1. SLS, MLC, TLC - що далі?
2. Що під капотом WD Blue
3. TRIM як засіб проти «деградації» SSD
4. Дефрагментація
5. підсумки тестування
6. WD Blue в справі: апгрейд Lenovo IdeaPad 510-15ISK
7. Технічні характеристики
8. Фізичні характеристики

У листопаді 2016 року компанія WD представила в Україні перші 2 лінійки SSD-дисків з інтерфейсом SATA - WD Green і WD Blue. У грудні минулого року наша редакція протестувала твердотільні накопичувачі серії WD Green, і ось тепер ми отримали на тест накопичувач WD Blue. Нагадаємо, «зелена» серія позиціонувалася, як накопичувачі початкового рівня, а «блакитна» просувається компанією, як високопродуктивне рішення і перевершує WD Green майже за всіма показниками. Чи так це - покажуть тести.

Накопичувачі WD Blue доступні в двох форм-факторах: 2,5-дюймовому з товщиною 7 мм і M.2 (22 мм х 80мм). В обох лінійках використовується пам'ять TLC-типу і інтерфейс SATA 6 Гбіт / с. Продукти серії WD Blue доступні з об'ємом 250, 500 і 1000 ГБ. На тестування ми отримали диск в 2,5-дюймовому форм-факторі ємністю 250 ГБ.

SLS, MLC, TLC - що далі?

Як відомо, перші твердотільні накопичувачі використовували незалежну пам'ять SLC (Single Level Cell) - осередки з одним рівнем. Така осередок здатна зберігати тільки один біт інформації і, відповідно, два логічних стану - 0 і 1, тобто, при появі напруги осередок переходить зі стану «виключено» в стан «включено». SLC-пам'ять відрізняється найвищою продуктивністю, низьким споживанням електроенергії і найбільшою кількістю циклів перезапису.

MLC (Multi Level Cell - багаторівнева осередок) використовує чотири окремих значення напруги для подання чотирьох логічних станів (00, 01, 10, 11), таким чином, може зберігати два біта в одній комірці. У порівнянні з SLC має меншу вартістю, але і меншою витривалістю.

TLC - (Three Level Cell - трирівнева осередок) - це високощільна флеш-пам'ять, здатна зберігати по три біта даних в кожному осередку. TLC використовує вісім окремих значень напруги для подання восьми логічних станів (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111). Однак з фізичної точки зору все три типу NAND-пам'яті побудовані ідентично, єдиною відмінністю є те, що осередки зберігають в собі різну кількість зарядів. Теоретично, рівні напруги для кожного осередку можна було б нарощувати і далі, скажімо, випустити Four Level Cell і зберігати 16 різних логічних станів. Однак тут є проблема: чим більше рівнів електричного заряду диференціюється в осередку, тим складніше технологія виробництва і менше термін служби. Тому технологія TLC, представлена ​​компанією Samsung ще в 2012 році, кілька років не знаходила масового застосування через високу складності виробництва. Створення такої пам'яті вимагає досконалих і налагоджених виробничих процесів. Низький же вихід придатних кристалів відкидає геть всю економічну доцільність трёхбітовой пам'яті.

Відзначимо, що пам'ять TLC може працювати в режимі SLC, тобто, в більш простому, з технологічної точки зору, режимі, але не навпаки. Ця особливість використовується виробниками для кешування даних під час операцій введення-виведення, про що буде розказано далі.

Що під капотом WD Blue

Основу моделі WD Blue складають 4 мікросхеми флеш-пам'яті SanDisk 15-нм TLC NAND, кожна об'ємом 64 ГБ. В сумі це становить 256 ГБ, однак користувачеві доступно лише 250 ГБ, залишок виробник відвів під процедуру вирівнювання зносу осередків пам'яті. Відомо, що якщо регулярно записувати дані в один і той же блок осередків пам'яті, то він швидко вийде з ладу. Завдання контролера - стежити за рівномірним розподілом даних по всім блокам накопичувача. У серії WD Green під це завдання було відведено цілих 16 ГБ, в WD Blue - тільки 6 ГБ. Проте, для моделі WD Blue 250 ГБ вендор гарантує досить чималий ресурс перезапису даних - 100 ТБ, тобто інформацію на диску можна повністю перезаписати близько 400 разів. Очевидно, що в «блакитний серії» використовується пам'ять більш високої якості, чим і обумовлений високий ресурс при меншому обсязі резервного простору.

