Твердотельный накопитель Kingston KC3000 емкостью 2 ТБ: выжимаем максимальную скорость из топовой платформы вчерашнего дня Phison E18

Так сложилось исторически, что мы протестировали четыре SSD на контроллере Phison E18, причем два из них представляли самую «быструю» версию платформы (на 176-слойной TLC-памяти Micron B47R), однако все имели лишь емкость в 1 ТБ. Во времена господства жестких дисков это никого не смущало — производительность моделей одной линейки, но разной емкости как правило оказывалась одинаковой. Под конец истории ситуация перестала быть такой уж простой, поскольку в ход пошли «обрезанные» пластины (то есть использовалась лишь часть дорожек), но тогда уже и скорость этих накопителей перестала многих интересовать. У твердотельных же накопителей зависимость производительности от емкости не линейная, но ярко выраженная. Максимум скорости далеко не всегда достигается при максимуме емкости, но и редко отстоит от него далее, чем на одну ступеньку.

С чем это связано? Не раз разбирали, но есть смысл кратко повторить пройденное — поскольку опять представился случай. Сколько бы головок чтения-записи ни было в жестком диске (обычно их вдвое больше, чем пластин), в каждый момент времени работает только одна. Во времена шаговых приводов и «фиксированных» дорожек теоретически можно было бы и распараллелить работу, но тогда это никого не волновало, поскольку собственная скорость чтения и записи данных превосходила возможности тогдашних интерфейсов. Позднее это могло бы пригодиться, однако задолго до наступления такого момента радикально изменился подход к позиционированию блока магнитных головок, так что если активная свою дорожку нашла, это еще не значит, что остальные автоматически окажутся там, где нужно, чтобы работать параллельно. В общем, хоть совокупность всех дорожек с одинаковым номером на всех рабочих поверхностях так и называется по традиции цилиндром, это очень уже криволинейный цилиндр на практике. И единственным вариантом хоть что-то распараллелить является технология Multi Actuator, где блоков головок уже два независимых, так что независимо могут позиционироваться две головки (по крайней мере, в теории).

Твердотельные же накопители обходятся без тонкой механики, так что перед ними такая проблема никогда не стояла. Единственные операции, которые невозможно как-то распараллелить по времени — чтение с произвольной адресацией без очереди: тут уж какой блок запросили, тот и нужно выдать. И следующий так же честно найти и прочитать — вне зависимости от того, каким был предыдущий. В других же сценариях запросы можно эффективно раскидывать как по каналам памяти, так и по банкам на каждом канале. В первом приближении их количество зависит от внутреннего параллелизма каждого кристалла памяти и их количества. Первое, то есть количество «плоскостей» (plane), является неотъемлемой характеристикой конкретного типа памяти. С ним после выбора такового не поиграешь. А вот количество зависит от общей емкости накопителя и емкости самих кристаллов.

Почему в модельных рядах (условно) 2020 года самыми быстрыми были терабайтники? Самая быстрая память (напомним — речь идет о топовых устройствах) тогда отгружалась в основном кристаллами по 256 Гбит. Восемь каналов контроллера по четыре кристалла на каждом для обеспечения четырехкратного чередования — 32 по 256 Гбит, то есть как раз 1 ТБ. Но был спрос и на 2 ТБ — для производства таких SSD использовали либо немного более медленные кристаллы по 512 Гбит, либо «спаренные» по 256, хотя и второй процесс тоже производительности не добавлял. Почему и выходило так, что SSD менее 1 ТБ были и медленнее, чем 1 ТБ (в них параллелизм меньше при прочих равных), а 2 ТБ — либо тоже медленнее, либо не быстрее.

