Тест и обзор: Toshiba BG3 - компактный SSD для OEM

Опубликовано:

toshiba bg3

Производители ноутбуков далеко не всегда используют в своих моделях high-end SSD потребительского класса. Причина кроется не только в наборе поддерживаемых функций, но в ограниченном пространстве - поэтому иногда накопитель просто припаивается к материнской плате. Toshiba ориентирует свои OEM-накопители BG3 как раз на подобные сценарии. В нашу тестовую лабораторию поступил 512-Гбайт BG3 KBG30ZMS512G. Будет интересно сравнить его производительность с потребительской версией Toshiba RC100, которую мы протестировали ранее.

Линейка BG3 была представлена еще летом 2017, но массовое производство началось где-то полгода назад, накопители активно используются в ноутбуках. Впрочем, здесь все зависит от реализации. Одно из преимуществ семейства BG3 заключается в том, что оно доступно в двух форм-факторах. Вариант M.2 1620 Single Package BGA (Ball Grid Array) припаивается к материнской плате, а M.2 2230 (KBG30ZMS512G) подключается через интерфейс M.2. За исключением разных габаритов и напряжений, существенных отличий между двумя форматам нет.

Накопители Toshiba BG3 предназначены для использования не только в ноутбуках, но и устройствах IoT и серверах; в основном в качестве загрузочных накопителей. Так что фокус здесь не на максимальной производительности. Если посмотреть на ассортимент Toshiba SSD, то вряд ли можно избежать сравнения с OCZ RC100 (тест). Тому есть свои причины: компактный SSD, для которого заявлено выгодное соотношение цена/производительность, является потребительским вариантом BG3, хотя имеются некоторые отличия. Так что и OEM-накопитель можно рассматривать как модель начального уровня с интерфейсом PCIe.

BG3 доступен в трех вариантах емкости: 128, 256 и 512 Гбайт. Версия BGA припаивается, поэтому здесь вопрос установки отпадает. Но с версией M.2 могут возникнуть проблемы, все же формат 2230 (ширина 22 мм, длина 30 мм) не совсем обычен, он оказывается еще короче 42 мм у OCZ RC100. Во всех случаях подключение используется через две линии PCIe 3.0; поддерживается протокол NVMe 1.2.1. Что идентично потребительскому накопителю RC100.

Технические спецификации Toshiba BG3
Toshiba BG3 (KBG30ZMS512G)
Розничная цена от 16,3 тыс. рублей
Сайт производителя business.toshiba-memory.com
Форм-фактор M.2
Интерфейс PCIe 3.0 x2
Протокол NVMe 1.2.1
Прошивка ADGA0101
Емкость (информация производителя) 512 GB
Емкость (после форматирования, Windows) 476 GB
Варианты ёмкости 128 GB
256 GB
512 GB
КэшН/Д
Контроллер ?
Чипы памятиToshiba BiCS 3 Bit TLC
Макс. скорость чтения без SED (информация производителя) 1.300 Мбайт/с (128 GB)
1.400 Мбайт/с (256 GB)
1.500 Мбайт/с (512 GB)
Макс. скорость чтения с SED (информация производителя) 1.200 Мбайт/с (128 GB)
1.250 Мбайт/с (256 GB)
1.300 Мбайт/с (512 GB)
Макс. скорость записи без SED (информация производителя)600 Мбайт/с (128 GB)
800 Мбайт/с (256 GB)
1.000 Мбайт/с (512 GB)
Макс. скорость записи с SED (информация производителя)550 Мбайт/с (128 GB)
750 Мбайт/с (256 GB)
950 Мбайт/с (512 GB)
Гарантия 5 лет, либо до превышения TBW
Комплект поставки SSD

Поскольку накопитель ориентирован на OEM-клиентов, Toshiba не приводит цены BG3. Также и значения нагрузки записи TBW не заявлены. Впрочем, насчет TBW можно ориентироваться на показатели OCZ RC100. В российской рознице мы обнаружили BG3 от 16,3 тыс. рублей.


