Обзор SSD-накопителя Samsung 990 Pro

0 0

Samsung 990 Pro — это ожидаемый преемник известного 980 Pro, который готов выйти на передний план как один из самых быстрых SSD-накопителей. По своим характеристикам он способен превзойти даже такие флагманские модели, как SK hynix Platinum P41 и WD SN850X. В настоящее время доступны версии объемом 1 ТБ и 2 ТБ по цене 169 и 289 долларов соответственно, а в следующем году ожидается выход модели на 4 ТБ. Накопитель представлен как с радиатором и RGB-подсветкой, так и без нее. Он оснащен новым контроллером Pascal от Samsung и использует современную V7 TLC NAND флэш-память, что обещает значительное повышение скорости и энергоэффективности.

990 Pro сохраняет все преимущества, присущие накопителям Samsung, включая поддержку фирменного ПО Magician с обновленным функционалом и опцией шифрования данных. Накопитель создан для широкого спектра устройств: от настольных компьютеров до ноутбуков и даже консоли PlayStation 5. Как новый топовый PCIe 4.0 SSD от Samsung, 990 Pro демонстрирует высокие результаты в тестах и оправдывает свою позицию среди лидеров в области производительности. Более того, он занимает место самого быстрого SSD в нашем рейтинге лучших накопителей для PS5.

Характеристики Samsung 990 Pro

Samsung 990 Pro стартует с вариантами емкости 1 ТБ и 2 ТБ, а модель на 4 ТБ планируется к выпуску позже в 2023 году, что порадует пользователей, ищущих высокую емкость от этого бренда. Скорости последовательного чтения и записи достигают впечатляющих 7450/6900 МБ/с, а показатели ввода-вывода в секунду достигают 1,4 миллиона и 1,55 миллиона операций для чтения и записи соответственно. Эти характеристики делают 990 Pro более чем конкурентоспособным, превосходя не только предыдущее поколение 980 Pro, но и такие модели, как SK hynix Platinum P41 и WD SN850X.

Кроме того, Samsung 990 Pro поддерживает шифрование TCG Opal, функцию, редко встречающуюся в потребительских SSD, и предлагает гарантированное количество записей в 600 ТБ на каждый терабайт емкости. Хотя показатели TBW не выделяются чем-то особенным, они соответствуют стандартам и достаточны для предполагаемых сценариев использования устройства.

Для всех емкостей 990 Pro предусмотрены варианты с радиатором и RGB, что является ответом на популярность SN850X от WD. Интересно, что для версии на 4 ТБ также предусмотрен этот вариант, чего не предложили другие конкуренты. Радиатор накопителя соответствует стандарту PCI-SIG D8, обеспечивая высоту менее 8,8 мм и совместимость с множеством устройств, включая PS5.

Начальная цена Samsung 990 Pro составляет $169.99 за 1 ТБ и $289.99 за 2 ТБ, с добавлением $20 за модели с радиатором и RGB, аналогично наценке у SN850X. Ранее отмечалась завышенная стартовая цена на SN850X, которая позднее была скорректирована. У Samsung также были высокие рекомендованные цены на T7 Shield, однако диск в реальности продавался дешевле. Мы ожидаем, что аналогичная ситуация произойдет и с 990 Pro, что сделает его более доступным на фоне конкурентов.

Программное обеспечение и аксессуары Samsung 990 Pro

4 октября Samsung выпустила обновленную версию 7.2 своего фирменного программного обеспечения Magician, приурочив его к выходу 990 Pro. Среди новых возможностей появилось управление RGB-подсветкой для моделей с радиатором. Также Magician предлагает такие важные функции, как перенос данных, диагностика системы, обновления прошивки и драйверов, а также инструмент для безопасного стирания PSID, позволяющий разблокировать зашифрованные диски. Samsung традиционно задает высокие стандарты для программного обеспечения SSD, и эта версия не исключение.

Программа оснащена панелью оптимизации производительности, где можно активировать режим полной производительности, напоминающий оригинальный игровой режим от WD. По сути, он отключает энергосберегающие состояния для повышения производительности. В наших тестах мы сравнивали результаты работы накопителя с включенным и выключенным режимом полной мощности, и эти настройки могут значительно влиять на результаты в зависимости от нагрузки.

