Обзор и тестирование SSD MSI Spatium M570 PCIe 5.0 NVMe M.2 HS емкостью 1 ТБ. В погоне за скоростью

Первые твердотельные накопители появились в 70-80-х годах прошлого века и базировались на технологии RAM, что влияло на их конечную стоимость и сферу применения. За несколько лет до Миллениума были представлены устройства уже на привычной флеш-памяти, но цена и малая емкость таких «дисков» не позволяли новым продуктам выйти на массовый рынок и использовались в военной и аэрокосмической промышленности. В начале 21 века начали появляться индустриальные DOM (disk-on-a-module), которые вставлялись в обычные IDE-разъемы, вот только малая емкость и большая цена снова не позволила обычным пользователям отказаться от механических жестких дисков и эти накопители в основном использовались во встроенных системах и тонких клиентах. Некоторое время спустя производители в который раз начали экспериментировать с аппаратным RAM-диском и предлагать потребителям PCI-платы со слотами DIMM и встроенным аккумулятором с подключением по SATA-интерфейсу. И хотя память тогда уже не была чем-то слишком дорогим, но без стационарного питания такой диск мог обходиться всего пол дня, чего было мало. Даже были такие интересные вещи, как переходники с флэш-карт SD на обычные PATA- или SATA-интерфейсы, которые позволяли самостоятельно сделать свой SSD из кучи маленьких карт памяти для электронных устройств. Конечно, все это было далеко от привычных твердотельных накопителей, к которым мы уже привыкли.

Современные SSD появились 15 лет назад, сначала как продукты для корпоративного рынка и ноутбуков, а позже они стали массовыми устройствами. Емкость первых моделей была невелика и даже такие диски могли позволить себе только обеспеченные пользователи или энтузиасты. Что интересно, SSD сначала выпускали только те, кто в большинстве своем занимался только памятью, «флэшками» или приводами и к жестким дискам никакого отношения не имел. Кто-то из них на фоне гарантийных обязательств перед пользователями даже обанкротился. Но в целом прогресс не останавливался, флеш-память и контролеры продолжали совершенствоваться для улучшения характеристик и надежности готовых продуктов. Уже через несколько лет стандартного для мобильных устройств форм-фактора 2,5″ оказалось недостаточно и появился сначала миниатюрный mSATA, а затем NGFF (Next Generation Form Factor), он же привычный M.2, поддерживавший как интерфейс SATA, так и PCI Express. Это открыло путь появления компактных и производительных накопителей, для которых стандарта SATA 3.0 со скоростью передачи данных до 6 Гбит/с уже не хватало. Эстафету SSD для энтузиастов приняли новые устройства с интерфейсом NVMe.

Долгое время NVMe-накопители были дорогостоящим удовольствием, но со своими скоростями передачи данных они опережали своих SATA-братьев в три раза даже при использовании шины PCI Express 2.0. Также скорость случайного чтения или записи была в 1,5–2 раза лучше, чем у обычных SSD. Это позволило прогрессивным накопителям занять нишу устройств для мощных или компактных систем, где 2,5″ дискам уже не было места. Впоследствии вышли SSD с интерфейсом PCI Express 3.0, который позволил увеличить скоростные характеристики почти до 4000 МБ/с. Это в семь раз лучше SATA, устройства с которой могут похвастаться только скоростями уровня 500–550 МБ/с. Появление шины PCI Express 4.0 подняло планку быстродействия в два раза, но производители заняли позицию выжидания по выпуску новых продуктов. К сожалению, не все игроки рынка процессоров решили сразу перейти на новый интерфейс и платформа AMD долгое время довольствовалась SSD с быстродействием лишь в 1,5 раза лучше, чем в старых продуктах. Когда конкурент присоединился к гонкам интерфейсов, начали появляться новые контроллеры и лучшие накопители с ними могли демонстрировать скорости уровня 7300 МБ/с. С течением времени цены на твердотельные диски снизились настолько, что устройства NVMe уже не были чем-то экзотическим, они полностью вытеснили собой SATA-накопители из мобильных устройств и заняли место главного SSD в ПК обычного пользователя, а не только энтузиастов. Казалось, что лучше не бывает, но здесь на сцену выходит PCI Express 5.0…

