Обзор и тестирование SSD-накопителя PCIe NVMe TeamGroup T-Force Cardea II TUF Gaming Alliance (TM8FPB001TOC310) объемом 1 ТБ

Оглавление

Вступление

Сегодня у нас в гостях твердотельный накопитель (SSD) емкостью 1 Тбайт серии Cardea II бренда T-Force, принадлежащего тайваньской компании TeamGroup.

Линейка Cardea II выпускается уже давно (можно вспомнить рассмотренный в лаборатории T-Force Cardea II (TM8FP5512G0C110)), но теперь она обновилась: модели этой серии выходят под эгидой TUF Gaming Alliance, который был основан компанией ASUS. В этот альянс включаются особо доверенные, по мнению ASUS, производители компьютерной комплектации (подробнее — на сайте компании ASUS).

Полностью именуется наш гость TeamGroup T-Force Cardea II TUF Gaming Alliance TM8FPB001TOC310 1 TB (очень длинное название). В обзоре для краткости он будет именоваться T-Force или T-Force 1 ТБ, всю остальную часть наименования будем подразумевать «за кадром».

В линейку T-Force Cardea II входят пока два накопителя: с емкостью 512 ГБ и 1 ТБ. Есть подозрение, что производитель, возможно, выпустит модель с емкостью 2 ТБ, но это пока не факт и об этом позже.

Официальная страница твердотельных накопителей серии T-Force Cardea II TUF Gaming Alliance — здесь.

Технические характеристики и технологические особенности SSD

Основные технические характеристики перечислены в следующей таблице:

Теперь буквально пару слов о примененном контроллере Phison E12. Он уже не самый новый в линейке компании Phison, есть у них и более свежий контроллер E16. Однако же, E16 отличается только тем, что рассчитан на шину PCIe 4.0, которая пока редко встречается в материнских платах. В связи с этим контроллер E12 по-прежнему актуален и к тому же получил хорошо «отточенные» версии прошивок.

Упаковка, комплектация и дизайн SSD-накопителя

T-Force Cardea II TUF Gaming Alliance пришел к нам в красивой фирменной упаковке, подчеркивающей его ориентированность на производительные компьютеры:

На обратной стороне коробки кратко перечислены основные скоростные параметры моделей серии T-Force Cardea II TUF:

Интересно, что там указана не только скорость версий на 512 ГБ и 1 ТБ, но и скорость накопителя на 256 ГБ, который, согласно официальному сайту, не существует. Возможно, от его выпуска отказались в последний момент. А может, еще и выпустят, всякое бывает.

Внутри внешней картонной упаковки есть еще пластиковая «кроватка», которая дополнительно защищает накопитель от невзгод в процессе транспортировки. И вот, наконец, перед нами герой обзора собственной персоной:

Поверх элементов печатной платы закреплен радиатор с логотипом производителя и обозначениями принадлежности к серии Cardea II и к TUF Gaming Alliance.

Радиатор не приклеен «насмерть» к элементам схемы, а закреплен на них через термопрокладку. В качестве крепления используется черная подпружиненная скоба, заметная на фотографии в нижней части устройства. Из-за наличия скобы ширина накопителя получается не такой же, как ширина его платы (22 мм), а немного больше — 23.4 мм. Об этом стоит помнить при установке SSD в узких местах.

Теоретически теплорассеиватель можно снять и использовать накопитель без него (например, если разместить накопитель с радиатором затруднительно из-за его высоты). Но такое использование не будет оптимальным: контроллер этого SSD мощный во всех смыслах слова, и из-за его перегрева возможен будет троттлинг и падение производительности.

Посмотрим на нижнюю сторону модели T-Force:

Здесь указаны реквизиты изделия.

Теперь все-таки снимем систему охлаждения и изучим досконально внутренности накопителя. Взглянем на обратную сторону радиатора:

Здесь, кроме самого теплоотвода, видим тонкую пластину резиноподобного термоинтерфейса, на нем даже есть отпечатки тех микросхем, к которым он был прижат.

