Pirmasis „Crucial“ SSD duomenų kaupiklis su NVMe ir 3D QLC: naujoji „Crucial P1“ atmintis ir jos testai, o kaina tokia gera, kad realiai tik vienas konkurentas („Crucial P1“ apžvalga)

„Micron“ customer sektoriuje bando laimę su „Crucial P1“. Šis NVMe protokolą ir PCIe 3.0 x4 magistralę turintis SSD kaupiklis kelia dvigubą susidomėjimą. Kodėl? Taip, tai pirmasis „Crucial“ produktas, turintis NVMe palaikymą, ir bus įdomu pamatyti, ką amerikiečių kompanijai pavyko sukurti. Kita priežastis, jog tai 4-bit QLC NAND atmintį naudojantis SSD. QLC atmintis yra visiška šviežiena, tuo pačiu būsima pagrindinė sudedamoji biudžetinės - vidutinės klasės SSD kaupiklių dalis, todėl bus ne ką mažiau įdomu pamatyti, kaip atrodo „Micron“ pagaminta pirmos kartos 3D QLC atmintis.

Žvilgsnis į „Crucial P1“ šeimą, produkto specifikacijos

Atminties ekspertu prisistatanti „Micron“ ant stačiakampės dėžutės nurodo P1 talpą ir faktą, jog tai NVMe M.2 kaupiklis. Kitoje pusėje pirkėjui pranešama, jog duomenų klonavimo įrankį, programinio kodo atnaujinimus ir diegimo instrukcijas galia surasti oficialioje gamintojo svetainėje.

Pakuotės viduje be į plastmasinę dėžutę įdėto P1 kaupiklio randame lankstinuką, kuriame dar kartą nurodoma, kad duomenų klonavimo programėlę galima parsisiųsti iš „Crucial“ svetainės. Papildomai lankstinuke paaiškintos garantinio sąlygos.

„Crucial P1“ naudoja „Silicon Motion SM2263“ valdiklį, kuriam priskirtas „Micron“ pakoreguotas programinis kodas. Tai keturis kanalus palaikantis valdiklis, priklausantis biudžetinių valdiklių kategorijai. Egzistuoja ir SM2263XT versija, kuri geba dirbti be DRAM spartinančiosios atminties, bet tai dar vienas žingsnelis žemyn. Valdiklis dirba su PCIe 3.0 x4 magistrale, tačiau žiūrint į linijinius greičius (maksimalus skaitant siekia 2000 MB/s) P1 SSD kaupikliams beveik pakaktų ir PCIe 3.0 x2 magistralės. SM2263 aparatiniu lygmeniu palaiko AES-256 šifravimą, tačiau „Micron“ nusprendė jį atjungti siekiant sumažinti galutinę produkto kainą.

Antroji sudėtinė dalis - IMFT („Micron“ + „Intel“) koncerno pagaminta 1-os kartos 3D QLC NAND atmintis. „Micron“ giriasi, kad P1 yra pirmasis pasaulyje QLC atmintį naudojantis NVMe kaupiklis, tačiau tai nėra tiesa, nes „Micron“ aplenkė jų pačių draugai „Intel“, suskubę anksčiau išleisti SSD 660p seriją, kuri, tarp kitko, irgi naudoja tą patį SM2263 valdiklį, ir tą pačią 3D QLC atmintį. Žinome, kad tai dar tankesnio tipo NAND atmintis, bet tuo pačiu mažiau ištverminga ir lėtesnė. Klausimas kiek? Tai pabandysime nustatyti jau kitame apžvalgos skyriuje. 1000 GB talpos „Crucial P1“ modelis ant M.2 2280 formato savo montažinės plokštės turi du NAND lustus (po 512 GB). Likę 24 GB palikti kaip overprovisioning rezervas. QLC atmintis nesiūlo jokių ištvermės rekordų, todėl sprendimas paskirstyti rašymo/trynimo operacijas po didesnį NAND blokų skaičių atrodo logiškai.

Trečioji sudėtinė P1 dalis - DRAM spartinančioji atmintis. Visi trys P1 modeliai turi skirtingą DRAM dydį. 500 GB gauna 512 MB DDR3 DRAM, 1000 GB - 1024 MB DDR3 DRAM, o talpiausiame (2000 GB) P1 modelyje spartinančiosios atminties dydis dar kartą padvigubėja. Čia atsiranda nebe DDR3, o DDR4 tipo DRAM, kas leidžia maksimalias gamintojo nurodomas energijos sąnaudas išlaikyti 8-iems vatams. Visgi energijos sąnaudos krypsta į didesnę pusę. Pavyzdžiui, 2 TB 970 EVO turi maksimalų 6 W reitingą.

Viskas 1000 GB talpos modelyje yra išdėstyta ant tos pačios montažinės plokštės pusės. Antroje pusėje matome litavimo taškus dar dviems NAND lustams ir papildomam DRAM moduliui. Šios vietos talpiausiame (2000 GB) P1 bus užpildytos, tačiau šio modelio parduotuvėse kol kas dar nesimato. „Micron“ pirmiausiai startavo su mažesnės talpos (500 GB ir 1000 GB) variantais, kurie tarpusavyje keliose grafose aiškiai išsiskiria savo spartos parametrais. Mažiausio P1 linijinė rašymo sparta nesiekia nė 1000 MB/s (950 MB/s), taip pat atsitiktinių 4 kb blokų skaitymo sparta atsiduria už 100 000 IOPS (90 000 IOPS). Tiesa, daugmaž viename lygyje išlaikoma linijinė skaitymo sparta ir atsitiktinių 4 kb blokų rašymas. 2000 GB P1 daugiausiai prideda skaitant 4 kb blokus: 170 000 IOPS sparta išauga iki 250 000 IOPS. Kitose spartos grafose didesnių skirtumų tarp 1000 GB ir 2000 GB iš esmės nėra. Išskyrus ištvermę.

500 GB talpos P1 turi 100 TB reitingą, 1000 GB - 200 TB, o 2000 GB - 400 TB penkiems metams. Visi trys modeliai turi 0,11 lygų DWPD reitingą, kas reiškia, kad penkis metus kasdien galima prirašyti 0,11 karto visos SSD talpos. Lyginant su populiariausiais 3D TLC atmintį naudojančiais NVMe kaupikliais, pavyzdžiui, 970 EVO (DWPD 0,33), tai yra trigubai mažesnis reitingas. „Intel SSD 660p“ serijos modeliai pasižymi identišku 0,11 DWPD reitingu.

Testavimo metodika

Į kaupiklį buvo diegiama „Windows 10 Pro“ operacinė sistema, turinti Fall Creator’s atnaujinimą. Po to atlikti visi atnaujinimai ir įdiegtos naujausios „Asus ROG Maximus VIII Extreme“ pagrindinės plokštės tvarkyklės, įskaitant „Intel Rapid Storage Technology“ ir „Intel Management Engine“. Visi testai buvo kartojami po du/tris (priklausomai nuo testo) kartus ir išvedamas vidurkis. Prieš antrą bandymą kompiuteris būdavo perkraunamas siekiant išvengti informacijos įsiminimo. SSD kaupiklis naudoja tai dienai naujausią vartotojui prieinamą programinį kodą. „Intel“ Z170 sistema BIOS lygmeniu neturi atnaujinimų, skirtų apsaugoti nuo „Meltdown“ ir „Spectre“ pažeidžiamumų.

pSLC buferio nustatymas parodo keistą P1 elgesį

Vos pradėję testavimą su HDTune Pro pastebėjome keistą P1 elgesį. Vietoje to, kad baigęs rašymo operaciją SSD pradėtų mažinti savo temperatūrą, P1 temperatūra buvo pakibusi tarp 60 - 65 °C. Pabandymas perkrauti sistemą niekuo nepadėjo, kaip ir P1 įdėjimas į kitos pagrindinės plokštės M.2 lizdą. Nefiksuojant jokio skaitymo/rašymo aktyvumo užstrigusios būsenos „Crucial P1“ greitai padidino savo temperatūrą virš 60 °C. Galiausiai nusprendėme palikti SSD ramybėje ir po gerų 10 minučių pastebėjome, kad P1 pagaliau pradėjo mažinti temperatūrą. Toks laiko tarpas yra labai ilgas, nes paprastai SSD pradeda vėsti pusės minutės intervale vos nutraukus apkrovą. Vėliau testuodami pastebėsime, kad ~42 °C yra ta riba, kai ją viršijęs SSD kaupiklis pereina į savęs užkaitinimo būseną, pakeldamas temperatūrą virš 60 °C ir priversdamas laukti, kada temperatūra pradės mažėti. Panašu, kad trukmė, kada P1 vėl ima vėsti, priklauso nuo to, kokio intensyvumo apkrova buvo taikoma. Tarp realaus naudojimo testavimų (žaidimų diegimas, archyvavimas, kopijavimas) nedarant jokių pauzių po to prireikė laukti net 20 minučių, kol P1 sumąstė, kad laikas pereiti į vėsesnį režimą.

„Micron“ į P1 serijos kaupiklius integravo dinaminį pSLC buferį, kurio dydis kinta nuo kaupiklyje esančios laisvos vietos. Tiesa, yra palikti fiksuoti nedideli buferiai. Pripildytas 500 GB talpos P1 turės ~5 GB likusį pSLC buferį, 1000 GB - 12 GB, 2000 GB - 24 GB. 1 TB talpos P1 turima dinaminio buferio talpa priklausomai nuo informaciją pateikiančio šaltinio kinta 100 - 150 GB ribose. P1 kaupikliai sureguliuoti taip, kad išsekus pSLC buferiui duomenys toliau vis tiek rašomi į SLC blokus prieš viską sutalpinant į QLC. Tokia ypatybė iš dalies prilygsta MX kaupikliuose sutinkamai duomenų apsaugai nutrūkus elektros tiekimui, nors P1 ir neturi papildomų kondensatorių. Taip pat P1 turi savybę ramybės metu laikyti duomenis būtent SLC celėse, o ne QLC. Toks elgesys atstoja kaip skaitymo operacijų buferį.

Nereikėtų pasitikėti dviem dalykais, kuriuos rodo HD Tune Pro įrankis. Pirma, linijinė skaitymo sparta, kuri siekia 2500 MB/s ir net 500 MB/s viršija gamintojo nurodomus 2000 MB/s. Antra, pSLC buferio dydis, kuris viršija 300 GB. Kuo galima pasitikėti, tai gryna QLC rašymo sparta. Išsekus pSLC buferiui rašymo greitis sumažėja iki 50 - 60 MB/s.

Sintetika: „CrystalDiskMark“, AS SSD

CrystalDiskMark rodo oficialioms specifikacijoms artimus skaičius: linijinė skaitymo sparta siekia ~1950 MB/s, o rašymo labai artima 1700 MB/s. Testavimo pabaigoje iki trečdalio užpildytas P1 šiek tiek sumažina skaitymo spartą (~1840 MB/s), tačiau išlaiko nepasikeitusią 4 kb blokų skaitymo spartą. Eilinį kartą ji atrodo per didelė (~67 MB/s) ir kitas įrankis, AS SSD, galimai rodo realybei artimesnį rezultatą (~34 MB/s).

Prieš testavimą                                  Po testavimo

Realus naudojimas: žaidimų diegimas, kopijavimas...

IOPS ir delsos testavimas su „IOMeter“

Išvados

P1 yra pirmasis NVMe protokolą palaikantis ir 3D QLC NAND atmintį turintis „Crucial“ SSD kaupiklis, todėl įdomu išsiaiškinti, ką jis siūlo. O siūlo nemažai ir visko: gerų ir kiek dvejonių paliekančių dalykų. Siekdama sumažinti gamybos kaštus „Micron“ neuždėjo varinės filmutės ant „Silicon Motion SM2263“ valdiklio, tačiau mes nematome didelės problemos dėl greitai kylančios temperatūros kaupikliui davus apkrovos.

Didesnį susidomėjimą sukėlė P1 galios valdymo mechanizmas. Jeigu SSD temperatūra viršija ~42 °C, kurią gali iššaukti kad ir trumpalaikė apkrova, net nutraukus apkrovą P1 ima didinti temperatūrą iki 60 - 65 °C. Tuomet SSD toje termo zonoje „užsikerta“ ir prireikia ne vienos minutės, kol P1 pradeda grįžti į ramybės būsenai būdingą temperatūrą (<35 °C).

Toks elgesys leidžia įtarti, kad galios valdymo mechanizmas ne tik kad yra lėtas, bet ir nefunkcionuoja tinkamai. Ar tai kažkaip paveikia spartą? Iš gautų rezultatų negalime to patvirtinti. Su pakilusia darbine temperatūra P1 užtruko įrašyti „Battlefield 1“ 20 sekundžių ilgiau, tačiau nieko reikšmingo nepastebėjome nei diegdami „The Witcher 3“, nei atlikdami kopijavimo bei archyvavimo užduotis. P1 turi dvi throttle fazes: pirmoji suveikia, kai pasiekiami 65 °C, antroji ties 70 °C - tada sparta imama mažinti drąstiškiau.

Testavimo metu niekada nematėme didesnės nei 65 °C temperatūros. Jeigu laikysime, kad rašant „Battlefield 1“ P1 buvo pasiekęs pirmąją throttle fazę ir kiek sumažino spartą, dėl to galutinis laikas (1:51) pernelyg nenukentėjo ir net tada P1 buvo konkurencingas 500 GB talpos 970 EVO modeliui. Diegiant „The Witcher 3“ P1 netgi parodė geriausią laiką, stebuklingai aplenkdamas visus likusius varžovus, įskaitant ir itin greitus „Samsung 970 Pro“ (512 GB) bei „A-DATA XPG SX8200“ (480 GB). Kopijuodamas įvairaus dydžio duomenis P1 taip pat buvo greitas ir, priklausomai nuo duomenų apimties bei tipo, gebėdavo susilyginti su identiškų talpų 960 Pro/ EVO arba nuo jų atsilikti vos keliomis sekundėmis.

Laikai buvo labai panašūs į „Patriot Viper VPN100“ (512 GB), du kartus iš trijų buvo įveiktas 970 EVO (500 GB). IOPS sparta rašant atsitiktinius 4 kb blokus nėra stebuklinga - lenkiami tik PCIe 3.0 x2 magistralę naudojantys „Kingston A1000“ su „Silicon Motion P32A80“ bei lėtas „Plextor M9PeG“ (visi 480 - 512 GB), tačiau P1 sparta akivaizdžiai padidėjo pakeitus apkrovą į vien tik skaitymo arba kombinuotą skaitymo/rašymo, kuri geriausiai atspindi įprastus procesus vartotojui dirbant su sistema. Taikant mažiausią užklausos vertę (QD=1) P1 konkuravo su XPG SX8200, o padidinus QD iki 2 su „Samsung“ NVMe kaupikliais. Nors P1 maksimalus gaišties laikas rašant nebuvo pats mažiausias ir viršijo 40 ms, tačiau vidutinės delsos vertės buvo vienos iš mažesnių.

„Crucial“ oficialiai patvirtino, kad dinaminis pSLC buferis 1 TB modelyje yra ~150 GB, tačiau nenurodė kokiam esant kaupiklio užpildymui. HD Tune Pro prasilenkė su gamintojo pateikta informacija, todėl tai pabandėme pasiaiškinti atlikdami paprastą praktinį testą. Kaupiklį užpildėme jame paliekant 430 GB laisvos vietos ir viduje pabandėme kopijuoti 50 GB dydžio aplanką. Sparta visą laiką siekė ~550 MB/s ir nebuvo jokių požymių, kad pSLC buferis būtų išsekęs bei būtų pradėta tiesiai rašyti į tikrai lėtą 3D QLC atmintį, kurios gryna sparta neviršija 60 MB/s ir primena pirmąją 2D TLC NAND atmintį.

Rinkoje per laiką atsirado high end 3D TLC kaupiklių, kurie geba išlaikyti pagirtiną rašymo greitį net išsekus pSLC buferiui. Su QLC to greičiausiai nepavyks pasiekti ilgesnį laikotarpį, kadangi QLC prireiks laiko subręsti. Kažin ar pagrindinė QLC problema yra kritęs ištvermingumas, nes neatrodytų, kad turint P1 kasdien leistinas 110 GB limitas į 1000 GB ir 55 GB į 500 GB būtų labai skausmingas namų vartotojui, nebent tokio dydžio duomenys yra keičiami taip greitai, kaip atsinaujina interneto naršyklės cache atmintis.

1 TB talpos P1, kuriam Lietuvoje taikoma 60 mėnesių garantija, kainuoja ~125 eurus ir siūlo 1 GB už mažiau nei 0,13 centų. Tokio santykio neturėtų joks kitas NVMe, jei rinkoje nebūtų 660p, kuris kainuoja kiek virš 110 eurų. Tiesa, 660p turimi komponentai nėra identiški „Crucial“ kaupikliui. Šiek tiek juokinga, bet „Crucial“ varžosi būtent su savo draugais, t.y. „Intel“. Nepaisant atrastų įdomių dalykų testavimo metu ir dar agresyvesnės 660p kainos, nematome priežasties, dėl kurios eiliniam namų vartotojui negalėtume rekomenduoti P1 - pirmojo „Crucial“ su NVMe ir 3D QLC, nepasiūliusio F-1 greičio, tačiau pasirodžiusio tikrai solidžiai.