Статья: Обзор NVMe-накопителя Intel SSD 760p: вот давно бы так

Intel, похоже, решила вернуть себе роль одного из лидеров рынка твердотельных накопителей. В последние несколько месяцев компания раз за разом радует нас своими свежими потребительскими продуктами, которые на фоне конкурентов выглядят более чем достойно. И речь тут идёт не только о новаторских решениях семейства Optane, но и о накопителях, построенных на классической NAND-памяти, которые у Intel вновь начали хорошо получаться.

Действительно, некоторое время тому назад стало возникать ощущение, что Intel вообще решила «завязать» с выпуском SSD для массового рынка. Долгое время поставляемые ей потребительские модели представляли собой, мягко говоря, заурядные решения, которые не отличались привлекательными характеристиками и могли сгодиться разве только на удовлетворение запросов преданных поклонников марки. Intel дошла даже до того, что поставляла SATA-модели, полностью построенные из компонентов, закупленных на стороне. Не лучшим образом дело обстояло и в сегменте массовых NVMe SSD. В этом сегменте Intel совсем не стеснялась предлагать SSD 600p – накопитель с интерфейсом PCI Express 3.0 x4, который быстро стал предметом насмешек за производительность уровня средних SATA SSD.

Однако те смутные времена прошли, и сейчас Intel вновь начинает блистать твердотельными накопителями, которые можно считать достойными наследниками легендарных X25-M. Причина радикальных перемен лежит на поверхности: у Intel, наконец, появилась собственная передовая 3D NAND. Смутный период в развитии потребительских SSD компании пришёлся на тот момент, когда она отказалась от развёртывания на своём производстве флеш-памяти 16-нм технологии, и для выпуска достойных твердотельных накопителей у неё попросту не стало сырья. Но сейчас ситуация исправлена, поскольку новая интеловская полупроводниковая фабрика Fab 68 в китайском Даляне планомерно наращивает выход перспективной 64-слойной 3D NAND второго поколения. И именно эта память, наряду с новаторской 3D XPoint, питает новые амбиции Intel по возвращению себе звания ведущего производителя потребительских SSD.

Причём, амбиции эти возникли явно не на пустом месте. На примере SATA-накопителя Intel SSD 545s мы уже имели хорошую возможность увидеть, насколько преображаются привычные платформы, когда в них попадает интеловская 3D NAND второго поколения. Теперь же Intel решила заняться исправлением ситуации в сегменте NVMe SSD. На смену SSD 600p компания запускает новинку – SSD 760p – накопитель, где новая 64-слойная память имеет возможность продемонстрировать свои плюсы ещё более явно, чем в SATA-модели. Если верить в то описание, которое для SSD 760p даёт производитель, эта модель должна превзойти по производительности даже Intel SSD 750 – аналог серверного накопителя, который Intel, за неимением лучшего, предлагала в качестве премиального решения с начала 2015 года.

Но особенно новая модель интеловского NVMe SSD интересна тем, что, перейдя на заведомо более качественную аппаратную начинку, она сохраняет свойственную SSD 600p низкую стоимость. И это значит, что Intel SSD 760p может стать не только хорошим вариантом для современных систем с точки зрения скоростных характеристик, но и имеет реальный шанс отобрать у Samsung 960 EVO звание «народного» накопителя. В данном обзоре мы попробуем оценить, действительно ли интеловская новинка хороша настолько, что может угрожать доминированию Samsung в сегменте SSD для производительных персональных компьютеров.

⇡#Технические характеристики

С SSD, построенными на базе новой 64-слойной флеш-памяти, разработанной альянсом Intel и Micron, мы уже встречались. Такую память используют SATA-накопители Crucial MX500 и Intel SSD 545s, которые демонстрируют очень достойную производительность в своём классе. Однако в SATA SSD скоростные характеристики во многом сдерживаются пропускной способностью интерфейса, поэтому именно Intel SSD 760p должен стать первым продуктом, где интеловская TLC 3D NAND второго поколения должна проявить себя в полной мере.

Строго говоря, Intel SSD 760p – это уже не первый массовый интеловский NVMe-накопитель, построенный на трёхмерной памяти. Прошлая модель, Intel SSD 600p, тоже базировалась на TLC 3D NAND, но ничего хорошего с собой не принесла. Однако между прошлым и нынешним продуктом есть существенная разница: раньше Intel использовала память первого поколения, которая имела 32 слоя и крупные кристаллы объёмом 384 Гбит. Такая TLC 3D NAND была крайне неудобна в практическом обращении, что в конечном итоге и выливалось в удручающую производительность построенных на её основе решений. В новом накопителе эта память уже не применяется, и теперь её место заняла улучшенная TLC 3D NAND второго поколения с 64 слоями. В ней учтены все старые ошибки, и с одной стороны она наследует от предшественницы все достоинства, такие как конструкцию на основе плавающего затвора и технологию размещения управляющей логики под матрицей ячеек (CuA – CMOS Under the Array), а с другой – исправляет все основные минусы. В результате, ёмкость кристаллов интеловской TLC 3D NAND второго поколения приведена к удобному объёму 256 Гбит, а их производительность – улучшена благодаря реализации более естественной страничной организации.

При этом Intel смогла сделать новую память и выгодной с точки зрения себестоимости. За счёт увеличения числа слоёв удельная стоимость гигабайта снизилась более чем на 30 процентов, и накопители на основе трёхмерной флеш-памяти второго поколения обещают быть не только быстрыми, но и доступными по цене.

Новый Intel SSD 760p обещает стать привлекательным не только благодаря свойствам 64-слойной TLC 3D NAND. Во время его презентации представители Intel говорили о том, что новинка вышла вдвое быстрее прошлого NVMe SSD компании, 600p, и существенная часть заслуги в этом лежит на плечах свежего контроллера, SMI SM2262. Несмотря на неуспех 600p, Intel продолжила тесное сотрудничество с тайваньской фирмой Silicon Motion, и не зря. При поддержке микропроцессорного гиганта этот разработчик смог взяться за ум и значительно улучшил свой прошлый чип, SM2260. Новый контроллер, как и его предшественник, продолжает базироваться на двухъядерном процессоре с архитектурой ARM Cortex и использовать восемь каналов для работы с массивом флеш-памяти, но благодаря сделанным оптимизациям теперь он стал гораздо мощнее и даже оказался способен почти полностью задействовать пропускную способность шины PCI Express 3.0 x4. В частности, согласно обещаниям конструкторов, SM2262 способен развивать скорости до 3,2 и 1,9 Гбайт/с при последовательных чтениях и записях и до 370 или 300 тысяч IOPS – при произвольных операциях.

В дополнение к взятию новых рубежей производительности, новый чип SM2262 может похвастать некоторыми добавками: усовершенствованной коррекцией ошибок на основе LDPC-кодов, а также поддержкой последней принятой версии протокола NVMe 1.3. И это значит, что Silicon Motion не просто совершила гигантский шаг вперёд относительно своей прошлой разработки, но и смогла переплюнуть существующие на данный момент NVMe-контроллеры Phison и Marvell, предложив производителям SSD отличную перспективную платформу. Intel же стала первым из производителей SSD, который опробует её в деле.

Для построенной инженерами Intel комбинации из микросхемы SMI SM2262 и собственной TLC 3D NAND второго поколения заявляются следующие характеристики:

Производитель	Intel
Серия	SSD 760p Series
Модельный номер	SSDPEKKW128G8	SSDPEKKW256G8	SSDPEKKW512G8
Форм-фактор	M.2 2280
Интерфейс	PCI Express 3.0 x4 – NVMe 1.3
Ёмкость, Гбайт	128	256	512
Конфигурация
Микросхемы памяти: тип, интерфейс, техпроцесс, производитель	Intel 64-слойная 256-Гбит TLC 3D NAND
Контроллер	SMI SM2262
Буфер: тип, объем	DDR4-2400, 256 Мбайт	DDR4-2400, 512 Мбайт	DDR4-2400, 1024 Мбайт
Производительность
Макс. устойчивая скорость последовательного чтения, Мбайт/с	1640	3210	3230
Макс. устойчивая скорость последовательной записи, Мбайт/с	650	1315	1625
Макс. скорость произвольного чтения (блоки по 4 Кбайт), IOPS	105 000	205 000	340 000
Макс. скорость произвольной записи (блоки по 4 Кбайт), IOPS	160 000	265 000	275 000
Физические характеристики
Потребляемая мощность: бездействие/чтение-запись, Вт	0,025/0,05
MTBF (среднее время наработки на отказ), млн. ч	1,6
Ресурс записи, Тбайт	72	144	288
Габаритные размеры: ДхВхГ, мм	80 х 22 х 2,23
Масса, г	10
Гарантийный срок, лет	5
Рекомендованная цена	$74	$109	$199

Действительно, показатели производительности Intel SSD 760p характеризуют его как добротное решение, заведомо превосходящее многочисленные современные NVMe SSD производителей второго-третьего эшелонов. По паспортным скоростям интеловская новинка вполне сопоставима с «эталонным» Samsung 960 EVO. И даже более того, в отличие от Samsung, Intel даёт на свою новинку на базе TLC 3D NAND пять лет гарантии, в то время как гарантия на 960 EVO составляет всего три года. Получше у Intel SSD 760p выглядит и ресурс: в рамках разрешённой нагрузки пользователь может перезаписывать до трети от полной ёмкости SSD ежедневно в течение всех пяти лет.

Кроме того, превосходство Intel SSD 760p над самсунговским соперником прослеживается и в объявленных ценах. Несмотря на то, что новинка – гораздо более продвинутый по сравнению с предшественником продукт, Intel не стала мудрить с позиционированием и направила SSD 760p в ту же нишу, что и SSD 600p, – недорогих NVMe-накопителей. В результате, новый SSD поступил в продажу с более низкой, чем у Samsung 960 EVO, стоимостью, по крайней мере, если говорить о ситуации на глобальном рынке. Правда, получится ли так же в России – пока неизвестно.

На первый взгляд у Intel SSD 760p видится лишь один изъян – в модельном ряду отсутствуют модификации вместительнее 512 Гбайт. Но в ближайшее время этот недостаток должен быть исправлен. Версии SSD 760p с объёмом 1 и 2 Тбайт запланированы к выходу в ближайшие недели.

Таким образом, по предварительным прикидкам Intel SSD 760p выглядит очень неплохо. Однако не стоит забывать, что потребительские SSD на базе памяти с трёхбитовыми ячейками активно пользуются технологией ускоренной записи, опирающейся на работу с небольшой частью флеш-памяти в SLC-режиме. И показатели производительности, которые приводятся в официальных паспортных характеристиках, относятся к «ускоренному» режиму, скрывая данные о том, какой размер имеет SLC-кеш и что происходит, когда он заканчивается. Поэтому, говоря о спецификациях, мы всегда сразу проводим дополнительное исследование, позволяющее получить полную информацию о SLC-кеше и быстродействии накопителя при взаимодействии с массивом флеш-памяти напрямую.

Иными словами, прежде чем давать оптимистичные оценки, нужно проверить внутренние алгоритмы работы Intel SSD 760p. Например, в предшествующей модели SSD 600p режим прямой записи в TLC-режиме (Direct-to-TLC) вообще не поддерживался, что отчасти и определило её провальное выступление в тестах. Но в Intel SSD 760p этот недостаток исправлен и линейная скорость при непрерывном заполнении данными выглядит следующим образом (тест проведён с 512-гигабайтной модификацией накопителя).

Как следует из приведённого графика, объём SLC-кеша в Intel SSD 760p 512 Гбайт составляет порядка 6 Гбайт, то есть на каждые 128 Гбайт ёмкости накопителя приходится по 1,5 Гбайт кеширующей памяти, работающей в быстром SLC-режиме. И это – сравнительно невысокий объём по современным меркам. Например, даже в Intel SSD 600p SLC-кеш был в 2,6 раз больше, не говоря уже о Samsung 960 EVO, в котором благодаря технологии Intellegent TurboWrite объём данных, которые можно записать в ускоренном режиме, больше в 3,6 раз. Но при этом Intel SSD 760p предлагает сравнительно высокую скорость записи и без всякого кеширования. Так, напрямую в TLC 3D-память он может писать с быстродействием порядка 560 Мбайт/с, и это почти соответствует той скорости, которую предлагает при линейной однопоточной записи в TLC 3D V-NAND рекордсмен по данному показателю – Samsung 960 EVO.

Казалось бы, из сказанного может следовать, что Intel SSD 760p в реальных задачах всё-таки не сможет предложить такой же уровень производительности, как массовая модель NVMe SSD компании Samsung. Но у интеловского решения есть дополнительный скрытый козырь. Контроллеры Silicon Motion обычно очень хорошо оптимизированы для смешанных нагрузок из одновременных чтений и записей, которые в реальной жизни встречаются повсеместно. И вкупе с быстрой TLC 3D NAND это может сделать интеловскую новинку куда привлекательнее, чем может показаться на первый взгляд. Иными словами, развёрнутое тестирование обещает преподнести немало сюрпризов.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Для подробного знакомства с Intel SSD 760p мы получили образец объёмом 512 Гбайт. Это – максимальная по ёмкости и лучшая по производительности модификация на данный момент, именно поэтому она представляет наибольший интерес.

Вариант исполнения у Intel SSD 760p существует лишь один – M.2-карта форм-фактора 2280, которая работает через интерфейс PCI Express 3.0 x4. Никаких версий с дополнительным переходником для установки в слот PCIe, либо версий с комплектным радиатором не существует. Однако Intel всё-таки побеспокоилась о том, чтобы её новинка выглядела более-менее пристойно в высокопроизводительных десктопах: накопитель выполнен на чёрном текстолите и даже информационная наклейка тоже имеет чёрный фон.

Набор информации, размещённой на этикетке, достаточно стандартен: на ней приведены название и ёмкость модели, серийные номера, артикул и прочая служебная информация. Данных о дате производства при этом не приводится, зато среди прочего можно найти сведения о версии микропрограммы, которая была залита в SSD на заводе.

Хотя печатная плата Intel SSD 760p имеет «посадочные площадки» под микросхемы на обоих сторонах, 512-гигабайтная версия накопителя, как и все модификации меньшей ёмкости, сделаны односторонними. Это значит, что проблем с установкой SSD 760p заведомо не возникнет не только в настольные системы, но и в тонкие ноутбуки.

Что же касается состава и внешнего вида микросхем, которые размещены на лицевой стороне платы Intel SSD 760p 512 Гбайт, то можно отметить немало необычного.

Первым бросается в глаза непривычный вид базового контроллера SMI SM2262. Во-первых, в основе рассматриваемого SSD используется специальная версия этого чипа, сделанная конкретно для Intel, о чём свидетельствует логотип микропроцессорного гиганта, проставленный в левом нижнем углу микросхемы. Во-вторых, микросхема SM2262 закрыта медным никелированным теплорассеивателем, который достался ей в наследство от SM2260. Прошлая версия контроллера Silicon Motion отличалась значительным нагревом во время работы, и добавление контроллеру способствующей теплоотводу металлической крышки было вынужденной мерой. В новом контроллере тепловыделение уменьшилось, но металлическая пластина снова на нём присутствует.

Другая особенность дизайна Intel SSD 760p – наличие не одной, а сразу двух микросхем DDR4-2400 производства Micron рядом с контроллером. Благодаря этому в интеловском накопителе формируется DRAM-буфер увеличенного вдвое размера, например, в 512-гигабайтной версии SSD его объём составляет 1024 Мбайт. Но главное даже не это, а то, что такой двухкомпонентный буфер стыкуется с контроллером посредством 32-битной шины, в то время как обычно для таких целей применяется вдвое более узкая шина. В результате оперативная память, которая нужна контроллеру для хранения быстрой копии таблицы трансляции адресов и для консолидации мелкоблочных операций, в Intel SSD 760p работает существенно быстрее, чем в иных SSD.

Что же касается массива флеш-памяти, то он составлен из двух микросхем Intel 29F02T4AOCTH2. Внутри каждого такого чипа штабелировано по восемь 256-гигабитных полупроводниковых кристаллов 64-слойной 256-Гбит TLC 3D NAND, соответственно восьмиканальный контроллер SM2262 в Intel SSD 760p 512 Гбайт пользуется двукратным чередованием устройств в каналах. Этого вполне достаточно для раскрытия заложенного в аппаратной платформе потенциала.

Из всей ёмкости 512-гигабайтного массива флеш-памяти пользователю в распоряжение отдаётся около 476 Гбайт, остальная же память нужна контроллеру для работы внутренних алгоритмов: SLC-кеширования, выравнивания износа и сборки мусора. Причём, для SLC-кеша используется ровно половина от имеющегося резерва.

⇡#Программное обеспечение

Начать разговор о программной поддержке рассматриваемого накопителя следует с того, что компания Intel относится к числу тех немногих производителей NVMe SSD, которые занимаются развитием собственного NVMe-драйвера. И это – очень важно, потому что встроенный в операционные системы семейства Windows стандартный драйвер не отличается грамотной оптимизацией. В частности, по умолчанию в нём используется более медленный вариант записи данных через функцию FUA (Force Unit Access), предполагающий прямой доступ в флеш-память накопителя в обход DRAM-буфера. Именно поэтому, если такая возможность есть, всегда лучше пользоваться фирменным драйвером, в котором производитель SSD гарантированно предусмотрел наиболее подходящий для его оборудования вариант работы.

К прошлому NVMe-накопителю, SSD 600p, компания Intel собственный драйвер не предлагала. Но для нового и перспективного SSD 760p драйвер совсем недавно появился. И мы настоятельно рекомендуем использовать именно его: он действительно увеличивает производительность.

Также Intel традиционно снабжает свои накопители и достаточно функциональной утилитой SSD Toolbox, которая в последних версиях совместима и с Intel SSD 760p. По возможностям она во многом похожа на другие подобные программы. Данная утилита не только позволяет получить подробную информацию о состоянии накопителя, но и имеет целый набор дополнительных инструментов для его настройки и оптимизации.

Например, с её помощью можно отослать на накопитель пакет команд TRIM – в интерфейсе SSD Toolbox эта функция называется SSD Optimizer. Причём это действие сервисная утилита может выполнять не только одноразово, но и в автономном режиме по расписанию.

В SSD Toolbox есть возможность диагностического сканирования, во время которого можно проверить состояние и работоспособность флеш-памяти. Сканирование выполняется как в быстром, так и в полном режиме – разница состоит в том, затронет ли проверка весь массив флеш-памяти или лишь какую-то его часть.

Также с помощью SSD Toolbox можно проверить актуальность используемой накопителем микропрограммы и инициировать операцию Secure Erase.

Фирменная особенность интеловской сервисной утилиты – средство System Tuner. С его помощью можно посмотреть, какие критичные настройки, касающиеся дисковой подсистемы, имеются в операционной системе, а также получить рекомендации по их изменению.