Тест и обзор: Samsung SM951 512 GB – SSD с интерфейсом PCI Express

Опубликовано:

teaserВслед за Intel свой SSD с интерфейсом PCI Express представила и Samsung, пытаясь завоевать корону производительности. Samsung SM951 выпущен в форм-факторе M.2 и подключается к компьютеру через четыре линии PCIe 3.0, скорость чтения заявлена до 2.150 Мбайт/с, скорость записи – до 1.500 Мбайт/с. SSD выпущен в двух вариантах: с поддержкой AHCI или с поддержкой нового стандарта NVMe, знакомого нам по Intel SSD 750. В статье мы рассмотрим 512-Гбайт версию Samsung SM951 с поддержкой AHCI.

Samsung SM951 идёт на смену Samsung XP941 (тест и обзор), первого SSD с "родной" поддержкой PCI Express, побывавшего в нашей тестовой лаборатории. Наиболее очевидное изменение заключается в поддержке интерфейса PCI Express третьего поколения, что обеспечивает увеличение пропускной способности данных до 3.938 Мбайт/с в теории. Так что Samsung SM951 использует тот же самый физический интерфейс, что и Intel SSD 750. Но, в отличие от протестированного ранее Intel SSD 750 (тест и обзор), наш образец SM951 опирается на стандарт AHCI – версия Samsung SM951 с NVMe запланирована, но пока ещё не вышла.

Samsung SM951 в компактном формате M.2

Скорость чтения Samsung SM951 заявлена на уровне 2.150 Мбайт/с, что существенно быстрее 1.170 Мбайт/с предшественника. Скорость записи 1.500 Мбайт/с тоже значительно превышает предыдущую модель (950 Мбайт/с). Теоретически Samsung SM951, несмотря на меньшую ёмкость, хорошо показывает себя по сравнению с Intel SSD 750 – мы получаем 1.200 Мбайт/с для записи и 2.400 Мбайт/с для чтения (вариант на 1,2 Тбайт). В нашем обзоре мы посмотрим, насколько хорошо Samsung SM951 покажет себя по сравнению с конкурентами, какие особые функции накопителя мы получим.

В следующей таблице приведена техническая информация:

Производитель и модельSamsung SSD SM951 512 GB
Розничная цена 399 евро
Сайт производителя www.samsung.com
Технические спецификации  
Форм-фактор M.2 2280
Протокол AHCI
Ёмкость (информация производителя) 512 GB
Ёмкость (после форматирования) 477 GiB
Другие варианты ёмкости 128, 256, 512 GB
Кэш-память 512 MB
Контроллер Samsung S4LN058A01
Чипы памяти Samsung MLC (1x нм)
Скорость чтения (информация производителя) 2150 MB/s
Скорость записи (информация производителя) 1500 MB/s
   
Гарантия производителя - (OEM)
Комплект поставки -

Появление Intel SSD 750 дало важный сигнал другим производителям: SSD с интерфейсом PCI Express в будущем будут активно продвигаться на потребительском рынке, хотя процесс начнётся с энтузиастов. Здесь Intel решила пойти ещё на шаг дальше, накопитель SSD 750 впервые даёт поддержку NVMe потребителям. Но совместимость с таким SSD пока ограниченная, поскольку требуется материнская плата с поддержкой NVMe и совместимая операционная система, зато серьёзное "узкое место" по производительности остаётся в прошлом. Подробности о работе NVMe вы можете узнать в нашем обзоре Intel SSD 750.

Samsung производит все компоненты SM951 самостоятельно

Samsung решила сделать переход на NVMe более плавным, поэтому SM951 выйдет в двух версиях. Первая с поддержкой только AHCI уже доступна. Данный накопитель Samsung SM951 может работать и в системах, где материнская плата и ОС не совместимы с NVMe. Полную производительность Samsung SM951 вы получите только при подключении по всем четырём линиям PCIe 3.0, которые теоретически дают 3.938 Мбайт/с (избыточная информация составляет меньше 1,5%).

