Es besteht kein Zweifel, dass moderne NVMe-Laufwerke früher oder später auf die PCIe-4.0-Schnittstelle umsteigen und PCIe-3.0-Laufwerke den Markt verlassen werden. Und da die PCIe 4.0-Unterstützung in aktuellen Mainstream-Plattformen zunimmt, werden PCIe 3.0-SSDs immer weniger gefragt und beliebt sein. Und es geht nicht um die höheren Geschwindigkeiten, die eine moderne Schnittstelle bieten kann, sondern um einfaches Marketing: Laufwerke, die in der Liste der Spezifikationen keine Angabe zur PCIe-4.0-Unterstützung tragen, werden nach einiger Zeit unweigerlich veraltet und nicht mehr würdig erscheinen Aufmerksamkeit auf Käufer.
Tatsächlich hat ein solcher Übergangsprozess vor unseren Augen bereits begonnen: Das Angebot an SSDs für PCIe 4.0 wird aktiv erweitert, und jetzt erscheinen weniger Flaggschiff-Lösungen mit deutlich höherer Leistung im Vergleich zu den Laufwerken der vorherigen Generation in den Regalen, sondern eher Vorschläge für die Unterstützung für PCIe 4.0 - einfache Formalität. So ging zum Beispiel erst kürzlich die ADATA XPG Gammix S50 Lite durch unsere Hände – ein Laufwerk, das vom Hersteller als günstigste SSD für PCIe-4.0-Systeme positioniert wird, gleichzeitig aber langsamer arbeitet als gängige SSD-Modelle mit PCIe-3.0-Schnittstelle unter fast jeder Belastung. Und es liegt auf der Hand, dass XPG Gammix S50 Lite nicht die einzige Lösung dieser Art sein wird.
Heute lernen wir ein weiteres SSD-Modell kennen, das PCIe 4.0 nicht um der hohen Bandbreite willen unterstützt hat, sondern unter dem Einfluss moderner Trends und, wenn Sie möchten, Mode - Smartbuy Stream E19T. Dieses Laufwerk verspricht keine Geschwindigkeitsrekorde, ist aber aus vielen anderen Gründen interessant. Erstens ist dies der "klassische Smartbuy", wie wir ihn lieben - ein unter Phison-Kontrolle produziertes Referenzmodell, das unter einer lokalen russischen Marke zu einem recht attraktiven Preis verkauft wird. Zweitens basiert der Smartbuy Stream E19T auf dem aufstrebenden Phison PS5019-E19T Controller, der auch in hochgelobten Produkten zum Einsatz kommt. Es basiert also auf der kürzlich angekündigten WD Black SN750 SE und einer proprietären Speichererweiterungskarte für Spielekonsolen Xbox Series X | S. Und drittens ist das Stream E19T ein Laufwerk mit 176-lagigem Micron-Flash-Speicher, das wir bisher bei keinem anderen Produkt gesehen haben.
Doch schon vor Beginn einer ausführlichen Story zum Smartbuy Stream E19T sollte man vor überschätzten Erwartungen warnen: Mit produktiven Konkurrenten wird es trotz PCIe 4.0-Unterstützung überhaupt nicht konkurrieren. Dieses Modell ist eine erschwingliche pufferfreie SSD mit sehr bescheidenen Zielen - ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis als beliebte pufferfreie Konkurrenten wie die Samsung 980 oder die WD Blue SN550 zu liefern. Wie viel er es getan hat, werden wir in diesem Material erzählen.
Äußerer und innerer Aufbau:
Die unter der Marke Smartbuy vertriebenen Antriebe haben mit ihrem Aussehen noch nie die Fantasie verblüfft. Diese Marke beschäftigt sich mit der Lieferung von Referenzdesign-SSDs in ihrer kanonischen Leistung für den russischen Markt. Dass solche Angebote so einfach wie möglich aussehen, verwundert nicht – dies gilt auch für den neuen Smartbuy Stream E19T.
Zum Testen haben wir ein 1-TB-Sample erhalten - derzeit die älteste Modifikation der beiden Optionen auf dem Markt. Das Laufwerk hat den Formfaktor M.2 2280 und ist auf einem blauen PCB aufgebaut, das proprietär für Laufwerke auf Phison-Plattformen ist. Diese SSD wird höchstwahrscheinlich in den Fabriken des permanenten Phison-Fertigungsunternehmens PTI (Powertech Technology) hergestellt und erhält den Namen Smartbuy nur in der Russischen Föderation. Die Zugehörigkeit des Laufwerks zu dieser Marke ist nur durch einen Aufkleber auf der Vorderseite gekennzeichnet.
