Буквально год назад казалось, что основные производители твердотельных накопителей вот-вот начнут активный переход на использование шины PCI Express. В 2015 году мы должны были стать свидетелями покорения очередного рубежа быстродействия. Однако в реальности все оказалось совсем по-другому.
Производители не изъявили особого стремления к увеличению скоростных параметров SSD. Вместо этого было активизирована битва на совсем другом поле. Производители стали наращивать объемы производства и снижать цены.
Нельзя сказать, что такой подход сильно расстроил покупателей. Снижение средней стоимости накопителей, которое произошло за год, способствовало широкому распространению технологии SSD и сделало ее намного доступнее. При этом стоит учитывать, что такое снижение цены произошло не только из-за уменьшения закладываемой нормы прибыли. Производители, учитывая обострение конкуренции на рынке, решили обратиться к различным стратегиям снижения затрат. Они стали легко идти на компромиссы, даже если они был связаны с надежностью или производительностью устройства. Иначе говоря, недорогие твердотельные накопители, которые буквально наводнили рынок в течении года, на самом деле имели только одно преимущество – низкую стоимость.
В большинстве своем они ни в чем не превосходят своих предшественников. А ведь подобной ситуации могло бы и не возникнуть… Но ведущие производители не стали дожидаться прихода на рынок новой технологии, которая дала бы возможность наладить выпуск более дешевых накопителей без ущерба для их остальных качеств. Индустрия твердотельных накопителей в настоящий момент находится на пороге перехода в эпоху использования трехмерной флэш-памяти.
Такая память благодаря инновационной компоновке отдельных ячеек внутри полупроводниковых кристаллов, дает возможность получать NAND с более высокими характеристиками. Запуск производства 3D NAND требует проведения предварительной инженерной и исследовательской работы. Также может потребоваться внесение некоторых изменений в производственные процессы. В настоящее время предложить готовые решения, которые были бы основаны на 3D NAND, может только один из 15 поставщиков флэш-памяти. Таким образом на рынок потребительских твердотельных накопителей постепенно проникла память TLC NAND. В таком типе памяти увеличения плотности хранения данных удается достичь не благодаря изменению структуры полупроводниковых ячеек, а за счет использования большого числа сигнальных уровней напряжения в ячейках привычной конструкции.
Поэтому такая память сильно подвержена износу. Также памяти такого типа требуется усиленная коррекция ошибок. По этой причине в реальной работе она довольно медлительная. Заметное число производителей несмотря на все эти недостатки все-таки не устояло перед идеей использования в современных SSD TLC NAND. Такая память дает возможность создавать продукты с низкой ценой, которые по своей себестоимости легко превосходят многие альтернативные бюджетные решения. Если же говорить о репутации TLC, то она оказалась несколько подпорчена не слишком удачными экспериментами, которые проводила компания Samsung.
Производительность накопителей от этого производителя со временем деградировала. Но сегодня такие проблемы уже не должны всплывать. Современные контроллеры SSD уже научились обращаться с трехбитовой памятью таким образом, что при работе не возникает никаких критичных сбоев. Подтверждением тому могут служить многочисленные современные модели твердотельных накопителей на базе TLC NAND, которые со стороны их обладателей не вызывают особых нареканий. Несмотря на кажущееся разнообразие в сегменте недорогих накопителей, построенных на базе TLC NAND, они в самом деле используют в своей основе всего три различные платформы. San Disk Ultra II воплощает собой первую платформу.
Это решение основано на контроллерах Marvell. Оно не имеет аналогов. В основе второй платформы используется контроллер Phison S10. Он формирует довольно многочисленную группу твердотельных накопителей, выпускаемых несколькими производителями под собственными марками. К данной группе относятся такие накопители, как OCZ Trion 100, Toshiba Q300, Kingston UV 300. К третьей группе твердотельных накопителей относятся SSD, которые базируются на контроллере Silicon Motion SM 2256. В нее входит пока всего два продукта. Это ADATA Premier SP550 и Crucial BX 200. Последний и стал героем нашего сегодняшнего обзора.