Более пристальный взгляд на Samsung 990 Pro

990 Pro имеет довольно стандартный дизайн, с этикетками на передней и задней панелях, которые предоставляют основную информацию о накопителе. Этикетка на задней стороне помогает улучшить теплоотведение. Под верхней этикеткой расположены два пакета NAND, пакет DRAM и контроллер. Контроллер никелирован для повышения эффективности рассеивания тепла, а также используется технология Dynamic Thermal Guard (DTG) от Samsung для улучшения тепловой стабильности. Эта функция уже была применена в 980 Pro и напоминает адаптивное управление температурой, которое можно найти в SN850X. Хотя данная технология не нова, она может оказать положительное влияние на производительность в игровых сценариях.

Samsung 990 Pro оснащен новым контроллером Pascal, который заменил Elpis из 980 Pro. Pascal производится на 8-нм техпроцессе Samsung и также основан на архитектуре ARM. Внешне между контроллерами не видно значительных различий, но Pascal предлагает значительно более высокие показатели производительности. Samsung утверждает, что это достигается благодаря оптимизированному пути передачи данных NAND, реализованному с помощью технологии аппаратной автоматизации, которая сокращает время обработки с использованием алгоритмов кэширования.

Аппаратная автоматизация охватывает весь процесс хранения данных: от интерфейса хоста до флэш-памяти. По мере масштабирования SSD и увеличения параллелизации могут возникать узкие места в IOPS. Аппаратная автоматизация помогает устранить эти узкие места и способствует снижению энергопотребления, что становится все более важным по мере увеличения скорости накопителей. Одним из примеров является аппаратно-ускоренное управление картами флэш-памяти, которое может значительно повысить IOPS по сравнению с управлением слоями трансляции флэш-памяти (FTL), выполняемым программно. Также наблюдаются улучшения в обработке очередей ввода-вывода и передачи данных, а улучшения в параллельной обработке прошивки могут оптимизировать сбор мусора и планирование, аналогично прошивке I/O+ от Phison.

Энергозависимая память, такая как SRAM, используется контроллером для кэширования информации о сопоставлении и буферизации данных перед их записью в энергонезависимую флэш-память NAND. Оптимизация алгоритмов кэширования может значительно повысить общую производительность накопителя. Обычно такие улучшения особенно благоприятно влияют на скорость записи, но они также могут иметь значение для технологий, таких как DirectStorage. Некоторые производители, например Solidigm, внедрили специальные решения для кэширования, позволяя хранить определенные данные в кэше с помощью специализированных драйверов NVMe. В этом контексте знание о типе данных и их использовании (метаданных) может оптимизировать производительность благодаря интеллектуальному кэшированию. Samsung не раскрыла детали своего «кэширования чтения», однако обычно горячие данные хранятся в pSLC для повышения эффективности последующих операций чтения.

Одним из наиболее распространенных алгоритмов кэширования является LRU (least recently used), который удаляет из кэша данные, к которым обращались последними. Тем не менее, этот метод ограничен, если не учитывает пространственную локальность — знание о соседних ячейках памяти. Сложные алгоритмы могут привести к увеличению накладных расходов FTL, что создаст узкие места в производительности. Оптимизация контроллера может повысить максимальный IOPS, разгружая или автоматизируя часть задач, что, в свою очередь, может снизить задержки, хотя не все преимущества могут быть реализованы на потребительском устройстве.

Samsung безусловно добилась значительных успехов с контроллером, но другие компоненты более привычны. Например, использованная память DRAM — это LPDDR4 от Samsung, которая применялась в ряде ее SSD-продуктов. Она обеспечивает небольшую экономию энергии по сравнению с традиционным DDR. Модуль имеет размер 2 ГБ, что соответствует 2 ТБ флэш-памяти при идеальном соотношении. Для модели объемом 1 ТБ ожидается наличие 1 ГБ DRAM. Компоненты питания также являются стандартными для Samsung, и ожидается, что заявленная экономия энергии по сравнению с 980 Pro будет достигнута благодаря новой флэш-памяти и оптимизации контроллера.

Флэш-память Samsung маркирована как K9DVGY8JRD-DCK0, что указывает на использование 176-слойной TLC NAND. В 2 ТБ варианте эта память включает кристаллы объемом 512 Гбит, что обозначено буквой «V», тогда как для предстоящей модели на 4 ТБ могут понадобиться кристаллы «X» с объемом 1 ТБ. Это поколение V7 в линейке V-NAND от Samsung, которая была подробно рассмотрена на ISSCC 2021. В этом году компания также представила свою TLC 8-го поколения, однако многие производители остаются осторожными в отношении производства флэш-памяти с большим количеством слоев. Важно отметить, что это первый случай, когда мы наблюдаем эту флэш-память, являющуюся прямым обновлением 128-слойной TLC V6, использованной в 980 Pro.

Samsung внедрила множество улучшений в этом поколении флэш-памяти, самым значительным из которых является четырехплоскостная архитектура и использование технологии Cell-on-Periphery (COP). Увеличение числа плоскостей способствует большему уровню параллелизма, что, как минимум, повышает пропускную способность. COP напоминает технологию CMOS-under-Array (CUA) от Micron, но это первый случай, когда Samsung применяет такую технологию. Суть заключается в перемещении схемы управления с периферии массива под массив ячеек данных, что может значительно повысить энергоэффективность и уменьшить площадь кристалла за счет размещения управляющей схемы под массивом.

Однако данное расположение создало определенные сложности для Samsung, которые были решены с помощью инновационной конструкции конденсатора. Это позволило улучшить подачу питания при уменьшенных требованиях к площади поверхности. Кроме того, Samsung применяет двойную схему терминации, что позволяет повысить энергоэффективность в ситуациях, когда полные скорости ввода-вывода не требуются. Это должно помочь компании подтвердить свои заявления о превосходной энергоэффективности благодаря использованию архитектуры с низким энергопотреблением.

Samsung является единственным производителем, который успешно избегает наложения строк, что означает использование нескольких массивов NAND с высокой плотностью слоев флэш-памяти. Этот подход сопряжен с определенными трудностями, но позволяет обойтись без необходимости объединения дек. Травление большого количества слоев может привести к увеличению соотношения сторон, что, в свою очередь, может повысить уровень отклонения порогового напряжения между ячейками на различных слоях. Увеличение количества слоев в том же объеме фактически снижает емкость ячейки, что может негативно сказаться на производительности и долговечности.

Для решения этой проблемы Samsung внедрила дополнительную защелку — тип динамического буфера, аналогичный буферам страниц. Эти дополнительные данные используются с помощью схем, которые обеспечивают уточненный заряд ячейки, создавая дополнительную стадию проверки для поддержания более строгих значений битов. Хотя производитель мог бы продолжать добавлять дек и теоретически достичь 800 или более слоев с помощью этой техники, это сопряжено с собственными сложностями. Вместо этого Samsung пришла к выводу, что 176-слойная NAND предлагает оптимальный баланс между производительностью и энергоэффективностью.

Сравнение продуктов

Samsung 990 Pro объемом 2 ТБ можно сравнивать как с его предшественником Samsung 980 Pro, так и с двумя основными конкурентами — WD Black SN850X и SK hynix Platinum P41. В числе популярных дисков также присутствует Crucial P5 Plus. Многие другие конкуренты используют контроллер IG5236 от InnoGrit, как в HP FX900 Pro, или контроллер E18 от Phison, который можно встретить в Kingston KC3000 и обновленной версии Sabrent Rocket 4 Plus. Эти два последних устройства имеют незначительные отличия, включая кэширование pSLC. Все три рассматриваемых диска основаны на 176-слойной TLC от Micron. Мы протестировали 990 Pro как в стандартном режиме, так и в режиме полной мощности.

Тестирование трассировки — 3DMark Storage Benchmark

Тест Storage Benchmark от 3DMark ориентирован на оценку реальной производительности в играх. Каждый раунд этого теста моделирует нагрузку на хранилище, исходя из игровых действий, таких как загрузка игр, сохранение прогресса, установка файлов и запись видеопотоков.

Samsung 990 Pro демонстрирует выдающиеся результаты, surpassing как SN850X, так и Platinum P41, при этом режим полной мощности еще больше усиливает его производительность.

Тестирование трассировки – PCMark 10 Storage Benchmark

PCMark 10 — это тест, основанный на трассировке, который использует разнообразные сценарии из популярных приложений и повседневных задач для оценки эффективности устройств хранения.

В PCMark 10 990 Pro также показывает великолепные результаты, значительно опережая 980 Pro. В данном тесте режим полной мощности не дает дополнительных преимуществ, но сам накопитель существенно превосходит своего предшественника.

Скорость передачи данных – DiskBench

Для оценки производительности хранилища мы используем инструмент DiskBench, который проверяет скорость передачи файлов с помощью кастомного набора данных объемом 50 ГБ. Мы копируем 31 227 файлов разных типов, включая изображения, PDF и видео, в новую папку, после чего проводим тест на чтение недавно записанного zip-файла размером 6,5 ГБ.

Результаты в DiskBench показывают, что высокопроизводительные диски PCIe 4.0 в значительной степени ограничены интерфейсом. Samsung 990 Pro показывает хорошие результаты, но в тесте копирования в основном сравним с SN850X. Platinum P41, в свою очередь, продолжает оставаться на первом месте в этом тесте.

Синтетическое тестирование — ATTO / CrystalDiskMark

ATTO и CrystalDiskMark (CDM) являются бесплатными и удобными инструментами для тестирования производительности хранилищ, часто используемыми производителями SSD для оценки характеристик своих устройств. Оба инструмента помогают понять, как различные устройства справляются с файлами разных размеров.

С ATTO особых сюрпризов не наблюдается. В 990 Pro замечаются небольшие колебания при больших размерах блоков, аналогичные тем, что мы видели в 980 Pro. Эти колебания сменяются местами при 1 МБ и 2 МБ, что, вероятно, связано с изменениями в архитектуре флэш-памяти. Samsung перешла на четырехплоскостную конструкцию с 176 слоями, в то время как 128 слоев использовали двухплоскостную. SSD действительно открывают суперстраницу на всех плоскостях для повышения производительности. Контроллер может вызывать некоторые нежелательные несоответствия, хотя их влияние на реальные сценарии остается предметом обсуждения.

В тестах последовательной скорости CDM 990 Pro демонстрирует улучшения по сравнению с 980 Pro и в целом показывает хорошие результаты. Исключение составляет QD1, хотя производительность по-прежнему остается на достойном уровне. Случайная скорость чтения особенно впечатляет в режиме полной мощности, однако запись в обоих режимах не столь высока. Это неудивительно, учитывая низкую задержку чтения флэш-памяти в 40 мкс, где Samsung добивается успеха. Скорость случайного чтения при низкой глубине очереди обычно отражает «реальные» характеристики накопителя, и 990 Pro демонстрирует лучшие результаты, которые мы видели на данный момент.

Устойчивая производительность записи и восстановление кэша

Официальные спецификации записи представляют лишь часть общей картины производительности SSD. Большинство из них используют кэш записи, который представляет собой быструю область, обычно состоящую из псевдо-SLC флэш-памяти, для временного хранения входящих данных. Когда рабочая нагрузка превышает емкость этого кэша и начинает использовать «родную» TLC или QLC флэш-память, устойчивая скорость записи может существенно снизиться. Для оценки размера кэша записи и его производительности мы применяем Iometer, записывая данные на SSD в течение 15 минут. Также мы отслеживаем восстановление кэша после нескольких периодов простоя.

Samsung 990 Pro объемом 2 ТБ демонстрирует скорость записи до 6,2 Гбит/с в течение первых 39 секунд, что указывает на размер кэша pSLC около 240 ГБ. Официально диск использует технологию TurboWrite 2.0, аналогично 980 Pro, с расчетным объемом в 226 ГБ для 2 ТБ модели. Из этого объема 10 ГБ статичны, а 216 ГБ динамичны. Диск может выполнять операции сжатия в фоновом режиме, что может фактически увеличить размер кэша. При работе в режиме PCIe 3.0 характеристики кэширования могут отличаться. Гибридные кэши становятся все более распространенными и, как правило, обеспечивают хороший баланс между производительностью и стабильностью.

