Когда появились первые массовые SSD их подключали по стандарту SATA II, чья пропускная способность была ограничена лишь 3 Гбит/с. Сейчас трудно поверить, но ряд быстрых дисков для энтузиастов с частотой вращения шпинделя в 10 000 об/мин вполне мог спорить с первыми твердотельными накопителями в линейных скоростях чтения. Впрочем, преимущество новых дисков было именно в скорости произвольного чтения и низких задержках, что помогало ускорять работу операционной системы и запуска приложений.
Накопитель подключающийся по интерфейсу PATA
Твердотельные накопители выпускались даже на базе IDE, которыми можно было оживить совсем уж старые ПК и ноутбуки. Некоторые производители дисков активно продолжали выпуск моделей с устаревающим интерфейсом. Дело в том, что данные устройства также могут использоваться в качестве корпоративного оборудования для терминалов и рабочих станций, где стандарты менялись с некоторым запаздыванием.
Довольно скоро диски «пересели» на SATA 6 Гбит/с, а этот интерфейс актуален и по сей день. Благодаря новым версиям SATA, SSD могут развивать свыше 500 МБ/с линейной скорости, что уже гораздо выше, чем у современных жестких дисков (хотя и те значительно подтянулись в возможностях последовательного чтения). Так началась первая значимая эра накопителей на базе твердотельной памяти.
SATA 3 Гбит/с диск в 40 ГБ
Несмотря на новые стандарты и интерфейсы, SATA SSD по-прежнему остаются доминирующими на рынке, особенно среди бюджетных накопителей. Это не удивительно, даже недорогие диски достаточно быстры, чтобы решать основные задачи пользователей. При этом SATA стандарт подключения не требует от плат установки новых разъемов (мы ведь помним, что M.2 есть не на всех материнских платах, а там где есть, то чаще всего один порт).
Технологии не стояли на месте, и разработчики предложили рынку невероятно быстрые накопители. Подключать их к SATA 6 Гбит/с уже не имело смысла, так как возможности устройств превосходили возможности интерфейса. Так появились первые устройства формата HHHL похожие на карту расширения, устанавливаемые в слоты PCI Express.
PCI Express SSD
Не на каждую плату подобного типа можно было установить Windows из-за проблем с загрузкой ОС с них. Некоторое время на PCIe SSD не работали системы очистки и «сборки мусора». Словом, были трудности в продвижении к массовому пользователю, но, пожалуй, главная из них — стоимость. Устройства стоили в разы дороже старших девайсов того времени.
Форматы M.2 SSD
Приход стандарта M.2 и его высокая унификация, позволила выпустить новые популярные платформы. Некоторые диски на базе M.2 подключены к шине SATA и не могут похвастаться быстрыми скоростями, зато и стоят дешевле, а небольшой форм-фактор накопителя позволяет их использовать в мини-ПК, моноблоках и даже ультратонких ноутбуках. Основным достоинством M.2 накопителей (c PCIe подключением) является высокая скорость, и тут они делятся на типы, которые работают с разным числом линий PCI Express.
Во-первых, все современные накопители использовали стандарт PCI Express 3.0, который был разработан в 2010 году и вдвое увеличил пропускную способность шины предыдущей версии. Во-вторых, чтобы получить большую эффективность передачи и разграничить простые модели от старших, производители стали использовать разное число линий PCIe. Скорость передачи любых устройств на базе PCI Express-интерфейса зависит от версии PCIe и числа используемых устройством линий. Например x8 линий PCIe 2.0 равны x4 линий PCIe 3.0 и x2 линий PCIe 4.0. Твердотельные накопители обычно используют x2 либо x4 линии PCIe. Соответственно, при выборе последней версии интерфейса мы получим 8 Гбайт/с против 4 Гбайт/с согласно таблице:
Несмотря на то, что стандарта PCIe 3.0 хватало по части пропускной способности для видеокарт потребительского сегмента, останавливать развитие технологии было нельзя. Многие устройства поддерживают только х1-4 линий PCIe и там уже пора, увеличить скорости. Особенного от этого «страдали» мейнстримовые мобильные платформы для ноутбуков, но сейчас не об этом.
Новый стандарт PCI Express 4.0 также принес расширенные лимиты передачи питания, что поможет сделать более мощные видеокарт нижнего и среднего диапазона, без необходимости дополнительного подключения кабеля питания. Это реверанс в сторону компактных сборных систем. Но нас, конечно, интересует другое, сможем ли мы получить больше эффективности используя SSD? Сможем, но для этого нам потребуется полный список компонентов.
Возможности платформы
Первой платформой, получившей PCI express 4.0 стала AMD AM4, причем, строго на новом чипсете AMD X570. В двух словах, платформа AM4 сформировалась в 2016 году и предложила наборы логики B350 и X370, затем получила улучшение в виде B450 и X470, и, наконец, вместе с выходом серий процессоров Ryzen 3000 (Ryzen 2) был выпущен чипсет X570. Он обладает передовыми наработками, но является недешевой составляющей, поэтому платы на базе данного набора микросхем обладают определенным «порогом входа».
Тем не менее, X570 единственный (на момент выпуска статьи) чипсет на рынке, который поддерживает PCIe 4.0 задокументировано и «из коробки». Известно, что ряд пользователей смогли получить на платах, даже с набором микросхем AMD B350 условную поддержку PCIe 4.0, при использовании старых версиях BIOS, и только в слоте M.2, за который отвечает процессор, то есть используется процессорные линии PCI Express. В будущих обновлениях, разработчики убрали поддержку PCIe 4.0, но предложили значительные обновления стабильности и эффективности вместе с новым BIOS. Это позволило оставить прерогативу носить PCI Express 4.0 только на платформе с чипсетом AMD X570.
Для тестирования накопителей нового поколения тестовый стенд был оборудован платой Asrock X570 Pro 4 на базе AMD X570, а также уже имеющимся процессором AMD Ryzen 7 3700X с поддержкой PCIe 4.0. Обратите внимание, что на платах X570 чаще всего присутствуют два слота M.2 (ведь нас сейчас интересует это в отношении SSD, а не видеокарт), один сверху, ближе к процессорному гнезду и один посередине или снизу, ближе к чипсету.
Доступные порты
Оба слота получили поддержку M.2, разница только в том, что верхний обеспечивается линиями PCI Express от процессора, а нижний, непосредственно от чипсета. Никакой видимой разницы в эффективности нет, потому слот можно выбрать исходя из других метрик, например доступа к притокам холодного воздуха, которого не хватает верхнему слоту, из-за установленных видеокарт. Также обращаю внимание, что даже при установке SSD в нижний слот (регулируемый набором микросхем) получить поддержку PCIe 4.0 можно только при наличии процессора CPU Ryzen 3000.
Сегодня на тесте один из дисков первой волны (пока что их насчитывается менее десятка моделей) компании Patriot, SSD на базе PCI Express 4.0 – Viper VP4100 1 Tb. Устройство оснащено контроллером Phison E16 и 3D TLC типом памяти, хотя, конечно же, главной особенностью стало использование нового поколения интерфейса. Взглянем на характеристики модели:
Невероятно, но для данной модели заявлено до 5000 МБ/с чтения и 4400 МБ/с записи, а также до 800 000 IOPS. Впечатляюще, сможем ли мы получить подобные цифры? Проверим на этапе тестирования, заодно посмотрим, как чувствует себя диск в разных ситуациях.
Как можно заметить, новый интерфейс пока используется в рамках старших решений, какое-то время так будет продолжаться и дальше, но с расширением PCIe на большее число платформ, наверняка появятся быстрые диски и в более бюджетном секторе.
Внешний вид и особенности Patriot Viper VP4100 1 Тб
Твердотельный диск Viper VP4100 поставляется в небольшой картонной упаковке, с обеих сторон которой присутствует информация о диске, скоростях работы и емкости.
Верхняя часть упаковки может открываться как страница книги, под ней мы видим окно с, участником сегодняшнего тестирования, то есть диском. Особой дополнительной комплектации не предусмотрено, вместо руководство на коробку вынесена исчерпывающая информация о работе устройства. Внутри находится пластиковый бокс, надежно фиксирующий SSD.
Форм-фактор устройства M.2 2280, позволит установить его в ПК и другие системы, где есть место под высокопроизводительный SSD. Обратите внимание на установленный радиатор диска, он серьезно снижает нагрев компонентов (контроллера и памяти) устройства. Таким образом, если вы хотите установить SSD Viper VP4100 в тонкий ноутбук или моноблок, убедитесь, что там присутствуют охлаждающие элементы над соответствующими слотами M.2. Это поможет не только улучшить температурный режим, но и повлиять на стабильность высоких скоростей во время длительной нагрузки.
Радиатор достаточно толстый и ребристый, должен хорошо справляться со своей задачей. Иногда разработчики устанавливают только плоскую металлическую пластину, хотя и оно помогает, но такой радиатор как на Patriot Viper VP4100 будет работать намного эффективнее.
Под радиатором находятся основные компоненты, с которыми он сообщается при помощи мягких термопрокладок. Это контроллер и память, а также микросхема буферной памяти.
С тыльной стороны печатной также расположена пара микросхем NAND Flash и одна микросхема, отведенная под буфер. Полная емкость в 1 Тб, размещается, таким образом, силами четырех микросхем.
Диск построен на базе мощного контроллера Phison PS5016-E16, работающего с PCIe 4.0 и 3D NAND. Этот контроллер работает со всеми современными типами памяти и обладает невероятной мощностью. В этом ему помогают все восемь каналов памяти.
Память с маркировкой TABBG65AWV является 3D TLC производства Toshiba со структурой трех бит на ячейку. А микросхемы буфера составляют общую емкость в 1 ГБ.
Системную информацию о начинке удалось получить при помощи утилиты Phison NVMe Flash ID2. 3D память Toshiba использует 96 слоев, это последние поколения микросхем.
Что же, пора приступать к тестированию диска, но перед этим рассмотрим еще утилиту, которую производитель предлагает в качестве бонуса для диска.
Patriot PCIe SSD ToolBox v 1.3
Также с официального сайта вы сможете скачать фирменную утилиту Patriot PCIe SSD ToolBox v 1.3, с поддержкой данного накопителя. Давайте рассмотрим ее возможности.
Программы подобного рода, дают информационную поддержку пользователя. Зачастую утилиты помогают оценить уровень износа устройства и выполнить некоторые другие действия. На главном экране мы видим основную информацию о поддерживаемых дисках, если их будет несколько (поддерживаются диски Patriot на базе контроллеров Phison с интерфейсом PCIe), они станут доступны для выбора.
На второй вкладке можно открыть S.M.A.R.T. для каждого из дисков и оценить, таким образом, некоторые параметры, например, износа.
В третьей вкладке проводится системная очистка диска – Secure Erase. Это высокий уровень очистки ячеек, при котором вся информация с них полностью затирается. Считается что это система безопасности, однако, данный метод нередко использовался для возвращения диска в условно исходное состояние, когда скорости работы находятся на пике. Также подобные действия помогают убрать всевозможные данные на разделах диска, иногда это актуально, когда из ОС это нельзя напрямую сделать.
В последней вкладке находится простой интерфейс для обновления прошивок. Если есть доступные прошивки, то их удастся загрузить и установить. Следуйте рекомендациям производителя в этом деле.
Тестирование Patriot Viper VP4100 1 Tb
Первый тест в списке, пиковые скорости последовательного чтения в нем составили 4400 МБ/с, а записи 3900 МБ/с. Обратите внимание, что используется версия бенчмарка 4.0f2 немного более требовательная чем старая 2.4, которой уже очень много лет.
CrystalDiskMark 7.0 раскрыл потенциал устройства полностью, именно здесь можно увидеть заветные 5008 МБ/с чтения, что гораздо быстрее ряда топовых и гораздо более дорогих устройств на базе интерфейса прошлого поколения PCIe 3.0. Скорость записи при этом составила 4452 МБ/с. Все полностью соответствует заявленным показателям. Тестирование в однопоточном 4К режиме показывает, что диск продемонстрировал в районе 61 МБ/с, напомню, что быстрые накопители демонстрируют в этой дисциплине порядка 50 МБ/с, а типовые показатели для SATA-твердотельных накопителей 35 – 45 МБ/с.
Результат в IOPS также не подводит, около 790 000 IOPS чтения и 745 000 IOPS записи. Сравнивать с рядовыми дисками, набирающими менее 100 000 IOPS (SATA) и 300 000 – 500 000 IOPS (NVMe, PCIe 3.0) бесполезно.
Но как диск отнесется к записи емкого файла видеопотока в 64 ГБ? На этот вопрос ответит AJA VideoSystems Test. Как мы видим, диск записывал на скорости около 4000 МБ/с этот файл, а считывал при 4200МБ/с. Линия скорости записи и чтения идеально ровная, скорость полностью стабильна без просадок, тогда как даже емкие диски теряли темп в этом тесте, и далеко не всегда могли удерживать планку скорости.
PCMark 8 дает комплексную оценку пропускной способности дисковой подсистемы. И вот какой результат мы видим. Я и не сомневался, что диск окажется быстрейшим, и также добавил в график результат некоторых других PCIe устройств, которые были на тесте, чтобы было с чем сравнить. Как мы видим, Patriot обходит быстрейших из них, так как новое поколение SSD сможет похвастаться, как раз таки выросшей полосой пропускания по интерфейсу.
Выводы
Новый стандарт PCI Express 4.0, только появился и пока доступен на одной платформе, но это только начало. В след за AM4 свою версию обновленных интерфейсов представит Intel вместе со следующим поколением CPU. После того как оба участника рынка начнут предлагать решения для установки видеокарт и SSD под PCI 4.0, то и рынок твердотельных накопителей расширится в этом направлении. А пока что вы можете опробовать новые технологии уже сейчас, обладая нужной платформой и Patriot Viper VP4100.
При выборе твердотельного накопителя из разряда производительных устройств для энтузиастов, Patriot Viper VP4100 станет отличной покупкой даже при отсутствии у вас новой платформы. Его потенциал будет раскрыт не полностью, да, однако, он все еще предоставит достаточно высокие скорости (примерно до 3500 МБ/с), что характерно для быстрейших PCIe 3.0 дисков. К тому же, если вы рассчитываете перейти на обновленную платформу в течение ближайших несколько лет, то вместе с ней будет приятно получить увеличение быстродействия вашего диска, приобретенного когда-то. Емкость устройств данной серии, от 1 Тб, и поэтому они живучи, не зря производитель дает гарантию в 5 лет.
Накопитель стоит дороже бюджетных SATA-решений и решений NVMe базового класса, которые, к слову, Patriot также выпускает. Но это не просто так, ведь в нем объединены мощные технологии. Никаких компромиссов тут нет. Быстрый контроллер, высокая емкость, отличная живучесть, передовой интерфейс. Все это делает Patriot Viper VP4100 оптимальным для любых задач требующих высоких мощностей, где он проявит себя с лучшей стороны. Определенно, твердотельный накопитель Viper VP4100 найдет свое место в высокопроизводительных ПК специалистов, энтузиастов и геймеров, обеспечивая эффективность по всем направления, будь то работа или игры.