MSI Spatium M570

Новый стандарт обещает еще большее быстродействие и показатели линейного чтения и записи могут достигать уровня 14000 МБ/с, что вдвое больше, чем у лучших современных накопителей с поддержкой PCI Express 4.0. Как и первые модели SSD прошлого поколения, новинка базируется на контроллере компании Phison, которая предоставляет своим партнерам референсную платформу и производителям достаточно ограничиться наклейкой с названием модели при разработке накопителя. Новый чип PS5026-E26 выполнен по 12-нм техпроцессу и имеет два основных ядра, работающих на максимальной скорости, и три дополнительных CoXprocessors с пониженной частотой. Используется та же 32-битная архитектура Arm Cortex-R5, что и в старых чипах. По-прежнему контроллер восьмиканальный, но увеличилось быстродействие при взаимодействии с флешем в полтора раза. Поддерживается интерфейс флэш-памяти Toggle 5.0 и ONFi 5.0, типы TLC и QLC и DRAM-буфер стандарта LPDDR4 или DDR4. Быстродействие при линейных чтении и записи может достигать 14000 и 11800 МБ/с соответственно, а при работе со случайными блоками 4К этот параметр доходит до 1500 тыс. и 2000 тыс. IOPS соответственно. Переход к шине PCI Express 5.0 и рост производительности при 12-нм техпроцессе бесследно не прошел и энергопотребление контроллера поднялось в полтора раза относительно того же PS5018-E18, что требует хорошего охлаждения для SSD.

Накопители Spatium M570 получились немного более медленными, чем может позволить контроллер, но и так они поражают своими характеристиками. В новой серии имеются два SSD емкостью 1 и 2 ТБ в форм-факторе M.2 2280, максимальное быстродействие которых компания MSI декларирует на уровне 10000 МБ/с для линейных чтения и записи, но это касается старшей модели, тогда как младшая немного скромнее и может похвастаться только 9500 и 8500 МБ/с соответственно, что тоже неплохо. Производительность ввода/вывода заявлена на уровне 1300–1400 тыс. IOPS для чтения и 1500 тыс. IOPS для записи, а это уже в 1,5 раза лучше, чем у накопителей прошлого поколения. В целом мы видим, что за 10 лет существования SSD с интерфейсом PCI Express характеристики таких твердотельных дисков выросли в 10–15 раз, тогда как, например, SATA-модели достигли своего пика 5 лет назад и фактически больше не развиваются.

Конечно, помимо скоростей чтения и записи пользователей интересует такая важная характеристика как суммарное количество записываемых байт (TBW), и здесь новинка выступает на уровне SSD прошлого поколения на базе контроллера PS5018-E18. Для модели на 1 ТБ заявлено 700 ТБ, тогда как для более вместительного уровень TBW достигает 1400 ТБ, что позволяет перезаписывать накопители каждый день в течение двух лет. Никаких конкретных технологий шифрования производитель не упоминает, только заявляет их наличие, при этом чип Phison PS5026-E26 поддерживает AES 256, SHA 512, RSA 4096 и TCG Opal. Гарантийный срок составляет пять лет, если количество записанных данных не превысит норму.

MSI Spatium M570 PCIe 5.0 NVMe M.2 HS 1TB

Накопитель поставляется в небольшой черной коробке, на которой изображен продукт, но почему-то не указаны ключевые характеристики, только емкость в 1 ТВ, хотя надпись Up to 10000 MB/s привлекала бы покупателей больше.

В отличие от упаковки SSD прошлого поколения M480, эта стала проще, исчезла прозрачная пластиковая крышка, а радиатор уже установлен на заводе. Есть памятка, что снимать его нельзя, иначе устройство выйдет из строя. В комплекте присутствует документация и ничего более.

Радиатор такой же, что использовался в накопителях с интерфейсом PCI Express 4.0. Фигурный алюминиевый брусок бронзового оттенка имеет несколько толстых ребер и наклеенный логотип с драконом. Нижняя часть SSD прикрывается тонкой стальной пластиной, которая крепится по бокам радиатора. На ней находится наклейка с названием модели.

Высота радиатора составляет 20 мм, поэтому вопросов совместимости с материнскими платами возникать не должно, нужно только вставлять накопитель в разъем M.2, который находится над видеокартой — он как раз поддерживает PCI Express 5.0 (конечно, в соответствующих материнских платах), но есть нюанс. Дело в том, что современные платы имеют дополнительные металлические элементы в зоне размещения SSD для увеличения эффективности отвода тепла от твердотельного диска. Spatium M570 уже имеет систему охлаждения и нижняя ее пластина будет мешать установке в материнскую плату, так что придется снимать тот элемент или радиатор SSD и терять гарантию. Еще пластина на диске имеет небольшую выемку в районе крепления, которая не всегда позволяет установить накопитель, если на материнской плате защелка больше этой выемки. Поэтому этот момент следует учитывать при покупке устройства.

В качестве термоинтерфейса используются жидкие термопрокладки, что лучше обычных, если высота каждого чипа разная. Контроллер фактически покрыт субстанцией полностью, тогда как для DRAM-буфера и флеш-памяти немного не хватило (как и на обратной стороне).

Печатная плата референсного дизайна от Phison. Компоновка относительно SSD прошлого поколения немного изменилась, хотя в целом выглядит так же, когда сначала расположен контроллер, потом буфер, а дальше уже флеш.

Чип PS5026-E26 внешне напоминает старый Phison PS5016-E16 — тоже имеет большие размеры и металлическую пластинку для лучшего охлаждения внутреннего кристалла. Скорее всего, в будущем разработчик перейдет на новые технологические нормы и снизит размеры нового контроллера, как это было с PS5018-E18.

Рядом с ним расположена микросхема памяти SK Hynix H9HCNNNBKUMLXR-NEE стандарта LPDDR4-4266 и объемом 2 ГБ. На обратной стороне PCB есть еще место для такой же, которая устанавливается в модели M570 на 2 ТБ.

Другую половину печатной платы занимают 232-слойные чипы флэш-памяти Micron MT29F2T08EELCHD4-QA:C стандарта 3D NAND TLC и общей емкостью 1 ТБ. Они расположены с двух сторон PCB, причем термопрокладки для них используются не только на лицевой стороне, но и на обратной.

После форматирования стандартными средствами Windows пользователю будет доступно 931 ГБ свободного пространства.

Фирменное программное обеспечение полностью интегрировано в MSI Center, нужно только установить соответствующий модуль System Diagnosis. В нем пользователь сможет наблюдать за краткими показателями SSD или выполнить резервное копирование, а также восстановление информации благодаря встроенной программе Actiphy.

Тестовый стенд

Тестирование накопителя MSI Spatium M570 PCIe 5.0 NVMe M.2 HS 1TB производилось на системе следующей конфигурации:

• процессор: AMD Ryzen 9 7950X;
• система охлаждения: TechN Waterblock + EK-XRES 140 Revo D5 PWM+ EK-CoolStream CE 420 + 3x Noctua NF-A14 industrialPPC-3000 PWM;
• материнская плата №1: Gigabyte X670E Aorus Master (UEFI F11);
• материнская плата №2: ASUS ROG CROSSHAIR X670E HERO (UEFI 1516);
• память: Kingston Fury Beast KF560C36BBEAK2-32 (DDR5-6000, CL36-38-38-80, 1,35В);
• термоинтерфейс: Arctic MX-4;
• видеокарта: AMD Radeon RX 7900 XT;
• накопитель №1: Kingston NV2 500GB;
• корпус: Cooler Master Test Bench v1.0;
• блок питания: be quiet! Dark Power P13-850 (850 Вт);
• операционная система: Windows 11 Pro (22H2);
• драйверы: AMD 5.05.16.529, AMD Adrenalin 23.7.1.

На тестируемом SSD штатными средствами MS Windows 11 64-bit был создан логический раздел с файловой системой NTFS и стандартными настройками кластера, занимающим все доступное дисковое пространство. Для измерения быстродействия использовались следующие программы:

• CrystalDiskMark 8.0.4x64;
• ATTO Disk Benchmark v4.01.0f1;
• AS SSD Benchmark 2.0.6821.41776;
• Anvil's Storage Utilities 1.1.0 (2014-January-1);
• AIDA64 Engineer 6.25.5400;
• PCMark 8 (Storage test).
• PCMark 10 (Storage test).

Тестирование было проведено как с пустым накопителем, так и с заполненными файлами на 95% и 90% своего объема. Подобный формат позволит оценить быстродействие SSD не только в состоянии из коробки, но и в сценариях, приближенных к реальной эксплуатации устройства, когда диск в шаге от своего полного заполнения.

Результаты тестирования

Скорость и стабильность работы

При линейной записи имеем показатели в среднем где-то 8000 МБ/с с пиковыми почти 8500 МБ/с в первые 11% пространства накопителя, после чего скорость упала где-то до 1500 МБ/с и через 9% объема вновь поднялась до начального уровня и до 45% объема почти не изменялась. Далее скорость записи упала до 470 МБ/с, и только к концу она поднялась до 1500 МБ/с. Здесь либо накопитель не смог как следует восстановиться после предыдущего тестировщика и Secure Erase, либо есть особенности работы контроллера или прошивки ранней версии, когда накопитель после определенного количества данных пытается их уплотнить для высвобождения псевдо SLC-кэша.

Посмотрим, как происходит запись в реальных условиях, для чего перенесем на Spatium M570 несколько больших файлов общим объемом 496 ГБ из накопителя GoodRAM IRDM Ultimate X 1TB.

Первые 110 ГБ записывались на максимальной скорости, после чего быстродействие упало в два раза, через 210 ГБ снова поднялось и снизилось уже через 100 ГБ. Такое поведение напоминает прошлый тест, вероятно, мы имеем пока неоптимизированную прошивку, потому что в Сети встречается тестирование старшей модели M570, которая не имеет подобных длинных провалов во время записи.

CrystalDiskMark

Вот и обещанные 9600 и 8500 МБ/с для линейных чтения и записи, таких скоростей отдельного накопителя мы еще не видели.

С заполненным SSD до 95% производительность снижается только при переходе к большей задаче — в таком случае запись падает до 1750 МБ/с!

Но если освободить места еще на пять процентов, быстродействие Spatium M570 приходит в норму.

ATTO Disk Benchmark

Здесь диск ведет немного медленнее, но и с такими результатами он выглядит неплохо: почти 9 ГБ/с для чтения и 8,25 ГБ/с для записи.

Заполненный диск также не подходит для записи больших файлов, лучше держать 10% свободного пространства, иначе запись упадет до 1650 МБ/с.

Когда занято только 90 процентов, то накопитель почти не снижает быстродействие.

AS SSD Benchmark

В этом бенчмарке видим тоже неплохие результаты, только блоки 4К в 64 потока даются труднее, чем накопителям на Phison PS5018-E18. Так что производителям есть над чем поработать.

Заполнение SSD до 95% вдвое снижает скорость записи при выполнении легкой задачи и до 1800 ГБ/с при увеличении ее объема.

Высвобождение дополнительных 5% позволяет накопителю восстановить свою производительность.

Между пустым и заполненным диском нет разницы в тесте эмуляции работы с данными, образы и игры будут чувствовать себя на M570 очень хорошо.

Anvil's Storage Utilities

Неплохая производительность, на уровне лучших представителей прошлого поколения, следующая версия контроллера для шины PCI Express 5.0 может оказаться еще быстрее.

Заполненный SSD становится медленнее, особенно при выполнении задачи на 16 ГБ.

Но достаточно немного освободить места и его быстродействие не отличается от пустого.

PCMark 8

Уровень быстродействия новинки соответствует лучшим накопителям прошлого поколения и пропускная способность в тесте достигает 970 МБ/с.

Заполнение SSD на 95% понижает производительность, но не так сильно, как на устройствах с Phison PS5018-E18.

PCMark 10

В этом синтетическом пакете Spatium M570 демонстрирует хорошее быстродействие, недостижимое старыми продуктами.

Заполнение накопителя на 90% влияет на показатели производительности, но только в общем тесте, а в целом новинка лучше старых SSD.

Система охлаждения и тротлинг

Теперь проверим, насколько нагревается накопитель при его активном использовании, для чего перенесем с GoodRAM IRDM Ultimate X большие файлы общим объемом 496 ГБ. Охлаждение будет происходить благодаря установленному на материнской плате Gigabyte X670E Aorus Master большому радиатору M.2 (без привлечения активного охлаждения).

Как видим, при использовании габаритного радиатора вопросов с охлаждением не возникает, SSD при 45 градусах без нагрузки нагревается до 61 °C при записи данных, что можно назвать хорошим результатом.

Теперь посмотрим на возможности установленной на накопитель фирменной системы охлаждения. Плату X670E Aorus Master разбирать не будем, а возьмем ASUS ROG Crosshair X670E Hero, у нее как раз есть один разъем M.2 без лишних элементов.

В таком виде SSD в простое нагревался до 58 °C, а под нагрузкой температура дошла до 79 градусов, при этом никакого тротлинга не происходило. Поэтому для новых накопителей на Phison PS5026-E26 все же лучше использовать более массивные системы охлаждения, чем поставляемые в комплекте с диском.

Еще интересный момент функционирования нового SSD через плату-переходник в разъеме PCI Express 5.0х16 или x16@x8 — ни одна материнская плата с ним не заработала (хотя этот переходник с дисками PCI Express 4.0 работал корректно в слоте PCI-E 4.0 x16@x4). Gigabyte X670E Aorus Master вообще отказалась с ним загружаться, а с ASUS ROG Crosshair X670E Hero либо зависала система, либо резалось быстродействие накопителя. Поэтому тем, кто планирует просто добавить такой SSD через старый переходник, стоит готовиться к возможным проблемам.

Выводы

Прогресс не стоит на месте и мы еще не успели ощутить все прелести от накопителей с поддержкой PCI Express 4.0, как нам уже предлагают SSD нового поколения с еще большим быстродействием. И как всегда пионером в этом сегменте рынка стала компания Phison с ее контроллером PS5026-E26, обещающим производительность в 1,5-2 раза лучше предшественников. Разработчик не мог пройти мимо такой темы, как гейминг, и предлагает свой чип не только как основу продуктов для мощных ПК и рабочих станций, но и для игровых компьютеров и консолей. И в этом компания права, потому что современные игровые приставки уже поддерживают быструю загрузку уровней в играх, а вот путь Microsoft DirectStorage в настольных ПК еще только начинается. Пройдет некоторое время, пока пользователи действительно смогут получить в играх преимущество от быстрых SSD, но к тому моменту выйдут еще более производительные диски. Сейчас PS5026-E26 — этакая проба пера для обнаружения ошибок и насыщения рынка новыми технологиями.

Побывавший на тестировании MSI Spatium M570 HS относится к SSD нового поколения и имеет недостижимые для старых дисков показатели быстродействия. Его производительность в 1,5 раза лучше предшественников и это при том, что контроллер, на котором он базируется, работает не на полную мощность. Но, как и у всех новых продуктов, у него есть свои недостатки. Из-за контроллера с поддержкой PCI Express 5.0 он горячий и комплектный радиатор лучше заменить (и потерять гарантию) или использовать активную систему охлаждения. То же было когда-то и с первыми продуктами для шины PCI Express 4.0. Его прошивка пока еще не идеальна и со временем ее должны исправить, но даже сейчас она позволяет комфортно работать с накопителем, и только при записи большого объема данных можно наблюдать незначительные провалы быстродействия. Также для высокой производительности SSD, лучше не заполнять его более чем на 90%, в противном случае скорость записи упадет до уровня дисков PCI Express 3.0. Ну и конечно, как и все новинки, стоит он гораздо больше, чем устройства прошлого поколения.

В целом накопитель MSI Spatium M570 подойдет для мощных систем и рабочих станций, а также требовательным пользователям, желающим собрать современный и производительный ПК с топовыми компонентами и для которых цена отходит на второй план.