Обзор SSD-накопителей с интерфейсом M.2: Крошечные устройства с огромной производительностью

M.2 SSD roundup. Tiny drives deliver huge performance. PCWorld, сентябрь 2015

Нет, M.2 (произносится «M-точка-два») — это не правительственная шпионская организация и не секретный проект. Речь идет о компактном многоцелевом коннекторе, который должен прийти на смену разъемам mSATA и mini-PCIe, получившим широкое распространение в портативных компьютерах. Таким образом, M.2 не предназначен только для подключения средств хранения (поддерживаются шины USB, SATA и PCIe), но именно благодаря им он будет завоевывать популярность, в том числе и на настольных компьютерах.

Почему? Дело в том, что пропускная способность шины SATA ограничена 600 Мбайт/с, чем и обусловлен переход на интерфейс M.2 PCIe. Объединение возможностей шины PCIe и твердотельных накопителей приведет к оснащению ПК сверхбыстрыми средствами хранения.

Под сверхбыстрым я понимаю интерфейс, скорость которого в 4 раза превосходит пропускную способность SATA. Она составляет более 2 Гбайт/с. Насколько вырастает скорость реакции системы, оснащенной твердотельным накопителем x4 PCIe M.2, трудно описать словами. Но я все же попытаюсь, представив заодно уже имеющиеся в продаже устройства SSD формата M.2, выбор которых пока весьма ограничен. Учтите, что в настоящее время производители выпускают и твердотельные накопители SATA M.2, но скорость передачи данных у них ограничена 600 Мбайт/с. Да, медленнее, но тоже неплохо, если ваш портативный компьютер все равно больше не поддерживает.

Разъема M.2 в вашей системе нет вообще? Владельцам настольных компьютеров в этом отношении повезло. Чтобы исправить ситуацию, достаточно приобрести плату расширения PCIe M.2, например модель Addonics AD2M2S-PX4 PCIe за 25 долл., которую мы использовали в некоторых наших тестах.

Лицом к лицу

Для тестирования мы отобрали шесть твердотельных накопителей M.2. Современная линейка представлена следующими продуктами:

• Samsung SM951 PCIe (AHCI), 256 Гбайт (240 долл.)

• Samsung SM951 PCIe (NVMe), 256 Гбайт (240 долл.)

• Kingston HyperX Predator PCIe (AHCI), 480 Гбайт (499 долл.)

Устройства предыдущего поколения представлены моделью Samsung XP941 PCIe (AHCI) емкостью 256 Гбайт, предлагаемой за 200 долл.

Два накопителя имеют интерфейс SATA:

• старый Intel 530, 320 Гбайт (300 долл.)

• и новый Samsung EVO SATA, 256 Гбайт (99 долл.)

Откровенно говоря, устройства SATA были включены сюда лишь для того, чтобы продемонстрировать огромный прирост производительности, обеспечиваемый PCIe. Вот такой хитрый ход.

И наконец, первый протестированный нами накопитель M.2 PCIe (AHCI) — Plextor M6e за 220 долл. — представлен для того, чтобы показать, насколько далеко удалось продвинуться производителям чуть более чем за год.

Вы, наверное, уже обратили внимание, что устройства PCIe делятся еще на AHCI (Advanced Host Controller Interface) и NVMe (Non-Volatile Memory express). Протокол AHCI, по сути, представляет собой реализацию SATA поверх PCIe (или какой-то другой шины), тогда как новый коммуникационный протокол NVMe специально разрабатывался для устройств энергонезависимой памяти с нуля. Применение AHCI поверх PCIe позволяет преодолеть ограничение пропускной способности в 600 Мбайт/с, а NVMe обеспечивает дополнительные преимущества для многопоточных операций (это видно из результатов тестирования при выполнении операций с блоками размером 4 Кбайт с использованием нескольких потоков).

Единственное условие: ваша система должна поддерживать загрузку с устройств NVMe. Во всех системных платах, оснащенных разъемами M.2 PCIe, такая поддержка уже имеется, но при использовании платы расширения M.2 PCIe на настольном компьютере придется обращаться к AHCI. Загрузку с устройств AHCI обеспечивают все системные платы, выпущенные в течение последних нескольких лет.

Производительность

Тестирование проводилось на компьютере, оснащенном системной платой Asus X99 Deluxe/U3.1, процессором Intel Core i7-5820K и 32 Гбайт оперативной памяти DDR4. Накопители AHCI/NVMe подключались к разъему, расположенному непосредственно на системной плате, а устройства SATA — к уже упоминавшейся ранее плате расширения AD2M2S-PX4 PCIe. Заметьте, что у AD2M2S-PX4 нет выделенного хост-адаптера шины SATA HBA (host bus adapter). Кабели SATA подключаются к ней с соответствующих разъемов на системной плате.

Как видно из диаграмм, результаты заметно различаются в зависимости от используемой технологии. Накопители PCIe имеют большое преимущество при выполнении операций последовательного чтения, что можно заметить при копировании больших файлов. Протокол NVMe доказал свое превосходство над AHCI при работе с небольшими файлами и множеством очередей (операции с блоками размером 4 Кбайт при использовании 64 потоков). Вероятность возникновения такого сценария зависит от вашей операционной системы и драйвера NVMe.

