Обзор производительности NVMe-накопителя Transcend MTE220S

Разрабатывая семейство NVMe SSD-накопителей MTE220S, компания Transcend выбрала в качестве по­став­щи­ка контроллеров для шины PCI Ex­press про­ве­рен­ные ре­ше­ния от Silicon Motion. Модельный ряд се­мей­ст­ва пред­став­лен тре­мя мо­де­ля­ми: младшей 256 ГБ, опорной 512 ГБ и старшей 1 ТБ. Все они ос­на­ща­ют­ся ин­тер­фей­с­ным чипом SM2262ENG — точно таким же, как и ранее рассмотренная мо­дель SX8200 Pro от кон­ку­ри­ру­ю­щей ADATA.

Устройство

В отличие от пред­шест­вен­ни­ка Transcend MTE110S, вы­пол­нен­но­го на без­­бу­­фер­­ном SM2263XT от Silicon Mo­tion, но­вин­ка ос­на­ще­на DRAM-бу­фе­ром про­из­вод­ст­ва Samsung K4B4G1646B-BYMA. Суффикс в на­з­ва­нии чипа го­во­рит о том, что это оригинальная реализация DDR3-1866. Он и должен стать за­ло­гом про­из­во­ди­тель­но­с­ти MTE220S, обес­пе­чи­вая контроллер SM2262ENG сво­бо­дой ма­нев­ра при обмене дан­ны­ми с цен­т­раль­ным про­цес­со­ром.

На компонентной стороне накопителя TS512GMTE220S установлена одна микросхема, емкостью 512 МБ. У млад­шей мо­де­ли буферное ОЗУ будет вполовину меньшего объема, у старшей те­ра­байт­ной модели — вдвое большего.

Для этого на стороне пайки универсальной платы NVMe-накопителя от Transcend есть место для ус­та­нов­ки еще од­но­го бу­фер­но­го чипа, что в сумме обеспечит ги­га­байт­ное пространство для операций с 3D NAND па­мя­тью уст­рой­ст­ва.

Производительность

Оценим производительность твердотельного накопителя TS512GMTE220S с помощью собственной утилиты NIOBench. Для это­го вы­бе­рем два режима тестирования: асинхронный, использующий все пре­и­му­ще­ст­ва опе­ра­ци­он­ной сре­ды, и на­тив­ный, опи­ра­ю­щий­ся на «голый энтузиазм» алгоритмов контроллера Silicon Motion SM2262ENG.

Для того чтобы разобраться в противоречивых метриках, сведем полученные в процессе тес­ти­ро­ва­ния ра­пор­ты к гра­фи­че­ско­му представлению.

Запись

В аснхронном режиме скоростной темп, взятый с самого начала тестирования, уверенно держится на уровне 3000 MBPS до тех пор, пока не исчерпаются возможности SLC-кэширования накопителя MTE220S. По­след­нюю четверть пути съем мет­рик SSD-диска демонстрирует врожденные качества ячеек 3D NAND TLC, фор­ми­ру­ю­щих за­по­ми­на­ю­щую ма­т­ри­цу уст­рой­ст­ва. 500 MBPS — это и есть пер­­во­­здан­­ная про­из­во­ди­тель­ность TLC без прикрас.

Дополнительные возмущения вносят алгоритмы кэширования операционной системы. Отсюда экс­т­ре­му­мы в пи­ке до­сти­га­ю­щие рекордных 4500 MBPS, что, впрочем, закономерно ком­пен­си­ру­ет­ся провалами до 2500 MBPS.

Нативный режим, очищенный от влияния ОС, по своей сути не исчерпывает ресурсов SLC-ак­се­ле­ра­ции на всем про­тя­же­нии гра­фи­ка. Именно внутреннее кэширование SSD-накопителя Transcend MTE220S вре­мя от вре­ме­ни обес­пе­чи­ва­ет ско­рость за­пи­си на уровне 2000 MBPS. Средневзвешенные показатели устройства за­мет­но скром­нее: NIOBench га­ран­ти­ру­ет результат не хуже 1520 MBPS.

Чтение

В чтении данных асинхронный и нативный режим уступают друг другу роли лидера и аутсайдера. Первый из них уве­рен­но держит планку производительности на уровне 1300 MBPS, поднимая необъяснимые «горсты» до ре­корд­ных для се­бя 2000 MBPS. Скорее всего, сказываются упреждающие чтения со стороны ОС. Как следует из гра­фи­ка, их нет на на­чаль­ном эта­пе тес­ти­ро­ва­ния. Логично предположить, что статистика запросов, оп­ре­де­ля­ю­щая стра­те­гию вы­пол­не­ния опе­ра­ций, формируется и оценивается алгоритмами ОС с некоторой задержкой.

Не следует также забывать и о внутренних про­це­ду­рах на­ко­пи­те­ля, вы­пол­ня­е­мых па­рал­лель­но с об­ра­бот­кой за­про­сов чте­ния и записи: речь идет об оп­ти­ми­за­ции раз­ме­ще­ния данных и ос­во­бож­де­нии пространства в SLC-об­лас­ти для но­вых опе­раций записи.

Нативный режим явно лучше: стабильные 1500 MBPS при чтении данных сменяются вдвое более про­из­во­ди­тель­ны­ми всплес­ка­ми, которые на начальном этапе создают иллюзию непотопляемого плато. Но сно­ва ска­зы­ва­ет­ся ог­ра­ни­чен­ный ре­сурс SLC-кэширования. Как только быстрые од­но­у­ров­не­вые ячей­ки за­по­ми­на­ю­щей мат­ри­цы ис­чер­пы­ва­ют­ся, базисная TLC-матрица показывает, на что она способна.

CrystalDiskMark: особое мнение

Результаты, полученные с помощью тестового программного обеспечения CrystalDiskMark вы­па­да­ют из од­но­род­но­го по­ля ра­нее полученных метрик накопителя Transcend MTE220S.

Складывается впечатление, что на современных SSD данные уже находятся в DRAM-буфере накопителя и чи­тать их из NAND не требуется. В результате показатели CrystalDiskMark ока­зы­ва­ют­ся неадекватными ре­аль­ной про­из­во­ди­тель­но­с­ти. Впрочем, реальные приложения тоже могут с выгодой использовать этот факт.

Итоги

Для грамотной трактовки результатов, напомним, что нативный тест, в котором минимизировано вли­я­ние бу­фе­ри­за­ции и кэ­ши­ро­ва­ния на уровне ОС, циклически выполняет запись, чтение и копирование по одному фай­лу ука­зан­но­го объе­ма для заданного количества файлов. Асинхронный тест, реализуя сценарий «наводнения» пол­но­стью за­пи­сы­ва­ет ука­зан­ное ко­ли­че­ст­во файлов, только после этого переходит к фазам чтения и копирования. Именно при такой последовательности операций дают о себе знать фундаментальные ограничения, присущие SLC-кэшированию.