Crucial BX 200: технические характеристики
Crucial BX 200 является вторым накопителем серии BX. Производитель позиционирует представителей данной серии как решения нижнего ценового диапазона. Стоит отметить, что родительская компания Micron, которая снабжает микросхемами флэш-памяти Crucial, обкатывает все чипы серии BX, которые выпускаются по передовыми технологическим процессам. Таким образом на выходе обычно получаются решения, имеющие оптимальное соотношение цены и производительности. Так, например, предшественник Crucial BX 200, Crucial BX 100 в свое время был едва и не самым привлекательным решением в бюджетном классе на американском рынке.
По замыслам создателей, новинка должна продолжить дело своего предшественника. В Crucial BX 100 использовалась MLC NAND, выполненная по 16-нм технологическому процессу. В Crucial BX 200 производитель решил перейти на более дешевую TLC NAND, выпущенную по тому же 16-нм технологическому процессу. Такой тип памяти был впервые представлен еще в июне этого года. На данный момент такая память может предложить самую высокую плотность хранения информации среди всех вариантов, имеющихся в распоряжении у производителя. 3D NAND у Micron появится только в середине 2016 года. Поддержать рыночные позиции производителя в ее отсутствие призван именно TLC NAND. Crucial при этом решила особо не мудрить с выбором базового контроллера для Crucial BX 200.
Здесь использовался процессор Silicon Motion SM2246EN, который очень органично вписался в данный бюджетный твердотельный накопитель. Инженеры Crucial, разработав для этого четырехканального контроллера собственную прошивку, смогли выжать из него неплохую производительность. С Crucial BX 200 инженеры решили попробовать выполнить тот же фокус. Но из-за того, что в SM2246EN не предусмотрено поддержки TLC NAND, для данного накопителя был выбран более новый вариант от этого же разработчика SM2256. Главная особенность данного контроллера заключается в поддержке режима коррекции ошибок на основе алгоритма LDPC (Low-density parity-check code). Данный алгоритм хорошо подходит для подавления искажений при чтении информации из нестабильной трехбитовой флэш-памяти.
В остальном SM2256 напоминает своего предшественника. Данный контроллер основан на одном 32-битном ядре с архитектурой RISC. Он имеет четыре канала для подключения флэш-памяти. В каждом из каналов может быть установлено до восьми устройств NAND. Таким образом можно сказать, что Crucial BX 200 по своим характеристикам не сильно отличается от своего предшественника, но при этом его стоимость ниже.
SSD-накопитель Crucial BX 200 выполнен в форм-факторе 2,5 дюйма. В накопителе применяется интерфейс SATA 6 Гбит/с. Емкость устройства колеблется в пределах от 240 Гб до 960 Гб. В качестве микросхемы памяти в устройстве используется плата Micron 128-Гбит, выполненная по 16-нм технологическому процессу. В качестве контроллера применяется Silicon Motion SM2256. Среднее время наработки на отказ составляет 1,5 млн.ч. Ресурс записи равняется 72 Тб. Устройство имеет размеры 99,7×69,75×7 мм. Масса накопителя составляет 55 г. Производитель дает на устройство гарантию 3 года.
В начале статьи говорилось о том, что по сравнению с традиционной памятью MLC TLC NAND должна работать медленнее. Спецификации устройства этого не отражают. Наоборот, по большинству скоростных характеристик новый накопитель даже превосходит своего предшественника. Единственная характеристика, в которой наблюдается ухудшение, это скорость случайного чтения. Все остальные показатели увеличились примерно на 11%. Как это могло произойти?
Ответ на этот вопрос довольно прост: как и во многих других современных TLC-накопителях, в Crucial BX 200 используется технология SLC-кэширования, которая именуется в данном случае как SLC Write Acceleration.
Суть данной технологии проста: каждое из устройств TLC NAND, из которых сформирован массив флэш-памяти, в своем составе имеет небольшую порцию ячеек, работающую в быстром режиме SLC. В сумме эти ячейки составляют Write-Back-кэш, который в несколько раз ускоряет операции записи и одновременно снижает нагрузку на память TLC за счет консолидации записей случайных блоков.