Накопичувач WD Blue просувається виробником як високопродуктивне рішення для зберігання даних

Як «керуючого центру» накопичувача служить 4-канальний контролер Marvell 88SS1074. Основна сфера його застосування - це твердотільні накопичувачі на TLC NAND пам'яті, виконаної по техпроцесами 15-19 нм, хоча він підтримує і пам'ять MLC / SLC / 3D. У чіп інтегрована підтримка шифрування даних на апаратному рівні за алгоритмом AES 256 bit і оновлений алгоритм корекції помилок. Вперше цей контролер був анонсований ще в травні 2014 року, проте застосування в масових продуктах знайшов лише рік тому.

2,5-дюймовий WD Blue з інтерфейсом SATA rev 3.0

Флеш-пам'ять TLC-типу відрізняється не самим високими швидкостями запису і стирання, вона повільніше, ніж MLC або SLC, тому сучасні накопичувачі на її основі оснащують засобами додаткової буферизації даних під час операцій введення-виведення. У моделі WD Blue для цього завдання служить чіп пам'яті LDDR3-1866 об'ємом 256 Мбайт. Крім того, з цією метою тут застосовується технологія SanDisk nCache 2.0. Суть її в тому, що в кожному кристалі пам'яті певне число блоків працює в режимі SLC, тому що записуються дані спочатку потрапляють в швидку область пам'яті SLC, після чого записуються в масив TLC.

Спрощена схема роботи технології буферизації SanDisk nCache 2.0

TRIM як засіб проти «деградації» SSD

Алгоритм виконання операцій запису-видалення даних в SSD-накопичувачах значно відрізняється від аналогічних операцій в класичних жорстких дисках. При видаленні файлів блоки даних лише позначаються як «невикористовувані» в файлової системі. І якщо через деякий час операційна система зробить запис в один із секторів, що вважаються вільним місцем, для SSD-накопичувача така операція буде розглядатися як перезапис інформації. Для жорсткого диска це не має особливого значення, але в SSD через роботи функції вирівнювання зносу перезапісиваніе даних призведе до того, що запис в один і той же логічний сектор в реальності буде проведена в різні фізичні сектори. Припустимо, в логічний сектор Х потрібно записати 2 замість 1, в результаті «двійка» пишеться в інший фізичний сектор, а в колишньому залишається запис «одиниці», до того ж сам сектор позначається, як невикористаний. Згодом накопичення подібних секторів погіршує продуктивність подальших операцій записи.

Щоб усунути деградацію дискового простору в сучасних ОС використовується технологія TRIM, її застосування дозволяє SSD-приводу зменшити негативний ефект від накопичення «сміттєвих даних» шляхом їх видалення. З іншого боку, подібна операція повністю стирає дані в осередках, відновити в них інформацію в подальшому практично неможливо.

Утиліта TRIMcheck підтверджує, що функція TRIM працює

Щоб перевірити, чи працює у вашій системі команда TRIM можна скористатися утилітою TRIMcheck . Принцип її роботи полягає в наступному: утиліта записує довільні дані на диск і зазначає адреси віртуальних блоків, в яких вони розміщені. Ці адреси вона зберігає в JSON-файлі в своїй папці, після чого видаляє вищевказані дані - це і змушує операційну систему виконати команду TRIM. Далі утиліта перевіряє, чи знаходиться записана раніше інформація по збереженим адресами. У разі їх відсутності можна зробити висновок, що контролер виконав команду TRIM і видалив дані.

ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ:

Дефрагментація

Однією з найважливіших завдань контролера SSD-диска є розподіл даних по осередках пам'яті з метою їх рівномірного зносу. Такий процес також називають дефрагментацією пам'яті, і його алгоритми мають на увазі, в тому числі, і «збір сміття». Проте, з точки зору операційної системи, файли розкидані по диску, а значить - файлова система фрагментована. На відміну від механічних жорстких дисків, тут фрагментація не робить якого-небудь значення на продуктивність накопичувача. Більш того, за дефрагментацію даних відповідає виключно інтегрований контролер. Використання ж коштів ОС або сторонніх програм для дефрагментації лише зашкодить, оскільки змушує контролер переміщати дані по диску без будь-якої потреби, знижуючи при цьому термін служби накопичувача.

підсумки тестування

В якості платформи для вимірювання продуктивності був зібраний комп'ютер на базі процесора Intel Core i5-3570K 3,40 ГГц, ОЗУ 8 ГБ DDR3, материнської плати Gigabyte GA-B75M-D3V і жорсткого диска Hitachi HUA722050CLA330 500 ГБ. ОС Windows Server 2008 R2 встановили на диск Hitachi, накопичувач WD Blue підключений, як slave через інтерфейс SATA Rev 3.0 (максимальна швидкість передачі даних може досягати 6 Гбіт / сек).