Подключение Samsung SM951 через линии PCI Express 2.0 тоже возможно, но производительность при этом будет существенно снижена, то же самое касается подключения через PCH, а не прямого соединения с CPU. Интерфейс PCIe 2.0 с четырьмя линиями даст скорость передачи, максимум, 2.000 Мбайт/с, где из-за неэффективных алгоритмов нужно вычесть уже 20% вместо 1,5% на избыточность. При подключении через PCH интерфейс DMI (между чипсетом и CPU) будут использовать и другие устройства, так что вы получите меньшую пропускную способность и более высокие задержки.

Поскольку в большинстве систем CPU не даёт достаточно линий PCIe 3.0, графическая карта будет получать 8 линий из 16 при использовании второй видеокарты или SSD M.2. Но влияние на графическую производительность нельзя назвать существенным. В следующей таблице приведена раскладка линий материнской платы ASRock Z97 Extreme6, которую мы использовали в тестах.

Раскладка линий ASRock Z97 Extreme6
 Один GPUДва GPUАктивный слот M2_1
PCIE2 16x 8x 8x
PCIE4 0x 8x 4x
M2_1 0x 0x 4x

Только в конфигурации с одним GPU видеокарта получает полные 16 линий PCIe 3.0. В конфигурациях Dual-GPU обе видеокарты совместно используют 16 доступных линий, каждая получает восемь линий. То же самое верно, если вы установите карту расширения в слот PCIe 4, например, карту-адаптер с накопителем M.2 SSD. При полной конфигурации (два GPU и SSD) восемь линий второй видеокарты вновь разделяются, она получает только четыре из них, а четыре уходят на SSD в слоте Ultra-M.2.

На материнской плате есть дополнительные слоты, в том числе и второй слот M.2, но он поддерживает только линии PCIe 2.0, подключение выполняется к чипсету (PCH). Материнские платы на платформе X99 с правильными CPU могут обеспечивать до 40 линий PCIe 3.0, где разделение можно сделать более "богатым". В любом случае, мы рекомендуем сверяться с руководством материнской платы, где приведено распределение по линиям.

Для материнских плат без слота M.2 предусмотрена карта-переходник

Если вы хотите использовать Samsung SM951 в качестве загрузочного, то придётся преодолеть ещё одно препятствие: поскольку M.2 SSD от Samsung не имеют собственного Option ROM, материнская плата для загрузки должна явно поддерживать данный накопитель. Опять же, производитель на своем сайте указывает список совместимости. Если пользователь не планирует загружаться с накопителя, то отдельная поддержка со стороны BIOS материнской платы не требуется.

Мы смогли установить Windows 8.1 на Samsung SM951, хотя сначала пришлось обновить BIOS до версии 2.10. Ранее процедура загрузки Windows запускалась, но SSD не распознавался в качестве загрузочного. После обновления в опциях загрузки появляется дополнительная запись "Windows Boot Manager", позволяющая стартовать только что установленную Windows.

Установка Windows 7 выполняется сложнее, по крайней мере, если вы планируете установку через USB-накопитель, поскольку установка должна запускаться в режиме UEFI, а на USB-флешке нет соответствующего bootloader. Но bootloader можно скопировать из архива install.wim на DVD (в образе) – там нужно найти папку "1\Windows\Boot\EFI". Из неё нужно скопировать файл bootmgfw.efi в папку "efi\boot" на флешке и переименовать его в bootx64.efi. Папку boot необходимо создать вручную, поскольку она может отсутствовать. Затем вы сможете запустить установку Windows 7 в режиме UEFI и успешно завершить инсталляцию Windows.


Если ваша материнская плата не имеет выделенного слота для SSD M.2, то накопитель Samsung SM951 можно установить в плату-переходник. Мы использовали плату-переходник M.2 PCIe x4, которую можно оснащать дополнительным радиатором – полезная мера в случае Samsung SM951, поскольку накопитель очень сильно нагревался в случае постоянной нагрузки записи и через какое-то время включал троттлинг, чтобы избежать повреждений.

