8 Гбайт. В этом случае заметно снижение скорости чтения на пару секунд. И на ту же пару секунд у накопителя возрастает задержка. Это, конечно, не трагедия, но, например, накопители на базе чипа Phison E26 справляются с удалением файлов вообще без каких-либо заметных побочных явлений. ⇡ # Производительность комплексных файловых операций Ещё один вариант работы с файлами в Windows, который мы проверяем при знакомстве с новыми SSD, — копирование, архивирование и разархивирование файлов внутри пространства накопителя. Такие сценарии сложнее, чем копирование с накопителя или на него, поскольку в них контроллеру SSD приходится иметь дело сразу с двумя разнонаправленными потоками данных, и в этом случае на производительность могут оказывать влияние и мощность контроллера, и особенности работы флеш-памяти, и оптимизации, сделанные в микропрограмме. К сожалению, в данном случае Crucial P510 выступает довольно слабо. Тут сказывается как урезанная безбуферная архитектура, так и особенности реализации SLC-кеширования. Поскольку файловые тесты выполняются с папкой большого объёма (порядка 36 Гбайт), часть записей попадает мимо кеша, что тянет итоговые показатели вниз. В результате средняя производительность P510 оказывается на уровне PCIe 4.0-накопителей, что для модели с интерфейсом PCIe 5.0 — сомнительное достижение. Особенно печально выглядит выступление Crucial P510 при разархивировании файлов — в этом случае создаваемая смешанная нагрузка отличается преобладанием операций записи, что для этого накопителя на контроллере Phison E31T — самый неблагоприятный вариант. ⇡ # Производительность в приложениях Для изучения производительности накопителей в приложениях различного характера мы пользуемся двумя тестами, которые воспроизводят дисковую активность, возникающую на ПК при решении тех или иных практических задач. Первый тест — PCMark 10 — ориентирован на оценку быстродействия в общеупотребительных сценариях, характерных для дома и офиса. Второй — SPECworstation 4.0 — имеет профессиональный характер и моделирует существенно более интенсивную нагрузку, которая характерна для рабочих станций, используемых для инженерных расчётов и научных вычислений. В первом из этих тестов результат Crucial P510 попадает между показателями производительности PCIe 5.0- и PCIe 4.0-накопителей. Иными словами, здесь безбуферному накопителю Crucial удалось попасть ровно в ту нишу, на которую он и ориентировался. Хотя справедливости ради стоит заметить, что его превосходство над добротными PCIe 4.0-решениями вроде Samsung 990 Pro и WD Black SN7100 трудно назвать убедительным — оно составляет не более 5 %. В то же время основанные на контроллере SM2508 не самые дорогие PCIe 5.0-накопители класса Adata XPG Mars 980 оказываются быстрее Crucial P510 на куда более заметные 24 %. Однако в различных сценариях распространённой нагрузки картина может различаться. Так, Crucial P510 превосходит Adata XPG Mars 980 и Crucial P705 по скорости загрузки Windows, но отстаёт от них при запуске различного ПО, работе с контентом и копировании файлов. Более того, судя по результатам PCMark 10, запуск игровых приложений — один из самых неблагоприятных сценариев для P510. В этом случае он проигрывает большинству участников тестирования, оставляя позади себя лишь единственный PCIe 4.0 SSD — Kingston KC3000. PCMark 10 Source: https://3dnews.ru/1131365/obzor-crucial-p510