С 2021 года самые быстрые модификации памяти перешли как раз на полутерабитные кристаллы — следовательно, и полная реализация скоростных возможностей топовых платформ возможна уже только при емкости в 2 ТБ. Сейчас происходит переход на терабитные кристаллы — значит опять пора поднимать планку. Зачем так делают, если в итоге пользователи больше не могут купить маленький, но быстрый SSD? Так немного выгоднее, да и удобнее производителям. Тем более, что и те SSD, которые вчера считались «большими», сильно подешевели. Так что и покупателю часто выгоднее выбирать именно их — относительная стоимость каждого гигабайта ниже. А если безумные дисковые просторы не нужны, то можно и сэкономить — производительность от емкости зависит нелинейно, да и даже «нестаршие» топовые модели всё равно оказываются уже слишком быстрыми с точки зрения программного обеспечения. Если же не гоняться за такими, то в середнячках и ниже контроллеры четырехканальные, а не восьмиканальные — что сказывается на «достаточной» для платформы емкости. Плюс и общий уровень производительности тут пониже, так что небольшими нюансами можно и пренебречь.

Когда нельзя, так это при сравнительных тестированиях — тут желательно обеспечивать равенство условий для всех платформ, дабы не смазывать картину. Именно поэтому ни Samsung 990 Pro, ни WD Black SN850X с SSD на Phison E18 мы не сравнивали — чтобы неравные условия не ввели в заблуждение. Да и при тестировании Adata Legend 960 на Silicon Motion SM2264 воспользовались тем, что у нас были два таких SSD — и на 1 ТБ, и на 2 ТБ. Но как работает E18 в старшей модификации знать нужно. Несмотря на то, что эта платформа топовой в ассортименте производителя быть перестала — там уже E26 с поддержкой PCIe Gen5. А в пару ему — E25 с отключенной поддержкой Gen5. То есть сам Phison считает E18 уже устаревшим — пора двигаться дальше. Но это не повод оставлять в прошлом белые пятна. Тем более, что такие накопители изрядно подешевели за год, так что практического интереса представляют собой больше. Особенно это верно как раз для SSD на 2 ТБ — да и к 4 ТБ многие давно присматриваются. Но это пока все-таки отдельная история — в отличие от.

Kingston KC3000 2 ТБ

Напомним особенность линеек Kingston KC3000 и Fury Renegade, озвученную уже при изучении терабайтной модификации — в этих SSD память работает на полной скорости 1600 МТ/с на канал, в то время как большинство производителей ограничиваются 1200 МТ/с. Изначально были предположения, что это может сказаться на скорости. В действительности же для полной реализации скоростных возможностей PCIe Gen4x4 восьмиканальному контроллеру достаточно и 1200 МТ/с — почему мало кто рвался за большими значениями. Но формально именно они являются «правильными». И нам для максимальной корректности лучше не менять производителя.

Хотя фактический производитель у всех таких SSD один и тот же — выпускаются они под непосредственным контролем Phison, а далее отгружаются партнерам. Но по маркировке иногда такого не скажешь — у Kingston и DRAM «собственная» (на самом деле SK Hynix), и флэш «собственный» (впрочем, его действительно нарезают и корпусируют именно под контролем Kingston, а не сам Micron). Но ничего удивительного в современном мире — Seagate и Kioxia, например, Phison свои контроллеры отгружает с «их» маркировкой. Тут — все-таки с собственной.

Дизайн самих плат вообще стал стандартным. Терабайтники Kingston обычно отличались от большинства прочих более плотной упаковкой флэша в чипы, что позволило установить не одну, а две микросхемы DRAM. Суммарная емкость — тот же гигабайт, но это удваивало ширину шины обмена данными с DRAM, так что теоретически может увеличить и производительность в некоторых сценариях. Но модификации на 2 ТБ двухсторонние, так что на них спокойно размещаются две микросхемы DRAM по гигабайту — на разных сторонах. И флэш слишком сильно упаковывать не нужно — площадь-то вдвое больше. Поэтому «двушки» уже несовместимы с низкопрофильными слотами М.2, применяемыми в некоторых топовых ноутбуках, что следует учитывать при покупке.

Чем различаются KC3000 и Fury Renegade? Во втором семействе чуть увеличена резервная область, что заодно позволяет увеличить и «разрешенный» объем записи (TBW) с 400 до 500 ТБ на каждые условные 500 ГБ емкости. В качестве компенсации этого они и правда оказываются условными: терабайтный KC3000 имеет емкость 1024 ГБ, а вот такой же Fury Renegade — всего 1000 ГБ. Двухтерабайтные — соответственно, 2048 и 2000 ГБ. Кроме того, Fury Renegade позиционируется для геймеров, энтузиастов и продвинутых пользователей, так что есть и модификации с радиатором. У КС3000 — лишь фольгированный теплораспределитель, так что вопросы охлаждения решать самостоятельно. Да и не проблема — зато почти полсотни гигабайт дополнительно фактически за те же (а то и меньшие) деньги, чего на целую Windows, к примеру, хватит. А вопросы гарантии в современных условиях вообще бывают сложными — поскольку от места покупки сильно зависят.

Мы воспользовались поводом сэкономить — удачно подвернулась распродажа. Заодно выяснили, что для некоторых рынков Kingston умеет использовать цивилизованную упаковку, а не всякие блистеры, как у бюджетных SSD и карт памяти. Впрочем, это единственное различие. Несмотря на то, что этот экземпляр нашего терабайтника младше практически на год (15-я неделя этого года против 20-й прошлого), за это время в линейке даже прошивка не изменилась. Так что сравнение будет абсолютно корректным. И наконец-то можно будет закрыть еще пару белых пятен.

Но прежде чем переходить к основной части, придется сообщить одну неприятную новость: есть информация, что уже не все Kingston KC3000 в продаже именно такие. Поскольку платформа, как уже сказано, топовый характер формально утратила, у производителей есть стимул удешевлять основанные на ней SSD. В данном случае это вылилось в использование 112-слойной памяти Kioxia BiCS5. С такими конфигурациями мы знакомы еще с конца 2022 года благодаря первым поставкам Digma Top P8 — по скорости они не конкуренты даже «ранней» версии платформы с памятью Micron B27B, не говоря уже о «канонической» Micron B47R. Зато их себестоимость ниже, да и продвижению Phison E25 мешать не будут. Для покупателей же ничего приятного в такой смене конфигурации с сохранением названия, естественно, нет. Пока непонятно — насколько тенденция будет массовой. В частности, и у Kingston пока в таком виде были замечены исключительно KC3000, но не Fury Renegade — хотя и это «пока». Так что, отправляясь за подешевевшим пусть и немного устаревшим флагманом можно купить совсем не то — что придется учитывать. Либо не пытаться перехитрить производителей: если топ — то современный (там такие вольности практически не встречаются), если экономить — то выбирая изначально более дешевую платформу. Тем более, что производительность и у последних уже избыточна для 99% прикладного программного обеспечения, а вот прочее у недорогих моделей может и в плюс пойти — например, двухтерабайтники на Maxio MAP1602 с 232-слойной памятью YMTC односторонние, да и энергопотребление у них ниже. И цены, естественно, тоже ниже. Стоит ли в таких условиях продолжать гоняться за Phison E18 — вопрос уже неоднозначный. Но как он работает в «максимальной конфигурации» оценить это не мешает — у нас именно такая, а насколько повезет или не повезет другим покупателям, непонятно.

Тестирование

Методика тестирования

Методика подробно описана в отдельной статье, в которой можно более подробно познакомиться с используемым программным и аппаратным обеспечением. Здесь же вкратце отметим, что мы используем тестовый стенд на базе процессора Intel Core i9-11900K и системной платы Asus ROG Maximus XIII Hero на чипсете Intel Z590, что дает нам два способа подключения SSD — к «процессорным» линиям PCIe Gen4 и «чипсетным» PCIe Gen3. Первое — как раз то, на что рассчитаны современные SSD, что позволяет им работать в полную силу. Но и «режим совместимости» тоже интересен — фактически чипсетный контроллер PCIe в таком виде появился еще в микросхемах Intel «сотой» серии (т. е. в 2015 году), а дальше принципиально не менялся. Так что аналогичные результаты «увидит» и владелец относительно старого компьютера, если решит установить туда современный накопитель. Есть ли в том вообще смысл? Нередко — да. Потому что современные модели среднего уровня и при ограниченном интерфейсе очень часто обходят былых флагманов. То есть, на самом деле, PCIe Gen4 не единственное достоинство новых SSD. Иногда и других хватает. Но чтоб разобраться в этом, нужно тестировать.

Образцы для сравнения

Естественно, нам нужен терабайтный KC3000 — чтобы оценить масштабируемость платформы по емкости. И еще три упомянутых выше топчика, при изучении которых нам так не хватало для сравнения именно такого SSD: Adata Legend 960 Max, Samsung 990 Pro и WD Black SN850. В первом накопителе та же память, но другой контроллер (Silicon Motion SM2264) и другие алгоритмы SLC-кэширования, что делает сравнение еще более интересным. Samsung и WD — современные топы, выпущенные заметно позднее, но не без оглядки на эту платформу Phison, неплохо конкурировавшую с их предыдущими моделями. Этой четверки сегодня и хватит.

Заполнение данными

Скорость записи в SLC-кэш почти не увеличилась — но она и так была близка к максимальным возможностям этого контроллера с этой памятью. Более интересны дополнительные 500 МБ/с вне кэша — то есть фактически увеличение скорости в полтора раза. Потому и общее время увеличилось непропорционально количеству работы. Это несмотря на неоптимальную для записи «огромных» объемов данных стратегию кэширования — сначала все ячейки записываются в однобитном режиме, а потом данные приходится стирать и заново перезаписывать. Почему производители нередко ее выбирают? Потому что на практике объемы записи, как правило, ограничены — и очень сильно. Особенно в массовых сценариях — когда в компьютере ровно один накопители на все случаи жизни и есть. А большой кэш хорош тем, что мимо него промахнуться сложно. Быстро всё записали — и спать. Чем быстрее записали, тем дольше потом можно спать. Пока не попросят сделать что-нибудь еще. Обычный ритм жизни SSD в персональном компьютере.

Если бы нагрузка по записи была постоянной и непрерывной, SLC-кэширование лучше было бы вовсе отключить — что и делают в серверных накопителях. В итоге, правда, чудеса в пиках они не демонстрируют — всё имеет свою цену. А скоростные возможности самой связки «контроллер — память» отлично показывает второй проход записи «по мусору». Имеет он чисто научное значение — но имеет. В частности видно, что Micron B47R и сейчас может считать очень быстрой памятью — при правильном использовании хорошие восьмиканальные контроллеры, типа Phison E18 или Silicon Motion SM2264 выжимают из нее до 3,5 ГБ/с. Даже новая платформа WD медленнее, а Samsung 990 Pro в этом плане нас вообще разочаровал. Подчеркнем — в этом. На самом деле, совсем не определяющий практическую скорость тест, но интересный. Вот что можно будет выжать в практических сценариях — сильно зависит от самого контроллера, да и алгоритмов работы SLC-кэширования. Поэтому с ними лучше знакомиться непосредственно.

Пока лишь заметим, что по логике работы SLC-кэширования, да и по достижимым скоростям Kingston KC3000 ближе всего к WD Black SN850X. Однако в «штатном» режиме SN850X справляется с работой уже побыстрее — сказывается, по-видимому, более высокая производительность контроллера. И, опять же, это способно скомпенсировать и более низкую скорость памяти — в паре с которой встречается уже и Phison E18, но он в таких конфигурациях совсем не блещет. Но в оригинальном виде, повторимся, всё очень похоже на новый Black — а старый (с которым нужно было конкурировать почти до конца прошлого года) вел себя тоже аналогично, но работал намного медленнее.

У Adata Legend 960 и Samsung 990 Pro же алгоритмы работы SLC-кэширования совсем другие. Сильное место первого — высокая скорость прямой записи на большом участке после кэша, так что от промахов мимо него этот SSD будет страдать слабо. Обратная сторона — промахнуться у него шансов больше, чем у Kingston и WD. А Samsung, как уже сказано, в сценариях такого рода слабоват. Зато очень мощный контроллер будет вытягивать его вперед на операциях с произвольной адресацией, например.

Все-таки почти три года — срок на этом рынке очень большой. Особенно в топовом сегменте — где нужно быстро бежать, чтобы хотя бы остаться на месте, а чтоб куда-то попасть — нужно бежать вдвое быстрее. Платформа до сих пор остается высокопроизводительной, но конкуренты уже обновились — и стали работать быстрее. Особенно это проявляется в режиме недостатка свободного места — когда в полную силу не может развернуться SLC-кэширование. Оказывается, что большой кэш мало сделать — его нужно еще и в таком состоянии поддерживать. Что Phison E18 делать ленится, не расчищая самостоятельно даже статическую область кэша.

Однако относиться к этому можно двояко. Во-первых, такой подход нивелирует разницу между SSD разной емкости. Собственная скорость памяти разная — но это сложно увидеть, если не залазить на шкаф :) В реальности всё работает одинаково быстро, если кэша хватило — или одинаково медленно, если не хватило. Во-вторых, и само понятие «медленно» очень уж относительное. Лучшие SATA-модели в этом тесте набирают 1000 баллов — и их производительность многие считают субъективно достаточной. Лучшие SSD с интерфейсом PCIe Gen3 (за исключением Optane, конечно) укладываются в 2000 — по большому счету, запас, а не что-то насущно необходимое. А тут 2000 — худший случай. Претензии к которому возникают лишь потому, что так (или даже чуть лучше) умеют работать и многие бюджетные SSD. А от топового как-то уже ожидаешь не менее 3000 стабильно. Зачем? Чтоб было — иначе это уже какой-то неправильный топ. Но не более того на самом деле.

Итого

Безотносительно конкретного продукта интересно то, что подход к SLC-кэшированию у производителей меняется волнами. Когда-то давно все старались настраивать кэши так, чтоб они не мешали работать при промахах, не сильно надеясь на регулярные попадания. Достаточно вспомнить традиционную для старых SSD Intel и WD статическую схему либо какие-нибудь Samsung 970 Evo / 970 Evo Plus — где динамика уже использовалась, но емкость SLC-кэша составляла единицы процентов от емкости. Внедрение PCIe Gen4 эту практику похоронило — слишком уж «интерфейсная» скорость оторвалась от «собственной» скорости флэш-памяти. В моду резко вошли большие кэши, дабы по максимуму в них попадать, и агрессивная их расчистка при первой же возможности, чтоб было куда попадать, а что там будет при неудачном стечении обстоятельств — да хоть потоп. В принципе, тактика не новая, но когда-то она использовалась лишь в бюджетных SSD (где собственные возможности были по определению хилыми, так что SLC-кэш — не роскошь, а средство передвижения), а тут распространилась и на топовый сегмент. Усугубляло положение то, что мало кто тестировал накопители «непустыми» — хоть для себя, хоть на публику. А также то, что некоторые популярные тестовые утилиты, типа CrystalDiskMark или ATTO Disk Benchmark, заставить промахнуться мимо кэша в принципе невозможно. Но сейчас уже выяснилось, что это не панацея. Из-за чего все силы брошены на балансировку алгоритмов. Максимальная скорость по-прежнему достигается лишь при попадании в кэш, но разработчики явно начали оптимизировать промахи. Что особенно хорошо видно на примере Samsung 990 Pro: собственная скорость массива 176-слойной памяти этого производителя оказалась несколько более низкой, чем ожидалось, но мощный контроллер позволяет и в таких условиях творить чудеса. В частности, проводя «ужимание» записанных данных не только в простое, но и параллельно с нагрузкой. Результат — налицо.

Но это проявляется, если говорить о моделях 2022 года. Phison E18 — более ранняя разработка. И, как было показано в обзоре, чисткой SLC-кэша он заниматься ленится: за исключением контроллеров Phison, все остальные хотя бы статическую область кэша чистят при первой возможности, а E18 (да и последующие контроллеры компании) не делают и этого. В Kingston предпочли увеличить SLC-кэш до максимума, так что промахнуться мимо него сложно, но при отсутствии запаса свободного места — возможно. Причем с достаточно серьезными последствиями, которые мы и увидели в PCMark 10 Storage: пиковая производительность по-прежнему неплохая (а чуть больше года назад она позволяла претендовать на первое место на рынке), но удержаться на этом уровне в процессе эксплуатации не получится. Что интересно, версии прошивок с менее агрессивным кэшированием (таковое мы наблюдали у Seagate FireCuda 530, например) чуть хуже в лучшем случае и чуть лучше — в худшем. Но, опять же, это было прекрасно в 2021 году и часть 2022-го, однако сейчас на дворе уже 2024-й.

С другой стороны, и Phison тоже свой ассортимент обновил аккурат в прошлом году, так что претензии к E18 предъявлять поздновато. Формально топами теперь являются Phison E26 и E25, причем первый нам уже знаком — пусть и в самой младшей конфигурации. И результаты знакомства оказались впечатляющими: даже при нехватке емкости (а там терабайта совсем мало) и ограничении интерфейса до PCIe Gen4 получаются очень быстрые накопители уже безо всяких оговорок. Но пока они еще слишком дорогие, поскольку есть наценка за «модный» PCIe Gen5 — для борьбы с чем Phison и выпустил не один контроллер, а сразу два. И постепенно модели на Phison E25 начнут вытеснять предыдущее поколение из торговых сетей.

Для покупателей же можно найти целых два плюса таких моделей. Во-первых, агрессивное SLC-кэширование приводит к куда меньшей зависимости скорости от емкости, чем можно было бы предполагать. На практике это означает, что можно купить и терабайтник — если такого объема хватит. Понятно, что модель емкостью 2 ТБ всегда будет быстрее уже из-за того, что у нее запаса места при прочих равных больше, но не удваивать же из-за этого бюджет. Особенно когда есть уверенность, что хватит и 500 ГБ — а такое и сейчас бывает нередко. Во-вторых, то, что платформа Phison E18 уже превратилась в хромую утку, положительно сказывается на ценах: найти ту или иную распродажу несложно. А для покупателя, как мы не раз писали, подешевевший былой топ всегда лучше, чем модель среднего уровня, изначально заточенная на аналогичный целевой уровень цен. Правда, есть и ложка дегтя, специфичная во многом как раз для SSD: использовать этот контроллер в паре с более медленной памятью становится всё привлекательнее с точки зрения производителя. И первые ласточки Kingston уже полетели, хотя ранее модификации с BiCS5 встречались лишь в ассортименте Digma (и то недолго) и Kioxia (а этой компании по понятным причинам деваться некуда — не использовать же память чужого производства, когда есть собственное). В принципе, и этой версией платформы можно спокойно пользоваться на практике, не замечая какой-либо разницы с любыми другими, но это уже совсем не топ — даже вчерашний. Так что при покупке придется быть осторожным — либо и не пытаться добыть на грош пятаков. Нам это еще удалось, но гарантировать, что никто не уйдет обиженным, мы теперь, понятно, не станем.

Источник IXBT