Учтите, что средства поддержки M.2 PCIe и PCIe в накопителях в общем случае являются относительно новыми технологиями. Модель SM951 AHCI, например, старше XP941 AHCI только на одно поколение, а разница в производительности между ними очень существенная. Оба накопителя поддерживают x4 PCIe, но XP941 имеет интерфейс PCIe Gen 2 (500 Мбайт/с на канал), а SM951 — PCIe Gen 3 (пропускная способность здесь составляет уже 1 Гбайт/с). Между тем, теоретически даже x4 PCIe 2.0 поддерживает пропускную способность в 2 Гбайт/с, поэтому вряд ли разница в производительности объясняется только этим.

Ранее нам доводилось иметь дело только с устройствами Plextor, Kingston и XP941 AHCI, поэтому мы были приятно удивлены тем, что модель SM951 AHCI оказалась вполне конкурентоспособной по сравнению с NVMe. Кроме того, протестировав в реальной жизни обмен данными объемом 20 Гбайт, мы выяснили, что накопитель Kingston почти так же быстр, как и Samsung.

Накопитель Intel 750 series NVMe PCIe, подключаемый к свободному разъему PCIe подобно видеоплате (альтернативный M.2 вариант, который стоит рассмотреть пользователям настольных компьютеров), продемонстрировал пропускную способность, превышающую 2 Гбайт/с, так что SM951 NVMe, возможно, не использует весь потенциал NVMe. Вместе с тем, компания Intel не намерена выпускать версию 750 с разъемом M.2, поскольку ее энергопотребление превышает возможности соответствующего интерфейса. Возможно, для более точного сопоставления AHCI и NVMe придется провести дополнительные исследования. Но уже сейчас можно точно сказать, что твердотельные накопители, подключаемые к шине PCIe, опережают своих собратьев SATA при выполнении операций последовательного чтения/записи. При этом они занимают дополнительный разъем на системной плате.

Intel 530, 360 Гбайт

Вполне приличный накопитель, скажем, для старого NUC, претендовавшего на звание самого компактного ПК в мире. Но он имеет интерфейс SATA и обеспечивает скорость лишь на уровне 500 и 300 Мбайт/с при выполнении операций чтения и записи соответственно. Скорость вполне достаточная для среднего пользователя и гораздо более высокая, чем у жесткого диска, но продуктом для энтузиастов его не назовешь. А главное, модель 530-й серии по-прежнему обойдется примерно в 80 центов за 1 Гбайт, т.е. почти в 2 раза дороже, чем придется заплатить за более быстрый Samsung 850 EVO M.2.

Samsung XP941 PCIe AHCI

Модель XP941, имеющая интерфейс x4 PCIe второго поколения, совсем неплохо смотрится после SSD SATA, но не выдерживает сравнения с более новыми SM951 AHCI и NVMe. Тем не менее, найдя ее по выгодной цене, покупайте — не пожалеете. По крайней мере, до поступления в продажу нового устройства Samsung SM953 и снижения цен на SM951.

Samsung SM951 AHCI/NVMe

Если вы хотите получить самый быстрый накопитель M.2 PCIe на рынке, этот вариант — как раз то, что надо. Скорость реакции системы повысится до уровня, который ранее вряд ли казался возможным. Версия AHCI в настоящее время работает быстрее при масштабной последовательной пересылке, а версия NVMe отлично проявила себя при большом количестве очередей, характерном для серверов. Причем по мере совершенствования моделей NVMe нынешнее положение дел может измениться.

Модель Kingston HyperX Predator PCIe прекрасно проявила себя в наших тестах копирования в реальной жизни

Kingston HyperX Predator PCIe

В искусственных тестах устройство Kingston HyperX Predator PCIe уступило Samsung SM951, зато при выполнении операций копирования в реальных условиях оно проявило себя во всем блеске. Кроме того, данная модель поставляется с платой адаптера. Стоит отметить, что цены на сайте Kingston очень высоки, но другие продавцы предлагают это устройство с существенными скидками.

Samsung 850 EVO M.2 SATA

Этот накопитель работает быстрее, чем Intel 530, и стоит гораздо дешевле, но при передаче больших объемов данных его производительность заметно снижается. Не катастрофично, как у 2,5-дюймового накопителя SATA OCZ Trion, но довольно прилично. Тем не менее это неплохой выбор при наличии разъемов M.2, поддерживающих только SATA.

Устройство Plextor поставляется с платой адаптера PCIe M.2, но можно купить M6e и без нее

Plextor M6e PCIe

Когда этот накопитель AHCI PCIe только появился на рынке, он произвел на нас очень сильное впечатление, но спустя год или два цена на него кажется уже завышенной. За прошедшее время цены сильно упали, а аналогичные по стоимости устройства превосходят M6e по производительности в 3 раза. Но если вам удастся найти эту модель по хорошей цене, вы получите прирост в 100–200 Мбайт/с по сравнению с Samsung 850 EVO и Intel 530.

Выбор за вами

Трудно передать, насколько улучшится работа вашего компьютера, если оснастить его твердотельным накопителем, подключаемым к шине PCIe. Возьмите модель небольшого объема, установите на нее операционную систему, а в качестве хранилища используйте SSD SATA среднего ценового диапазона или жесткий диск. Результат проделанной работы наверняка вас порадует.

В настоящее время лидером среди твердотельных накопителей является SM951, но Kingston HyperX Predator PCIe обеспечивает примерно такую же производительность при перемещении больших файлов в реальных условиях. Неплохим вариантом станет и приобретение модели XP941, если вам удастся найти ее по выгодной цене. А обладателям разъемов M.2 с поддержкой только SATA можно порекомендовать Samsung 850 EVO.