Сегодня мы хотим рассказать об одной из наших новинок — SSD-накопителе Seagate FireCuda 520. Но не спешите пролистывать ленту дальше с мыслями «ну вот еще один хвалебный обзор гаджета от бренда» — мы постарались сделать материал полезным и интересным.
Под катом мы в первую очередь остановимся не на самом устройстве, а на интерфейсе PCIe 4.0, который оно использует. А мы расскажем, чего от него ожидать, чем он хорош и кому потенциально может быть полезен.
Давайте будем честными: PCI Express 4.0 не так уж и нов.
Первые устройства с его поддержкой появились на потребительском рынке летом прошлого года.
Спасибо за это надо сказать AMD: именно компания создала первые платформы, способные принимать устройства с PCI Express 4.0, а также сама производила такие устройства — это видеокарты на базе GPU с архитектурой RDNA. Увеличение пропускной способности всегда порождает большие надежды, но, как оказывается, видеокарты практически не получают никакой пользы от перехода на более быстрый интерфейс.
По крайней мере, когда дело касается игровых нагрузок.
Как показали многочисленные независимые тесты, даже самые быстрые карты с поддержкой PCI Express 4.0, в первую очередь Radeon RX 5700 XT, работают одинаково при использовании нового и быстрого интерфейса или при подключении к классической шине PCI Express 3.0. А вот с твердотельными накопителями совсем другое дело.
Скорость работы высокопроизводительных NVMe SSD, работающих через PCI Express 3.0 (например, Seagate FireCuda 510), при линейных нагрузках явно ограничена пропускной способностью интерфейса.
Поэтому расширение пределов пропускной способности просто обязано положительно сказаться на возможностях дисковых подсистем нового поколения.
Хорошей иллюстрацией того, что пропускной способности никогда не бывает достаточно, является тот факт, что, хотя мы говорим о первых устройствах, поддерживающих PCI Express 4.0, Специальная группа по интересам PCI (PCI-SIG) уже одобрила спецификацию PCI Express 5.0, которая требует это еще один шаг вперед на пути к увеличению скорости интерфейсов, через которые современные процессоры взаимодействуют с внешними устройствами.
Но об этом как-нибудь в другой раз, сегодня на повестке дня PCI Express 4.0.
Что хорошего в PCI Express 4.0?
Спецификация PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) стандартизирует то, как карты расширения, такие как графические ускорители, аудиоконтроллеры, сетевые адаптеры и, наконец, твердотельные накопители NVMe, взаимодействуют с базовыми компонентами, составляющими платформу ПК.Чем выше версия спецификации PCIe, тем выше пропускная способность она обеспечивает. Дополнительно, когда говорят о слотах PCIe, помимо версии спецификации говорят и о количестве линий, которое обозначается как x1, x2, x4, x8 или x16. Большее количество линий также дает кратное увеличение пропускной способности за счет расширения шины и представляет собой еще один, обширный путь улучшения скоростных характеристик интерфейса.
Но если говорить о NVMe SSD, то в них такой подход сложно применить.
Твердотельные накопители для ПК, доступные в компактном форм-факторе M.2, могут использовать две или максимум четыре линии, а поддержка до 16 линий ограничена полноразмерными картами PCIe. Именно по этой причине внедрение новых версий стандарта PCIe считается ключевым событием для рынка высокопроизводительных твердотельных накопителей.
Все версии спецификации PCIe обратно совместимы.
Диски, ориентированные на PCIe 4.0, также могут работать на платформах, поддерживающих только PCIe 3.0, а на материнских платах со слотами PCIe 4.0 можно легко устанавливать компоненты, работающие в соответствии со стандартом PCIe 3.0. Однако в обоих случаях система будет работать на скоростях PCIe 3.0 — младшей версии стандарта, поддерживаемой с обеих сторон.
Главным нововведением PCIe 4.0 является удвоенная пропускная способность одной линии.
