Немає ніяких сумнівів в тому, що сучасні nvme-накопичувачі рано чи пізно переберуться на інтерфейс pcie 4.0, а накопичувачі під pcie 3.0 підуть з ринку. І в міру того, як підтримка pcie 4.0 в наявних масових платформах буде розширюватися, ssd з pcie 3.0 будуть ставати все менш і менш затребуваними і популярними. Причому справа тут не стільки в більш високих швидкостях, які здатний забезпечити сучасний інтерфейс, скільки в простому маркетингу: через якийсь час накопичувачі, які не мають в списку специфікацій позначки про підтримку pcie 4.0, неминуче почнуть здаватися покупцям застарілими і не заслуговують на увагу.

Власне, такий перехідний процес вже запустився на наших очах: асортимент ssd під pcie 4.0 активно розширюється, причому зараз на прилавках магазинів з’являються не стільки флагманські рішення з помітно вищою в порівнянні з накопичувачами минулого покоління продуктивністю, скільки пропозиції, для яких підтримка pcie 4.0 – проста формальність. Наприклад, зовсім недавно через наші руки пройшов adata xpg gammix s50 lite-накопичувач, який позиціонується виробником як найдоступніший ssd для pcie 4.0-систем, але при цьому працює повільніше популярних моделей ssd з інтерфейсом pcie 3.0 практично при будь-яких навантаженнях. І цілком очевидно, що xpg gammix s50 lite буде далеко не єдиним рішенням такого роду.

Сьогодні ми познайомимося ще з однією моделлю ssd, яка отримала підтримку pcie 4.0 не заради високої пропускної здатності, а під впливом сучасних тенденцій і, якщо завгодно, моди, – smartbuy stream e19t. Цей накопичувач не обіцяє рекордів швидкості, але зате він цікавий з багатьох інших причин. По-перше, це “класичний smartbuy”, яким ми його любимо, – вироблена під контролем phison референсна модель, яка продається під локальною російською торговою маркою за досить привабливою ціною. По-друге, smartbuy stream e19t грунтується на новому багатообіцяючому контролері phison ps5019-e19t, який використовується і в вельми іменитих продуктах. Так, на ньому грунтується недавно анонсований wd black sn750 se і фірмова карта розширення пам’яті для ігрових приставок xbox series x|s. І по-третє, stream e19t – накопичувач з 176-шарової флеш-пам’яттю micron, яка до цих пір нам не зустрічалася ні в яких інших продуктах.

Однак ще до початку докладної розповіді про smartbuy stream e19t потрібно застерегти від завищених очікувань: він взагалі не збирається боротися з продуктивними конкурентами, незважаючи на підтримку pcie 4.0. Ця модель-доступний безбуферний ssd, перед яким стоять досить скромні цілі-показати краще співвідношення ціни і продуктивності в порівнянні з популярними безбуферними конкурентами, такими як samsung 980 або wd blue sn550. Наскільки у нього це вийшло, ми і розповімо в цьому матеріалі.

#зовнішній вигляд і внутрішній пристрій

Накопичувачі, що продаються під маркою smartbuy, своїм зовнішнім виглядом уяву ніколи не вражали. Цей бренд займається поставкою на російський ринок ssd еталонного дизайну в їх канонічному виконанні. Не дивно, що такі пропозиції виглядають максимально просто-це відноситься і до нового smartbuy stream e19t.

Ми отримали на тестування зразок об’ємом 1 тбайт – на даний момент це старша модифікація з двох представлених на ринку варіантів. Накопичувач виконаний у форм-факторі m. 2 2280 і побудований на друкованій платі фірмового для накопичувачів на платформах phison синього кольору. Швидше за все, цей ssd виробляється на заводах беззмінного виробничого підрядника phison, компанії pti (powertech technology), а назва smartbuy він знаходить тільки на території російської федерації. Приналежність накопичувача до цієї марки видає лише наклейка на його лицьовій стороні.

Під наклейкою ховаються дві мікросхеми флеш-пам’яті, які разом з контролером формують всю апаратну начинку. Набір з цих трьох мікросхем легко поміщається на одній стороні друкованої плати, тому stream e19t відрізняється малою товщиною, що дозволяє застосовувати його в тому числі і в ультрабуках.

Мікросхема контролера phison ps5019-e19t відразу привертає увагу невеликими габаритами — 7 × 11 мм. І це – відображення її внутрішньої простоти. Наприклад, корпус добре знайомої нам мікросхеми phison ps5016-e16 приблизно втричі більше, хоча при виробництві обох контролерів використовується один і той же 28-нм техпроцес tsmc. Пояснення тут просте: phison ps5019-e19t грунтується на одноядерному, а не двоядерному процесорі arm cortex r5; для роботи з флеш-пам’яттю він використовує чотири, а не вісім каналів; до того ж він повністю позбавлений dram-інтерфейсу. Іншими словами, phison ps5019-e19t-це урізаний в усіх напрямках контролер, призначений для будівництва недорогих безбуферних ssd. Але з підтримкою pcie 4.0.

Правда, де в чому він все ж перевершує згаданий ps5016-e16: ps5019-e19t сумісний з більш широким спектром різновидів флеш-пам’яті, підтримуючи сучасні чіпи nand з 1200-мгц інтерфейсом. І саме завдяки цьому в smartbuy stream e19t потрапила новітня 176-шарова tlc 3d nand компанії micron, відома також під кодовим ім’ям b47r. Правда, за зовнішнім виглядом мікросхем здогадатися про це непросто – вони несуть на собі маркування все тієї ж компанії pti, яка не тільки збирає ssd з компонентів, але і займається різкою пластин, що закуповуються у виробників напівпровідників, а також їх подальшим тестуванням, відбором і упаковкою кристалів флеш-пам’яті. Наприклад, застосовані в stream e19t чіпи iabhg94aya містять всередині по вісім 512-гігабітних пристроїв tlc 3d nand.

Працює в складі накопичувача smartbuy 176-шарова флеш-пам’ять micron примітна тим, що це – перша nand, яку ця компанія розробила самостійно після припинення співпраці з intel. І така пам’ять помітно відрізняється від продукції всіх інших виробників по внутрішньому пристрою. У структурі осередків у micron використовується так званий заміщає затвор – replacement gate) – щось середнє між технологіями плаваючого затвора і пастки заряду.

На мікрорівні micron замінила полікристалічний кремній в матеріалі затвора металом і перейшла на інший метод травлення вертикального циліндричного каналу, в результаті чого він отримав збільшений діаметр. Крім того, в структурі пам’яті micron з’явився непровідний шар нітриду кремнію, в якому якраз і відбувається зберігання даних, і цей шар сильно зменшує взаємний вплив осередків у вертикальному стеку. Всі ці нововведення в сумі дозволили домогтися цілого ряду позитивних ефектів-збільшити швидкість програмування осередків, підвищити їх стабільність, знизити енергоспоживання і поліпшити надійність зберігання даних.

В кінцевому підсумку можна сказати, що 176-шарова tlc 3d nand компанії micron робить наступний крок у розвитку технологій тривимірної флеш-пам’яті в цілому. А, оперуючи термінами продуктивності, micron стверджує, що її нова пам’ять знизила затримки при читанні і запису приблизно на 35% в порівнянні з 96-шарової пам’яттю минулого покоління. І саме завдяки просунутій пам’яті smartbuy stream e19t викликає чималий інтерес, незважаючи на просту безбуферну конструкцію.

#технічні характеристики

З точки зору специфікацій smartbuy stream e19t – це nvme-накопичувач з інтерфейсом pcie 4.0 x4. Однак, виходячи з тих же самих специфікацій, швидкісна шина йому абсолютно ні до чого, тобто при установці цього ssd в систему, де підтримується лише pcie 3.0, користувач нічого не втратить. Це простежується і в характеристиках контролера phison ps5019-e19t-навіть на думку самих розробників, максимально можливі швидкості лінійних операцій, досяжні при найсприятливіших умовах, перевершують пропускну здатність pcie 3.0 x4 лише на одиниці відсотків. Більш того, виробник використовував для нової моделі те ж саме маркетингове ім’я stream, яке раніше носили nvme ssd самого початкового рівня, засновані на платформі phison e13t.

Частина специфікацій свого дітища smartbuy вирішила взагалі не розкривати, зокрема немає даних ні про показники витривалості флеш-пам’яті, ні про швидкості довільних операцій. Втім, немає сумнівів, що ніякими вражаючими досягненнями stream e19t похвалитися не зможе. Однак продуктивність цього ssd повинна бути ближче до середнього рівня, все-таки його вартість знаходиться близько 11 тис.руб. За терабайтну версію. Іншими словами, цей накопичувач покликаний конкурувати не тільки з безбуферними моделями, але і з рішеннями рівня adata xpg gammix s11 pro або silicon power xd80.

Однак не потрібно забувати, що відсутність в конструкції stream e19t власної dram-пам’яті змушує контролер використовувати для роботи з таблицеюТрансляції адрес hmb (host memory buffer). Це означає дві речі. По-перше, накопичувач при роботі захоплює під свої потреби деяку частину оперативної пам’яті пк (до 64 мбайт), використовуючи її для буферизації звернень до масиву флеш-пам’яті. По-друге, швидкість роботи stream e19t при високих навантаженнях буде лавиноподібно знижуватися, причому в першу чергу це торкнеться операцій читання.

Графік, наведений нижче, показує, як провалюється швидкість випадкових звернень до stream e19t у міру того, як зростає обсяг даних, в межах якого відбуваються ці звернення. З нього стає ясно, що користувачеві доведеться стикатися з падінням продуктивності, якщо в рамках однієї сесії він оперує більш ніж 32 гбайт інформації.

Різниця в швидкості випадкового читання може бути 2,5-кратною – або ще якось перефразувати. І це означає, що stream e19t, як і будь-який інший nvme ssd, погано підійде для інтенсивних навантажень. Шина pcie 4.0 зі збільшеною пропускною здатністю, яка, по ідеї, повинна була зробити роботу контролера ssd з оперативною пам’яттю пк більш ефективною, схоже, в даному випадку взагалі не допомагає.

Slc-кешування реалізовано в накопичувачі smartbuy за динамічним алгоритмом. Причому навіть на заповненому ssd в розпорядженні користувача залишається непоганий обсяг пам’яті, що працює в режимі прискореного запису. На порожньому накопичувачі об’ємом 1 тбайт розмір slc-кеша досягає 140 гбайт, а на накопичувачі, який заповнений на 75 %, кеш скорочується до 32 гбайт.

Для докладного аналізу алгоритму роботи кеша ми тепер проводимо триразове тестування швидкості серійного копіювання об’ємних файлів на накопичувач: коли ssd повністю вільний, коли ssd попередньо заповнений даними наполовину і коли ssd до початку запису повний на три чверті. Такий експеримент дозволяє простежити за зміною розміру і швидкості динамічного slc-кеша в залежності від наявності в масиві флеш-пам’яті накопичувача вільного простору.

У smartbuy stream e19t 1 тбайт зустрічається три різних швидкості запису. У slc-кеш файли вдається копіювати зі швидкістю близько 2,4 гбайт/с. Потім, під час запису безпосередньо в масив tlc-пам’яті, швидкість становить близько 1,2 гбайт/с. В останньому, третьому варіанті – під час паралельного перекладу slc-осередків в tlc-режим, який відбувається, коли місця в масиві nand вже не залишається, – швидкість падає до зовсім скромних значень 100-200 мбайт/с.

Зверніть увагу-при прямому запису в tlc-пам’ять можна наочно побачити прояв позитивних якостей 176-шарової пам’яті micron: продуктивність на рівні 1,2 гбайт/с для чотирьохканального масиву tlc 3d nand – воістину феноменальний результат. Його можна навіть зіставляти з швидкодією восьмиканальних масивів в ssd флагманського рівня.

Тому стає абсолютно ясно, що вузьким місцем в stream e19t виступає не nand-пам’ять, а досить слабкий контролер phison ps5019-e19t. Втім, з обробкою очищення пам’яті при паралельному навантаженні він справляється досить непогано. Після знищення на ssd файлу об’ємом 64 гбайт падіння продуктивності фіксується всього лише протягом секунди. Це видно з наступного графіка, на якому показано, як змінюється швидкодія випадкового читання і латентність під час виконання команди trim, що подається операційною системою слідом за видаленням файлів.

Таким чином, для недорогого безбуферного накопичувача stream e19t виглядає не так вже й погано. На заповнення повної ємності накопичувача об’ємом 1 тбайт потрібно приблизно 24 хвилини. Послідовне читання даних з повністю заповненого ssd займає 10,5 хвилини. За цими показниками новинку smartbuy цілком можна зіставити з накопичувачами на базі платформи phison e12, оснащеними 96-шарової пам’яттю micron минулого покоління.