Около полутора лет назад мы уже рассматривали твердотельный накопитель с интерфейсом PCI Express. Его поддержка была реализована на базовом контроллере. Это был накопитель Plextor M6e. Казалось, что его появление должно стать началом новой эпохи, в которой пользователи должны забыть об ограничении скорости обмена данными.

Но как бы не так… Оказалось, даже такой простой шаг, как перевод скоростных накопителей на более скоростной интерфейс PCI Express является достаточно болезненным и непростым шагом. Даже в конце 2015 года большая часть твердотельных накопителей продолжали использовать старый интерфейс SATA. Число прогрессивных высокопроизводительных моделей, которые работают через PCI Express можно пересчитать по пальцам. Основная проблема, которая мешает твердотельным накопителям с PCIe стать широко распространенными решениями, состоит в контроллерах. Это основные микросхемы, которые в твердотельных накопителях управляют потоками данных и обслуживают массив флэш-памяти.

Производством самих твердотельных накопителей сегодня занимается множество фирм. Контроллеры же разрабатывает только ограниченное количество команд инженеров. К сожалению, эти команды просто не успели подготовить все необходимые микросхемы и наладить массовое их производство. Единственная независимая фирма, которой удалось предложить производителям твердотельных накопителей хоть какую-то начинку для накопителей с PCIe, это компания Marvell. Она выпустила два контроллера: 88SS9293 и 88SS9183, но данные контроллеры не слишком вдохновили индустрию. Причина в том, что данные контроллеры задействуют только четыре или две линии PCI Express 2.0 и используют наследственный протокол AHCI.

То есть, по сути данные контроллеры предлагают не слишком большое улучшение параметров скорости по сравнению с традиционными SATA SSD. По этой причине данные контроллеры не снискали особой популярности. Они смогли попасть только в два серийных продукта. Это уже упомянутый выше Plextor M6e и Kingston HyperX Predator. Во флагманских SSD с PCIe нового поколения потребителям хотелось бы видеть более скоростную шину PCI Express 3.0 x4, а также поддержку протокола NVMe, который специально предназначен для использования в твердотельных накопителях с высокой отзывчивостью.

Уже давно идет речь о том, что контроллеры для высокопроизводительных потребительских твердотельных накопителей с PCIe должны одновременно появится сразу у нескольких производителей. На отраслевых выставках такие контроллеры демонстрировались неоднократно. Это и Marvell 88SS1093 (Eldora), и Silicon Motion SM2260, и OCZ Jet Express и PCI Express 3.0 x8-контроллер Phison PS5007-E7. Но пока дальше демонстрации продукции дело не пошло ни у одного разработчика. Видимо, для отладки принципиально новых решений требуются значительные временные затраты. Реальные продукты на основе этих решений в скором времени должны появиться на прилавках магазинов.

Таким образом, те производители, которые могут обеспечить полный цикл разработки твердотельных накопителей исключительно собственными силами и имеют мощные отделы НИОКР, оказались в выигрышном положении. Компании Samsung и Intel легко обошли всю когорту независимых проектировщиков контроллеров вместе с производителями твердотельных накопителей второго и третьего эшелона. Этим компаниям удалось создать собственные конечные решения PCI Express x4 3.0 значительно быстрее своих конкурентов, которые закопались в отладке. Первенство захватила компания Samsung, которая в начале года выпустила накопитель SM 951, завоевавший множество положительных отзывов. Компания Intel со своим продвинутым решением с поддержкой NVMe SSD750 подтянулась следом.

Однако, накопители Samsung SM951 и Intel SSD 750 нельзя назвать полноценными решениями на основе шины PCI Express. Накопитель от компании Samsung представляет собой продукт OEM, которые не распространяется по розничным каналам и не обеспечен технической поддержкой со стороны производителя. Накопитель Intel SSD 750 представляет собой клон серверного накопителя, который по каким-то причинам имеет не слишком удобную линейку объемов и очень дорого стоит. В результате накопителям Intel SSD 750 и Samsung SM951 удалось завоевать репутацию довольно странных нишевых продуктов, которые не представляют никакого интереса для массового пользователя. И это даже несмотря на то, что их использование сулит покупателям кратное увеличение скоростных показателей дисковой системы.

