AMD против Intel: проверяем производительность SSD

Полтора года тому назад компания AMD выпустила процессоры Ryzen, основанные на микроархитектуре Zen 2. Вместе с увеличившейся производительностью и принципиально новым для процессорного рынка чиплетным дизайном они получили поддержку нового поколения интерфейса PCI Express — PCIe 4.0. Как это обычно и бывает с новыми стандартами, устройств, способных сразу же перейти на использование PCIe 4.0, оказалось немного. Не имея особого выбора, AMD в продвижении новой платформы решила опереться на NVMe-накопители с поддержкой PCIe 4.0, которые на тот момент были доступны в единственном варианте — на базе контроллера Phison PS5016-E16. Однако этот выбор вряд ли можно признать удачным. Как только такие накопители добрались до прилавков магазинов, мы провели их подробное тестирование в паре с процессорами Ryzen и пришли к выводу, что все заявления о преимуществах PCIe 4.0 больше похожи на не слишком добросовестный маркетинг, основанный на манипулировании числами из спецификаций, в действительности не имеющими ничего общего с реальным пользовательским опытом. По факту выходило так, что накопители с поддержкой PCIe 4.0 работали… медленнее привычных моделей с интерфейсом PCIe 3.0!

С тех пор прошло более года, и мы вновь решили вернуться к исследованию того, насколько для современных систем может быть полезна шина PCIe 4.0 в контексте подключения к ним твердотельных накопителей. За это время произошли заметные изменения. Во-первых, у AMD появились новые процессоры семейства Ryzen 5000, основанные на микроархитектуре Zen 3. Контроллер PCIe 4.0, как и весь чиплет ввода-вывода в них не изменился, но зато они получили более совершенную топологию, которая потенциально могла улучшить производительность работы дисковой подсистемы за счёт снижения внутрипроцессорных задержек. Во-вторых, для платформы Socket AM4 с поддержкой шины PCIe 4.0 вышел новый набор системной логики B550, рассчитанный на широкое применение в системах среднего уровня. И наконец, серьёзный сдвиг наметился в ассортименте потребительских NVMe SSD, в котором наконец-то стали появляться вертикально интегрированные и созданные серьёзными разработчиками решения, а не базирующиеся на контроллерах Phison, никогда не блиставших своими возможностями.

В новом тестировании мы заново проверим, могут ли считаться современные потребительские твердотельные накопители с поддержкой PCIe 4.0 действительно нужным атрибутом производительных систем на базе процессоров Ryzen последних поколений. Мы оценим, какой прирост быстродействия в реальных условиях может дать применение лучших NVMe SSD сегодняшнего дня по сравнению с теми PCIe 3.0-накопителями, которые считались оптимальным выбором год назад. Кроме того, мы постараемся ответить на вопрос о том, насколько обделёнными должны себя чувствовать обладатели систем на базе процессоров Intel из-за того, что у них до сих пор нет поддержки актуальной версии интерфейса PCI Express.

⇡#Чем хорош интерфейс PCI Express 4.0

Прежде чем переходить к практическим результатам, необходимо напомнить, что вообще хорошего приносит интерфейс PCI Express 4.0, которому посвящён этот материал. Тем более, никаких замысловатых технологий в данном случае нет — переход от третьей к четвёртой версии интерфейса проложен самым очевидным маршрутом.

Стандарт PCIe 4.0 был утверждён в 2017 году, его главное отличие от предыдущего стандарта PCIe 3.0 заключается в увеличенной вдвое пропускной способности. Причём такой переход выполнен с сохранением полной прямой и обратной совместимости: рост скорости достигается простым увеличением частоты передачи данных с сохранением старой схемы кодирования сигнала.

Обмен данными по шине PCIe 3.0 происходит с частотой 8 млрд пересылок в секунду, а в стандарте PCIe 4.0 эта частота увеличена до 16 млрд пересылок в секунду. Таким образом, в то время как пропускная способность одной линии PCIe 3.0 составляла 985 Мбайт/с (с учётом 128b/130b-кодирования), в стандарте PCIe 4.0 она выросла вдвое — до 1969 Мбайт/с. Далее естественным образом расширились полосы пропускания всех стандартных для массовых ПК шин. Скорость PCIe 4.0×4 увеличилась до 7,9 Гбайт/с, а шина PCIe 4.0×16 оказалась способна пересылать данные с максимальной пропускной способностью 31,5 Гбайт/с (в каждую сторону).

	Пропускная способность, Гбайт/с
	×1	×2	×4	×8	×16
PCI Express 1.0	0,25	0,5	1,0	2,0	4,0
PCI Express 2.0	0,5	1,0	2,0	4,0	8,0
PCI Express 3.0	0,98	1,97	3,94	7,88	15,75
PCI Express 4.0	1,97	3,94	7,88	15,75	31,51

В результате накопители, работающие через интерфейс PCIe 4.0×4, получают удвоенную пропускную способность по сравнению с их предшественниками. Это, естественно, не может автоматически переконвертироваться в удвоение производительности при любых нагрузках, но скорости при линейных операциях, которые в NVMe SSD прошлого поколения уже упёрлись в пропускную способность PCIe 3.0×4, теперь наверняка заметно увеличатся.

В пользу перехода на использование накопителей с интерфейсом PCIe 4.0 в системах игрового предназначения есть очень наглядный аргумент: Microsoft и Sony, не сговариваясь, отдали предпочтение именно таким SSD в своих новых консолях. Игровые приставки — устройства, производители которых выбирают оптимальные по соотношению цены и производительности решения, поэтому появление в них твердотельных накопителей с интерфейсом PCIe 4.0 явно указывает на то, что их применение должно быть оправдано как минимум в игровых системах.

⇡#Твердотельные накопители для PCI Express 4.0

Ассортимент твердотельных накопителей, способных задействовать для обмена данными с системой новую скоростную шину PCIe 4.0, в последние месяцы стал куда более разнообразным. К многочисленным накопителям на базе контроллера Phison PS5016-E16, который обеспечивал поддержку интерфейса PCIe 4.0×4 чисто формально — без реальной пользы для быстродействия, наконец-то стали добавляться настоящие модели нового поколения, которым скоростная шина действительно позволяет штурмовать вершины производительности, недоступные ранее потребительским SSD.

Первым накопителем такого рода стал Samsung 980 PRO — новый накопитель лидера рынка, построенный на специально разработанном для PCIe 4.0-систем контроллере Elpis. Используя восьмиканальный массив флеш-памяти на базе 128-слойной TLC 3D V-NAND, этот накопитель способен развивать скорости до 7 Гбайт/с при линейном чтении и до 5 Гбайт/с при линейной записи, а на мелокоблочных операциях он выдает производительность до миллиона IOPS.

Вслед за Samsung 980 PRO на рынок пришёл и второй PCIe 4.0-тяжеловес — накопитель Western Digital SN850, который тоже выдаёт скоростные показатели в полтора-два раза выше скоростей привычных нам NVMe SSD. Как и Samsung для своего нового накопителя Western Digital разработала специальный контроллер «второго поколения», который в SN850 взаимодействует с восьмиканальным массивом флеш-памяти из 96-слойных чипов BiCS4 (TLC 3D NAND). С точки зрения паспортных показателей быстродействия продукт Western Digital весьма похож на Samsung 980 PRO и обеспечивает линейные скорости 7 Гбайт/с и 5,1 Гбайт/с при чтении и записи соответственно и 1/0,7 млн IOPS — при мелкоблочном чтении или записи.

Вопросу сопоставления производительности этих решений мы посвятим отдельный материал, который выйдет чуть позже, а здесь речь пойдёт о том, какие системы нужны для того, чтобы подобные ультрасовременные накопители могли раскрыть заложенный в них потенциал.

⇡#Поддержка накопителей с интерфейсом PCI Express 4.0 в платформе AMD

Современные массовые системы не могут похвастать повсеместной поддержкой интерфейса PCI Express 4.0. На данный момент PCIe 4.0-устройства можно использовать в полноскоростном режиме исключительно в конфигурациях на процессорах AMD, причём лишь в материнских платах, которые основаны на наборах системной логики X570 или B550. Но даже и в этих случаях существуют определённые ограничения, обусловленные тем, что контроллер PCIe 4.0 пока интегрирован лишь в один полупроводниковый кристалл для потребительских продуктов — чиплет ввода-вывода, используемый в процессорах Ryzen последних поколений. Поэтому поддержка современного интерфейса появляется только там, где этот чип применятся в той или иной роли.

Как известно, чиплет ввода-вывода процессоров Ryzen нынешнего и предыдущего поколений, относящихся к пятитысячной и трёхтысячной сериям, — суть один и тот же кремний, производимый по 12-нм техпроцессу на предприятиях GlobalFoundries. В нём компания AMD помимо контроллера DDR4 SDRAM реализовала и контроллер PCI Express 4.0 на 24 линии. Именно благодаря этому полупроводниковому кристаллу процессоры Ryzen семейств Matisse и Vermeer могут работать с PCIe 4.0-видеокартой и одним PCIe 4.0-накопителем. Оставшиеся четыре линии при этом недоступны для пользователя и служат для связи с чипсетом.

Однако наличие в системе процессора Ryzen 3000 или 5000 вовсе не гарантирует способность этой системы работать с PCIe 4.0-устройствами на полной скорости. Дело в том, что AMD разрешает активировать процессорный интерфейс в режиме PCIe 4.0 только на тех платах, которые имеют специально оптимизированную разводку. В число таких плат входят исключительно свежие материнки, построенные на чипсетах X570 и B550. На более старых платах с иными чипсетами поддержка PCIe 4.0 блокируется в BIOS, и процессорный контроллер работает в режиме PCIe 3.0.

При этом между платами на X570 и B550 есть большое различие, обусловленное тем, что эти чипсеты представляют собой принципиально разные микросхемы, спроектированные и выпускаемые разными компаниями.

Флагманский чипсет X570 представляет собой тот же самый процессорный чиплет ввода-вывода, но работающий отдельно от процессора. В нём имеется собственный набор высокоскоростных интерфейсов, за счёт чего он имеет возможность связываться с процессором по шине PCIe 4.0×4 и предлагать собственными силами ещё 16 дополнительных линий PCIe 4.0. В результате системы, построенные вокруг набора логики X570, поддерживают PCIe 4.0 повсеместно. Современный скоростной интерфейс там подведён ко всем слотам материнской платы, что в конечном итоге позволяет установить помимо PCIe 4.0-видеокарты сразу несколько высокоскоростных NVMe-накопителей.

Микросхема системной логики B550, в отличие от X570, спроектирована внешним подрядчиком — компанией ASMedia, которая занималась созданием и выпуском наборов логики для платформы Socket AM4 ранее. Чипсет В550 нацеливается на системы среднего уровня и потому гораздо проще. В нём поддержки PCIe 4.0 нет вообще, а вместо этого предлагается лишь контроллер PCIe 3.0 на 14 линий. Четыре линии из этого набора используются для связи с процессором, остальные 10 линий PCIe 3.0 могут быть разобраны на слоты расширения. Поэтому материнские платы, построенные на чипсете B550, могут поддерживать PCIe 4.0 устройства лишь в тех слотах, за работу которых отвечает процессор. Следовательно, в таких платах, помимо графической карты, на высокой скорости, свойственной интерфейсу PCIe 4.0, способен работать только один NVMe-накопитель.

Кроме X570 и B550 в пятисотую серию наборов логики AMD входит ещё и микросхема начального уровня A520, однако в ней поддержка PCIe 4.0 не предусмотрена вообще. Даже те слоты на материнской плате, за работу которых отвечает процессор, в платах на A520 обеспечивают лишь пропускную способность PCIe 3.0. Это связано с использованием в недорогих материнских платах упрощённой разводки сигнальных линий.

Более подробно в различиях современных наборов системной логики для платформы Socket AM4 должна помочь разобраться следующая таблица.

	X570	B550	A520
Линк с процессором	PCIe 4.0×4	PCIe 3.0×4	PCIe 3.0×4
Доступные линии PCIe 4.0	16	0	0
Доступные линии PCIe 3.0	0	10	6
Порты SATA 6 Гбит/с	4	4	2
Порты USB 10 Гбит/с	8	2	1
Порты USB 5 Гбит/с	0	2	2
Порты USB 480 Мбит/с	4	6	6
Разгон процессора	Есть	Есть	Нет

⇡#Четыре варианта работы SSD в современной платформе AMD

Исходя из сказанного выше, становится понятно, что даже если говорить о системах на процессорах Ryzen последних поколений, современный высокоскоростной твердотельный накопитель в них может работать в четырёх различных режимах в зависимости от того, в какой материнской плате и в каком слоте он установлен. Варианты такие:

• В режиме PCIe 4.0 через интерфейс, за работу которого отвечает контроллер процессора. Этот режим доступен в материнских платах на базе системной логики X570 и B550 при установке SSD в ближайший к процессору M.2-слот. Обычно такой слот расположен непосредственно под гнездом Socket AM4.
• В режиме PCIe 4.0 через интерфейс, реализованный контроллером в системной логике. Чипсетные M.2-слоты с поддержкой PCIe 4.0 в настоящее время предлагают исключительно материнские платы, основанные на системной логике X570.
• В режиме PCIe 3.0, обеспечиваемом процессорным контроллером по обратной совместимости. Этот режим активируется либо в том случае, когда материнская плата не обладает поддержкой PCIe 4.0 даже для слотов, подключенных к процессору (к числу таких плат относятся те, которые основаны на отличных от X570 и B550 чипсетах), либо при установке в них накопителей без поддержки PCIe 4.0.
• В режиме PCIe 3.0 через чипсетый контроллер. Такие слоты M.2 без поддержки PCIe 4.0 могут присутствовать на платах на базе системной логики B550 и A520 в качестве вторичных.

Все эти варианты различаются по производительности, причём отличия обуславливаются не только версией протокола PCI Express, но и тем, каким контроллером обеспечивается работа этой шины. Чтобы проиллюстрировать это наглядно, мы с помощью бенчмарка CrystalDiskMark провели измерения производительности накопителя Samsung 980 PRO, который сам по себе рассчитан на работу с подключением к шине PCIe 4.0×4.

	Подключение через CPU	Подключение через чипсет
PCIe 4.0
PCIe 3.0

В первую очередь в глаза бросаются отличия в производительности скоростного накопителя, подключенного по PCIe 4.0 и PCIe 3.0. Это совершенно закономерно, поскольку разница между версиями интерфейса в первую очередь заключается в двукратном различии в пиковой пропускной способности. И именно по этой причине накопитель, работая через PCIe 4.0×4, обеспечивает примерно вдвое более высокую скорость линейных операций, чем в случае подключения через PCIe 3.0×4. Однако версия интерфейса сказывается и на скорости мелкоблочных операций. Конечно, влияние в этом случае не столь заметно, поскольку главным фактором, ограничивающим производительность в этом случае, выступает латентность массива флеш-памяти. Например, если говорить о быстродействии при глубокой очереди запросов, результат Samsung 980 PRO с использованием шины PCIe 4.0×4 оказывается примерно на 20% выше.

Вместе с тем нельзя обойти вниманием и тот факт, что процессорный контроллер PCIe 4.0 обеспечивает более высокую производительность накопителя, нежели аналогичный контроллер, встроенный в системную логику. Однако в данном случае разница обусловлена не различиями в контроллерах, тем более, что они совершенно одинаковы по архитектуре и реализации. Влияние на производительность оказывает удлинение магистрали «процессор-SSD» в том случае, когда работать с накопителем процессору приходится через чипсет. В этом случае рост задержек при обращениях возникает за счёт промежуточной шины PCIe, которая связывает процессор и чипсет, и за счёт появления на пути данных дополнительных узлов на концах этой шины.

В результате установка высокоскоростного накопителя в дальний от процессора разъём M.2 даже в платах с чипсетом X570 оборачивается падением производительности порядка 5–10%, которое особенно заметно при мелкоблочных операциях с глубокой очередью запросов.

Вывод из этого очень простой: даже если вы располагаете процессором семейств Ryzen 5000 или Ryzen 3000, имеющим встроенный контроллер PCIe 4.0, одного этого для раскрытия всех возможностей современных скоростных накопителей недостаточно. Требуется также современная материнская плата, в которой нужно использовать «правильный» слот M.2 — тот, который находится ближе к процессорному гнезду.

⇡#Как обстоит дело с поддержкой PCI Express 4.0 в платформе Intel

Рассказ о поддержке PCIe 4.0 в платформе AMD необходимо дополнить замечанием о том, как с такой поддержкой обстоит дело в платформе Intel. Выше уже было сказано, что AMD остаётся пока единственным поставщиком массовых систем с поддержкой скоростной версии PCI Express, однако это — короткое описание текущей ситуации.

Если же говорить более развёрнуто, то необходимо упомянуть, что актуальная платформа LGA1200, которую в настоящее время продвигает компания Intel, поддержку PCI Express 4.0 получит в самой ближайшей перспективе. Она будет введена одновременно с выпуском процессоров семейства Rocket Lake, запланированным на март предстоящего года.

Как предполагается, процессоры Rocket Lake получат встроенный контроллер PCIe 4.0 на 20 линий, 16 из которых выделены на работу с графической картой, а четыре — будут отведены на взаимодействие с твердотельным накопителем. Таким образом, по сравнению с текущим поколением процессоров Comet Lake новые Rocket Lake получат поддержку большего числа линий PCIe, работающих на более высокой скорости. Но раскрытие таких возможностей на практике потребует обновления материнских плат: для того, чтобы в будущих LGA1200-платформах можно было полноценно воспользоваться PCIe 4.0-устройствами, будет необходимо совершить переход на платы на базе чипсетов 500-й серии. При этом сама системная логика нового поколения продолжит довольствоваться лишь встроенным контроллером PCIe 3.0. То есть, в грядущей платформе Intel поддержку PCIe 4.0 обеспечат лишь те слоты, за работу которых будет отвечать процессор. А это значит, что скоростной NVMe-накопитель в таких системах может быть только один подобно тому, как это реализовано в существующих платах с набором логики AMD B550.

⇡#Описание тестовой системы и методики тестирования

Во-первых, для того, чтобы получить представление о превосходстве современного накопителя с интерфейсом PCIe 4.0 над предшественником, работающим через PCIe 3.0, мы сопоставили производительность двух SSD, являющихся признанными лидерами в своих классах: Samsung 980 PRO и Samsung 970 EVO Plus. Быстродействие этих накопителей сравнивалось в платформе Socket AM4 с восьмиядерным процессором Ryzen 7 5800X и чипсетом B550, которая имеет врождённую поддержку PCIe 4.0, реализованную внутрипроцессорным контроллером, как в полноскоростном режиме PCIe 4.0, так и при принудительном переводе этой шины в режим PCIe 3.0.

Во-вторых, производительность этих двух накопителей мы сравнили и в актуальной платформе Intel — системе с процессором Core i7–10700K и чипсетом Z490. Такая конфигурация не предусматривает поддержки PCIe 4.0, но её участие в тестах позволит сделать вывод о том, насколько внедрение скоростного интерфейса в конкурирующей платформе вывело процессоры AMD вперёд в смысле возможностей организации быстродействующих систем хранения данных.

И третий вопрос, на который позволит ответить тестирование одних и тех же накопителей в системах с актуальными процессорами AMD и Intel, касается того, где одни и те же SSD работают быстрее. В течение нескольких последних лет ответ на этот вопрос постоянно менялся, и выяснить, как обстоит дело теперь, после появления представителей поколений Intel Comet Lake и AMD Zen 3, будет точно не лишним.

Таким образом, список используемых в этом тестировании аппаратных компонентов получился следующим:

• Процессоры:
  • AMD Ryzen 7 5800X (Vermeer, 8 ядер + SMT, 3,8–4,7 ГГц, 32 Мбайт L3);
  • Intel Core i7–10700K (Comet Lake, 10 ядер + HT, 3,8–5,1 ГГц, 16 Мбайт L3).
• Процессорный кулер: кастомная СЖО EKWB.
• Материнские платы:
  • ASUS ROG Crosshair VIII Hero (Socket AM4, AMD X570);
  • ASUS ROG Strix B550-E Gaming (Socket AM4, AMD B550);
  • ASUS ROG Maximus XII Hero (Wi-Fi) (LGA1200, Intel Z490).
• Память: 2 × 16 Гбайт DDR4–3600 SDRAM, 16–18–18–38 (Crucial Ballistix RGB BL2K16G36C16U4BL).
• Видеокарта: NVIDIA GeForce RTX 3080 Founders Edition (GA102, 1440–1710/19000 МГц, 10 Гбайт GDDR6×320-бит).
• Накопители:
  • Samsung 970 EVO Plus 1000GB (MZ-V7S1T0BW, прошивка 2B2QEXM7);
  • Samsung 980 PRO 1000GB (MZ-V8P1T0BW, прошивка 1B2QGXA7).
• Блок питания: Thermaltake Toughpower DPS G RGB 1000W Titanium (80 Plus Titanium, 1000 Вт).

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 10 Pro (v2004) Build 18363.476 с использованием следующего комплекта драйверов:

• AMD Chipset Driver 2.10.13.408;
• Intel Chipset Driver 10.1.31.2;
• NVIDIA GeForce 460.89 Driver;
• Samsung NVM Express Driver 3.3.0.2003.

В платформе AMD тестовые накопители устанавливаются в слот M.2, к которому подведены линии PCI Express непосредственно от процессора. В платформе Intel используется первый слот M.2.

Для измерения производительности SSD применяются следующие тесты:

• CrystalDiskMark 8.0.0. Данный бенчмарк включён в методику благодаря тому, что он смог стать отраслевым стандартом при определении характеристик SSD. В нашем же случае он используется для определения пиковых показателей производительности накопителей в различных режимах.
• Iometer 1.1.0. Профессиональный тестовый пакет, с помощью которого мы измеряем реалистичные значения показателей производительности SSD при распространённых рафинированных нагрузках.
• PCMark 10 Storage Benchmark. Тестовое приложение, измеряющее производительность дисковой подсистемы во время моделирования типичной работы пользователя. Используются три сценария — базовый (работа в приложениях и обычное взаимодействие с файловой системой), облегчённый (моделирование системного диска) и файловая помойка (моделирование файлового хранилища).
• Собственные тесты 3DNews. Измерение скорости копирования файлов утилитой Robocopy, скорости архивирования и разархивирования файлов архиватором 7-zip и производительности дисковых операций при запуске игры Far Cry 4 либо при старте серии крупных приложений, включающей Microsoft Word, Adobe Photoshop и Premiere Pro.

⇡#Производительность в CrystalDiskMark

В производительности дисковой подсистемы огромное количество пользователей привыкло ориентироваться на показания теста CrystalDiskMark. Хотя он не способен релевантно охарактеризовать быстродействие SSD в реальных задачах, составить первое впечатление о пиковых скоростях, достижимых при различных конфигурациях дисковой подсистемы, с его помощью вполне возможно.

Для начала давайте сопоставим производительность в современных платформах AMD и Intel твердотельного накопителя прошлого поколения, Samsung 970 EVO Pro.

	AMD X570/B550	Intel Z470
PCIe 3.0

Довольно неожиданно, но с популярным SSD с интерфейсом PCIe 3.0 платформа Intel работает немного быстрее. Проявляется это, правда, лишь в единственном случае — при измерении скорости случайного чтения 4-Кбайт блоков без очереди запросов. Преимущество системы на процессоре Core i7–10700K укладывается в 5-процентный интервал, однако характеристика, о которой идёт речь, довольно важна в реальной работе.

Складывается ощущение, что платформа Intel всё ещё лидирует с точки зрения производительности твердотельных накопителей. Но если мы посмотрим на то, как обстоит дело с работой в разных системах более нового Samsung 980 PRO, придётся пересмотреть этот вывод.

	AMD X570/B550	Intel Z470
PCIe 4.0
PCIe 3.0

Даже если в системе на базе Ryzen 7 5800X накопитель Samsung 980 PRO работает в режиме PCIe 3.0, его производительность всё равно оказывается заметно выше, чем в системе с процессором Core i7–10700K. Преимущество в первую очередь проявляется при мелкоблочных операциях без очереди запросов — тут платформа AMD обходит конкурирующую конфигурацию на заметные 22% при чтении и 38% — при записи. Линейные же скорости при этом примерно одинаковы, поскольку они упираются в пропускную способность шины, по которой подключается SSD.

Но огромный плюс платформы AMD заключается в том, что она позволяет обойти это ограничение за счёт перевода шины накопителя в режим PCIe 4.0, который в платформе Intel не поддерживается. Благодаря этому Samsung 980 PRO получает возможность заметно нарастить свои линейные скорости и в паре с процессором Ryzen начинает демонстрировать подавляющее превосходство над платформой Intel. Двукратный рост теоретической пропускной способности интерфейса удваивает быстродействие при последовательном чтении и увеличивает скорость последовательной записи примерно в полтора раза. Иными словами, результаты CrystalDiskMark явно указывает на то, что для работы с быстрыми современными накопителями процессоры с микроархитектурой Zen 3 подходят заметно лучше.

⇡#Производительность линейных операций

В этом разделе мы сместили фокус с пиковых синтетических нагрузок на нагрузки, максимально приближенные к реальности, которые моделировались при помощи профессионального тестового пакета IOMeter. Впрочем, на качественном уровне это сделанных выше выводов не меняет. При линейных операциях c твердотельным накопителем платформа AMD пусть и немного, но всё-таки быстрее платформы Intel, даже если она работает в режиме PCIe 3.0. А при переключении процессорного контроллера процессора Ryzen 7 5800X в режим PCIe 4.0 флагманский накопитель Samsung 980 PRO оставляет себя же, но в платформе Intel, далеко позади.

Отдельно нужно заметить, что преимущество платформы AMD в смысле скоростей работы с SSD прослеживается не только при использовании высокоскоростного накопителя последнего поколения, но также и с более старым Samsung 970 EVO Pro.

⇡#Производительность мелкоблочных операций

На производительность мелкоблочных операций пропускная способность шины SSD влияет мало. Здесь важны латентности, которые образуются при работе процессора с твердотельным накопителем. Но и в этом отношении платформа AMD явно лучше, как минимум потому, что твердотельный накопитель в ней взаимодействует с контроллером, находящимся непосредственно в процессоре. В платформе Intel схема сложнее: там SSD подключается по шине PCIe 3.0 к чипсету, который в свою очередь подключён к процессору по промежуточной PCIe-подобной шине DMI 3.0. Такая двухступенчатость как раз и приводит к росту задержек и падению производительности твердотельного накопителя при обслуживании обращений к произвольным блокам. Причём, как можно видеть из представленных далее графиков, отставание платформы Intel заметно весьма сильно.

Попутно нужно напомнить, что на производительность дисковых операций отрицательно влияют применяемые для процессоров Intel исправления уязвимостей. Несмотря на то, что значительная часть разновидностей атак по побочному каналу Spectre и Meltdows в Comet Lake нейтрализована на аппаратном уровне, часть программных патчей всё-таки применяется, и их влияние продолжает сказываться на скорости мелкоблочных операций с SSD.

Что же касается эффекта от наличия в платформе AMD скоростной шины PCIe 4.0, то он здесь практически не виден. В случае случайных операций пропускная способность интерфейса SSD может быть важна, только если речь идёт про глубокие очереди запросов. Но в системах потребительского уровня они встречаются лишь в тестовых приложениях, в жизненных же ситуациях их не бывает.

⇡#Производительность в PCMark 10

PCMark 10 позволяет смоделировать работу накопителей в реальных сценариях. Он воспроизводит три трассы: обычное многоцелевое использование (Full System Drive Test), работу SSD в качестве системного диска (Quick System Drive Test) и использование флеш-накопителя для хранения файлов (Data Drive Test).

Первое, что бросается в глаза в результатах PCMаrk 10, это серьёзное преимущество накопителя Samsung 980 PRO перед решением прошлого поколения, обусловленное его архитектурными особенностями, а отнюдь не поддержкой более скоростного интерфейса. При этом производительность Samsung 980 PRO заметно выше в том случае, если он работает в системе с процессором AMD — превосходство оценивается в весьма заметные 15–20% даже если для накопителя не активировать режим PCIe 4.0. Однако платформа AMD как раз и привлекательна поддержкой более скоростной шины для взаимодействия с внешними устройствами, и её задействование позволяет выжать из Samsung 980 PRO ещё 4–6% производительности дополнительно.

Интересно, что преимущество платформы AMD над аналогичной платформой Intel проявляется особенно явно при использовании высокопроизводительного накопителя последнего поколения. Если же сравнивать эти платформы, опираясь на весьма неплохой, но морально устаревший Samsung 970 EVO Pro, то столь разительных отличий в быстродействии дисковой подсистемы уже не будет. Получается, что процессоры AMD Ryzen пятитысячной серии особенно важны для раскрытия потенциала самых современных SSD.

⇡#Производительность в реальных задачах

Любопытно, что разницу в производительности одного и того же SSD в различных платформах можно проследить даже при банальных файловых операциях. Даже если говорить о скорости работы по шине PCIe 3.0, то платформа AMD способна предложить немного более высокое быстродействие, что особенно хорошо прослеживается при разархивировании файлов. А возможность задействовать в данной платформе более скоростной режим PCIe 4.0 позволяет дополнительно закрепить преимущество и при простом копировании.

Несколько интересней выглядит ситуация при измерении скорости работы накопителей в разных платформах при запуске с них игр и программ. Тут заметную роль вновь начинают играть задержки, которые ниже в системах на базе процессоров Ryzen последнего поколения, где SSD взаимодействуют с контроллером PCIe, расположенным непосредственно в CPU. В результате, одни и те же накопители работают в платформе AMD быстрее. Причём, чем мощнее накопитель сам по себе, тем заметнее различие в производительности между платформами.

⇡#Выводы

Процессоры AMD последнего поколения, относящиеся к серии Ryzen 5000, имеют много сильных сторон. К ним можно отнести как высокую вычислительную производительность, так и хорошую энергоэффективность, о которых уже не раз говорилось в разных обзорах, в том числе и на нашем сайте. Однако сегодня нам удалось выявить ещё один плюс Ryzen 5000, о котором часто забывают упомянуть, — высокую скорость взаимодействия с твердотельными накопителями.

И здесь нет ничего удивительного: за счёт проведённых преобразований процессоры с микроархитектурой Zen 3 снизили внутренние задержки, которые заметно влияют на быстродействие дисковых операций. Это дало по-настоящему синергетический эффект с уже имевшимися преимуществами платформы AMD: с тем, что контроллер шины PCI Express, обслуживающий твердотельные накопители в системах на базе Ryzen, находится максимально близко к вычислительным ядрам CPU — во внутрипроцессорном чиплете ввода-вывода, а ещё с тем, что микроархитектура Zen 3 не подвержена уязвимостям Spectre и Meltdown, исправление которых наносит удар по дисковой производительности.

В результате, о каких сценариях использования твердотельных накопителей речь бы ни шла, SSD в системе на базе AMD Ryzen последнего поколения работают быстрее, чем в похожей конфигурации с процессором Intel Core. Причём, чем мощнее твердотельный накопитель сам по себе, тем более результативно представитель серии Ryzen 5000 сможет раскрыть его производительность. И это верно не только для SSD с поддержкой шины PCIe 4.0. В действительности даже при работе интерфейса в режиме PCIe 3.0 платформа AMD всё равно выигрывает по быстродействию накопителя. Ну, а если SSD способен задействовать интерфейс PCIe 4.0, то преимущество «красной» платформы становится подавляющим. Что, впрочем, вряд ли кого-то удивит, ведь других массовых платформ с поддержкой PCIe 4.0, кроме основанных на системной логике AMD X570 и B550, пока попросту не существует.

Таким образом, тем пользователям, которые по каким-то причинам заинтересованы в максимизации скорости работы твердотельных накопителей, мы рекомендуем ориентироваться на процессоры семейства Ryzen 5000 и на материнские платы на базе старших чипсетов пятисотой серии. Тем более, что из результатов тестов однозначно следует, что PCIe 4.0 — больше не пустой звук. Современные накопители ведущих производителей, которые работают через скоростную шину последнего поколения, действительно получают видимые преимущества от её использования, что выставляет современную платформу AMD в выгодном свете.

Полный текст статьи читайте на 3DNews