После исчерпания кэша pSLC 990 Pro поддерживает скорость записи около 1,4 Гбит/с в режиме direct-to-TLC. Это медленнее, чем ожидалось, и в конечном итоге все остальные диски в тесте показывают лучшие результаты. Хотя производительность после pSLC может не казаться критически важной в реальной эксплуатации, существует высокая вероятность, что вы столкнетесь с этой ситуацией, когда диск заполнен.

Номинальная скорость записи флэш-памяти Samsung превосходит показатели всех конкурентов на рынке, однако существуют причины для ограничения этой скорости. В первую очередь, это необходимо для обеспечения стабильности производительности, особенно при использовании гибкого кэша pSLC. Более низкие скорости записи также могут привести к меньшему износу флэш-памяти.

Кроме того, управление температурой и энергопотреблением играют важную роль. Оптимизация температуры может увеличить срок службы устройства и стабилизировать его работу, предотвращая дросселирование. Эффективное управление питанием также важно для повышения производительности, особенно в ноутбуках и игровых консолях. Samsung акцентировала внимание на улучшениях в этих аспектах с новым приводом, что обосновано. К тому же API DirectStorage может значительно нагружать накопители, и с более высокопроизводительными дисками производители уделяют больше внимания управлению температурой и энергией.

Потребляемая мощность и температура

Для более глубокого анализа характеристик энергопотребления мы используем модуль Quarch HD Programmable Power Module. Потребление энергии в режиме ожидания имеет важное значение, особенно для пользователей, планирующих обновление ноутбука, так как даже лучшие ультрабуки могут быть оснащены менее эффективными накопителями.

Некоторые SSD могут потреблять несколько ватт в режиме ожидания, в то время как более энергоэффективные модели используют лишь милливатты. Кроме того, стоит учитывать среднее потребление при рабочей нагрузке и максимальные значения, но гораздо важнее рассматривать производительность на ватт. Хотя диск может потреблять больше энергии во время активной работы, более быстрое выполнение задач позволяет ему быстрее переходить в режим ожидания, что в итоге способствует экономии энергии.

Также мы мониторим температуру накопителя, используя данные SMART и инфракрасный термометр, чтобы определить, когда активируется тепловое регулирование и как это сказывается на производительности. Не забывайте, что результаты могут варьироваться в зависимости от типа нагрузки и температуры окружающей среды.

990 Pro демонстрирует хорошую энергоэффективность в обоих режимах питания, превосходя предыдущую модель 980 Pro, но не устанавливая при этом новых рекордов. Его показатели находятся между SN850X и Platinum P41, что считается вполне достойным результатом. Хотя маловероятно, что этот накопитель покажет выдающиеся результаты в более детализированных тестах, его флэш-память значительно эффективнее, чем у 980 Pro. Улучшенные условия низкого энергопотребления в 990 Pro должны обеспечить лучшее функционирование в ноутбуках, а усовершенствованное управление температурой поможет ему поддерживать эффективность во время длительных рабочих нагрузок.

Режим полной мощности немного уступает по эффективности, однако в некоторых случаях разница между ним и обычным режимом может быть значительно более выраженной. Например, ноутбуки лучше используют состояния простоя, поэтому игнорирование этих режимов может значительно увеличить расход заряда батареи. В ситуациях, когда устройство подключено к рабочей станции, режим полной мощности может оказаться полезным. Тем не менее, большинство дисков автоматически повышают свои параметры питания при увеличенных нагрузках, что может больше зависеть от времени отклика, соответствующего задержкам при переходе в режимы питания.

В нашем тесте накопитель показал меньшее потребление энергии в режиме простоя по сравнению с режимом полной мощности, однако следует учесть, что этот тест был ориентирован на типичное использование настольного ПК. На ноутбуках эти накопители, как правило, потребляют меньше энергии в условиях низкого потребления, поэтому разница в режиме полной мощности будет более заметной.

Также мы проверили температурные показатели, чтобы оценить эффективность тепловой оптимизации Samsung. В режиме простоя накопитель работал при температуре около 40 °C (по датчику — 36 °C, по инфракрасному термометру — 45 °C), что является нормальным показателем. После записи более 1,6 ТБ накопитель достиг температуры около 72 °C, что значительно ниже порога дросселирования. Эта температура нагрузки существенно ниже, чем у конкурентов SN850X и Platinum P41. Наш образец 2 ТБ 990 Pro не был оснащён радиатором, но наличие радиатора, вероятно, значительно снизит рабочую температуру.

Испытательный стенд и заметки по тестированию

Мы используем платформу Alder Lake с большинством фоновых приложений, таких как индексация, обновления Windows и антивирус, отключенных в ОС, чтобы снизить изменчивость от запуска к запуску. Каждый SSD предварительно заполнен на 50% емкости и протестирован как вторичное устройство. Если не указано иное, мы используем активное охлаждение для всех SSD.

Заключение

Samsung 990 Pro — это мощный твердотельный накопитель PCIe 4.0, который не разочаровал нас своими выдающимися результатами и надежностью в ключевых моментах. Несмотря на то что его устойчивая скорость записи может показаться немного медленной, общая стабильность работы компенсирует это. При запуске накопителя Samsung обновила свое программное обеспечение, добавив настраиваемые параметры режимов питания. Этот диск продемонстрировал эффективность и безопасную работу при высоких температурах, но его можно также разогнать для достижения еще большей производительности.

990 Pro является отличным преемником 980 Pro и, что более важно, мощным соперником для Platinum P41 и SN850X. Эти два накопителя уже зарекомендовали себя в начале года, выделяясь среди растущего числа высокопроизводительных дисков PCIe 4.0. Platinum P41 особенно удивил своей эффективностью и рекордными показателями, в то время как SN850X не отстал и часто имеет весьма конкурентоспособную цену, хотя ему не хватает опции радиатора, которая присутствует у Platinum P41.

Samsung сделала акцент на энергоэффективности и управлении температурой в 990 Pro, чтобы обеспечить его отличную работу как в ноутбуках и консолях PS5, так и в высококлассных настольных ПК. Это ставит его в промежуточное положение между двумя другими накопителями с точки зрения эффективности, но с возможностью достижения самой высокой производительности на рынке. Вероятно, этот диск будет особенно эффективным в ноутбуках с соответствующими режимами простоя, что делает его очень привлекательным вариантом для высококлассного игрового накопителя, особенно с учетом режима высокой мощности и других функций, которые оптимизированы для работы с DirectStorage.

Хотя многие пользователи выражали недовольство отсутствием радиатора на Platinum P41, Samsung решила учесть этот момент, предлагая подобную опцию, включая RGB-подсветку, как в SN850X. Эта возможность будет доступна даже для SKU 4 ТБ, который поступит в продажу только в следующем году. В то же время у SN850X 4 ТБ такая опция отсутствует, хотя она уже была доступна на момент обзора по цене всего 399,99 долларов. Таким образом, Samsung оставляет пробел в этом сегменте по крайней мере на несколько месяцев, хотя в объёмах 1 ТБ и 2 ТБ он может достойно конкурировать с Platinum P41.

Главным недостатком SN850X была его цена: стартовые MSRP оказались слишком высокими по сравнению с другими предложениями на рынке, особенно на фоне снижения цен в сегменте NAND и SSD. Начальная цена Samsung для 990 Pro также выглядит завышенной. WD быстро снизила свои цены значительно ниже MSRP, что сделало SN850X привлекательным вариантом. Samsung, вероятно, будет предлагать 990 Pro по более низкой цене, чтобы конкурировать более эффективно. Тем не менее, он всё же способен предложить некоторую надбавку, так как на данный момент он, похоже, является абсолютным лидером в своем классе.

Об авторе

Геймер

Делюсь интересными новостями из игровой индустрии

hardlod@gmail.com

Happy

0 0 %

Sad

0 0 %

Excited

0 0 %

Sleepy

0 0 %

Angry

0 0 %

Surprise

0 0 %