Безусловно, технология SLC кэширования является очень эффективной. Но нужно учитывать, что она не является панацеей. Обеспечить бюджетный твердотельный накопитель кэшем большого объема было бы очень дорого. Поэтому в накопителях TLC используется кэш небольшого размера. Crucial BX 200 в этом смысле не самый худший пример. Емкость SLC кэша в нем составляет 3 Гб на каждый 240 Гб объема накопителя. Иначе говоря, размер такого кэша в наиболее вместительных версиях Crucial BX 200 может достигать 12 Гб. В наиболее ходовой модели объемом 240 Гб объем такой памяти составляет всего 3 Гб.
По уже сложившейся традиции производитель в спецификациях говорит только о максимальной скорости своей продукции. Достигаются они при работе с кэшем SLC. Реальные показатели производительности, которые могут наблюдаться при интенсивной работе с накопителем, оказываются немного ниже.
Но все же не стоит думать, что SLC-кэширование – это чистой воды обман. Если твердотельный накопитель используется в качестве системного диска, у которого не велика доля операций записи, то это очень действенная техника.
Ко всему прочему SLC Write Acceleration дает возможность существенно снизить коэффициент усиления записи и добиться от твердотельного накопителя, основанного на TLC NAND неплохой надежности. Производителем в Crucial BX 200 установлен тот же ресурс, что и у предыдущей модели – 72 Тб. Во многом это обеспечивается за счет SLC-кэширования, которому способствует коррекция ошибок LDPC, а также увеличенный до 13% от общей емкости резервная область. Таким образом, Crucial BX 200 для современных TLC накопителей предлагает довольно высокую выносливость. Гарантии производителя позволяют записывать на него ежедневно по 65 Гб в течение трех лет вне зависимости от объема модификации.
Любопытный факт: с появлением Crucial BX 200 предыдущая бюджетная модель Crucial BX 100 была снята с производства. Это означает, что в компании Crucial считают, что новая модель сможет заменить собой зарекомендовавшие себя недорогие накопители на базе контроллера SM2246EN. К тому же, стоимость новой модели Crucial BX 200 получилась ниже примерно на 15%. Однако эту замену все же нельзя назвать полноценной. Дело здесь вовсе не в смене типа памяти и контроллера.
В серии Crucial BX 200 просто нет варианта объемом в 120 Гб. Твердотельные накопители такого объема на сегодняшний день довольно популярны, но по какой-то причине 120-гигабайтных накопителей в линейке продукции Crucial нет вообще. Нет также в серии Crucial BX 200 и поддержки шифрования. А ведь компания Crucial когда-то была приверженцем технологии Microsoft eDrive, которая дает возможность задействовать криптографические движки контроллеров твердотельных накопителей средствами программного обеспечения. Но несмотря на это в Crucial BX 200 такая возможность отсутствует. Crucial BX 100 шифрование тоже не поддерживал.
Crucial BX 200: внутреннее устройство и внешний вид
Для тестирования был выбран накопитель Crucial BX 200 самого ходового объема 240 Гб. Если верить спецификациям, данная модель обеспечивает ту же производительность, что и старшие модели. Здесь следует учитывать, что объем кэша SLC у данного твердотельного накопителя меньше, чем у версии на 960 и 480 Гб. Корпус накопителя обладает типичными для данного производителя характеристиками. Он выполнен из алюминия и покрыт серебристой краской. Корпус устройства имеет стандартную высоту для современных SSD – 7мм.
На накопителе с двух сторон наклеены этикетки. Первая – синяя маркетинговая с буквами BX. Вторая наклейка – техническая, на ней указаны серийные номера накопителя и прочая второстепенная информация. Корпус Crucial BX 200 имеет ту же конструкцию, что и у Crucial BX 100. Здесь нет ни одного винтика. Корпус и плата, размещенная внутри, держаться при помощи защелок. Это, конечно, не самый надежный способ крепления. Однако в целом такая конструкция нареканий не вызывает.
Компанию Crucial можно отнести к числу производителей, использующих унифицированные решения. Однако печатная плата Crucial BX 200 имеет свой уникальный дизайн, что и не удивительно, ведь новый контроллер Silicon Motion SM2256 не совместим по выводам со своим предшественником – SM 2246EN. Плата Crucial BX 200 в целом имеет довольно обычный внешний вид. У 240-гигабайтной версии, попавшей к нам на тест, плата оказалась уменьшенного размера. Разработчики решили не отдавать пользователя большой кусок пустого текстолита вместе с чипами. По этой причине старшие варианты накопителя Crucial BX 200 оснащены печатной платой с иной компоновкой.
Однако разница здесь не принципиальна. В используемой версии Crucial BX 200 установлено всего 4 чипа флэш-памяти. В каждой такой микросхеме содержится по четыре 128-гигабитных кристалла TLC NAND, которые изготовлены компанией Micron по технологическому процессу 16-нм. Это означает, что в рассматриваемой версии Crucial BX 200 четырехканальный контроллер SM2256 работает с оптимальным четырехкратным чередованием устройств. Аккомпанирует контроллеру чип DDR3L SDRAM. Данный чип имеет стандартную емкость для 240-гигабайтного твердотельного накопителя – 256 Мб. Данный чип необходим для размещения таблицы трансляции адресов. Хранить ее в памяти TLC не выгодно с точки зрения производительности. Микросхема контроллера, как и раньше, контактирует с корпусом через теплопроводящую прокладку. Нагрев во время работы Crucial BX 200 незначительный.
Во внутреннем устройстве накопителя Crucial BX 200 не видно никаких особенностей. Для бюджетной модели твердотельного накопителя это и не удивительно. Внимание на себя обращает только нетипичная маркировка контроллера SM225G. Похожий контроллер можно увидеть в накопителе ADATA Premier SP550: это контроллер с маркировкой SM2256K. Это может означать, что в Crucial BX 200 используется не только уникальная микропрограмма, разработанная инженерами компании Crucial, но и специализированная модификация контроллера.
Crucial BX 200: программное обеспечение
В последнее время производители твердотельных накопителей уделяют все большее вниманию разработке и развитию специализированных сервисных утилит, которые предназначены для обслуживания и мониторинга состояния накопителей. Поэтому подойдем к рассмотрению данного вопроса более системно и подробно. Для накопителей серии BX-, M- и MX- компания Crucial предлагает специальную сервисную утилиту Crucial Storage Executive. Данная утилита полностью совместима с накопителем Crucial BX 200.
Программа дает возможность следить за общим состоянием накопителя и параметрами SMART. Обязательно стоит отметить, что перечень атрибутов SMART, которые отдает накопитель Crucial BX 200, очень подробен. Также у этого накопителя имеется специальный термодатчик, который позволяет следить за тепловым режимом. В Crucial Storage Executive предусмотрен целый ряд функций для глубокого обслуживания устройства. Так, например, утилита может автоматически обновлять прошивку, обнулить флэш-память или резервировать дополнительное пространство на SSD для повышения выносливости устройства. К перечисленным функциям утилиты Crucial Storage Executive можно также добавить Momentum Cache или кэширование операций с накопителем в оперативной памяти компьютера.
Данная функция представляет собой аналог Plextor PlexTurbo или Samsung Rapid. Используя четвертую часть оперативной памяти, доступной в системе, функция Momentum Cache дает возможность существенно увеличить скорость выполнения любых дисковых операций. Уникальность функции Momentum Cache, реализованной разработчиками компании Crucial, состоит в том, что оперативная память, которая задействована для ее работы, может высвобождаться динамически для работы других приложений. Хотя обычно не рекомендуется рассчитывать на технологии кэширования DRAM, поскольку они не слишком надежны и не дают гарантии сохранности информации при возникновении программных и аппаратных сбоев.
В заключение отметим, что утилита Crucial Storage Executive имеет простой и понятный интерфейс. Программа написана на Java, по этой причине приложение работает через браузер. Для работы данной утилиты необходимо, чтобы в системе присутствовала Java-машина. К тому же утилита имеет довольно большой объем. Для сторонников портативных устройств, есть также вариант программы Crucial Storage Executive с интерфейсом командной строки. Данная версия утилиты имеет те же возможности, что и полноценная версия Crucial Storage Executive.