Unter dem Aufkleber verstecken sich zwei Flash-Speicherchips, die zusammen mit dem Controller die gesamte Hardware-Füllung bilden. Ein Satz dieser drei Mikroschaltungen passt problemlos auf eine Seite der Platine, daher ist der Stream E19T dünn, wodurch er auch für den Einsatz in Ultrabooks geeignet ist.
Die Mikroschaltung des Phison PS5019-E19T-Controllers fällt mit seinen geringen Abmessungen - 7 × 11 mm - sofort auf. Und dies spiegelt ihre innere Einfachheit wider. Das Gehäuse der bekannten Phison PS5016-E16 Mikroschaltung ist beispielsweise etwa dreimal so groß, obwohl bei der Herstellung beider Controller der gleiche 28-nm-TSMC-Prozess verwendet wird. Die Erklärung ist einfach: Der Phison PS5019-E19T basiert auf einem Single-Core-, nicht auf einem Dual-Core-ARM Cortex R5-Prozessor; es verwendet vier statt acht Kanäle, um mit Flash-Speicher zu arbeiten; außerdem fehlt es vollständig an der DRAM-Schnittstelle. Mit anderen Worten, der Phison PS5019-E19T ist ein rundum abgespeckter Controller, der für den Bau kostengünstiger, gepufferter SSDs entwickelt wurde. Aber mit PCIe 4.0-Unterstützung.
Zwar übertrifft es in gewisser Weise das bereits erwähnte PS5016-E16: PS5019-E19T ist mit einer breiteren Palette von Flash-Speichervarianten kompatibel und unterstützt moderne NAND-Chips mit 1200-MHz-Schnittstelle. Und es ist ihm zu verdanken, dass Microns neuestes 176-Layer-TLC-3D-NAND, auch Codename B47R, in den Smartbuy Stream E19T gelangt ist. Dies ist zwar anhand des Aussehens der Mikroschaltungen nicht leicht zu erraten - sie tragen die Markierungen derselben PTI-Firma, die nicht nur SSDs aus Komponenten zusammenbaut, sondern auch Wafer von Halbleiterherstellern schneidet, sowie deren weitere Tests, Auswahl und Verpackung Kristalle von Flash-Speicher. Zum Beispiel enthalten die in Stream E19T verwendeten IABHG94AYA-Chips acht 512-Gigabit-TLC-3D-NAND-Geräte im Inneren.
Der 176-Layer-Flash von Micron wird vom Smartbuy angetrieben und ist der erste NAND, den das Unternehmen seit dem Ende der Partnerschaft mit Intel im eigenen Haus entwickelt hat. Und dieser Speicher unterscheidet sich im inneren Aufbau spürbar von den Produkten aller anderen Hersteller. Die Zellstruktur des Micron verwendet das sogenannte Replacement Gate, eine Kreuzung zwischen Floating-Gate- und Charge-Trap-Technologien.
Auf der Mikroebene ersetzte Micron das Polysilizium im Gate-Material durch Metall und wechselte zu einem anderen Verfahren zum Ätzen des vertikalen zylindrischen Kanals, wodurch dieser einen vergrößerten Durchmesser erhielt. Darüber hinaus ist in der Struktur des Micron-Speichers eine nichtleitende Schicht aus Siliziumnitrid erschienen, in der Daten gespeichert werden, und diese Schicht reduziert die gegenseitige Beeinflussung der Zellen in einem vertikalen Stapel stark. Alle diese Innovationen insgesamt ermöglichten es, eine Reihe positiver Effekte zu erzielen - die Geschwindigkeit der Programmierzellen zu erhöhen, ihre Stabilität zu erhöhen, den Stromverbrauch zu senken und die Zuverlässigkeit der Datenspeicherung zu verbessern.
Letztendlich macht Microns 176-Schichten-TLC-3D-NAND den nächsten Schritt in der 3D-Flash-Technologie im Allgemeinen. Und in Bezug auf die Leistung behauptet Micron, dass sein neuer Speicher die Lese- und Schreiblatenz im Vergleich zum 96-Layer-Speicher der vorherigen Generation um etwa 35 % reduziert hat. Und es ist dem fortschrittlichen Speicher zu verdanken, dass Smartbuy Stream E19T trotz seines einfachen pufferlosen Designs auf großes Interesse stößt.
Technische Eigenschaften:
In Bezug auf die Spezifikationen ist Smartbuy Stream E19T ein NVMe-Laufwerk mit PCIe 4.0 x4-Schnittstelle. Aufgrund der gleichen Spezifikationen ist ein Highspeed-Bus für ihn jedoch völlig nutzlos, dh beim Einbau dieser SSD in ein System, das nur PCIe 3.0 unterstützt, verliert der Benutzer nichts. Dies lässt sich an den Eigenschaften des Phison PS5019-E19T-Controllers ablesen – selbst nach Angaben der Entwickler übersteigen die unter günstigsten Bedingungen maximal möglichen linearen Betriebsgeschwindigkeiten die PCIe 3.0 x4-Bandbreite nur um wenige Prozent. Darüber hinaus verwendete der Hersteller für das neue Modell denselben Marketingnamen Stream, der zuvor von den Einsteiger-NVMe-SSDs auf Basis der Phison E13T-Plattform getragen wurde.
Einige der Spezifikationen seiner Idee Smartbuy hat beschlossen, überhaupt nichts bekannt zu geben, insbesondere gibt es keine Daten über die Ausdauerindikatoren des Flash-Speichers oder die Geschwindigkeit willkürlicher Operationen. Es besteht jedoch kein Zweifel, dass Stream E19T keine beeindruckenden Leistungen vorweisen kann. Die Leistung dieser SSD sollte jedoch näher am durchschnittlichen Niveau liegen, immerhin kosten sie etwa 11.000 Rubel. für eine Terabyte-Version. Mit anderen Worten, dieses Laufwerk ist darauf ausgelegt, nicht nur mit pufferlosen Modellen, sondern auch mit Lösungen der ADATA XPG Gammix S11 Pro- oder Silicon Power XD80-Ebene zu konkurrieren.
Allerdings sollte man nicht vergessen, dass das Fehlen eines eigenen DRAM im Stream E19T-Design den Controller dazu zwingt, die HMB-Technologie (Host Memory Buffer) zu verwenden, um mit der Adressübersetzungstabelle zu arbeiten. Dies bedeutet zweierlei. Erstens nimmt das Laufwerk während des Betriebs einen bestimmten Teil des Arbeitsspeichers des PCs (bis zu 64 MB) für seinen Bedarf ein und verwendet ihn, um Aufrufe an das Flash-Speicher-Array zu puffern. Zweitens nimmt die Geschwindigkeit von Stream E19T unter hoher Last wie eine Lawine ab und beeinträchtigt erstens den Lesevorgang.
Die folgende Grafik zeigt, wie die Rate des Direktzugriffs auf Stream E19T sinkt, wenn das Datenvolumen, in dem diese Anrufe stattfinden, wächst. Daraus wird deutlich, dass der Nutzer mit Leistungseinbußen rechnen muss, wenn er innerhalb einer Sitzung mehr als 32 GB an Informationen verarbeitet.
Der Unterschied in der Geschwindigkeit des zufälligen Lesens kann das 2,5-fache betragen - oder auch irgendwie umschreiben. Und das bedeutet, dass die Stream E19T wie jede andere NVMe-SSD für intensive Workloads schlecht geeignet ist. Der PCIe-4.0-Bus mit erhöhter Bandbreite, der den SSD-Controller theoretisch effizienter mit dem Arbeitsspeicher des PCs arbeiten lassen sollte, scheint hier überhaupt nicht zu helfen.
Das SLC-Caching wird im Smartbuy-Laufwerk mithilfe eines dynamischen Algorithmus implementiert. Darüber hinaus steht dem Nutzer selbst auf einer vollwertigen SSD ausreichend Arbeitsspeicher zur Verfügung, der im beschleunigten Schreibmodus arbeitet. Auf einem leeren 1-TB-Laufwerk erreicht der SLC-Cache 140 GB, und auf einem zu 75 % gefüllten Laufwerk wird der Cache auf 32 GB reduziert.
Für eine detaillierte Analyse des Cache-Operationsalgorithmus testen wir jetzt dreimal die Geschwindigkeit des seriellen Kopierens großer Dateien auf das Laufwerk: wenn die SSD vollständig frei ist, wenn die SSD halb voll mit Daten ist und wenn die SSD drei ist Viertel voll, bevor Sie schreiben. Mit diesem Experiment können Sie die Änderung der Größe und Geschwindigkeit des dynamischen SLC-Cache in Abhängigkeit von der Verfügbarkeit von freiem Speicherplatz im Flash-Speicherarray verfolgen.
Smartbuy Stream E19T 1 TB hat drei verschiedene Schreibgeschwindigkeiten. Dateien können mit einer Geschwindigkeit von etwa 2,4 GB/s in den SLC-Cache kopiert werden. Beim direkten Schreiben in das TLC-Speicherarray beträgt die Geschwindigkeit dann etwa 1,2 GB / s. Bei der letzten, dritten Variante – beim parallelen Transfer von SLC-Zellen in den TLC-Modus, der auftritt, wenn im NAND-Array kein Platz mehr ist – sinkt die Geschwindigkeit auf sehr bescheidene Werte von 100-200 MB/s.
Bitte beachten Sie, dass Sie beim direkten Schreiben in den TLC-Speicher die positiven Eigenschaften des 176-Schichten-Micron-Speichers deutlich erkennen können: Die Leistung auf dem Niveau von 1,2 GB / s für ein vierkanaliges TLC-3D-NAND-Array ist ein wahrhaft phänomenales Ergebnis. Sie kann sogar mit der Leistung von Acht-Kanal-Arrays in Flaggschiff-SSDs verglichen werden.
Daher wird ganz klar, dass der Flaschenhals im Stream E19T nicht der NAND-Speicher ist, sondern der schwache Phison PS5019-E19T-Controller. Es macht jedoch einen ziemlich guten Job bei der Speicherbereinigung unter paralleler Last. Nach der Zerstörung einer 64-GB-Datei auf der SSD wird der Leistungsabfall nur für eine Sekunde aufgezeichnet. Dies ist in der folgenden Grafik zu sehen, die zeigt, wie sich die zufällige Lesegeschwindigkeit und die Latenz während der Ausführung des vom Betriebssystem ausgegebenen TRIM-Befehls nach dem Löschen von Dateien ändern.
Damit sieht das Stream E19T für ein günstiges pufferloses Laufwerk gar nicht so schlecht aus. Es dauert ungefähr 24 Minuten, um die volle Kapazität eines 1-TB-Laufwerks zu füllen. Es dauert 10,5 Minuten, um sequenziell Daten von einer vollständig vollen SSD zu lesen. In Bezug auf diese Indikatoren kann der neue Smartbuy leicht mit Laufwerken auf Basis der Phison E12-Plattform verglichen werden, die mit dem Micron 96-Layer-Speicher der vorherigen Generation ausgestattet sind.
Software:
Für Smartbuy Stream E19T werden keine Softwaretools angeboten, und die universellen Phison Toolbox-Dienstprogramme, die im Web von den Controller-Entwicklern mit dem PS5019-E19T-Chip erhältlich sind, sind nicht kompatibel.
Trotz der Tatsache, dass Smartbuy Stream E19T ein Laufwerk mit Unterstützung für PCIe 4.0 ist, gibt es nicht vor, mit Leistungs-SSDs zu konkurrieren. Dies ist eine pufferlose SSD, die im Vergleich zu den bestehenden Budget-NVMe-SSDs, die bisher auf die Arbeit in einer PCIe-3.0-Umgebung ausgerichtet waren, als etwas bessere Option positioniert ist. Mit anderen Worten, die Hauptkonkurrenten des Stream E19T sind die Lösungen der WD Blue SN550- und Samsung 980-Klasse.
Aufgrund der vorherrschenden Marktbedingungen wird der Verkaufspreis für Smartbuy Stream E19T mittlerweile leicht überschätzt. Aber in den Regalen finden Sie andere Laufwerke des Phison E19T-Controllers, die für weniger verkauft werden.
Separat sei klargestellt, dass die Laufwerke für die Tests im M.2-Slot verbaut wurden, an dem die PCI-Express-Leitungen direkt vom Prozessor aus angeschlossen wurden.
Die folgenden Benchmarks wurden verwendet, um die SSD-Leistung zu messen:
CrystalDiskMark 7.0.0. Dieser Benchmark ist in der Methodik enthalten, da er zum Industriestandard für die Bestimmung der Eigenschaften von SSDs werden konnte. In unserem Fall wird es verwendet, um die Spitzenleistung von Laufwerken in verschiedenen Modi zu bestimmen.
Iometer 1.1.0. Eine professionelle Benchmark-Suite, die eine realistische SSD-Leistung unter üblichen verfeinerten Workloads misst.
PCMark 10 Speicherbenchmark. Eine Benchmark-Anwendung, die die Leistung eines Festplattensubsystems misst und gleichzeitig eine typische Benutzererfahrung simuliert.
Drei Szenarien werden verwendet: Basic (Arbeiten in Anwendungen und normale Interaktion mit dem Dateisystem), Lightweight (Modellieren der Systemfestplatte) und Dateimüll (Modellieren des Dateispeichers).
Temperaturbereich:
Die Betriebstemperatur von SSDs hängt immer indirekt mit ihrer Leistung zusammen. Je schneller dieses oder jenes Modell ist, desto wahrscheinlicher ist es, spezielle Mittel zu verwenden, um es zu kühlen. Laufwerke mit PCIe-4.0-Schnittstelle sind in diesem Sinne „gefährdet“, da sie höchstwahrscheinlich schneller sind als die Modelle der Vorgängergeneration, zudem steigt die Erwärmung durch die Implementierung eines höherfrequenten Busses. Und wenn wir speziell über die Erwärmung des Phison PS5019-E19T-Chips sprechen, dann gibt es noch einen erschwerenden Umstand - er wird nach dem alten technischen Verfahren mit den Normen von 28 nm hergestellt.
Trotzdem sind wir beim Testen des Smartbuy Stream E19T nie auf Throttling gestoßen. Die Grafik zeigt die Temperaturwerte, die durch die Überwachung des Laufwerks unter einer konstanten linearen Mischlast mit überwiegenden Lesevorgängen erhalten werden - diese Verwendung der SSD wärmt den Controller am stärksten auf. Innerhalb von 5 Minuten nach dem Test erreicht die Temperatur nur 76 Grad. Die Drosselung des Phison PS5019-E19T-Controllers schaltet sich bei 84 Grad ein.
Schlussfolgerungen:
Das Vorhandensein des Zeichens in den SSD-Spezifikationen zur Unterstützung der modernen PCIe-4.0-Schnittstelle bedeutet an sich noch nichts - diese Schlussfolgerung müssen wir zunächst aufgrund der Ergebnisse unserer Bekanntschaft mit Smartbuy Stream E19T formulieren. Denken Sie nicht, dass PCIe 4.0 ein Qualitätszeichen ist. Im Gegenteil, wir haben es heute geschafft, ein Laufwerk kennenzulernen, das die neue Schnittstelle formal unterstützt, aber von dieser Unterstützung absolut nichts bekommt. Alle Geschwindigkeitsmerkmale von Stream E19T sind mit der alten Version der Schnittstelle PCIe 3.0 perfekt erreichbar.
Es stellt sich heraus, dass die Unterstützung von PCIe 4.0 in den Händen einzelner Hersteller bereits zu einem Marketinginstrument geworden ist, beispielsweise wenn es um SSDs auf Basis der Phison E19T-Plattform geht. Dieser Controller, der als Basis für den Smartbuy Stream E19T dient, ist nichts anderes als eine weitere Möglichkeit, kostengünstige pufferlose SSDs zu erstellen, die bei solchen Lösungen nicht durch besondere Consumer-Qualitäten auffällt.
Smartbuy Stream E19T kann sich WD Blue SN550 oder Samsung 980 entgegenstellen, kann aber nicht mehr. Die HBM-Technologie, deren Effizienz logischerweise mit dem Wachstum der Kommunikationsbandbreite zwischen SSD-Controller und Systemspeicher skalieren sollte, erhielt vom PCIe-4.0-Bus keine Sonderdividende. Zudem ist das Stream E19T zwar mit Microns schnellem 176-Layer-TLC-3D-NAND ausgestattet, dies ist aber auch leistungsmäßig kaum wahrnehmbar. Die Leistung des Single-Core-Controllers Phison PS5019-E19T scheint einfach nicht zu reichen, damit dieses Laufwerk eine herausragende Leistung erbringen kann. Daher wird es nicht möglich sein, es eine Stufe höher zu setzen als die zuvor veröffentlichten pufferlosen Laufwerke, die weder über eine schnelle Schnittstelle noch über den modernsten Flash-Speicher verfügen.
2021-08-24 06:06:59
Autor: Vitalii Babkin