Сегодня ситуация наконец-то может сдвинуться с мертвой точки. Компания Samsung решила выпустить клиентские PCIe SSD. Производитель подготовил первый полноценный потребительские накопитель NVMe с интерфейсом PCIExpress 3.0 x4. Это модель Samsung 950 Pro. Данное решение предназначено не только для широкой продажи в розничных сетях. Оно также объединяет в себе множество различных современных технологий. Данное решение обеспечивает значение скорости передачи информации до 2,5 Гбайт/с. Базируется Samsung 950 Pro на основе прогрессивной и надежной трехмерной MLC V-NAND. Накопитель работает по многопоточному протоколу NVMe. Поставляется Samsung 950 Pro в форм-факторе M.2. Данный накопитель целенаправленно предназначен для установки обычными пользователями в ПК. Проще говоря, на рынке наконец-то появилась общеупотребительная модель PCIe SSD, которая сможет не только стать новым стандартом для высокопроизводительных дисковых систем, но и наконец-то подтолкнет приторможенную индустрию к переходу на новые форматы, протоколы и стандарты.

Samsung 950 Pro: технические характеристики

Компания Samsung характеризует свой новый накопитель Samsung 950 Pro следующим слоганом: «Первый твердотельные накопитель NVMe PCI Express потребительского уровня на базе V-NAND». В этой фразе рекламщики попытались обыграть сразу все, чем примечательна данная новинка. По этой причине определение получилось немного витиеватым и слишком перегруженным аббревиатурами. По сути накопитель Samsung 950 Pro представляет собой первый клиентский SSD нового поколения, который работает через шину PCI Express.

Разработчики решили не слишком утруждаться по поводу совместимости накопителя со старыми системами. На первое место была поставлена высокая производительность и новые технологии. Это позволило компании разработать именно такой продукт, каким и должен быть прогрессивный твердотельный накопитель для энтузиастов. Накопитель Samsung 950 Pro выпущен в форм-факторе M.2, который не сегодняшний день набирает популярность. Накопитель не просто работает через шину PCI Express, но делает это с помощью специального протокола NVMe. К тому же данный накопитель базируется не на простой планарной MLC NAND, а на ее трехмерной разновидности. По надежности и быстродействию такая система лучше.

Накопитель Samsung 950 Pro, несмотря на всю свою новаторскую сущность, собран на основе компонентов, которые уже достаточно давно имелись в распоряжении компании Samsung. Это значит, что именно для этого накопителя производитель не создал никаких новых аппаратных решений. Инженеры просто решили собрать в одном устройстве все лучшее, что до этого использовалось в других продуктах компании. Так, например, в Samsung 950 Pro взят тот же самый контроллер, что ранее использовался в SM 951. Память накопителя перекочевала из старших модификаций 850 Pro. Однако все это нисколько не умаляет достоинств Samsung 950 Pro. И пускай все его компоненты уже давно известны. Производитель делает шаг вперед сразу с нескольких направлениях: от SATA к PCI Express, от AHCI к NVMe, от планарной флэш-памяти к трехмерной, от форм-фактора 2,5 дюйма к компактному M.2. Не подкачали и потребительские характеристики устройства.

На сегодняшний день производителем предусмотрено две модификации накопителя Samsung 950 Pro: объемом 256 Гб и 512 Гб. В качестве микросхемы памяти используется 32-слойная MLC V-NAND. В качестве контроллера применяется Samsung UBX. Рассмотрим физические характеристики устройства. Потребляемая мощность в режиме бездействия для модификации с объемом 256 Гб составляет 1,7 Вт, а в режиме чтения/записи – 6,4 Вт. Для модификации объемом 512 Гб эти значения равняются соответственно 1,7 и 7,0 Вт. Среднее время наработки на отказ составляет 1,5 млн часов. Ресурс записи в модификации объемом 256 Гб составляет 200 Тб, а в модификации объемом 512 Гб- 400 Тб. Устройство имеет следующие размеры: 80,15×22,15×2,38мм. Масса устройства равняется 10 г. Производитель дает гарантию5 лет. Примерная стоимость накопителя на сегодняшний день составляет 200 долларов за модификацию объемом 256 Гб, и 350 долларов за модификацию объемом 512 Гб.