Существуют разные варианты числовых оценок произошедших изменений, но если говорить о теоретических и пиковых значениях, то спецификация PCIe 4.0 предполагает максимальную скорость передачи 1,97 ГБ/с по одной линии в каждом направлении, тогда как в PCIe 3.0 максимальная скорость была ограничена 0,98 ГБ/с.
В некоторых источниках можно встретить вдвое большие цифры, но это связано с тем, что там указана суммарная скорость передачи данных в обоих направлениях.
Как мы уже говорили выше, такое увеличение скорости интерфейса на практике не очень полезно (вернее, почти совершенно бесполезно) для видеокарт. В то же время накопители NVMe, работающие по четырем линиям PCIe, способны перекачивать до 7,88 ГБ/с (в идеале) по четырехполосной шине, что открывает широкие возможности для повышения производительности.
Помимо увеличения пропускной способности, стандарт PCIe 4.0 также представляет и другие инновации.
Например, он содержит новые возможности по снижению энергопотребления, а также более обширные функции по виртуализации устройств.
Но основным направлением, в котором двигались разработчики, всё же было увеличение скоростей, и почти всё делалось в первую очередь ради этого.
Например, ряд улучшений в новой версии интерфейса направлены на повышение целостности сигналов и надежности их передачи.
Другими словами, для большинства потребителей PCIe 4.0 означает более высокую пропускную способность и не более того.
А как насчет платформ, поддерживающих PCI Express 4.0?
К сожалению, несмотря на то, что сама спецификация PCI Express 4.0 была утверждена еще в 2017 году, на рынке до сих пор не так много реальных платформ, поддерживающих ее.Это значит, что если вы хотите использовать высокопроизводительный твердотельный накопитель нового поколения, вам придется побеспокоиться не только о поиске самого такого накопителя, но и о выборе платформы, способной полностью раскрыть его потенциал.
Дело в том, что новый интерфейс PCIe 4.0 пока поддерживается только AMD, да и то фрагментарно.
Он реализован в некоторых процессорах компании, построенных на архитектуре Zen 2, а точнее в настольных Ryzen 3000-й серии и в высокопроизводительных Threadripper 3000-й серии, но, например, не в мобильных Ryzen 4000-й серии.
Более того, если поддержка PCIe 4.0 будет доступна в любой Socket sTR4-материнке для Threadripper третьего поколения, процессоры Ryzen 3000 смогут взаимодействовать с периферией PCIe 4.0 в полноскоростном режиме только в материнских платах, построенных на чипсете X570, где сигнальные линии разработаны с учетом повышенных требований к экранированию и минимизации электрических помех.
Хорошей новостью является то, что потенциальные владельцы Ryzen 3000 вскоре смогут приобрести другой класс более доступных материнских плат с поддержкой видеокарт и накопителей PCIe 4.0. Они будут построены на новом чипсете B550, который должен выйти в ближайшие пару месяцев.
Что касается платформ Intel, то они пока вообще не поддерживают PCIe 4.0. Более того, выходящие в ближайшее время настольные процессоры Comet Lake-S, которые принесут с собой как новый процессорный разъем LGA 1200, так и новые наборы системной логики 400-й серии, также не получат PCIe 4.0. Если говорить о массовых настольных системах Intel, то поддержка этого интерфейса может появиться только с выходом процессоров Rocket Lake, но произойдет это примерно в начале следующего года.
Но в мобильные системы этот интерфейс может попасть раньше: в планах заявлена поддержка PCIe 4.0 для процессоров Tiger Lake, официальный анонс которых может состояться этим летом.
Кроме того, нельзя исключать, что высокопроизводительные десктопы HEDT перейдут на PCIe 4.0 и в этом году: это станет возможным, если Intel решит предложить в этом сегменте Ice Lake-X — аналоги серверного Ice Lake-SP. В результате, несмотря на то, что PCIe 4.0 получит широкое распространение в среднесрочной перспективе, сейчас у сторонников быстрых NVMe SSD вариантов при выборе платформы мало.
Самый очевидный из них — система Socket AM4 на базе процессора Ryzen 3000 и материнской платы на чипсете X570.
Как обстоят дела с накопителями под управлением PCI Express 4.0?
Если посмотреть на ассортимент NVMe SSD с поддержкой PCIe 4.0, представленный на прилавках магазинов, может возникнуть ощущение, что рынок перенасыщен различными вариантами высокоскоростных решений нового поколения.Однако на самом деле это впечатление обманчиво.
Несмотря на то, что спецификация PCIe 4.0 существует уже несколько лет, разработчикам аппаратной платформы пока не удалось вывести на стадию массового производства достаточное количество альтернатив.
Единственный контроллер, который производители SSD теперь могут использовать в своих продуктах, — это Phison PS5016-E16. Более того, в действительности этот контроллер нельзя назвать полноценной разработкой нового поколения.
Это скорее переходное решение на базе другой, более ранней микросхемы PS5012-E12, в которой просто заменен функциональный блок, отвечающий за внешнюю шину.
Для конечного пользователя это означает две вещи.
Во-первых, все представленные на рынке NVMe-накопители с поддержкой PCIe 4.0 не слишком сильно отличаются друг от друга, по крайней мере, когда дело касается производительности.
И если вы видите, что для какого-то продукта вдруг заявлены более высокие номинальные скорости, то это, скорее всего, связано с хитростью маркетологов, а не с какими-то реальными преимуществами, ведь в конечном итоге оба продукта используют один и тот же контроллер.
Во-вторых, сегодняшние накопители PCIe 4.0 пока не могут похвастаться использованием всей пропускной способности новой шины — максимальные скорости, обещанные чипом Phison PS5016-E16, находятся на уровне 5 ГБ/с при линейном чтении и 4,4 ГБ/с при записи.
Из вышесказанного следует важный вывод: в будущем твердотельные накопители NVMe могут совершить еще один скачок в производительности даже без перехода на следующую версию спецификации PCI Express. Вам просто нужно дождаться появления более новых контроллеров с переработанным ядром, адаптированным к возможностям PCIe 4.0. И такие решения уже разрабатываются.
Появление аналогичного продукта ожидается как минимум от Samsung, кроме того, независимые инженерные команды работают и над более продвинутыми контроллерами: Phison (PS5018-E18), Silicon Motion (SM2267), Marvell (88SS1321) и даже не очень.
-известная компания Инногрит (IG5236).
Беда только в том, что все это великолепие может появиться не очень скоро.
Разработка контроллера — длительный процесс, и на завершающих этапах — при подготовке прошивки или при валидации — часто возникают серьезные задержки.
Кроме того, вся отрасль сейчас сильно пострадала от пандемии коронавируса, поэтому выпуск новых продуктов был перенесен на более поздний срок.
Иными словами, ждать чего-то лучшего можно долго, но если сейчас нужна более высокая производительность дисковой подсистемы, то имеет смысл остановиться на том, что уже имеется — накопителях на контроллере Phison PS5016-E16. Хоть они и не выбирают полную пропускную способность четырех линий PCIe 4.0, но могут похвастаться достаточно неплохой производительностью для мелкоблочных операций, которая, по словам разработчиков, достигает 750 тысяч IOPS. Это обеспечивается как конструкцией контроллера, в основе которого лежит двухъядерный 32-битный процессор ARM Cortex R5, так и набором фирменных фишек: динамическое SLC-кэширование и технология CoXProcessor 2.0 — аппаратное ускорение типовых цепочек операций.
Почему Seagate FireCuda 520?
Выше было сказано, что все существующие потребительские NVMe-накопители с поддержкой PCIe 4.0 построены на одной основе — контроллере Phison PS5016-E16. Однако это не значит, что покупка первого попавшегося в магазине SSD PCIe 4.0 будет хорошей идеей.
Здесь мы бы рекомендовали обратить внимание на Seagate FireCuda 520, но вовсе не потому, что вы читаете эту статью в корпоративном блоге Seagate. 
Дьявол кроется в деталях и, если начать разбираться, Seagate FireCuda 520 может оказаться привлекательнее многих альтернатив на базе того же чипа Phison PS5016-E16. Причин этому несколько, но все они сводятся к одному — установленной в FireCuda 520 флэш-памяти.
Формально все накопители с контроллером Phison PS5016-E16 используют одну и ту же флеш-память: 96-слойную BiCS4 (TLC 3D NAND) производства Kioxia (ранее Toshiba Memory).
Однако фактическая память может отличаться.
В зависимости от того, какие приоритеты выбрал для себя тот или иной производитель, память может попасть в совершенно разные градации качества.
Например, в продукции компаний третьего эшелона часто встречается флеш-память «медийного» назначения, которая, вообще говоря, предназначена для флешек и карт памяти, но не для SSD. С дисками Seagate это совершенно невозможно.
Компания не покупает флэш-память на открытом рынке, а имеет долгосрочное прямое соглашение с Kioxia, которое было заключено в то время, когда Toshiba избавлялась от производства памяти.
Благодаря этому мы получаем чипы NAND, что называется, из первых рук и имеем доступ к кремнию самого высокого качества.
Это неизбежно отражается на параметрах надежности.
Представители серии Seagate FireCuda 520 оснащены пятилетней гарантией, а установленный ресурс позволяет перезаписать полную емкость накопителя 1800 раз, то есть в среднем один раз в сутки.
Это очень высокие показатели выносливости, по которым предложение Seagate, например, в три раза превосходит самый популярный Samsung 970 EVO Plus. И вот пришло время показать, как выглядит Seagate FireCuda 520 снаружи.
Это плата M.2 традиционного форм-фактора 2280 с расположением микросхем с обеих сторон.
Никаких особых мер по охлаждению, которые любят нагромождать на свои накопители другие производители, здесь не предусмотрено, в связи с тем, что почти сто процентов материнских плат с поддержкой PCIe 4.0 имеют собственные системы охлаждения для слотов M.2.
В остальном накопитель аналогичен другим продуктам на базе контроллера Phison PS5016-E16, но с заметным отличием — чип контроллера имеет маркировку Seagate. Это связано с тем, что контроллеры для FireCuda 520 также не закупались на открытом рынке, а изготавливались по специальному заказу.
Однако для конечного пользователя это не так уж много значит, а что действительно важно, так это использование модифицированной прошивки, содержащей определенные оптимизации, отличающие накопитель Seagate от других SSD с аналогичным оборудованием.
Понятно, что микропрограмма вряд ли существенно изменит скоростные характеристики контроллера, однако кое-что она позволяет. Например, FireCuda 520 может похвастаться реализацией динамического SLC-кэширования, тогда как накопители на базе выпущенных ранее контроллеров Phison использовали статический SLC-кэш довольно ограниченного размера.
Новый подход позволяет записывать на FireCuda 520 гораздо большие объемы информации на высокой скорости.
Работает это очень просто: любые данные, поступающие на накопитель, записываются во флэш-память TLC в очень быстром однобитном режиме SLC. Используемые таким образом ячейки переводятся в состояние TLC либо позже, когда пользователь больше не обращается к накопителю, либо по мере необходимости, если пул чистых ячеек исчерпан в процессе записи.
Другими словами, треть свободного места на FireCuda 520 может быть непрерывно заполнена на максимальной скорости, но тогда производительность снизится.
Но если немного подождать, треть оставшегося свободного места снова можно будет использовать в скоростном режиме.
Вот, например, как выглядит график линейной записи в болванку на FireCuda 520 емкостью 2 ТБ.
Для первых 667 ГБ запись осуществляется со скоростью 4,1 ГБ/с, затем скорость радикально снижается до 0,53 ГБ/с, но вы должны понимать, что при обычном использовании накопителя вы не столкнетесь с таким поведением — для этого требуется длительная и непрерывная запись огромных объемов информации.
Помимо прошивки, FireCuda 520 интересен и своим программным обеспечением в комплекте.
Фирменная утилита SeaTools SSD гораздо удобнее для контроля состояния SSD, чем сторонние программы.
Кроме того, он позволяет обновлять прошивку, тестировать производительность и выполнять некоторые дополнительные операции, такие как расширенная диагностика или безопасное стирание.
Также стоит отметить, что владельцы FireCuda 520 могут скачать с сайта Seagate программу DiscWizard для плавной миграции с предыдущих дисков, переноса всех данных и операционной системы.
И действительно ли это быстро?
Остается подкрепить все сказанное о преимуществах интерфейса PCI Express 4.0 и накопителя с его поддержкой некоторыми практическими результатами.И это не представляет особой сложности, ведь FireCuda 520 действительно обладает заметно более высокой производительностью, недоступной накопителям предыдущего поколения.
Несмотря на то, что к контроллеру Phison PS5016-E16 имеются вполне обоснованные претензии в связи с тем, что он все равно не использует всю пропускную способность PCIe 4.0, скоростные показатели Seagate FireCuda 520 заведомо выше, чем у накопителей для PCIe 3.0. В следующей таблице сравниваются характеристики Seagate FireCuda 520 с характеристиками FireCuda 510, предыдущей флагманской модели NVMe SSD от Seagate, разработанной для интерфейса PCIe 3.0 x4. Например, сравнение ограничивается самыми вместительными и быстрыми вариантами SSD емкостью 2 ТБ, но если сравнивать модификации других емкостей, то картина будет примерно такой же.
Однако паспортные характеристики – это одно, а реальная жизнь – другое.
Поэтому мы просто взяли эти два накопителя — FireCuda 520 2 ТБ и FireCuda 510 2 ТБ — и сравнили их в тестах.
FireCuda 520 2 ТБ 
FireCuda 510 2 ТБ
Результаты CrystalDiskMark требуют некоторых комментариев.
Новый SSD PCIe 4.0 оказался заметно быстрее предшественника по линейным скоростям: преимущество достигает почти полуторакратного размера и видно как при глубоких, так и при минимальных очередях запросов.
FireCuda 520 превосходит предыдущую версию Seagate NVMe SSD в мелкоблочных операциях, хотя такого же впечатляющего прорыва здесь не наблюдается: все сводится к тому, что логика контроллера осталась прежней.
Таким образом, FireCuda 520 будет работать преимущественно при последовательных рабочих нагрузках.
Что касается операций с произвольными мелкими блоками, то интерфейс PCI Express 4.0, естественно, не может сделать с флешкой нечто подобное Optane.
Но нельзя отрицать тот факт, что высокоскоростные линейные операции являются очень мощным преимуществом FireCuda 520. Подробнее это можно увидеть в результатах ATTO Disk Benchmark: как только блоки, используемые для обмена данными, приобретают объём 128 КБ и более, угнаться за FireCuda 520 становится невозможно даже теоретически (даже Optane не способен на это), поскольку скорости обмена данными выходят за пределы, установленные пропускной способностью интерфейса PCIe 3.0 x4. 
FireCuda 520 2 ТБ 
FireCuda 510 2 ТБ
В синтетических тестах все получается более чем убедительно, а как же в реальной жизни? PCMark 10 может ответить на этот вопрос — он содержит сценарии, воспроизводящие типичную нагрузку на накопители во время повседневной работы пользователя.
И в этом случае FireCuda 520 работает до 30% быстрее своего предшественника.
Причем это преимущество выражается не только в увеличении скорости дисковых операций, но и в заметном уменьшении времени отклика дисковой подсистемы.
Эту закономерность можно увидеть при использовании SSD в качестве единственного и универсального накопителя (см.
«Полное тестирование системного диска»).
А в случае, когда SSD играет роль исключительно системного диска, на котором установлена ОС и программное обеспечение (см.
Quick System Drive Benchmark).
И даже когда SSD используется в качестве «файлового дампа» (см.
Data Drive Benchmark), хотя это, прямо скажем, случается очень редко.
Преимущества FireCuda 520 в скорости легко увидеть при обычном копировании файлов.
На диаграмме ниже показаны результаты теста DiskBench при копировании рабочей директории с разными файлами общим объемом около 20 ГБ внутрь накопителя.
Конечно, такого прироста, как в синтетических тестах, здесь не наблюдается, но переход на PCIe 4.0 дает свои дополнительные 25-30% в производительности без вопросов.
Для разнообразия вы также можете посмотреть, насколько быстрее накопитель PCIe 4.0 позволяет загружать игровые приложения.
В качестве примера ниже приведено время загрузки уровня в Final Fantasy XIV StormBlood (выбор именно этой игры обусловлен встроенными в нее удобными инструментами мониторинга).
Здесь выигрыш, который FireCuda 520 обеспечивает над FireCuda 510, составляет чуть больше секунды, что не столь существенно, но все же заметно.
А вот при нагрузках, типичных для рабочих станций, PCI Express 4.0, что называется, просто необходим.
Дело в том, что компьютеры, предназначенные для создания профессионального контента, оснащены очень мощными многоядерными процессорами и быстрой памятью.
И в этом случае легко могут возникнуть узкие места в дисковой подсистеме.
Например, хотя многие профессионалы в области видео раньше предпочитали создавать RAID-массивы из твердотельных накопителей, теперь они могут удовлетворить свои потребности с помощью FireCuda 520, который самостоятельно обрабатывает данные на скоростях, превышающих 4 ГБ/с.
Все эти аргументы легко подкрепляются результатами теста SPECworkstation 3, который очень наглядно показывает важность накопителя с современным интерфейсом: FireCuda 520 справляется со сценариями тяжелой профессиональной нагрузки на диск в среднем на 22% быстрее по сравнению с FireCuda 510. .
Но особое внимание следует уделить показателям General Operation (обычная скорость работы с файлами при архивировании и копировании, а также при разработке программного обеспечения) и Product Development (показывает скорость работы в CAD/CAM-системах и при решении вычислительной жидкости).
проблемы с динамикой).
Здесь потенциал, заложенный в FireCuda 520, раскрывается особенно убедительно.
Краткое содержание
Приведенных примеров достаточно, чтобы не оставить сомнений в том, что накопители PCIe 4.0 действительно позволяют получить более высокую производительность и лучшую отзывчивость при решении ресурсоемких задач.
Поэтому при построении высокопроизводительной системы на многоядерных процессорах AMD Ryzen 3000 или Threadripper 3000 явно не следует пренебрегать использованием самых современных NVMe SSD. Seagate FireCuda 520 здесь может стать подходящим выбором: ничего более быстрого в магазинах на данный момент точно нет. 
Естественно, накопитель PCIe 4.0 будет стоить немного дороже, чем тот же FireCuda 510, но причины этого вполне понятны.
А самое главное, что цена FireCuda 520 вполне рыночная, ведь стоит этот SSD практически столько же, сколько и альтернативные накопители PCIe 4.0 от производителей третьего эшелона.
Несколько слов о тестовой платформе: Тестирование производительности проводилось на системе на базе процессора Ryzen 9 3900X на базе материнской платы ASRock X570 Creator и оснащенной 16 ГБ DDR4-3200 SDRAM (16-16-16-32).
Операционная система Windows 10 Professional 1909 со стандартным драйвером NVMe. Стандартный контроллер NVM Express 10.0.18362.1. Теги: #ssd #Хранение данных #Хранение данных #Накопители #pcie 4.0 #seagate #pcie #pcie 3.0 #seagate firecuda 520 #seagate firecuda 510
-
Множество Преимуществ Удаленного Доступа
19 Oct, 24 -
Что Такое Сайт Интернет-Аптеки?
19 Oct, 24 -
Лекции В Технопарке. 1-Й Семестр. С/С++
19 Oct, 24 -
Электрический Apple Car: Миф Или Реальность?
19 Oct, 24 -
«Голден Телеком» Получил Междугородние Коды
19 Oct, 24 -
Отражение В C++14
19 Oct, 24