Как и ранее представленный OCZ RC100, накопитель BG3 базируется на третьем поколении флэш-памяти Toshiba BiCS. Она представляет собой память 3D NAND с 64 слоями и ячейками TLC. Трехмерная структура, среди всего прочего, позволяет памяти работать на меньших напряжениях: в случае накопителя BGA напряжение составляет 1,2 В, у модулей M.2 - стандартное 3,3 В. В результате мы получаем разный уровень энергопотребления. У варианта BGA оно заявлено от 2,7 до 2,8 Вт в зависимости от емкости. В случае M.2 - от 3,2 до 3,3 Вт. Как показали наши тесты, у версии M.2 энергопотребление составило около 5 Вт при последовательном чтении и записи, а в режиме бездействия - около 1 Вт. Toshiba благодаря поддержке L1.2 обещает 5 мВт в режиме энергосбережения.

Структура накопителя выглядит знакомой. Флэш-память и контроллер располагаются в одной упаковке и в случае BG3. Что позволяет экономить пространство и деньги. Контроллер, использованный Toshiba, неизвестен. Однако он знаком по накопителям OCZ RC100. То же самое касается отсутствия кэша DRAM. Вместо него используется технология HMB (Host Memory Buffer), которая выделяет часть флэш-памяти и использует ее как буфер для LUT. Поддержка HBM обеспечивается, начиная с интерфейса NVMe 1.2.1 и операционной системы Windows 10 1607. Насчет выделения слишком большого объема памяти переживать не стоит: SSD резервирует, максимум, двухзначное число мегабайт.

С точки зрения производительности использование HMB вместо кэша DRAM вряд ли представляет собой серьезную проблему. Чего нельзя сказать о подключении BG3 всего по двум линиям PCIe 3.0. Теоретическая пропускная способность составляет 2 Гбайт/с. Но Toshiba указывает лишь от 1.300 до 1.500 Мбайт/с по чтению и от 600 до 1.000 Мбайт/с по записи, в зависимости от емкости. Если OEM активирует опцию шифрования (TCG OPAL 2.01), то скорость чтения и записи немного снизится. Если верить производителю, максимальные скорости передачи данных по сравнению с OCZ RC100 заявлены чуть ниже. Вероятно, каким-то образом сказывается меньший размер BG3. Снижение размеров накопителя приводит к ухудшению рассеивания тепла. Возможно, накопитель покажет снижение производительности из-за перегрева, как мы не раз наблюдали у конкурирующих моделей.

Но переживать не стоит. Как и в случае OCZ RC100, подобный эффект на протяжении тестов себя не проявлял. Температура не достигала уровня, при котором активировался бы троттлинг. Конечно, температура довольно быстро увеличивалась с 66 до 80 °C под непрерывной нагрузкой записи за менее чем две минуты, но производительность записи уменьшалась быстрее. На графике можно видеть непродолжительные пики прироста производительности между длительными периодами работы на сниженной скорости. Отметим и высокую температуру в режиме бездействия, так что накопителю не помешал бы радиатор.

Toshiba не стала урезать срок гарантии и расчетную нагрузку накопителей. Здесь все зависит от OEM. Как правило, гарантия составляет пять лет, время наработки на отказ (MTBF) - 1,5 миллиона часов. Что на 50% больше, чем у OCZ RC100, но данное значение может и не указывать на более высокий уровень TBW.

Максимальная нагрузка записи (TBW)
Емкость/ Гбайт 120 - 128 240 - 280 400 - 512 800 - 1.000 2.000
Western Digital Black - 80 TB 160 TB - -
Samsung 960 EVO - 100 TB 200 TB 400 TB -
Kingston UV500 60 TB 100 TB 200 TB 480 TB 800 TB
Toshiba OCZ RC100 60 TB 120 TB 240 TB - -
Intel SSD 600p 72 TB 144 TB 288 TB 576 TB -
Intel SSD 760p 72 TB 144 TB 288 TB 576 TB 1.152 TB
Samsung SSD 970 EVO - 150 TB 300 TB 600 TB 1,2 PB
ADATA SX8000 80 TB 160 TB 320 TB 640 TB -
Plextor M9Pe - 160 TB 320 TB 640 TB -
Samsung 960 PRO - - 400 TB 800 TB 1,2 PB
Samsung 970 PRO - - 600 TB 1.200 TB -
Zotac Sonix SSD - - 698 TB - -
Corsair MP500 175 TB 349 TB 698 TB - -
Corsair NX500 - - 698 TB 1.396 TB -
Intel Optane SSD 900P - 5,11 PB 8,76 PB - -
Intel P4800X (375 GB) - 20,5 PB - - -

Чтобы увеличить скорость записи, Toshiba использовала SLC-кэш неизвестного объема. При последовательной записи наблюдаются две ступени снижения скоростей. Первая - примерно через 10 Гбайт записанных данных, скорость падает с 900 до 700 Мбайт/с. Вторая ступень наблюдается после 23 Гбайт данных, скорость падает до уровня 500-600 Мбайт/с. У того же OCZ RC100 падение было более ощутимо.


Вместе с тестом 1-Тбайт Plextor M9PeG мы переходим на новую тестовую систему. Поэтому сравнивать новые результаты с предыдущими тестами можно лишь с оговорками. Пусть даже влияние системы на результаты не так велико. Стоит принимать во внимание и обновления, связанные с Meltdown и Spectre, которые могут снижать производительность.

Ниже приведена конфигурация тестовой системы:

Мы использовали следующее программное обеспечение:

Если не указано другое, накопители тестировались на втором порту M.2 материнской платы, порты SATA 5 и 6 были отключены. Чтобы минимизировать флуктуации производительности в тестах, мы отключили в BIOS технологию SpeedStep, все C-состояния и режимы Turbo. Также мы отключили LPM (Link Power Management).


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)

41.93 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

Iometer

Запись блоками 4K (QD 1)

141.82 XX


138.23 XX


132.67 XX


105.75 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

Iometer

Чтение блоками 4K (QD 3)

121.43 XX


121.35 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

Iometer

Запись блоками 4K (QD 3)

263.58 XX


258.94 XX


215.35 XX


188.14 XX


176.48 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

Iometer

Чтение блоками 4K (QD 32)

382.2 XX


381.78 XX


342.26 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

Iometer

Запись блоками 4K (QD 32)

330.52 XX


313.51 XX


271.45 XX


234.76 XX


187.85 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

Iometer

Последовательное чтение (QD 1)

496.99 XX


496.3 XX


494.71 XX


457.81 XX


382.65 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

Iometer

Последовательная запись (QD 1)

416.73 XX


381.6 XX


343.64 XX


267.28 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

BG3 показал себя в тесте Iometer лучше ожидаемого, учитывая родство с OCZ RC100. Почти во всех случаях OEM-накопитель заметно обгонял потребительский SSD - в некоторых случаях прирост был даже трехкратным. Причина, скорее всего, кроется в большем кэше SLC. Вместе с тем ни в одном из сценариев накопители и близко не подходят к максимальным значениям, заявленным Toshiba.


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)

40.87 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

AS SSD Benchmark

Запись блоками 4K (QD 1)

130.17 XX


128.55 XX


117.56 XX


114.58 XX


101.69 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

AS SSD Benchmark

Чтение блоками 4K (QD 64)

378.28 XX


377.41 XX


350.34 XX


314.94 XX


303.32 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

AS SSD Benchmark

Запись блоками 4K (QD 64)

306.54 XX


295.28 XX


291.13 XX


279.79 XX


275.83 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

AS SSD Benchmark

Последовательное чтение (QD 1)

529.66 XX


524.76 XX


520.21 XX


478.45 XX


464.37 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

AS SSD Benchmark

Последовательная запись (QD 1)

502.37 XX


500.59 XX


462.21 XX


415.83 XX


342.41 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

Тест AS SSD показывает, почему Toshiba позиционирует BG3, помимо всего прочего, как загрузочный накопитель в серверах или хранилищах. Здесь производительность с большой глубиной очереди более важна, чем в потребительских сценариях. И SSD BG3 заметно обгоняет OCZ RC100 в тестах QD 64. При уменьшении глубины очереди картина уже не такая радужная.

CrystalDiskMark обычно демонстрирует значения, близкие к спецификациям производителя по максимальной скорости чтения и записи. В случае BG3 ситуация оказалась иной: 1.200 Мбайт/с и 900 Мбайт/с для последовательного чтения и записи заметно ниже заявленных уровней Toshiba (1.500 и 1.000 Мбайт/с).


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

401.44 XX


380.51 XX


350.69 XX


332.91 XX


180.22 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

AS SSD Benchmark

Тест копирования - приложения

278.61 XX


257.87 XX


235.27 XX


188.19 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

AS SSD Benchmark

Тест копирования - игры

302.95 XX


268.55 XX


241.62 XX


169.43 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

Накопитель BG3 показал себя лучше ожидаемого уровня в повседневных тестах копирования, оставив позади даже некоторые модели PCIe x4 SSD.


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 приложения Всего считано Всего 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
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

286.8 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

По общему рейтингу PCMark 8 потребительский OCZ RC100 догнал тестируемый BG3. Производительность 450 Мбайт/с нельзя назвать рекордной, но, как и в случае теста копирования AS SSD, некоторые накопители PCIe x4 остаются позади.

Futuremark PCMark 8

Storage - World of Warcraft

220.0 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

Futuremark PCMark 8

Storage - Battlefield 3

265.9 XX


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 Word

293.7 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

Futuremark PCMark 8

Storage - Microsoft Powerpoint

280.4 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

Futuremark PCMark 8

Storage - Microsoft Excel

248.4 XX


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

220.5 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

Futuremark PCMark 8

Storage - Adobe Illustrator

236.8 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

Futuremark PCMark 8

Storage - Adobe Indesign

318.1 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

Futuremark PCMark 8

Storage - Adobe Photoshop (heavy)

450.8 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

Futuremark PCMark 8

Storage - Adobe Photoshop (light)

420.0 XX


Мбайт/с
Больше - лучше

То же самое мы видим и в отдельных тестах. Почти всегда накопитель BG3 оказывается на уровне потребительского RC100, но некоторые SSD PCIe x4 остаются позади. В целом, производительность оказывается выше среднего уровня. Каких-либо выпадений в отдельных тестах PCMark 8 мы не обнаружили, в отличие от некоторых конкурентов.


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.

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

В операциях чтения Toshiba BG3 не показал никаких проблем с задержками во всех трех сценариях. Иная ситуация наблюдается с операциями записи. Задержки на стадиях Degrade и Steady достигают 70 нм, здесь SSD разочаровывает. Только на стадии Recovery задержки нормализуются. Здесь ничего нового тоже нет, поскольку OCZ RC100 показывает схожие результаты. Причина, как и раньше, кроется в низкой производительности сборки мусора. поэтому на пяти этапах Recovery пропускная способность восстанавливается постепенно, но так и не достигает хорошего уровня.


Накопитель BG3 относится к OEM-моделям, которые сложно найти в рознице. Но тест все равно интересен. Он показывает, пусть в обратном хронологическом порядке, на какие жертвы производитель идет, чтобы превратить OEM-продукт в потребительский. Также BG3 наглядно демонстрирует современные возможности по созданию компактных накопителей, поэтому OCZ RC100 предстает в несколько ином свете.

Все же мы получаем более экзотический форм-фактор M.2. Конечно, у OCZ RC100 могут возникнуть проблемы на некоторых материнских платах, но чаще всего формат M.2 2280 поддерживается. А вот с SSD M.2 2230, который имеет длину всего 30 мм, проблем может быть уже больше. Вероятно, именно по этой причине потребительский вариант RC100 решено было сделать чуть длиннее. В любом случае, BG3 наверняка заинтересует многих пользователей ноутбуков: в некоторых моделях предусмотрено как раз столько места. Жаль, что накопитель Toshiba сложно найти в рознице для самостоятельного апгрейда, хотя WD нацеливает свой SN520 и на розничный рынок.

Несмотря на отличия, преимущества у BG3 те же самые, что и у потребительской версии. Помимо упомянутого компактного дизайна, отметим низкое энергопотребление по сравнению со многими PCIe SSD на рынке. А повседневная производительность более чем достаточная для большинства сценариев. Кроме того, можно отметить более высокую производительность по сравнению с OCZ RC100 там, где для сценария важна большая глубина очереди.

Из серьезных недостатков можно отметить высокую температуру. Даже в режиме бездействия накопитель нагревался до 66 °C, что для корпуса с хорошей вентиляцией слишком много. Хотя мы не столкнулись с температурным троттлингом пропускной способности чтения или записи при выполнении продолжительных операций, высокая температура негативно сказывается на сроке службы. Причем внутри ноутбука ситуация может быть еще хуже, так как отведение тепла там не всегда хорошее. В целом, рассчитать срок службы проблематично, поскольку производитель не публикует значение TBW. Еще одно замечание: Toshiba оставляет за OEM выбор включенной поддержки шифрования SED или выключенной. Снаружи это не видно, обе версии накопителя имеют одинаковый модельный номер.

Преимущества Toshiba BG3 512 GB:

Недостатки Toshiba BG3 512 GB: