Обзор SSD Intel 750 1.2TB NVMe PCIe

Обзор SSD Intel 750 1.2TB NVMe PCIe | Введение

Линейки накопителей корпоративного класса, в разработку которых были вложены большие деньги, и производные от них настольные версии часто имеют в качестве последователей модели с менее впечатляющими характеристиками. Intel и ее конкуренты уже поставляют NVMe-накопители в центры обработки данных. Они настольно быстрые, что часто используются в кэш-системах нулевого уровня.

SSD Intel 750 1.2TB – это ориентированный на пользователей высокопроизводительный твердотельный накопитель с контроллером, который применяется в накопителях семейства DC 3700/3600/3500. Последняя серия была разработана для применения в рабочих станциях или ПК энтузиастов, желающих получить максимум от системы хранения данных. SSD Intel 750 1.2TB использует технологию Non-Volatile Memory Express (NVMe) для достижения исключительной производительности с низким потреблением ресурсов системы. Учитывая родословную и характеристики серии, сомнений в высокой скорости SSD Intel 750 1.2TB не возникает. Это все равно, что спрашивать владельца Lamborghini, быстрая ли у него машина.

Платы половинной и полной высоты имеют большую площадь для монтажа компонентов, чем у накопителей формата 2,5". Это хорошо, поскольку контроллерIntel третьего поколения с оптимизацией NVMe использует больше каналов доступа к флэш-памяти, чем обычные восьмиканальные процессоры в этом сегменте. Высокая производительность модели емкостью 1,2 Тбайт, которую мы сегодня тестируем, достигается за счет одновременного чтения и записи на 18 чипов флэш-памяти. Intelтакже удалось запихнуть эти компоненты в 2,5" версию SSD с печатными платами в стеке, но карта расширения с большей площадью поверхности требует меньше воздуха для охлаждения, и накопитель может работать в более простых условиях.

Технические характеристики

Intel выпустила SSD Intel 750 в двух форм-факторах и двух емкостях, в итоге мы имеем четыре новых продукта. Большинство покупателей заинтересуется традиционным типоразмером PCIe карты HHHL (карта половинной высоты и ширины). Как уже говорилось, Intel также предлагает 2,5-дюймовую модель толщиной 15 мм (разъем SFF-8639) для систем малого форм-фактора. Производитель выбрал несколько спорные емкости: 400 Гбайт ($389) и 1,2 Тбайт ($1029), из-за чего в серии 750 получается большой разрыв в ценах между моделями. Хотелось бы видеть версию на 800 Гбайт стоимостью примерно $800. Накопители серии 750 комплектуются кронштейнами-переходниками половинной высоты и полной высоты, а также USBносителем с драйверами и служебными программами Intel SSD Toolbox. SSD обеих емкостей должны были поступить в продажу в конце апреля 2015 года. 

Под большим радиатором находится контроллер третьего поколения, модифицированный для NVMe. Чтение и запись во флэш-память осуществляется по восемнадцати каналам. Набор команд с низкой задержкой в паре с большим числом каналов и NAND-памятью MLC ONFI 20 нм от Intel обеспечивают скорость последовательного чтения до 2400 Мбайт/с. Заявленная скорость последовательной записи, по крайней мере, для модели 1,2 Тбайт составляет 1200 Мбайт/с. Версия 400 Гбайт имеет более "скромные" показатели: 2200 Мбайт/с для последовательного чтения и 900 Мбайт/с для последовательной записи. Скорости очень высокие, хотя модель на 400 Гбайт использует только половину каналов идущих к флэш-памяти. В любом случае, эти цифры вряд ли кого-то оставят равнодушным.

По данным Intel, скорость произвольных операций чтения блоками 4 Кбайт достигает почти полмиллиона IOPS (если точнее, то 440000, хотя какое это уже имеет значение?). Скорость произвольной записи блоками 4 Кбайт упирается в 290000 IOPS. Модель емкостью 400 Гбайт почти такая же быстрая: чтение - 430000 IOPS, запись - 230000 IOPS.

Обычно, когда железо корпоративного класса добирается до настольных продуктов, возникают вопросы с тепловыделением и энергопотреблением. При работе с SSD Intel 750 1.2TB таких проблем мы не выявили. Мы поинтересовались у Intel, по какому техпроцессу произведен контроллер, но компания предпочла сохранить эту информацию в секрете. Тем не менее, нам удалось выяснить, что контроллер в SSD Intel 750 1.2TB на сегодняшний день является самым холодным процессором с поддержкой NVMe. При умеренном воздушном потоке в корпусе ПК накопитель остается холодным даже при высоких нагрузках. Модель в формате 2,5" требует втрое больший объем охлаждения из-за меньшего форм-фактора и более компактной конструкции.

В режиме простоя накопители SSD Intel 750 1.2TB потребляют всего 4 Вт мощности. При высокой нагрузке она повышается до 25 Вт. Энергопотребление выше, чем у обычных SATA SSD, но соотношение потребляемой мощности к показателю IOPS очень хорошее. По сравнению с SATA-накопителями максимальная производительность SSD Intel 750 1.2TB в четыре раза выше.

На SSD Intel 750 1.2TB распространяется гарантия сроком пять лет, а заявленная выносливость записи составляет 70 Гбайт данных в день.

Обзор SSD Intel 750 1.2TB NVMe PCIe | Что такое NVMe?

За последние годы технология NVMe часто становилась предметом обсуждений.

Non-Volatile Memory Express, или NVMe, – это новая спецификация, оптимизированная для работы с NAND-памятью и твердотельными технологиями следующего поколения. За последние несколько лет скорость процессора и DRAM заметно возросла, но механические жесткие диски и их интерфейс остался на прежнем уровне. Спецификация NVMe была разработана для того, чтобы уменьшить разрыв между быстрой памятью DRAM и системой хранения, которая подает данные в систему.

Сообщество NVM Express 

В инициативе NVMe принимают участие несколько компаний, включая Intel. Многие из них уже продают свои решения с поддержкой NVMe, большинство из которых относится к корпоративному сегменту.

Экосистема драйвера NVMe 

Технология уже распространилась на несколько платформ. Большинство накопителейSSD Intel 750 1.2TB будет использоваться под Windows (в 8.1 уже есть родной драйвер NVMe). Мы проверили работу SSD с родным драйвером Microsoft и собственным ПО от Intel, и оказалось, что драйвер Intel более производительный. Компания также имеет драйвер SSD Intel 750 1.2TB для Windows 7. 

Когда Intel представила свою архитектуру Sandy Bridge, на рынке доминировала память DDR3-1600. Haswell-E с поддержкой DDR4 внедрил скорость передачи DRAM 2400 MT/с для массовых систем и 3000 МТ/с для памяти, ориентированной на энтузиастов. Однако скорость выполнения последовательных операций на жестком диске осталась в диапазоне 150-200 Мбайт/с. SSD-накопители, использующие набор команд AHCI, смогли закрыть этот пробел. Однако пределы интерфейса SATA, разработанного для механических жестких дисков, быстро ограничили рост скорости будущих продуктов. 

SSD Intel 750 1.2TB относится к категории карт расширения, хотя Intel также выпустила модель в формате 2,5" с разъемом SFF-8639. 18-канальный контроллер не предназначен для работы с SATA Express (SATAe) или в форм-факторе M.2.

Сравнение SATA Express и SFF-8639 

Некоторые энтузиасты разочарованы отсутствием накопителей SATA Express. Но, как говорится, на вкус и цвет товарищей нет, не так ли? На этот раз SATAe с двумя линиями PCIe 2.0 (или 1000 Мбайт/с) оказался слишком медленным интерфейсом для высокоскоростных SSD. Мы не удивимся, если первый продукт на базе SATAe, который выйдет на рынок, вообще не будет иметь отношения к SSD. Western Digitalуже достигла значительного прогресса в разработке гибридного накопителя, который использует SATAe.

Эти форм-факторы сопровождаются техническими характеристиками, выходящими за рамки их типов разъемов. Также важными факторами являются потребляемая мощность и охлаждающая способность. SSD формата M.2, ширина, толщина и длина которых почти равна пластинке жевательной резинки, не может рассеивать столько тепла, как PCIe карта формата HHHL с большим радиатором. SSD Intel 750 1.2TBрассчитан на потребляемую мощность до 25 Вт. SSD M.2 ограничены менее чем 10 Вт.

Варианты соединения топологий SSD PCIe для дата-центров 

Версия SSD Intel 750 1.2TB 2,5" использует разъем SFF-8639. На другом конце интерфейса находится разъем mini-SAS HD, который был внедрен вместе с контроллерами SAS 12 Гбит/с RAID для уменьшения занимаемого места на плате и повышения качества передачи сигнала.

Преимущества NVM Express (NVMe) над SATA:

• Масштабируемая производительность, гибкие форма-факторы и корпоративный уровень стабильности.
• NVMe снижает задержу и повышает эффективность: меньшая загруженность CPU, пониженное энергопотребление, меньшая стоимость владения.
• Повышенная пропускная способность: 1 Гбайт/с на линию – 1-16 линий на накопитель, прямое соединение с CPU, устранение цены HBA и издержек.
• Функции снижения потребляемой мощности от PCIe и NMVe.
• Безопасность от Trusted Computing Group OPAL.

Стандарт SATA привнес необходимые изменения, улучшающие показатели механических накопителей, но он никогда не предназначался для флэш-памяти. Скорость последовательных операций первых SSD на SATA 6 Гбит/с сразу ограничился интерфейсом. Набор команд был предназначен для устройств хранения данных с более высокими фактическими задержками. NVMe имеет прямую связь с CPU через шину PCIe и снижает как физическую, так и коммуникационную задержки.

Простой набор команд, оптимизированный для NVM 

Новый набор команд снижает время задержки получения данных посредством уменьшения размера и количества команд, необходимого для завершения операции ввода/вывода. По сути, по внутреннему конвейеру переносится меньше данных. Это высвобождает пропускную способность и одновременно снижает нагрузку на процессор.

Техническая база:

• Все параметры для команд 4 Кбайт в одной команде 64 Байт.
• Поддержка глубоких очередей (64000 команд на очередь, до 64000 очередей).
• Поддержка MSI-X и IRQ.
• Четкий и простой набор команд (требуется 13 команд).
• Опциональные функции для целевых сегментов потребителей (клиент, предприятие и т. д.).

Предприятие: комплексная защита данных, резервирование и т. д.

Клиент: автономные изменения состояние питания и т. д.

• Разработан для масштабирования на следующее поколение NVM, невосприимчив к типу используемого NVM.

Одним из наиболее интересных аспектов NVMe является увеличение глубины очереди. SATA поддерживает одну команду и 32 очереди одновременно. NVMe поддерживает 64 000 команд и 64 000 очередей одновременно. На сегодня пользовательские задачи не могут даже приблизиться к этому пределу. Между тем, производительность в условиях многозадачности должна сразу увеличиться. 

NVMe также поддерживает получение команд одновременно из нескольких ядер процессора и назначает запросам приоритеты. Это еще одна особенность, которая больше выгодна корпоративным приложениям, чем клиентским средам.

Полное использование Next Gen NVM

Благодаря Next Gen NVM, NVM больше не является "узким местом". 

Основное преимущество NVMe для пользователей заключается в меньшей задержке. Это напрямую влияет на ощущение отзывчивости вашего компьютера.

Оптимизации питания:

• NVMe 1.1 добавляет функцию Autonomous Power State Transition (автономное изменения состояния питания) для тех клиентов, кому важна собственная настройка работы с питанием.
• Без программного вмешательства контроллер NVMe переходит в состояние пониженного энергопотребления после определенного периода простоя.
• Период простоя перед переходом устанавливается программой.

Уже к концу этого года потребительские накопители с NVMe, созданные для мобильных платформ, таких как ультрабуки или даже планшеты, смогут увеличить время работы от аккумулятора. Новые характеристики будут связаны с автономным управлением накопителей и активацией состояния пониженного энергопотребления.

Будущее: оптимизации питания:

• Для лучшего результата политика питания должна зависеть от задачи.
• Для примера возьмем режим питания Connected Standby (CS – подключен к сети, простаивает): весь трафик накопителя идет пакетами со временем обработки 500 мс; пакеты обрабатываются каждые 30 секунд; после обработки пакетов идет мгновенный переход в состояние глубокого сна.
• Будущие улучшения связаны с перенаправлением информации о задаче на устройство.

NVMe уже доступен в версии 1.1, но группа специалистов работает над дальнейшей оптимизацией набора команд, которые будут использоваться в будущем. 

Энергонезависимая память не ограничивается доступной сегодня NAND-памятью. NVMe, в конечном итоге, будет работать и с другими технологиями хранения данных. 3D NAND нам хватит еще на несколько поколений накопителей, но уже разрабатываются новые технологии, которые смогут ее заменить.