Некоторые, глядя на спецификации, могут подумать, что Samsung 950 Pro представляет собой розничную версию OEM накопителя Samsung – NVMe. Изначально данный накопитель наделал немало шума, но в открытой продаже так и не появился. Однако похожи эти два накопителя только на первый взгляд. Несмотря на некоторое сходство, в основе Samsung 950 Pro используется прогрессивная трехмерная MLC V-NAND. В SM951 применяется обычная планарная флэш-память, произведенная по 16-нанометровому технологическому процессу. В свою модель 950 Pro компания Samsung установила свою V-NAND второго поколения с 32-слойным дизайном. В перспективе планирует переход на V-NAND третьего поколения с увеличенными до 48 количеством слоев. По сравнению с обычной планарной памятью MLC V-NAND обеспечивает более низкие задержки.

Поэтому если сравнивать 512-гигабайтные модели, то Samsung 950 Pro оказывается намного быстрее, чем SM951-NVMe. В особенности это проявляется на операциях последовательного чтения. Преимущество здесь превышает 15%.
С модификациями 256 Гб все несколько иначе. MLC V-NAND, которая установлена в Samsung 950 Pro имеет крупные ядра с 128-гигабитной емкостью. В SM951 используются 64-гигабитные кристаллы MLC NAND. В SM951 это наделяет массив памяти большим уровнем параллелизма, что сказывается на показателях скорости. Разница по производительности SM 951 в версиях 256 и 512 Гб стала почти незаметна. А вот 256-гигабайтный Samsung 950 Pro стал намного медленнее своего старшего собрата.

Поэтому немного странно, что в младшем варианте Samsung 950 Pro не используется MLC V-NAND с 86-гигабитными ядрами, которая успешно применяется в накопителях Samsung 850 Pro больших объемов. На этот счет у компании Samsung, судя по всему, есть какие-то свои соображения. Очевидно, что в первую очередь компания ориентируется на продвижение накопителей с большой емкостью. Так, например, в линейке Samsung 950 Pro вообще нет версии на 128 Гб. На презентации новинки докладчики подчеркнули тот факт, что еще летом средняя емкость твердотельных накопителей от компании Samsung превысила 320 Гб.

Если же говорить о базовом контролере, то он в Samsung 950 Pro используется точно такой же, как в SM951.В основе чипа UBX, который был разработан инженерами компании Samsung для своих накопителей PCIExpress 3.0 x4-накопителей используется три ядра ARM Cortex-R4, работающие на частоте 500 МГц. По этой причине данный контроллер имеет более чем достаточную производительность для обслуживания 8-канального массива флэш-памяти. Поэтому необходимости в его обновлении при выпуске накопителя Samsung 950 Pro не возникло. UBX является самым мощным микропроцессором среди всех используемых в SSD Samsung контроллеров. Поэтому в новой модели накопителя такое решение выглядит вполне органично. Вероятно, предстоящий переход на V-NAND третьего поколения все же потребует внесения некоторых изменений.

Семейство накопителей Samsung 950 Pro на данный момент ограничивается только двумя моделями. Максимальная емкость представителей серии 512 Гб. Однако в начале года линейка пополнится версией объемом 1 Тб. Появление данной версии напрямую связано с использованием 48-слойной MLC V-NAND третьего поколения, которая дает возможность увеличить емкость кристаллов флэш-памяти до 256 Гбит. Однако на покорение рекордов совместимости Samsung 950 Pro не будет претендовать. Смысл данного решения заключается в установлении рекордов быстродействия. Для тех пользователей, которым важен максимальный объем, в ассортименте накопителей от компании Samsung остаются накопители SATA серии 850 Pro. Максимальная емкость данного накопителя на сегодняшний день достигает 2 Тб. В недалеком будущем она будет увеличена до 4 Тб.

Компания Samsung не планирует лишать Samsung 950 Pro привычных программных технологий. В отличие от SM951, они поддерживают шифрование по стандарту AES-256, но лишь Class 0. Это значит, что со спецификацией Microsoft eDrive такое устройство не совместимо. По этой причине создать на базе накопителя Samsung 950 Pro аппаратно зашифрованный том при помощи Windows BitLocker не получится. Для управления криптографическими алгоритмами можно использовать только BIOS материнской платы. Немного лучше дело обстоит с фирменной утилитой Magician. В новой версии данной утилиты Samsung 950 Pro должен получить всестороннюю поддержку. Единственная функция, с которой не будет работать новый накопитель, это программное кэширование RAPID. Вряд ли стоит сожалеть по данному поводу. Скорости Samsung 950 Pro будет вполне достаточно и без дополнительных кэшей.