Samsung SM951 в плате-переходнике M.2 на PCIe

Мы решили более глубокого исследовать поведение Samsung SM951 в зависимости от температуры. Для этого с помощью Iometer мы выбрали запись 500-Мбайт файлов, что создаёт высокую нагрузку. Вместе с тем мы постоянно отслеживали температуру накопителя с помощью программы. Она доступна в исходном коде, программа позволяет фиксировать дополнительные параметры SMART. В результате мы получили два журнала в формате CSV, которые вместе обеспечивают всю необходимую информацию. На графике ниже показана производительность Samsung SM951 без радиатора.

de sm951 no cooling 500

Явно можно видеть падение производительности записи при температуре порядка 80 °C. Производительность снижается до уровня ниже 100 Мбайт/с, что позволяет накопителю немного охладиться. После снижения температуры до приемлемого уровня, полная производительность вновь восстанавливается. Данный цикл повторялся бесконечно до остановки Iometer, после чего температура значительно снижалась. Следующим этапом был монтаж радиатора через теплопередающую прокладку, после чего мы провели тот же самый тест ещё раз.

de sm951 with cooling 500

При температуре окружающего воздуха 25 °C максимальная температура накопителя составила чуть выше 70 °C, троттлинга из-за перегрева мы уже не наблюдали, хотя мы протестировали большое число прогонов. Отметим, что мы не обдували радиатор специально, хотя дополнительный вентилятор здесь мог бы ещё сильнее увеличить производительность.

Остаётся вопрос: не приведёт ли использование карты-переходника к снижению производительности Samsung SM951? Для ответа не него мы установили SSD в слот Ultra-M.2, после чего провели повторные тесты AS SSD и PCMark 8. Разница по производительности не превышала одного процента, что находится в пределах погрешности. Так что использование карты-адаптера не приводит к потере производительности. Именно по этой причине мы проводили все тесты с помощью такой карты с прикреплённым радиатором.

Для продолжительной нагрузки имеет смысл оснащать накопитель радиатором

Samsung для SM951 использовала не современную память 3D V-NAND, а старую добрую планарную MLC. Техпроцесс неизвестен, но он составляет меньше 20 нм. Как и в случае Samsung XP941, память установлена ёмкостью 64 Гбит на кристалл. Благодаря большому числу кристаллов в чипе получается достичь высокой степени параллелизма, что увеличивает производительность. Контроллер с "родной" поддержкой PCI Express тоже производится Samsung – он имеет маркировку S4LN058A01.

Как и Samsung XP941, новый SM951 будет продаваться только OEM-партнёрам. Samsung гарантирует дистрибуторам (но не конечным пользователям) гарантию три года. Если вы купите Samsung SM951 у дилера, который взял его у официального дистрибутора Samsung, то для гарантии придётся использовать данную цепочку в обратном порядке. Прямая гарантия Samsung в данном случае не обеспечивается. Так что при покупке проверяйте гарантийные обязательства дилера. Конечно, было бы удобнее, если бы Samsung предоставляла гарантию на свои накопители PCI Express и для конечных пользователей.


asrock-z97-extreme6

Аппаратное обеспечение

Программное обеспечение

Прочие настройки и примечания

Если не указано иное, все накопители тестировались на портах SATA 6 Гбит/с чипсета Z97. Чтобы минимизировать случайные перепады производительности, мы отключили BIOS SpeedStep и все C-состояния, а также режим Turbo. Кроме того, мы отключили LPM (Link Power Management) через реестр.


Iometer можно назвать универсальным тестом, который оценивает чистую производительность накопителя практически во всех мыслимых сценариях доступа. Последняя версия теста также получила возможность выбирать, какие данные использовать. В частности, интересны опции "Repeating bytes/повторяющиеся байты" и "Full random/полностью случайные". Первая опция всегда использует одни и те же повторяющиеся данные, поэтому контроллер может существенно сжимать данные. Сжатие данных выполняют далеко не все контроллеры, однако у некоторых контроллеров (того же SandForce) реализована "прозрачная" система сжатия, которая, в зависимости от используемых данных, позволяет увеличивать пропускную способность. Вторая опция создает буфер данных в 16 Мбайт с высокой энтропией, и сжатие таких данных очень сильно затруднено (если вообще возможно). Все это позволяет выполнять на контроллере со встроенной системой сжатия два тестовых прогона, один из которых оперирует полностью случайными данными ("Full random"). Прогоном по умолчанию является режим с повторяющимися байтами ("Repeating bytes"), что соответствует инструкциям производителя.