Для визначення продуктивності WD Blue ми застосували утиліти AJA SystemTest, AS SSD Benchmark, ATTO Disk Benchmark, BlackMagic Disk Speed ​​Test, CrystalDiskMark і HD Tune.

ATTO Disk Benchmark - популярна і перевірена утиліта для тестування швидкості читання / запису жорстких дисків. Головна особливість програми полягає в тому, що вона може тестувати накопичувачі з визначеним розміром блоку.

Результати тестування за допомогою утиліти ATTO Disk Benchmark, розмір еталонного файлу 64 КБ

Підсумки тестування, ATTO Disk Benchmark, розмір еталонного файлу 16 МБ

ATTO Disk Benchmark, розмір еталонного файлу 256 МБ

ATTO Disk Benchmark, розмір еталонного файлу 1 ГБ

AS SSD Benchmark - ще одна популярна програма для тестування, дозволяє визначити швидкість читання і запису даних на SSD-привід в декількох режимах. Тест «Seq» визначає, як швидко диск може записати і вважати файл розміром 1 ГБ. У тестах «4K» вимірюється швидкість читання / запису при доступі до випадково обраним блокам по 4 кілобайти. Режим «4K-64» аналогічний попередньому, за винятком того, що операції читання і запису розподіляються на 64 ланцюжки. У меню Tools також доступний модуль Copy-Benchmark, який визначає, з якою швидкістю SSD-привід здатний копіювати файли, в той час як модуль Compression-Benchmark вимірює, як швидко твердотільний накопичувач стискає дані.

Результати тестування WD Blue за допомогою утиліти AS SSD Benchmark

Для порівняння наведені результати тестування за допомогою AS SSD Benchmark накопичувача початкового рівня WD Green. Як добре помітно, за більшістю параметрів він значно поступається диску WD Blue

Результати тестування AS SSD Copy-Benchmark для WD Blue

Результати тестування AS SSD Compression- Benchmark для WD Blue

CrystalDiskMark - одна з найпопулярніших програм для вимірювання швидкості дисків, визначає як швидкість послідовного, так і випадкового читання-запису. Окремо можна задавати розмір еталонного файлу - від 1 ГБ до 32 ГБ.

• Sec Q 32 T 1 - тестування послідовного читання і запису даних при глибині черги 32;
• 4К QD32 - вимірювання швидкості випадкового читання і запису блоків, розмір яких становить 4 КБ при глибині черги 32;
• Seq - запускається тестування послідовного читання і запису даних;
• 4К - виконується тестування випадкового читання і запису блоків, розмір яких становить 4 КБ при глибині черги 1.

Власне, саме параметр Seq - швидкість послідовного читання і запису - виробник вказує в характеристиках диска.

Розмір блоку1ГБ8 ГБ32 ГБ ЧитанняЗаписЧитанняЗаписЧитанняЗаписSec Q32T1

558,8 525,7 559,1 479,2 558,7 467,8 4K Q32T1 289,0 319,2 288,1 251,9 290,7 210,7 Seq 528,7 518,8 533,1 516,8 535,0 493,0 4K 39,24 97,63 33,33 97,74 31,09 97,74

Таблиця 1. Результати тестування за допомогою CrystalDiskMark

Підсумки тестування WD Blue за допомогою CrystalDiskMark. Розмір еталонного файлу - 1 ГБ

Для порівняння наведені результати тестування такою ж програмою накопичувача WD Green. Картина ідентична: за більшістю параметрів він значно поступається диску WD Blue

Утиліта AJA System Test Lite спочатку була призначена для визначення продуктивності систем для цифрового відео і поствиробництва. Програма емулює запис і читання відеофайлів на жорсткий диск і з нього і відображає результати в простому, легко читається форматі з використанням швидкості передачі даних або частоти кадрів. Окремо можна задавати розмір тестового файлу.

512 МБ 494 495 1 ГБ 498 507 4 ГБ 261 494 16 ГБ 230 516 64 ГБ 208 519

Таблиця 2. Результати тестування AJA System Test для різних розмірів тестових файлів

Результат вимірювання продуктивності за допомогою AJA System Test. Програма емулює запис відеопотоку формату Full HD 10 bit RGB, розмір тестового файлу 512 МБ

Тестування за допомогою Black Magic Disk Speed ​​Test, розмір еталонного файлу 1 ГБ. Зеленими прапорцями вказані всі режими відеозапису, для яких можна використовувати диск WD Blue

Black Magic Disk Speed ​​Test, розмір еталонного файлу 5 ГБ. Число зелених прапорців набагато менше, хрестиками вказані режими, які накопичувач не підтримує через недостатню продуктивності

На відміну від інших benchmark-утиліт, програма HD Tune при вимірюванні швидкості запису пише на диск файл, який відповідає розміру всього диска. До речі, саме тому тестований диск повинен бути підключений як slave - адже тестування знищить всю інформацію на диску.

