Сегодня на рынке потребительских твердотельных накопителей с интерфейсом PCI Express произошло некоторое оживление. Если задаться целью приобрести высокопроизводительный накопитель NVMe SSD, то выбирать придется уже не из нескольких предложений от таких известных производителей, как Samsung и Intel, а из довольно внушительного перечня разнообразных вариантов. Все разнообразие накопителей NVMe при этом продолжает расширяться. С одной стороны, это дает возможность покупателям подбирать твердотельные накопители, которые максимально подходят для каждого конкретного случая, а с другой стороны это влечет за собой снижение уровня цен и сближение по стоимости привычных SATA SSD и высокоскоростных NVMe-накопителей. Главным локомотивом таких изменений до недавних пор выступала компания Marvell, которая начала поставлять своим партнерам NVMe платформы Eldora. Внедрение и оптимизация данной платформы оказалось не слишком простой задачей. Однако к настоящему моменту справиться с ней смогли сразу несколько производителей. В результате на полках магазинов появились такие накопители, как PlextorM8Pe иToshibaOCZRD400.Необходимо отметить, что NVMe SSD на основе контроллера Marvell для энтузиастов представляют собой лакомые кусочки. По параметрам быстродействия они способны дотянуться до того же Samsung 950 Pro. Мы с большим интересом ждали того момента, когда другие независимые разработчики контроллеров предложат наборы компонентов для создания накопителей NVMe.
Возможно, у них поддержка нового интерфейса и протокола получится лучше. И долгожданный момент наконец-то настал. На тестирование к нам попал накопитель NVMe, который основан на новом неопробованном контроллере Phison PS 5007-E7. Данный контроллер разрабатывался тайваньской компанией в течение последних двух лет. Стоит отметить, что появления такого контроллера многие ждали как минимум по двум причинам. Прежде всего, компания Phison обещала добиться высоких показателей производительности за счет того, что по сравнению с MarvellEldora ее процессор имеет большую вычислительную мощность. К тому же он использует технологии ускоренной записи, позаимствованные из TLC-накопителей. Также схема работы компании Phison предлагает партнерам передачу готового дизайна с необходимой микропрограммой. Это делает внедрение данного контроллера элементарной задачей. Выпуск серийного продукта NVMe на платформе Phison означает, что в ближайшее время таких версий SSD станет много. В конечном итоге это может привести к повсеместному распространению твердотельных накопителей нового поколения, обладающих принципиально более высоким уровнем производительности.
Ближайшими партнерами компании Phison является масса производителей твердотельных накопителей различного масштаба. Это и мелкие региональные компании, вроде Smartbuy, и такие гиганты с мировым именем, как Kingston.Первым полноправным пользователем платформы NVMe стала компания Patriot Memory с накопителем Hellfire M.2. Стоит напомнить справедливости ради, что Patriot Hellfire M.2 на самом деле представляет собой далеко не первый SSD с интерфейсом PCI Express, в котором используется чип Phison PS5007-E7.На рынке несколько месяцев назад появился другой продукт, созданный на основе этой же платформы – это Zotac Sonix. Накопитель Zotac больше напоминает прототип. Модельный ряд в данном случае ограничивается одним единственным вариантом, доступность которого ко всему прочему серьезно ограничена. Накопитель Patriot Hellfire M.2 совершенно не такой. Это полноценный розничный продукт с нормальным модельным рядом. Главное изменение коснулось микропрограммы. Ее новая версия практически полностью изменила поведение всей платформы. О том, на что способен Phison PS5007-E7, можно судить именно по Patriot Hellfire M.2. В представленном материале мы постараемся как можно подробнее познакомиться с этой новинкой. В ближайшее время должны начаться массовые поставки данного накопителя в магазины.
Patriot Hellfire M.2: технические характеристики
Начать рассказ о накопителе Patriot Hellfire M.2 можно с того, что он представляет собой эталонный вариант новой платформы NVMe Phison E7 без каких либо отклонений. Производитель Phison подготовил всего четыре проекта базового дизайна накопителей, основанных на чипе PS5007-E7. Они все укомплектованы 15-нм MLCNAND от компании Toshiba, но при этом имеют различное механическое исполнение. Имеются следующие варианты: U.2-накопитель 2,5 дюйма, PCIe-карта и два варианта M.2 в форм-факторах 2280 и 22110. Компания Patriot решила взять на вооружение более компактный и ходовой дизайн – M.2 2280. Производитель не стал ни на шаг отходить от рекомендаций производителей контроллера. Это означает, что в лице Patriot Hellfire M.2 вы можете увидеть именно такой продукт, который производитель изначально представлял себе. Это хорошо, поскольку изначальная отладка и доводка Hellfire M.2 осуществлялась с непосредственным участием инженеров компании Phison. Сомневаться в их квалификации и компетентности у нас нет никаких оснований. Путь Patriot Hellfire M.2 на рынок нельзя назвать простым и коротким. У контроллера Phison PS5007-E7 есть своя богатая история, как и у Marvell Eldora. Данный чип официально был анонсирован еще летом прошлого года. Демонстрировать его на выставках начали еще раньше. Финальные продукты на основе данного чипа стали появляться только сейчас. Все это время велась оптимизация микропрограммы. В результате начальная версия прошивки Patriot Hellfire M.2 имеет номер, совершенно неожиданный для новинки – 2.1.
Нельзя сразу сказать, над чем больше бились инженеры – над стабильностью или производительностью. Известно только то, что, в конце концов, в платформе PhisonE7, несмотря на то, что она поддерживает работу с памятью MLC, появилось SLC-кэширование. Изначально в проекте оно предусмотрено не было. Такое изменение привело к увеличению теоретической производительности на операциях записи. Однако это далеко не самое важное. Главное, что SLC-кэширование позволяет аппаратным способом обходить недостатки драйвера NVMe от компании Microsoft. Стандартный NVMe-драйвер операционных систем семейства Windows, как известно, отличается большими задержками при выполнении команд форсированной записи (Force Unit Access),идущих в обход всех имеющихся уровней буферизации. С энергонезависимым аппаратным SLC-кэшем, который драйвер не в состоянии обойти, форсированная запись выполняется практически с такой же скоростью, как и обычная. По этой причине PhisonE7 перестала требовать использования улучшенного NVMe драйвера. Она прекрасно работает со стандартными драйверами, показывая при этом неизменно высокий уровень производительности при любых вариантах нагрузки и операциях записи. Любопытство вызывает тот факт, что такая заметная переделка внутренней логики работы платформы накопителя не потребовала внесения значительных изменений в кремниевую начинку. Все это было сделано руками программистов. Это в явном виде указывает на гибкость и довольно высокую мощность контроллера Phison PS5007-E7.
Это вполне закономерно, если вспомнить что в его основе лежит универсальный четырехъядерный процессор, который дополнен аппаратными блоками, отвечающими за реализацию восьмиканального интерфейса с флэш-памятью и протоколом NVMe 1.2, наложенным на транспорт PCI Express 3.0 x4. Если посмотреть на схему, становится ясно, что Phison заложила возможность создания накопителей, емкость которых не превышает 2 Тб. Однако платформа E7 поддерживает только четырехкратное чередование NAND-устройств в каждом канале. Контроллер в общей сложности может адресовать до 64 устройств. Максимальный объем поддерживаемой оперативной памяти, которая необходима для хранения копии таблицы трансляции адресов, был увеличен до 2 Гб. По конфигурации PhisonE7, емкостью 1 или 2 Тб существуют только в теории. В линейку устройств Patriot Hellfire M.2 входит только две версии – с объемом 240 и 480 Гб. Вариант емкостью 960 Гб был обещан немного позднее. По поводу максимальной емкости накопителя вообще нет никакой ясности. Также отсутствует и информация о возможной поддержке в данном накопителе шифрования. Контроллер AES оснащен движком, но вот Patriot Hellfire M.2 не предлагает такую функциональность. С точки зрения различных «наворотов» текущее воплощение PhisonE7 пока проигрывает Marvell Eldora. Так, например, в решении Phison не используются самые современные методы коррекции ошибок, основной упор делается на старую схему BCHECC. В данном случае это не слишком страшно. В Patriot Hellfire M.2 установления память MLCNAND от компании Toshiba, которая демонстрирует довольно высокую выносливость при стандартной коррекции ошибок прошлого поколения. Во всем этом можно разглядеть некоторые преимущества: BCHECC в вычислительном плане уменьшает нагрузку на контроллер. Самое главное, что все это не оказывает влияние на характер быстродействия, на который делался основной упор, если судить по заявленным спецификациям.
Необходимо отметить, что по сравнению с теми показателями, которые Phison изначально обещала для своей платформы PS5007-E7, в Patriot Hellfire M.2 были проведены серьезные изменения. Скорость случайной и последовательной записи заметно выросла, а скорость случайного чтения упала в два раза по сравнению с первоначально заявленной. Появилось ощущение, что в процессе отладки платформы по какой-то причине просела производительность случайных операций. SLC-кэширование, которое было добавлено впоследствии, – это своеобразная мера, которая направлена на исправление возникшей ситуации при записи. Как бы то ни было, на фоне устройств конкурентов быстродействие Patriot Hellfire M.2 смотрится вполне достойно. Это особенно отчетливо видно при последовательных операциях, с которыми у платформ, разработанных в стенах Phison всегда все было довольно неплохо. Несмотря на то, что Patriot Hellfire M.2 позиционируется как флагманский продукт, производитель по какой-то причине не стал давать на него принятую в таких случаях пятилетнюю гарантию. Также имеются довольно строгие ограничения по предельно допустимому объему записи. Оно позволяет ежедневно перезаписывать не более 45% от полной емкости накопителя. Иначе говоря, Patriot Hellfire M.2 это продукт для тех, кто желает получить высокую производительность дисковой подсистемы, но при этом готов обойтись без некоторых побочных функций вроде шифрования информации и может пойти на уступки в части гарантийного обслуживания. Такой подход можно назвать вполне обоснованным, если учитывать, что стоит Patriot Hellfire M.2 меньше, чем элитарные модели потребительских накопителей NVMe. Для этого есть все предпосылки. Модели SATASSD, основанные на платформах Phison, по крайней мере, отличаются выгодной ценой. В случае с моделью PS5007-E7 разработчик собирается применять к партнерам аналогичную модель работы. По этой причине мы надеемся на то, что когда Patriot Hellfire M.2 появится в широкой продаже, из него получится относительно недорогой, но быстрый SSD-накопитель на базе MLCNAND.
Patriot Hellfire M.2: внешний вид и внутреннее устройств
Многие пользователи после знакомства с PlextorM8Pe ожидают, что многие производители начнут снабжать свои NVMe SSD охлаждающими устройствами. Однако, кажется, пока никто не торопиться идти по стопам Plextor. Так, например, Patriot Hellfire M.2 представляет собой обычную голую M.2 – плату размером 22×80 мм. Чипы на ней находятся в открытом доступе. Трудно поверить, что 28-нм контроллер PhisonPS5007-E7 вообще не нуждается в охлаждении. Еще бы, ведь внутри его находится четырехъядерный процессор. Плюс ко всему микросхема контроллера имеет исполнение FCBGA. Такие чипы из-за их хрупкости принято прятать под радиаторы. У отсутствия на Patriot Hellfire M.2 радиаторов есть одно преимущество: можно легко рассмотреть конструкцию данного твердотельного накопителя без потери гарантии и какого-либо хирургического вмешательства. Для тестирования мы выбрали старшую версию накопителя емкостью 480 Гб. Плата данного накопителя оказалась двухсторонней: на лицевой поверхности M.2 карты смонтированы два чипа MLCNAND, и еще два на оборотной. Чипы имеют маркировку Toshiba TH58TFT0DFLBA8H. Расшифровка позволяет установить, что внутри каждой микросхемы скрыты по восемь 128-гигабитных планарных кристаллов MLCNAND, выполненной по технологии 15-нм. Необходимо отметить, что используются микросхемы Hellfire M.2, в которых штабелировано по восемь, а не по шестнадцать кристаллов MLCNAND, что довольно показательно. Все последние новинки с аналогичной памятью оснащены более плотно нафаршированными микросхемами, которые имеются в наличии у Toshiba. Однако по какой-то причине для платформы PhisonE7 они не подошли. Причина заключается в том, что в одной микросхеме по 16 кристаллов укладывает только Toshiba.
Phisonсо своими партнерами впоследствии планируют перейти на закупку флэш-памяти в виде полупроводниковых пластин, которые они будут самостоятельно резать и паковать. Это даст возможность получить конечную продукцию с более низкой себестоимостью. Однако на дизайн это накладывает определенные ограничения. Таким образом, сделать накопитель M.2 форм-фактора 2280 с емкостью 1 Тб вообще не получится. Модель на пол терабайта вынуждена на обеих сторонах платы нести флэш-память. Это делает ее несовместимой с некоторыми моделями тонких ноутбуков. Кроме флэш-памяти на плате Patriot Hellfire M.2 также можно увидеть 512-мегабайтную микросхему DDR3LSDRAM и контроллер Phison PS5007-E7. Рассматриваемый накопитель, таким образом, имеет вполне типичную компоновку для устройства PCI Express 3.0 x4 с восьмиканальным контроллером. Как и в случае с другими подобными SSD, которые базируются на планарной 15-нм памяти Toshiba, версия Patriot Hellfire M.2 с объемом 480 Гб обеспечивает максимальную производительность. Это связано с тем, что в данной версии контроллер может использовать четырехкратное чередование устройств в каждом канале. Особенностью Patriot Hellfire M.2 является то, что емкости всех устройств, входящих в данную линейку, кратны 240 Гб. Обычно твердотельные накопители, которые базируются на MLC-памяти, имеют большую емкость. Однако в платформе PhisonE7 объем, недоступный для пользователя, достигает 13% от общего объема всего массива флэш-памяти. Это место лишь на половину используется в традиционных целях, таких как выравнивание износа, подменный фонд и сборку мусора. Другая часть резервной области работает в режиме SLC. Она выступает в роли Write-back кэша, объем которого составляет от 8Гб для накопителя объемом 240 Гб, и 16 Гб для накопителя объемом 480 Гб.
Накопитель Patriot Hellfire M.2 позиционируется, как недорогой NVMe SSD. По этой причине накопитель характеризуется минимальным комплектом поставки. Помимо непосредственно самой платы SSD, пользователи ничего больше не получают в свое распоряжение. К накопителю даже не прилагается крепежный винтик. Если Patriot Hellfire M.2 будет стоить намного дешевле предложений конкурентов, то ему можно это и простить.
Patriot Hellfire M.2: программное обеспечение
Для Patriot Hellfire M.2на данный момент нет программной поддержки: ни фирменного NVMe-драйвера, ни сервисной утилиты, ни утилиты для клонирования данных. Компания Phison планирует выпустить информационно-диагностическую программу, которую смогут предлагать пользователям своей продукции поставщики накопителей на платформе E7. Это средство по традиции получит название PCIe SSD Toolbox. В процессе подготовки данного обзора нам удалось ознакомиться с предварительной версией программы PCIe SSD Toolbox. Если судить по ней, данная утилита способна выдавать об устройстве базовую информацию, выводить расшифровку SMART параметров и отсылать команды TRIM и Secure Erase на накопитель. В дополнение ко всему в программе будет функция обновления прошивки.