Кроме утилиты Magician разработчики также подготовили для Samsung 950 Pro еще один программный компонент под названием NVMe-драйвер. Если сравнивать со стандартным драйвером от компании Microsoft, он дает возможность улучшить быстродействие. Кроме того, при использовании NVMe драйвера достигается совместимость с ОС Windows 7, где не предусмотрено встроенного NVMe-драйвера.

Как и любой другой NVMe накопитель, Samsung 950 Pro накладывает некоторые требования на используемую аппаратную платформу. Чтобы данный накопитель можно было сделать загрузочным диском, необходимо, чтобы в UEFI BIOS материнской платы содержался драйвер NVMe. Данному требованию отвечают только новые платы, которые основаны на наборах логики Intel сотой и девяностой серий. Поэтому причине Samsung 950 Pro вероятно не подойдет владельцам старых систем, если только они не решаться самостоятельно выполнить интеграцию драйвера в BIOS. В некоторых случаях такая процедура вполне осуществима.

Также стоит помнить о том, что для раскрытия всего потенциала Samsung 950 Pro требуется полноценный слот M.2, в который заведены четыре линии PCI Express 3.0. Такие слоты сегодня можно встретить преимущественно на платах на базе Intel X99, H170 или Z170 под процессоры LGA1151 и LGA2011-3. Этот факт еще раз наводит на мысль, что накопитель Samsung 950 Pro предназначен исключительно для энтузиастов, которые своевременно обновляют свои системы. Новинка выделяется не только скоростными показателями. Также рекорд устанавливает и заявленный ресурс. Для модели на 256 Гб он был увеличен до 200 Тб. Для 512-гигабайтного накопителя значение было увеличено до 400 Тб. Это на 25% больше, чем предлагалось в накопителях серии Samsung 850 Pro. Перезаписать Samsung 950 Pro до истечения срока гарантии можно 781 раз. Очевидно, что твердотельный накопитель на базе MLC V-NAND, выполненной по 40-нм технологическому процессу, может прожить намного больше. Однако по какой-то причине срок гарантийного обслуживания Samsung 950 Pro ограничен 5 годами. На представителей серии Samsung 850 Pro производитель дает 10-летнюю гарантию.

Еще одна характеристика, на которую следовало бы обратить внимание при знакомстве с Samsung 950 Pro, это тепловыделение и энергопотребление. Этот твердотельный накопитель при максимальной нагрузке способен выделять до 7 Вт. На самом деле для накопителя, выполненного в форме карты M.2, это не так уж и мало. Это означает, что Samsung 950 Pro лишенный какой-либо системы охлаждения, в процессе работы может заметно нагреваться. Не следует серьезно этого опасаться. В накопителе предусмотрена специальная технология Dynamic Thermal Guard, которая защищает его от перегрева. При достижении температуры 80 градусов, контроллер на короткий промежуток времени снижает свою частоту. Такое динамическое изменение частоты представляет собой штатный механизм, который по заявлениям инженеров компании Samsung никак не сказывается на производительности накопителя.

Samsung 950 Pro: внутреннее устройство и внешний вид

В модельном ряду Samsung 950 Pro можно встретить модификации с емкостями 256 и 512 Гб. Так как в эти твердотельные накопители устанавливается MLC NAND с 128-гигабитными ядрами, производительность может сильно различаться. Для тестирования нам удалось заполучить оба варианта. По конструкции они оказались очень похожи. Разница заключается только в маркировке микросхем флэш-памяти.

Стоит отметить, что в обоих вариантах емкости плата Samsung 950 Pro имеет точно такую же разводку, что и в SM951 на 256 Гб. Выглядит потребительский продукт немного иначе из-за того, что производитель выбрал для него текстолит, покрытый матовым лаком. Формат платы довольно привычен – M.2 2280. Данный вид исполнения рекомендован для накопителей PCI Express x 4 и совместим со многими современными системами. Стоит отметить, что у обеих версий платы односторонние.

Это значит, что микросхемы на них расположены только на лицевой стороне. Это дает возможность обеспечить для новинки более благоприятный температурный режим, а также облегчает отведение тепла. Пользователь при необходимости может установить на SSD радиатор. На лицевой поверхности накопителя имеется наклейка. Под наклейкой можно обнаружить всего четыре микросхемы: это контроллер UBX, DRAM и две микросхемы MLC V-NAND. В обеих версиях Samsung 950 Pro используется одинаковый контроллер и одна и та же микросхема оперативной памяти LPDDR3 1600, объемом 512 Мб.