Завдяки буферизації даних nCache 2.0 швидкість запису спочатку становить близько 500 МБ / сек, але потім знижується до стабільних 200 МБ / сек

Друге тестування за допомогою HD Tune, на цей раз буферизация вже не відбивається на швидкості запису даних

Вимірювання швидкості зчитування інформації з допомогою утиліти HD Tune. Максимальна швидкість досягає 525 МБ / сек, що майже відповідає заявленим паспортним даним (540 МБ / сек)

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

Результати синтетичних тестів іноді можуть варіюватися досить значно, проте для кінцевого користувача більш важливо не кількість «папуг» в тестах, а то, який приріст продуктивності він отримає в результаті установки накопичувача WD Blue. Ефективність апгрейда ми вирішили випробувати на ноутбуці Lenovo IdeaPad 510-15ISK. Це досить потужний апарат, оснащений топовим процесором Intel Core i7-6500U (2,5 ГГц), оперативною пам'яттю 8 ГБ DDR4, зовнішньою відеокартою NVIDIA GeForce GT940MX і жорстким диском Seagate ST2000LM003 об'ємом 2 ТБ з підключенням по інтерфейсу SATA 3. Саме останній компонент ми і вирішили модернізувати, замінивши його на SSD-накопичувач WD Blue 250 ГБ.

Власне, експеримент був викликаний не тільки цікавістю - при всій потужності процесора і інших компонентів моделі IdeaPad 510-15ISK цей ноутбук оснащений хоч і вельми ємним (як для лептопа), але не найшвидшим жорстким диском. Так, утиліта HD Tune показала середню швидкість передачі даних на рівні 86 МБ / сек, причому на мінімумі показник падав до 4,3 МБ / сек. В результаті всі операції, що вимагають інтенсивного зчитування даних виконувалися довго: час повного завантаження Windows 10 займає близько 70 секунд, перший запуск веб-браузера та схожих ресурсоємних додатків - 10-12 секунд.

Ноутбук Lenovo IdeaPad 510-15ISK

Варто відзначити, що конструкція LENOVO IdeaPad 510-15ISK дуже зручна для апгрейда вінчестера. Для цього навіть не треба знімати задню кришку - просто відкрутити один гвинт і зняти невелику панель, що прикриває жорсткий диск. Далі виймаємо класичний диск і вставляємо замість нього напівпровідниковий накопичувач. Після заміни диска нам довелося переустановити ОС Windows 10 і тут виявилося перша перевага SSD - час установки системи склало трохи більше 10 хвилин.

Апгрейд вінчестера виконати в IdeaPad 510-15ISK досить просто

Запускаємо тести і заміряємо продуктивність. HD Tune показує збільшення швидкості читання до 420 МБ / сек, PC MARK 7 збільшує оцінку з 3170 балів до 5456, правда утиліта Novabench показує зниження з 864 до 801 - очевидно, через зменшення обсягу диска.

Продуктивність жорсткого диска моделі IdeaPad 510-15ISK, виміряна за допомогою HD Tune

Замір продуктивності накопичувача після апгрейда

Вимірювання загальної продуктивності системи за допомогою PCMARK7 до і після апгрейда жорсткого диска

А що відчує користувач на практиці? Після переходу на SSD-накопичувач час перезавантаження Windows 10 зменшилася до всього лише 13 сек., А перший запуск ресурсномістких додатків займає всього 2-3 секунд. В цілому, як і слід було очікувати, всі операції, пов'язані з інтенсивним зчитуємо з диска, прискорилися багаторазово.

Технічні характеристики

WD Blue Модельний номер WDS250G1B0A Форм-фактор 2,5 дюйма Інтерфейс SATA 6 Гбіт / с Ємність, Гбайт 250 Конфігурація Флеш-пам'ять: тип, техпроцес, виробник SanDisk 15-нм TLC NAND Контролер Marvell 88SS1074 Буфер: тип, обсяг LDDR3-1866 ,
256 Мбайт Продуктивність Макс. стійка швидкість послідовного читання, Мбайт / с 540 Макс. стійка швидкість послідовного запису, Мбайт / с 500 Макс. швидкість довільного читання (блоки по 4 Кбайт), IOPS 97000 Макс. швидкість довільного запису (блоки по 4 Кбайт), IOPS 79000

Фізичні характеристики

0,052 / 4,4 MTBF (середній час напрацювання на відмову),
млн ч 1,75 Ресурс записи, Тбайт 100 Габаритні розміри: Д х В х Г, мм 100,5 х 69,85 х 7 Маса, г 59,7