Для настольных систем характерна минимальная очередь запросов (глубина очередь команд, QD). Иногда она может ненамного повышаться, но всё равно остаётся в пределах однозначных значений. Тесты с глубиной очереди QD 32 позволяют SSD раскрыть свой потенциал в полной мере. Подобная глубина очереди команд возможна и в обычных ситуациях, но только в многопользовательском или серверном окружении.

Тест 4K задействует 8 млн. логических секторов по 512 байт; тест последовательного чтения/записи задействует почти полную ёмкость накопителя.

Iometer

Чтение блоками 4K (QD 1)

Мбайт/с
Больше - лучше

Iometer

Запись блоками 4K (QD 1)

Мбайт/с
Больше - лучше

Iometer

Чтение блоками 4K (QD 3)

Мбайт/с
Больше - лучше

Iometer

Запись блоками 4K (QD 3)

Мбайт/с
Больше - лучше

Iometer

Чтение блоками 4K (QD 32)

Мбайт/с
Больше - лучше

Iometer

Запись блоками 4K (QD 32)

Мбайт/с
Больше - лучше

Iometer

Последовательное чтение (QD 1)

Мбайт/с
Больше - лучше

Iometer

Последовательная запись (QD 1)

Мбайт/с
Больше - лучше

Сильной стороной Samsung SM951 является скорость последовательного чтения, а также чтение небольших блоков при малой очереди команд. При большой очереди команд Intel SSD 750 оказывается существенно быстрее.


Тест AS SSD был разработан, как можно догадаться по названию, специально для SSD. Он использует полностью несжимаемые данные, поэтому данный тест относится к сценариям худшего случая для контроллеров с технологиями сжатия. Последовательный тест и тест блоков по 4K выполняются с единичной глубиной очереди. Опять же, для настольных систем тест 4K с единичной глубиной очереди QD 1 наиболее важен, а тест с глубиной QD 64 вновь демонстрирует максимальные возможности SSD (с активной NCQ).

AS SSD Benchmark

Чтение блоками 4K (QD 1)

Мбайт/с
Больше - лучше

AS SSD Benchmark

Запись блоками 4K (QD 1)

Мбайт/с
Больше - лучше

AS SSD Benchmark

Чтение блоками 4K (QD 64)

Мбайт/с
Больше - лучше

AS SSD Benchmark

Запись блоками 4K (QD 64)

Мбайт/с
Больше - лучше

AS SSD Benchmark

Последовательное чтение (QD 1)

Мбайт/с
Больше - лучше

AS SSD Benchmark

Последовательная запись (QD 1)

Мбайт/с
Больше - лучше

Здесь вновь мы наблюдаем то же самое: сильной стороной Samsung SM951 является работа с малыми блоками при малой глубине очереди, а также последовательная передача данных.


Тест копирования данных, как можно догадаться по названию, показывает, с какой скоростью можно копировать данные. Мы выполняли тесты типичных сценариев: ISO (два больших файла), программы (много мелких файлов), игры (смесь мелких и крупных файлов).

AS SSD Benchmark

Тест копирования - ISO

Мбайт/с
Больше - лучше

AS SSD Benchmark

Тест копирования - приложения

Мбайт/с
Больше - лучше

AS SSD Benchmark

Тест копирования - игры

Мбайт/с
Больше - лучше

Samsung SM951 три раза занял первое место, сместив Intel SSD 750.


Синтетические тесты представляют собой экстремальные случаи. В повседневных условиях компьютер использует разные паттерны доступа, от небольших блоков данных до крупных последовательных передач. Мы симулировали подобную нагрузку с помощью записи паттерна во время использования системы. Мы записывали паттерн во время прогона тестового пакета PCMark 8, который включает в себя несколько приложений, каждое считывает и записывает определенное количество данных, как можно видеть по следующей таблице. Тестовые данные не являются сжимаемыми.