Но если внимательно присмотреться, можно заметить, что на термоинтерфейсе отпечатался контроллер и только три микросхемы флеш-памяти из четырех. Одна из микросхем осталась «голой». Недоработка производителя? Не зря накопитель был разобран.

Теперь посмотрим на торец теплоотвода:

На этой фотографии видно, что ребра теплоотвода — довольно толстые, что очень полезно для отвода тепла естественной конвекцией.

Теперь изучим плату тестируемого твердотельного накопителя без радиатора для определения его элементной базы:

С левого края расположена микросхема Kingston D2516ECMDXGJD. Это ОЗУ типа DDR3 на 4 Гбит с организацией 16×256M (итого 512 Мбайт). Данная величина отличается в меньшую сторону от традиции ставить ОЗУ в объеме 1/1000 от объема флеш-памяти. Работать, конечно, устройство и так будет, но и экономия производителя налицо.

Следующая составная часть SSD — его контроллер Phison E12, а точнее — PS5012-E12S-32. Это «сердце» накопителя, но не самая дорогая его часть. А самая дорогая часть — это флеш-память. Чем ее больше, тем накопитель дороже, и намного!

В качестве флеш-памяти использованы четыре микросхемы Micron IA7BG63AVA. Каждая из микросхем может содержать несколько чипов собственно памяти как таковой (такие упаковки флеш-памяти встречаются очень часто).

Взглянем, для порядка, на обратную сторону платы, хотя там ничего нет:

На обратной стороне платы находятся только контактные площадки для микросхем флеш-памяти и ОЗУ. Возможно, они зарезервированы для будущей версии накопителя на 2 ТБ, но увидит ли она свет — сложно сказать.

Вот мы и разобрались, «из чего сделан» тестируемый SSD-накопитель T-Force 1 ТБ. Теперь — к тестам.

Тестовый стенд и дополнительное программное обеспечение

Используемый тестовый стенд основан на следующих комплектующих:

• Процессор AMD Ryzen 3 3100, 4 ядра, 3.6 / 3.8 ГГц (Turbo);
• Материнская плата: Gigabyte B550M S2H;
• Оперативная память: 2×4 Гбайт DDR4 Crucial CT4G4DFS8266;
• Видеокарта: Gigabyte GeForce GT 1030 GV-N1030D5–2GL;
• Блок питания: Cooler Master MasterWatt Lite 500 MPX-5001-ACABW-ES, 500 Вт;
• Корпус: открытый стенд (для исключения влияния качества корпуса на результаты термоизмерений);
• Операционная система: Windows 10×64 со всеми текущими обновлениями с Windows Update.

Перед проведением тестов производилась перезагрузка системы и выполнялась команда Trim для тестируемого SSD (об исключениях будет упомянуто в тексте). Кроме того, физически отключался интернет. Если коротко охарактеризовать тестовый стенд, то его производительность более чем достаточна, чтобы не стать «узким горлом» и не влиять на результаты замеров производительности SSD.

Для тестирования производительности твердотельного накопителя в большинстве случаев использовались «старые» версии тестовых утилит с целью обеспечения сравнимости с данными предыдущих тестов SSD.

Для проверки копирования и обработки реальных файлов использовались следующие операции:

• Копирование папки с фотографиями в формате jpeg, размер 1.52 Гбайт (1 634 471 499 байт), 410 файлов;
• Копирование папки с HD-видео (AVC), размер папки 10.4 Гбайт (11 147 297 564 байт), 7 файлов;
• Копирование папки с музыкальными аудиозаписями в формате mp3, размер папки 1.52 Гбайт (1 634 133 002 байт), 481 файл;
• Копирование папки с документами в формате doc, размер папки 1.50 Гбайт (1 612 546 048 байт), 566 файлов;
• Обработка контейнера mkv при помощи программы MKVToolnix 18.0.0 с удалением всех звуковых дорожек и субтитров (в качестве образца использовался короткометражный анимационный фильм Sintel в виде файла размером 5.11 Гбайт);
• Архивация вышеуказанных папок с фотографиями и с документами в один архив (архиватор 7Zip версии 19.00×64, тип архива — 7z, без сжатия).

