NVMe против SATA: судья — ноутбук ASUS

«Дисковая революция» с по­яв­ле­ни­ем на­ко­пи­те­лей M.2 от­кры­ла но­вые ва­ри­ан­ты SSD для ком­плек­та­ции но­ут­бу­ков, ос­та­вив вы­бор не толь­ко по це­не, но и по ря­ду фак­то­ров, на­пря­мую свя­зан­ных с про­из­во­ди­тель­но­стью, ком­фор­том и экс­плу­а­та­ци­он­ны­ми ха­рак­те­рис­ти­ка­ми. Оце­ним их, ис­поль­зуя уни­вер­саль­ную плат­фор­му ASUSPRO P2540F с до­ступом к от­се­ку, где ус­та­нов­ле­ны на­ко­пи­те­ли NVMe и SATA.

Закрыть вопрос «NVMe против SATA» можно, даже не при­сту­пая к тес­ти­ро­ва­нию: преимущество NVM Express пе­ред ус­та­ре­ва­ю­щим Se­ri­al ATA очевидно. Дело за ко­ли­че­ст­вен­ны­ми оценками и их трактовкой. Срав­ним для это­го весь­ма бюд­жет­ный WD PC SN520 (в прошлом — SanDisk), использующий в подключении все­го две линии PCI Express, с на­ко­пи­те­лем King­ston SA400M8, подключенным к традиционной шине SATA. За его ра­бо­ту отвечает AHCI-кон­т­рол­лер в со­с­та­ве сис­тем­ной ло­ги­ки от Intel (чипсет 400-й серии). Оба устройства выполнены в кон­ст­рук­ти­ве M.2.

Тестирование с помощью AIDA64

Первое впечатление о производительности соперничающих ар­хи­тек­тур дает информационная утилита AIDA64:

Не вдаваясь в подробности, можно сразу отметить тро­е­крат­ное пре­вос­ход­с­т­во интерфейса, не тре­бу­ю­ще­го по­сред­ни­ков в ви­де AHCI-кон­т­рол­ле­ра, что, впрочем, мало ска­зы­ва­ет­ся на таком па­ра­мет­ре, как Ave­rage Re­ad Ac­cess — вре­ме­ни до­сту­па к данным. Это означает, что лучшая про­пус­к­ная спо­соб­ность NVMe мало скажется на ла­тен­т­но­с­ти, и, вслед­ст­вие этого, — на субъ­ек­тив­ных ощу­ще­ни­ях поль­зо­ва­те­ля за ком­пью­те­ром.

Слово NIOBench

На этом можно было бы и закончить сравнение SATA SSD с NVMe, но мы пойдем дальше и по­ста­ра­ем­ся узнать больше. В кон­це кон­цов, плат­фор­ма, общаясь с накопителем, выполняет не только чтение, но и запись. Для по­стро­е­ния объ­ек­тив­ной ха­рак­те­рис­ти­ки обоих M.2 устройств воспользуемся инженерным релизом ути­ли­ты NIOBench. С ее по­мо­щью из­ме­рим ско­рость чте­ния и за­пи­си, как с привлечением ускоряющих ме­ха­низ­мов драйверного стека Windows 10, так и бло­ки­руя все спе­ку­ля­тив­ные опе­ра­ции.

Неблокирующий сценарий

Сначала используем все пре­и­му­ще­с­т­ва, которые предоставляет опе­ра­ци­он­ная система: неблокирующий сце­на­рий NIO Chan­nels имен­но для это­го и пре­дус­мот­рен и использует самый про­из­во­ди­тель­ный режим ввода-вывода.

Левый скриншот — показатели SATA-накопителя King­ston SA400M8,
правый — NVMe-устройство от Western Digital в неблокирующем сценарии NIOBench

Как видим, по-прежнему сохраняя трех­крат­ный перевес в скорости чтения, WD PC SN520 не оставляет ни­ка­ких шан­сов со­пер­ни­ку при оцен­ке про­из­во­ди­тель­но­с­ти записи. Здесь преимущество еще уд­ва­и­ва­ет­ся — King­­ston SA400M8 от­ста­ет в 5,84 раза: сказывается наличие «слабого звена» в виде AHCI-контроллера.

Релевантность с результатами, полученными в AIDA64, для SATA-интерфейса достаточно высокая. Рас­хож­де­ние с NVMe даже по самым скромным оценкам составляет около 15%. Оно объ­яс­ня­ет­ся тю­нин­гом, при­су­щим AIDA64 в от­но­ше­ни­ях со стеком драйверов PCIe-шины, а также влиянием Java-среды, в которой опе­ри­ру­ет NIOBench.

Нативный сценарий

Стоило нам только отказаться от кэ­ши­ро­ва­ния и буферизации потоков данных (и обслуживающих спе­ку­ля­тив­ных ме­ха­низ­мов — уп­реж­да­ю­ще­го чтения и отложенной записи), как картина про­из­во­ди­тель­но­с­ти обоих на­ко­пи­те­лей кар­ди­наль­но по­ме­ня­лась.

Левый скриншот — показатели SATA-накопителя King­ston SA400M8,
правый — NVMe-устройство от Western Digital в нативном сценарии NIOBench

NB: Для того, чтобы упредить вопрос о количестве итераций (в неблокирующем сценарии их было 500, в на­тив­ном — все­го 40), за­ме­тим, что в первом случае NIOBench сначала записывает все файлы и только по­том их вы­чи­ты­ва­ет. На­тив­ный тест повторяет цикл «запись → чтение → копирование» для тестового фай­ла пред­пи­сан­но­го раз­ме­ра (в дан­ном слу­чае 1 ГБ), повторяя серию файловых операций заданное ко­ли­че­с­т­во раз. Ес­ли для оценки про­из­во­ди­тель­но­с­ти в не­бло­ки­ру­ю­щем сценарии требуется дли­тель­ная про­це­ду­ра, то в на­тив­ном сценарии минимизация влияния вспо­мо­га­тель­ных согласующих опе­ра­ций про­ис­хо­дит уже после пер­во­го де­сят­ка тестовых итераций.

Сравнивая полученные результаты, довольно просто заметить, что King­­ston SA400M8 не так уж плох в смыс­ле чте­ния. Мож­но даже сказать, что он очень хорош! Во всяком случае, лучше даже, чем WD PC SN520, ис­поль­зу­ю­щий все пре­и­му­ще­с­т­ва PCIe-шины. А со стороны выглядит так, как будто оба устройства в чтении ог­ра­ни­че­ны те­о­ре­ти­че­ским пре­де­лом воз­мож­но­с­тей SATA-III с его 600 MBPS. Когда дело доходит до записи, здесь AHCI-кон­т­рол­ле­ру не­чем крыть ко­зы­ри NVMe: шестикратное пре­и­му­ще­с­т­во как бы­ло у WD PC SN520, так и осталось.

Что осталось за кадром?

Легко накопителю King­­ston SA400M8 тягаться с «синим» NVMe от Western Digital, даже проигрывая с раз­гром­ным сче­том. Если бы устройство, подключенное к PCIe-шине, нарастило количество линий и уско­ри­лось за счет Gen4, бе­лый флаг стоило бы выбросить еще до поединка (что умеет Seagate Fire­Cuda 520, мож­но увидеть здесь). Но устраивать со­рев­но­вания в разных весовых ценовых категориях — не наш метод.

В споре между SATA и NVMe x2 часто можно услышать аргумент из серии: а у вас устройство греется! В про­цес­се тес­ти­ро­ва­ния ста­ло ясно, что и King­­ston SA400M8, и WD PC SN520 нагревались в одном и том же сце­на­рии при­бли­зи­тель­но на 10°C. С той лишь разницей, что базовые условия у них неодинаковы: NVMe по оп­ре­де­ле­нию горячее, чем SATA на те же самые 10°C!

Это могло бы стать аргументом, если бы не абсолютные значения зафиксированных температур в ок­ру­жа­ю­щей сре­де 24°C: King­­­ston SA400M8 нагрелся с до 34°C, а WD SN520 исходно оказался горячее и нагрелся с 33°C до 45°C. Поль­зо­ва­те­лям кор­по­ра­тив­но­го ноутбука ASUSPRO P2540F и в первом, и в о втором случае вол­но­вать­ся не о чем: надежная система вентиляции и охлаждения легко справляется с таким нагревом.