Компоненты теста накопителей
Профиль приложенияВсего считаноВсего записано
Adobe Photoshop light 313 MB 2.336 MB
Adobe Photoshop heavy 468 MB 5.640 MB
Adobe Illustrator 373 MB 89 MB
Adobe InDesign 401 MB 624 MB
Adobe After Effects 311 MB 16 MB
Microsoft Word 107 MB 95 MB
Microsoft Excel 73 MB 15 MB
Microsoft PowerPoint 83 MB 21 MB
World of Warcraft 390 MB 5 MB
Battlefield 3 887 MB 28 MB

В отличие от предыдущего теста Futuremark PCMark 7 в новой версии было удалено сжатие во время бездействия (idle time compression), поэтому паттерн лучше соответствует реальным приложениям. Раньше мы публиковали результат PCMark в виде баллов, теперь мы перейдём к теоретической пропускной способности. Она рассчитывается путём деления объёма считанных и записанных данных (см. таблицу) на время обработки запросов. Более высокая пропускная способность означает, что время ожидания накопителя будет меньше, время отклика приложения тоже сокращается.

Futuremark PCMark 8

Storage - Общая производительность

Мбайт/с
Больше - лучше

Samsung SM951 в тесте повседневной производительности показал результат почти на 9% выше, чем Intel SSD 750. На примере этого теста хорошо видно, что Samsung SM951 был оптимизирован для настольных компьютеров. Конечно, Intel SSD 750 нельзя назвать медленным, однако накопитель более адаптирован для нагрузок корпоративных окружений и рабочих станций.

На предыдущем графике приводится пропускная способность накопителей при выполнении тестового прогона, состоящего из отдельных приложений. Мы продолжаем с двумя игровыми тестами, начиная со входа в игру, считывания сейва в Battlefield 3 и заканчивая игровым процессом.

Futuremark PCMark 8

Storage - Battlefield 3

Мбайт/с
Больше - лучше

Futuremark PCMark 8

Storage - World of Warcraft

Мбайт/с
Больше - лучше


Чтобы протестировать производительность накопителей в офисных приложениях, мы использовали PowerPoint, Excel и Word из пакета Microsoft Office. В данном случае открывался документ, редактировался, сохранялся, после чего приложение закрывалось.

Futuremark PCMark 8

Storage - Microsoft Powerpoint

Мбайт/с
Больше - лучше

Futuremark PCMark 8

Storage - Microsoft Excel

Мбайт/с
Больше - лучше

Futuremark PCMark 8

Storage - Microsoft Word

Мбайт/с
Больше - лучше

Офисные приложения не так требовательны к подсистеме хранения, чего не скажешь о программах Adobe. В частности, в тесте "Adobe Photoshop (Heavy)" записываются большие объёмы данных, открывается файл PSD, редактируется и сохраняется в разных форматах.

Futuremark PCMark 8

Storage - Adobe After Effects

Мбайт/с
Больше - лучше

Futuremark PCMark 8

Storage - Adobe Indesign

Мбайт/с
Больше - лучше

Futuremark PCMark 8

Storage - Adobe Illustrator

Мбайт/с
Больше - лучше

Futuremark PCMark 8

Storage - Adobe Photoshop (heavy)

Мбайт/с
Больше - лучше

Futuremark PCMark 8

Storage - Adobe Photoshop (light)

Мбайт/с
Больше - лучше

За некоторыми исключениями Samsung SM951 выходил на первое место в отдельных тестах.


Тест PCMark 8 "Expanded Storage" состоит из двух частей, "Consistency test" (теста целостности) и "Adaptivity test" (теста адаптивности). Последний показывает, насколько хорошо подсистема хранения может адаптироваться к определенной нагрузке. Для нас интересен первый тест, показывающий потери производительности накопителя. Раньше мы для той же цели использовали стрессовую нагрузку HDTach и Iometer: мы измеряли последовательную производительность в новом состоянии SSD, затем накладывали экстремальную нагрузку Iometer, после чего производительность многих накопителей падала на 50% или даже сильнее. Данный тест позволяет оценить производительность в ситуации худшего случая.

Процедура PCMark 8 намного ближе к повседневным условиям: на первой фазе ёмкость накопителя заполняется два раза, второй проход гарантирует, что заполняется память, недоступная пользователю. На второй фазе (Degrade) накопитель восемь раз нагружается операциями случайной записи, первый проход занимает 10 минут, каждый последующий проход выполняется на пять минут дольше. После каждого прохода измеряется производительность. На третьей фазе (Steady State) выполняются ещё пять прогонов вместо 45-минутного прогона, параллельно измеряется производительность. На последней фазе (Recovery) измеряется производительность после периода бездействия в пять минут. Данное измерение повторяется пять раз, включая период бездействия, чтобы дать накопителю возможность восстановиться.