Для проверки копирования больших объемов данных использовались папки с фильмами объемом 98 ГБ.

Тестирование температурных режимов и стабильности

Утилита Crystal Disk Info (8.4.0) показывает, что в установившемся режиме без проведения каких-либо операций температура SSD составляет 25–28 градусов Цельсия:

Такая температура даже для находящего в состоянии покоя SSD подозрительно низкая. Замер температуры радиатора с помощью инфракрасного термометра Benetech GM531 показал при этом температуру в 33 градуса.

Учитывая, что температура электроники накопителя выше температуры радиатора, можно оценить реальную температуру накопителя на уровне примерно на 8–12 градусов выше, чем показывают тестовые утилиты согласно данным SMART накопителя. В дальнейшем округлим эту величину поправки до 10 градусов.

Теперь сделаем пару элементарных тестов, которые позволяют предварительно оценить свойства устройства. Эти тесты на линейное чтение и линейную запись. Для линейного чтения на накопитель предварительно был записан массив плохо сжимаемой информации (примерно на 10% объема). Это необходимо для определения реакции системы на чтение памяти с данными и без данных (ячейки в этом случае в SSD помечаются как «пустые»).

Вот что получилось в тесте линейного чтения:

Здесь видно, что на той области, где содержались реальные данные, скорость чтения колебалась около 1850 МБ/с, а на «пустом» участке повысилась до 2650 МБ/с.

Такое возможно только в одном случае: если контроллер видит, что чтение осуществляется из «пустых» ячеек, то собственно чтения он не осуществляет, а посылает в систему непрерывный поток нулевых данных. Это один из методов ускорения работы SSD; и напоминает о том, что поведение SSD может быть разнообразным в зависимости от вида данных и их наличия как такового.

Тут проседание производительности при чтении трудносжимаемых данных относительно небольшое. Температура SSD в течение всего теста на чтение не превышала 47 градусов (уже с учетом указанной выше поправки в 10 градусов), что очень неплохо.

Теперь переходим к тесту на линейную запись:

Картинка с линейной записью оказалась типичной для построения современных SSD с применением SLC-кэша. SLC-кэш — это свободная часть TLC флеш-памяти, частично переведенная в «быстрый» режим SLC. Причем, что интересно, величина SLC-кэша может меняться по сложным внутренним алгоритмам накопителя, но, как правило, чем больше на диске свободного места, тем и кэш тоже больше.

Сначала на графике идет участок примерно на 3.5% от объема (35 ГБ) с быстрой записью (около 2800 МБ/с), затем скорость спадает до 1000 МБ/с, и на этом уровне она держится почти до конца теста. За 2% до конца теста наблюдается короткий провал в скорости. Это явление устойчивое (наблюдается при повторных тестах), но труднообъяснимое. Небольшие провалы в скорости в конце объема характерны для SSD, но здесь форма провала весьма необычная. Работу с малым объемом свободной памяти еще проверим отдельно.

В начале теста (где высокая скорость) данные передаются в быстрый SLC-кэш, а когда он оказывается полностью забит, то уже происходит передача данных с той скоростью, которую может обеспечить флеш-память «сама по себе». В данном случае под SLC-кэш выделен небольшой объем памяти, что приводит к некоторым потерям скорости при однократной записи больших файлов, но улучшает стабильность скорости при работе с чередованием нагрузок.

Температура накопителя к концу теста линейной записи повысилась намного больше, чем в тесте на чтение, и достигла 72 градусов (с учетом поправки):

Такая температура пока еще не опасна троттлингом, за что в первую очередь надо благодарить массивный радиатор. Но при этом помним, что накопитель тестировался в открытом стенде, а внутри корпуса со слабой вентиляцией картина может быть значительно хуже. Если вернуться к вопросу о том, что одна из микросхем флеш-памяти осталась без контакта с теплоотводом, то можно сказать, что это прошло безнаказанным: троттлинг не возник.

Теперь проверим стабильность скоростных характеристик устройства в различных ситуациях его использования. Тестирование проводилось утилитой CrystalDiskMark 3.0.3 для четырех вариантов: «спокойное» состояние (диск записан на 31%); состояние сразу после записи (копирования) высокого объема данных (98 ГБ записи без команды Trim), затем еще через 5 минут, затем через час после записи высокого объема данных (снова без принудительной подачи команды Trim), и, наконец, после подачи команды Trim.

Эти тесты позволяют определить, насколько внутренние процессы после записи данных «мешают» работе с новыми данными, происходит ли автоматическая «расчистка» накопителя, как быстро и насколько успешно она работает.

Тесты показали хорошую стабильность работы. Быстродействие существенно «просело» только на втором скриншоте, что вполне ожидаемо: после того, как накопитель «отчитался» о завершении записи, он продолжает свою внутреннюю перекачку данных из кэша и его последующую очистку.

Но со временем и эти процессы заканчиваются безо всякого «ручного» вмешательства; причем быстро: уже через 5 минут накопитель почти полностью восстановился до исходной производительности.

Тестирование производительности

Итак, как мы видели в предыдущей главе, тестируемый накопитель в режиме записи имеет два режима работы: «быстрый» (без переполнения кэша) и «медленный» (точнее — не медленный, а средний) — когда кэш переполняется.

Сразу скажу, что тестирование производительности полностью проводилось в «быстром» режиме. Будем считать, что потребитель в курсе особенностей накопителя и не будет его «насиловать», доводя до переполнения кэша. А если и будет, то нечасто 🙂

Чтобы при тестировании чтения накопитель показывал реальную скорость (а не скорость «пустого» SSD), он тестировался заполненным на 20–60% плохо сжимаемыми данными. А для гарантированного обеспечения «быстрого» режима перед каждым тестом производилась перезагрузка, подача команд оптимизации и Trim, после чего обеспечивалось еще несколько минут «покоя».

Anvil’s Storage Utilities 1.1.0

Для «разминки» — результаты теста в Anvil’s Storage Utilities 1.1.0.

Atto

Еще один популярный тест — Atto:

CrystalDiskMark (64bit) 3.0.3

Этот тест делает проверку скорости записи/чтения в нескольких режимах с потоком случайных плохосжимаемых данных. Это позволяет уменьшить влияние на результат внутренних алгоритмов сжатия в накопителях, но надо помнить, что «ускоряющие» алгоритмы в современных накопителях настолько хитры и изворотливы, что полностью исключить их влияние вряд ли получится.

Операции с различными типами файлов внутри накопителя

В данном подразделе, кроме собственно копирования типовых наборов файлов, будут проверены операции редактирования видеофайла и архивирования двух папок с разнотипным содержимым (в одной — аудиофайлы, в другой — документы doc).

Время доступа при операциях случайного чтения и записи

Время доступа накопителей SSD настолько короче по сравнению с «традиционными» HDD, что им, как правило, можно пренебречь. Но раз такой параметр существует, то он будет проверен.

Среднее время доступа при операциях чтения и записи было получено в результате тестирования AS SSD Benchmark версии 1.7.4739.38088.

Чтение файлов с одновременным удалением

Такая нагрузка (чтение и/или запись одной информации с одновременным удалением другой) характерна для серверных применений, когда разные процессы (или разные пользователи) могут одновременно выполнять операции записи, чтения и удаления.

Причем операция удаления для накопителей SSD, в отличие от традиционных HDD, очень непроста. В добрых старых HDD саму информацию удалять не надо — достаточно пометить, что она удалена. А магнитный слой потом, при поступлении новой информации, можно перезаписать как угодно: вместо нулей записать единицы, или наоборот. В SSD так сделать нельзя, там запись «однонаправленная». Перед записью новой информации ячейки надо обязательно очистить от старой. А это дополнительная нагрузка на устройство.

Для проверки поведения накопителя было осуществлено удаление большого объема данных (около 200 ГБ, 20% объема) во время прохождения теста линейного чтения. Перед этим диск был заполнен данными общим объемом около 500 ГБ (50% объема), то есть после удаления он должен быть заполнен примерно на 30%. Удаление делаем «по-честному», а не перемещением файлов в «Корзину» (что удалением в физическом смысле не является). Затем делаем скриншот графика чтения, вот он:

Удаление было произведено, когда было прочитано 10% диска. В результате удаления файлов с некоторой задержкой возник пик, направленный вниз; падение производительности составило около двух раз. Это задержанная реакция накопителя на удаление, связанная с проведением большого объема «внутренних работ» после удаления (очистка и прочее).

Провал в скорости чтения оказался коротким по длительности (менее 1 секунды); при этом производительность не снизилась до нуля (в нижней точке скорость чтения составляла около 900 МБ/с). Явление устойчиво, повтор эксперимента показал близкий результат.

Копирование файлов большого объема

В большинстве предыдущих тестов мы проверяли работу SSD в «быстром» режиме (когда объема кэша хватает для выполнения тестовых операций). А теперь проверим работу при выходе за пределы этого режима, для чего будем использовать копирование файлов в большом объеме (98 ГБ).

Под «большим объемом» копируемых файлов в данном случае понимаем такой объем, который гарантированно «забьет» кэш устройства. И, соответственно, в данном случае интересно будет понаблюдать за поведением накопителя в этот момент.

В начале копирования идет «горб» со скоростью около 1000 МБ/с. В это время при копировании файлов работает кэш разного уровня, но в наибольшей степени — собственный SLC-кэш накопителя. Затем идет длинная и плоская полка со скоростью около 670 МБ/с, это копирование с собственной скоростью флеш-памяти диска. И эта скорость — очень и очень неплохая!

Производительность при малом объеме свободного места

Для проверки производительности при малом объеме свободного места использовалась утилита CrystalDiskMark 7.0.

Сначала — картинка при большом объеме свободного места (около 50%):

Эта картинка показывает почти точно ту самую скорость чтения, которую указал производитель в технических данных.

Теперь забиваем диск данными на 99% и еще пару раз проведем этот же тест (с соблюдением положенных процедур между подходами):

По итогам этих тестов можно сказать, что производительность при малом объеме свободного места не только уменьшилась, но и имеет сильную «болтанку» от измерения к измерению.

Тут можно вспомнить и о том, что в тесте на линейную запись в самом конце теста тоже отмечался неожиданный короткий провал. Работа с малым объемом свободной памяти вообще для большинства SSD-накопителей вызывает затруднения, и здесь это ярко подтвердилось.

Заключение

Протестированный накопитель показал себя быстроходным и стабильным в работе устройством. Это главный итог, а далее — о деталях.

На звание флагмана на рынке твердотельных накопителей герой обзора претендовать не может: есть в природе устройства и побыстрее. К тому же, некоторые из новых моделей SSD уже способны работать и с шиной PCIe 4.0, а это ощутимое преимущество (по крайней мере, на «коротких» операциях).

И очень правильно поступил производитель, что установил на TeamGroup T-Force Cardea II TUF Gaming Alliance радиатор. Чем больше производительность устройства, тем выше нагрев, и тем важнее наличие теплоотвода. В данном случае даже с ним нагрев был значительным, так что необходимость теплорассеивателя не подлежит сомнению (это положительным образом отразилось и на стабильности скоростных характеристик).

С учетом съемного радиатора в каких-то ситуациях можно пользоваться накопителем без него (например, временно устанавливая в ноутбук). Постоянно же использовать таким образом не рекомендуется. В ходе теста выявились и некоторые недоработки, например, отсутствие теплоотвода у одной из микросхем флеш-памяти и относительно небольшой объем ОЗУ. В целом они не оказали влияния на производительность, хотя таким «мелочам» стоило уделить внимание.

В качестве рекомендации можно посоветовать не использовать данный SSD близко к 100% емкости, желательно оставить хотя бы 10% свободного пространства.

Виктор Ющенко aka
Kilimanjaro

Выражаем благодарность:

• Компании TeamGroup за предоставленный на тестирование накопитель TeamGroup T-Force Cardea II TUF Gaming Alliance 1 ТБ.

Полный текст статьи читайте на overclockers.ru