Тест SSD-накопителя WD Blue на топовом ноутбуке Lenovo IdeaPad

В ноябре 2016 года компания WD представила в Украине первые 2 линейки SSD-дисков с интерфейсом SATA — WD Green и WD Blue. В декабре минувшего года наша редакция протестировала твёрдотельные накопители серии WD Green, и вот теперь мы получили на тест накопитель WD Blue. Напомним, «зелёная» серия позиционировалась, как накопители начального уровня, а «голубая» продвигается компанией, как высокопроизводительное решение и превосходит WD Green почти по всем показателям. Так ли это — покажут тесты.

Накопители WD Blue доступны в двух форм-факторах: 2,5-дюймовом с толщиной 7 мм и M.2 (22 мм х 80мм). В обеих линейках используется память TLC-типа и интерфейс SATA 6 Гбит/с. Продукты серии WD Blue доступны с объёмом 250, 500 и 1000 ГБ. На тестирование мы получили диск в 2,5-дюймовом форм-факторе ёмкостью 250 ГБ.

SLS, MLC, TLC — что дальше?

Как известно, первые твёрдотельные накопители использовали энергонезависимую память SLC (Single Level Cell) – ячейки с одним уровнем. Такая ячейка способна хранить только один бит информации и, соответственно, два логических состояния — 0 и 1, то есть, при появлении напряжения ячейка переходит из состояния «выключено» в состояние «включено». SLC-память отличается самой высокой производительностью, низким потреблением электроэнергии и наибольшим количеством циклов перезаписи.

MLC (Multi Level Cell — многоуровневая ячейка) использует четыре отдельных значения напряжения для представления четырёх логических состояний (00, 01, 10, 11), таким образом, может хранить два бита в одной ячейке. В сравнении с SLC обладает меньшей стоимостью, но и меньшей выносливостью.

TLC — (Three Level Cell – трёхуровневая ячейка) — это высокоплотная флеш-память, способная хранить по три бита данных в каждой ячейке. TLC использует восемь отдельных значений напряжения для представления восьми логических состояний (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111). Однако с физической точки зрения все три типа NAND-памяти построены идентично, единственным отличием является то, что ячейки хранят в себе различное количество зарядов. Теоретически, уровни напряжения для каждой ячейки можно было бы наращивать и далее, скажем, выпустить Four Level Cell и хранить 16 различных логических состояний. Однако здесь есть проблема: чем больше уровней электрического заряда дифференцируется в ячейке, тем сложнее технология производства и меньше срок службы. Поэтому технология TLC, представленная компанией Samsung ещё в 2012 году, несколько лет не находила массового применения по причине высокой сложности производства. Создание такой памяти требует совершенных и отлаженных производственных процессов. Низкий же выход пригодных кристаллов отвергает напрочь всю экономическую целесообразность трёхбитовой памяти.

Отметим, что память TLC может работать в режиме SLC, то есть, в более простом, с технологической точки зрения, режиме, но не наоборот. Эта особенность используется производителями для кеширования данных во время операций ввода-вывода, о чём будет рассказано дальше.

Что под капотом WD Blue

Основу модели WD Blue составляют 4 микросхемы флеш-памяти SanDisk 15-нм TLC NAND, каждая объёмом 64 ГБ. В сумме это составляет 256 ГБ, однако пользователю доступно лишь 250 ГБ, остаток производитель отвёл под процедуру выравнивания износа ячеек памяти. Известно, что если регулярно записывать данные в один и тот же блок ячеек памяти, то он быстро выйдет из строя. Задача контроллера — следить за равномерным распределением данных по всем блокам накопителя. В серии WD Green под эту задачу было отведено целых 16 ГБ, в WD Blue — только 6 ГБ. Тем не менее, для модели WD Blue 250 ГБ вендор гарантирует довольно немалый ресурс перезаписи данных — 100 ТБ, то есть информацию на диске можно полностью перезаписать около 400 раз. Очевидно, что в «голубой серии» используется память более высокого качества, чем и обусловлен высокий ресурс при меньшем объёме резервного пространства.

Накопитель WD Blue продвигается производителем как высокопроизводительное решение для хранения данных

В качестве «управляющего центра» накопителя служит 4-канальный контроллер Marvell 88SS1074. Основная сфера его применения — это твердотельные накопители на TLC NAND памяти, выполненной по техпроцессам 15-19 нм, хотя он поддерживает и память MLC/SLC/3D. В чип интегрирована поддержка шифрования данных на аппаратном уровне по алгоритму AES 256 bit и обновлённый алгоритм коррекции ошибок. Впервые этот контроллер был анонсирован ещё в мае 2014 года, однако применение в массовых продуктах нашёл лишь год спустя.

2,5-дюймовый WD Blue с интерфейсом SATA rev 3.0

Флеш-память TLC-типа отличается не самым высокими скоростями записи и стирания, она медленнее, чем MLC или SLC, поэтому современные накопители на её основе оснащают средствами дополнительной буферизации данных во время операций ввода-вывода. В модели WD Blue для этой задачи служит чип памяти LDDR3-1866 объёмом 256 Мбайт. Кроме того, с этой целью здесь применяется технология SanDisk nCache 2.0. Суть её в том, что в каждом кристалле памяти определённое число блоков работает в режиме SLC, поэтому записываемые данные сначала попадают в быструю область памяти SLC, после чего записываются в массив TLC.

Упрощённая схема работы технологии буферизации SanDisk nCache 2.0

TRIM как средство против «деградации» SSD

Алгоритм выполнения операций записи-удаления данных в SSD-накопителях значительно отличается от аналогичных операций в классических жёстких дисках. При удалении файлов блоки данных лишь помечаются как «неиспользуемые» в файловой системе. И если через некоторое время операционная система произведёт запись в один из секторов, считающихся свободным местом, для SSD-накопителя такая операция будет рассматриваться как перезапись информации. Для жёсткого диска это не имеет особого значения, но в SSD по причине работы функции выравнивания износа перезаписывание данных приведёт к тому, что запись в один и тот же логический сектор в реальности будет произведена в разные физические секторы. Предположим, в логический сектор Х нужно записать 2 вместо 1, в итоге «двойка» пишется в другой физический сектор, а в прежнем остаётся запись «единицы», притом сам сектор помечается, как неиспользуемый. Со временем накопление подобных секторов ухудшает производительность дальнейших операций записи.

Чтобы устранить деградацию дискового пространства в современных ОС используется технология TRIM, её применение позволяет SSD-приводу уменьшить негативный эффект от накопления «мусорных данных» путём их удаления. С другой стороны, подобная операция полностью стирает данные в ячейках, восстановить в них информацию в дальнейшем практически невозможно.

Утилита TRIMcheck подтверждает, что функция TRIM работает

Чтобы проверить, работает ли в вашей системе команда TRIM можно воспользоваться утилитой TRIMcheck. Принцип её работы заключается в следующем: утилита записывает произвольные данные на диск и отмечает адреса виртуальных блоков, в которых они размещены. Эти адреса она сохраняет в JSON-файле в своей папке, после чего удаляет вышеуказанные данные — это и заставляет операционную систему выполнить команду TRIM. Далее утилита проверяет, находится ли записанная ранее информация по сохраненным адресам. В случае их отсутствия можно сделать вывод, что контроллер выполнил команду TRIM и удалил данные.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:

• Американцы создали сверхскоростную распределённую систему хранения данных
• Seagate анонсировала рекордно тонкий жёсткий диск на 500 ГБ
• Lenovo Yoga 900S — тест ноутбука на «медленном огне»

Дефрагментация

Одной из важнейших задач контроллера SSD-диска является распределение данных по ячейкам памяти с целью их равномерного износа. Такой процесс также называют дефрагментацией памяти, и его алгоритмы подразумевают, в том числе, и «сбор мусора». Тем не менее, с точки зрения операционной системы, файлы разбросаны по диску, а значит — файловая система фрагментирована. В отличие от механических жёстких дисков, здесь фрагментация не оказывает какого-либо значения на производительность накопителя. Более того, за дефрагментацию данных отвечает исключительно интегрированный контроллер. Использование же средств ОС или сторонних программ для дефрагментации лишь навредит, поскольку вынуждает контроллер перемещать данные по диску без какой-либо необходимости, снижая при этом срок службы накопителя.

Итоги тестирования

В качестве платформы для измерения производительности был собран компьютер на базе процессора Intel Core i5-3570K 3,40 ГГЦ, ОЗУ 8 ГБ DDR3, материнской платы Gigabyte GA-B75M-D3V и жёсткого диска Hitachi HUA722050CLA330 500 ГБ. ОС Windows Server 2008 R2 установили на диск Hitachi, накопитель WD Blue подключён, как slave через интерфейс SATA Rev 3.0 (максимальная скорость передачи данных может достигать 6 Гбит/cек).

Для определения производительности WD Blue мы применили утилиты AJA SystemTest, AS SSD Benchmark, ATTO Disk Benchmark, BlackMagic Disk Speed Test, CrystalDiskMark и HD Tune.

ATTO Disk Benchmark — популярная и проверенная утилита для тестирования скорости чтения/записи жёстких дисков. Главная особенность программы заключается в том, что она может тестировать накопители с предопределённым размером блока.

Результаты тестирования при помощи утилиты ATTO Disk Benchmark, размер эталонного файла 64 КБ

Итоги тестирования, ATTO Disk Benchmark, размер эталонного файла 16 МБ

ATTO Disk Benchmark, размер эталонного файла 256 МБ

ATTO Disk Benchmark, размер эталонного файла 1 ГБ

AS SSD Benchmark — ещё одна популярная программа для тестирования, позволяет определить скорость чтения и записи данных на SSD-привод в нескольких режимах. Тест «Seq» определяет, как быстро диск может записать и считать файл размером 1 ГБ. В тестах «4K» измеряется скорость чтения/записи при доступе к случайно выбранным блокам по 4 килобайта. Режим «4K-64» аналогичен предыдущему, за исключением того, что операции чтения и записи распределяются на 64 цепочки. В меню Tools также доступен модуль Copy-Benchmark, который определяет, с какой скоростью SSD-привод способен копировать файлы, в то время как модуль Compression-Benchmark измеряет, как быстро твердотельный накопитель сжимает данные.

Результаты тестирования WD Blue посредством утилиты AS SSD Benchmark

Для сравнения приведены результаты тестирования при помощи AS SSD Benchmark накопителя начального уровня WD Green. Как хорошо заметно, по большинству параметров он значительно уступает диску WD Blue

Результаты тестирования AS SSD Copy-Benchmark для WD Blue

Результаты тестирования AS SSD Compression- Benchmark для WD Blue

CrystalDiskMark — одна из самых популярных программ для измерения скорости дисков, определяет как скорость последовательного, так и случайного чтения-записи. Отдельно можно задавать размер эталонного файла — от 1 ГБ до 32 ГБ.

• Sec Q32T1 — тестирование последовательного чтения и записи данных при глубине очереди 32;
• 4К QD32 — измерение скорости случайного чтения и записи блоков, размер которых составляет 4 Кб при глубине очереди 32;
• Seq — запускается тестирование последовательного чтения и записи данных;
• 4К — выполняется тестирование случайного чтения и записи блоков, размер которых составляет 4 Кб при глубине очереди 1.

Собственно, именно параметр Seq — скорость последовательного чтения и записи — производитель указывает в характеристиках диска.

Таблица 1. Результаты тестирования с помощью CrystalDiskMark

Итоги тестирования WD Blue с помощью CrystalDiskMark. Размер эталонного файла — 1 ГБ

Для сравнения приведены результаты тестирования такой же программой накопителя WD Green. Картина идентична: по большинству параметров он значительно уступает диску WD Blue

Утилита AJA System Test Lite первоначально была предназначена для определения продуктивности систем для цифрового видео и постпроизводства. Программа эмулирует запись и чтение видеофайлов на жёсткий диск и с него и отображает результаты в простом, легко читаемом формате с использованием скорости передачи данных или частоты кадров. Отдельно можно задавать размер тестового файла.

Таблица 2. Результаты тестирования AJA System Test для различных размеров тестовых файлов

Результат измерения производительности посредством AJA System Test. Программа эмулирует запись видеопотока формата Full HD 10 bit RGB, размер тестового файла 512 МБ

Тестирование с помощью Black Magic Disk Speed Test, размер эталонного файла 1 ГБ. Зелёными флажками указаны все режимы видеозаписи, для которых можно использовать диск WD Blue

Black Magic Disk Speed Test, размер эталонного файла 5 ГБ. Число зелёных флажков намного меньше, крестиками указаны режимы, которые накопитель не поддерживает из-за недостаточной производительности

В отличие от других benchmark-утилит, программа HD Tune при измерении скорости записи пишет на диск файл, соответствующий размеру всего диска. Кстати, именно поэтому тестируемый диск должен быть подключен как slave — ведь тестирование уничтожит всю информацию на диске.

Благодаря буферизации данных nCache 2.0 скорость записи вначале составляет около 500 МБ/сек, но затем снижается до стабильных 200 МБ/сек

Второе тестирование с помощью HD Tune, на этот раз буферизация уже не отражается на скорости записи данных

Измерение скорости считывания информации с помощью утилиты HD Tune. Максимальная скорость достигает 525 МБ/сек, что почти соответствует заявленным паспортным данным (540 МБ/сек)

WD Blue в деле: апгрейд Lenovo IdeaPad 510-15ISK

Результаты синтетических тестов иногда могут варьироваться довольно значительно, однако для конечного пользователя более важно не количество «попугаев» в тестах, а то, какой прирост продуктивности он получит в результате установки накопителя WD Blue. Эффективность апгрейда мы решили испытать на ноутбуке Lenovo IdeaPad 510-15ISK. Это довольно мощный аппарат, оснащённый топовым процессором Intel Core i7-6500U (2,5 ГГц), оперативной памятью 8 ГБ DDR4, внешней видеокартой NVIDIA GeForce GT940MX и жёстким диском Seagate ST2000LM003 объёмом 2 ТБ с подключением по интерфейсу SATA 3. Именно последний компонент мы и решили модернизировать, заменив его на SSD-накопитель WD Blue 250 ГБ.

Собственно, эксперимент был вызван не только любопытством — при всей мощности процессора и других компонентов модели IdeaPad 510-15ISK этот ноутбук оснащён хоть и весьма ёмким (как для лэптопа), но не самым быстрым жёстким диском. Так, утилита HD Tune показала среднюю скорость передачи данных на уровне 86 МБ/сек, причём на минимуме показатель падал до 4,3 МБ/сек. В результате все операции, требующие интенсивного считывания данных выполнялись долго: время полной загрузки Windows 10 занимает около 70 секунд, первый запуск веб-браузера и похожих ресурсоёмких приложений — 10-12 секунд.

Ноутбук Lenovo IdeaPad 510-15ISK

Стоит отметить, что конструкция LENOVO IdeaPad 510-15ISK очень удобна для апгрейда винчестера. Для этого даже не надо снимать заднюю крышку — просто открутить один винт и снять небольшую панель, прикрывающую жёсткий диск. Далее вынимаем классический диск и вставляем вместо него полупроводниковый накопитель. После замены диска нам пришлось переустановить ОС Windows 10 и здесь обнаружилось первое преимущество SSD — время установки системы составило чуть более 10 минут.

Апгрейд винчестера выполнить в IdeaPad 510-15ISK достаточно просто

Запускаем тесты и замеряем производительность. HD Tune показывает увеличение скорости чтения до 420 МБ/сек, PC MARK 7 увеличивает оценку с 3170 баллов до 5456, правда утилита Novabench показывает снижение с 864 до 801 — очевидно, по причине уменьшения объёма диска.

Производительность жёсткого диска модели IdeaPad 510-15ISK, измеренная с помощью HD Tune

Замер производительности накопителя после апгрейда

Измерение общей производительности системы посредством PCMARK7 до и после апгрейда жёсткого диска

А что ощутит пользователь на практике? После перехода на SSD-накопитель время перезагрузки Windows 10 уменьшилось до всего лишь 13 сек., а первый запуск ресурсоёмких приложений занимает всего 2-3 секунд. В целом, как и следовало ожидать, все операции, связанные с интенсивным считываем с диска, ускорились многократно.

Технические характеристики