Следующие два графика показывают задержки доступа чтения или записи на разных фазах тестируемых накопителей. Мы не стали проводить большое количество тестов, а выбрали профиль "Photoshop Heavy", где считывается 468 Мбайт и записывается 5640 Мбайт. Конечно, и данный тест, и наши предыдущие тесты с HDTach и Iometer по-своему интересны, но для повседневных условий работы приведенные здесь результаты всё же более актуальны.

de consistency read access 500

de consistency write access 500

На следующей диаграмме показана пропускная способность, которую мы измеряли на предыдущих двух страницах. Она как раз высчитывалась во всех профилях.

de consistency bandwidth 500

Стрессовый тест вновь подчеркивает разницу между Samsung SM951 и Intel SSD 750: оба накопителя оптимизированы под разные типы нагрузок. Хотя накопитель Samsung достигает более высокой пиковой производительности, Intel SSD, с другой стороны, лучше справляется с поддержанием высокой производительности под нагрузкой. Конечно, нагрузка в данном тесте носит искусственный характер. Но всё же более высокая долгосрочная производительность не помешает.


Samsung SM951 показал более высокую повседневную производительность, чем протестированный ранее Intel SSD 750. И результаты впечатляют. Последовательная скорость записи оказалась заметно выше, разве что Samsung SM951 уступает по чтению, а также при работе с большой глубиной очереди команд. Подобные характеристики явно указывают на то, что Samsung SM951 был создан для настольных компьютеров, а Intel SSD 750 больше нацелен на корпоративное окружение и рабочие станции. Такие же выводы можно сделать и по стрессовому тесту, поскольку здесь накопитель Samsung показал себя существенно хуже SSD Intel, как раз наглядно демонстрируя разницу между SSD для потребительского и корпоративного рынков.

Ещё одним преимуществом Samsung SM951 является поддержка AHCI, поскольку многие материнские платы на чипсетах Z77, Z87 или X79 ещё не обзавелись поддержкой NVMe, что не позволяет использовать в них Intel SSD 750 или другие NVMe SSD. Сама по себе платформа не такая старая, но установить в неё скоростные SSD PCI Express вы не сможете. Здесь следует ждать обновлений BIOS от производителей материнских плат. В любом случае, Samsung SM951 опирается на стандарт AHCI, но по производительности особых жертв приносить не придётся.

Intel SSD 750 is не остался в одиночестве благодаря Samsung SM951

Samsung SM951 будет весьма интересной альтернативой Intel SSD 750, и для настольных или игровых компьютеров данный накопитель можно назвать даже лучшим выбором. По цене два накопителя разделяются не так сильно, 512-Гбайт версия SM951 обойдётся в 399 евро, что даёт цену гигабайта около 78 центов. "Младшие" версии накопителя будут дороже, там цена гигабайта поднимется до 1 евро. 1,2-Тбайт версия Intel SSD 750 доступна в Европе по цене 1.086 евро, что даёт цену гигабайта 90 центов – даже выше, чем у накопителя Samsung. В России цена составляет 91,2 тыс. рублей. "Младшая" версия Intel SSD 750 на 400 Гбайт доступна по цене от 449 евро, что больше одного евро за гигабайт. В России накопитель доступен за 35,4 тыс. рублей.

В целом, Samsung SM951 – великолепный накопитель с впечатляющей производительностью. К сожалению, мы не можем присудить ему нашу награду "Отличное железо", хотя Samsung SM951 её заслуживает. Для этого Samsung должна выпустить версию накопителя для розничного рынка, с гарантией для конечных пользователей. Кроме того, желательно и какое-либо решение для предотвращения перегрева, например, карта-адаптер PCIe с радиатором. Тепловыделение Samsung SM951 в повседневных сценариях вряд ли вызовет проблемы, но под продолжительной нагрузкой производительность может снижаться.

Преимущества Samsung SSD SM951:

Недостатки Samsung SSD SM951: