Niemal każdy, kto stoi przed kupnem SSD, zastanawia się, czy wybrać model o pojemności np. 128 GB, czy może nieco dołożyć i wziąć wariant o większej pojemności. W takim przypadku głównie rozpatruje się kwestię przestrzeni dyskowej, czyli to czy jesteśmy się w stanie zmieścić z systemem, programami i grami na dysku o danej pojemności. Mało kto jednak zastanawia się nad różnicami w wydajności pomiędzy tymi dyskami.

Czy model z tej samej serii o większej pojemności jest równocześnie szybszy niż jego mniejszy brat? Jeśli tak, to o ile? Czy jeżeli w sieci nie ma testu modelu o interesującej nas wielkości, możemy wierzyć w wyniki modelu o innej pojemności? Odpowiedzi na te pytania znajdziecie w tym teście.

Zapraszamy do lektury!

Bohaterowie testu

Do przeprowadzeniu testu potrzebne były dyski tego samego producenta z tej samej serii, ale o różnych pojemnościach. Dzięki uprzejmości Samsung Polska mieliśmy okazję przetestować cztery warianty pojemnościowe modelu 850 Pro - idealnie nadające się do naszego testu.

Każdy z 4 dysków cechuje bardzo zbliżona specyfikacja - jedyna różnica pomiędzy nimi to pojemność pamięci podręcznej oraz pojemność i konfiguracja kości pamięci.

• Kontroler: Samsung MEX
• Kości pamięci: 40 nm MLC V-NAND
• Pamięć podręczna: 256-1024 MB LPDDR2
• Interfejs: SATA 6.0 Gbps
• Szybkość odczytu: 550 MB/s
• Szybkość zapisu: 520 MB/s (*128GB - 470MB/s)
• IOPS dla odczytu: 100 000
• IOPS dla zapisu: 90 000
• MTBF: 2 mln godzin
• Gwarancja: 10 lat!

Ponieważ w serii 850 Pro zastosowano kości pamięci nowoczesnego typu (więcej szczegółów na następnej stronie), które mają nietypową pojemność będącą wielokrotnością 86Gbit (w przeciwieństwie do standardowych będących potęgą dwójki - np. 64Gbit czy 128Gbit), to - aby uzyskać standardowe pojemności dysku - producent musiał zastosować odpowiednie kombinacje ilości i pojemności kości (liczby warstw).

Pojemność	128 GB	256 GB	512 GB	1 TB
Liczba kości NAND	4	4	8	8
Konfiguracja kości (liczba x warstwy x pojemnosć)	2 x 4 x 86Gbit 2 x 2 x 86Gbit	2 x 8 x 86Gbit 2 x 4 x 86Gbit	4 x 8 x 86Gbit 4 x 4 x 86Gbit	4 x 16 x 86Gbit 4 x 8 x 86Gbit
Pojemność pamięci podręcznej	256 MB	512 MB	512 MB	1024 MB

Różna liczba kości pamięci to także pusta przestrzeń na PCB. Niektórzy producenci wolą zostawić puste miejsce po drugiej stronie laminatu, Samsung jednak wolał zaprojektować dwa warianty obwodu drukowanego - mały, na 4 kości, dla wersji 128 i 256 GB oraz większy dla 512 GB i 1 TB.

fot. anadtech.com

Zanim przejdziemy do zbadania wpływu pojemności dysku (a dokładniej konfiguracji kości pamięci) na wydajność, zapoznajmy się z bohaterami tego testu.

Samsung 850 Pro 128 GB

Samsung 850 Pro 256 GB

Samsung 850 Pro 512 GB

Samsung 850 Pro 1TB

Pomimo ogromnej jak na SSD pojemności, laminat w dalszym ciągu jest niepełnowymiarowy - znacznie mniejszy niż 2,5" obudowa. Wszystko za sprawą nowych kości pamięci, których wystarczy tylko 8, aby uzyskać tak dużą pojemność dysku.

fot. anadtech.com

Samsung 850 Pro

Parę słów należy się również o samej serii 850 Pro, gdyż producent zastosował w niej pewną innowację, na którą warto przez chwilę zwrócić uwagę.

3D V-NAND MLC

Najnowsze modele SSD produkcji Samsunga wyposażone są w nową generację pamięci NAND Flash. Dotychczas nośniki SSD wykorzystywały trzy rodzaje modułów - SLC, MLC albo TLC. Różnica między nimi związana jest z ich budową, a dokładnie z ilością bitów przechowywaną w jednej komórce - im więcej, tym cena za GB pojemności maleje, lecz wraz z nią maleje także wydajność oraz trwałość. Ponieważ już pamięci TLC nie były zbyt udane, a zmniejszanie wielkości komórek powodowało coraz mniejszą trwałość, to nie można już było brnąć dalej w ślepy zaułek. 

Lekarstwem na dolegliwości okazało się układanie stosów z pamięci. Tak, nowy wynalazek Samsunga to trójwymiarowe, 32-warstwowe kości o pionowej strukturze wiązania i wysokiej gęstości upakowania danych, wykonane w oparciu o zmodyfikowaną technologię Charge Trap Flash (CTF). Zasada działania 3D V-NAND jest jednak również nieco odmienna od poprzednio stosowanych rozwiązań - ładunek elektryczny jest przechowywany teraz w warstwie izolacyjnej, która w dodatku, ze względu na podatność przewodnika na interferencje z innymi komórkami, została wykonania z azotku krzemu (SiN).

Struktura 5-warstwowej pamięci 3D NAND (fot. anandtech.com)

Za sprawą zastosowania opatentowanych modułów, Samsung poprawił zarówno wydajność, wytrzymałość, jak i efektywność energetyczną. Przede wszystkim jednak udało się zredukować całkowitą wielkość chipu oraz uzyskać wyższą niezawodność - za sprawą 40 nm procesu moduły stosowane w serii 850 Pro wytrzymują nawet 35.000 cykli zapisu, w przeciwieństwie do 3-5 tysięcy w kościach 25 nm MLC lub 1000 cykli w przypadku 19 nm kości TLC.

SSD 850 Pro

Poza wykorzystaniem nowych, 40 nm pamięci 3D V-NAND MLC, nowa seria bazuje na kontrolerze MEX, dysponującym trzema rdzeniami ARM o taktowaniu 400 MHz. Stosowany był on już w nośnikach 840 EVO, lecz tym razem mocno zmodyfikowano jego oprogramowanie, tak aby przystosować je do działania z pamięcią V-NAND. W porównaniu do układu MDX, znanego z serii 840 i 840 Pro, w kontrolerze MEX usprawniono m.in. algorytmy zarządzania pamięcią podręczną oraz zoptymalizowano część instrukcji.

Kontroler Samsung MEX (fot. anandtech.com)

Szczegółowa specyfikacja nośników została już podana na stronie poprzedniej. Warto jednak nadmienić, że sprzęt został objęty aż dziesięcioletnią gwarancją, do osiągnięcia 150 TB zapisów. Czy to nie zbyt restrykcyjne ograniczenie? Szybka kalkulacja mówi, że należałoby codziennie zapisywać po ~40 GB danych, co w 99% przypadków normalnego użytkowania jest nierealne do osiągnięcia. Najpewniej w ciągu 5 lat i tak dysk zostanie wymieniony na nowszy, 5x szybszy...

Platforma testowa

Wszyst­kie te­sty zo­sta­ły prze­pro­wa­dzo­ne na na­stę­pu­ją­cej plat­for­mie te­sto­wej:

Kom­pu­ter pra­co­wał pod kon­tro­lą sys­te­mu Win­dows 7 SP1 x64 wy­po­sa­żo­ne­go w naj­now­sze ste­row­ni­ki oraz ak­tu­ali­za­cje, a uży­te pro­gra­my by­ły naj­now­szy­mi do­stęp­ny­mi na stro­nach pro­du­cen­tów.

Te­sto­wa­ne dys­ki by­ły pod­łą­cza­ne do złą­cza SA­TA 6 Gbps na pły­cie głów­nej Gi­ga­by­te, ob­słu­gi­wa­ne­go przez chip­set In­tel Z68.

Tryb Tur­bo pro­ce­so­ra In­tel był wy­łą­czo­ny, by każ­dy dysk miał do dys­po­zy­cji w te­stach ta­ką sa­mą moc ob­li­cze­nio­wą, nie­za­leż­ną od czynników zewnętrznych jak np. temperatura układu.

Testy syntetyczne - Anvil, Crystal Disk Mark

Pierwszy użyty przez nas program to Anvil Storage Utilities. Jest to jeden z nowszych benchmarków używanych do testów dysków półprzewodnikowych. Zapewnia on kompleksowe testy we wszystkich głównych aspektach wydajności dysku.

Anvil Storage Utilities 1.1.0

Crystal Disk Mark v4.0.3 x64

Drugi bench­mark to Cry­stal Disk Mark. Aby od­zwier­cie­dlić re­al­ną wy­daj­ność dys­ku, należy użyć da­nych nie­kom­pre­so­wal­nych - stąd testy wykonaliśmy tylko przy ustawieniu 'Ran­dom Fill'.

Dla nas ważne są wyniki 'normal', które pokazują wydajność przy normalnej pracy. Q32T1 oznacza wykorzystanie jednej kolejki o długości 32 poleceń - zysk z tej operacji widać głównie w przypadku odczytu i zapisu małych plików.

Testy syntetyczne - AS SSD, ATTO

AS SSD v1.8.5608.42992

Następnym użytym przez nas programem był po­pu­lar­ny bench­mark dys­ków pół­prze­wod­ni­ko­wych. Wy­ko­rzy­stu­je on nie­mal nie­kom­pre­su­ją­ce się da­ne.

W przypadku operacji na małych plikach liczy się wartość "normal" jako ta najbardziej odpowiadająca wydajności SSD w praktyce.

ATTO Disk Benchmark v2.4.7

Ko­lej­ny wy­ko­rzy­sta­ny bench­mark to AT­TO - po­pu­lar­ny za cza­sów dys­ków twar­dych. Nie­ste­ty, z ra­cji że wy­ko­rzy­stu­je on da­ne ła­two kom­pre­so­wal­ne, to wy­daj­ność zapisu w tym te­ście po­tra­fi zna­czą­co od­bie­gać od rze­czy­wi­sto­ści, gdy SSD wykorzystuje kontroler SandForce.

Podobnie jak w AS SSD - interesuje nas wartość "none-queue" jako ta odpowiadająca realnej wydajności SSD.

Testy syntetyczne - IOMeter, AS SSD

AS SSD

AS SSD posiada również wbudowane testy symulujące wydajność w rzeczywistych zastosowaniach - kopiowanie plików gier oraz programów.

IOMeter v1.1

IO­Me­ter to po­pu­lar­ny pro­gram do mie­rze­nia licz­by IOPS (ang. In­put/Out­put Ope­ra­tions Per Se­cond - Ope­ra­cje wej­ścia-wyj­ścia na se­kun­dę) oraz MB/s dla po­szcze­gól­nych pró­bek, róż­ne­go roz­mia­ru i róż­nej spe­cy­fi­ki ich trans­fe­ru. Nie­ste­ty, wy­ko­rzy­stu­je on da­ne ła­two kom­pre­so­wal­ne, jednak kontrolery Samsunga, w przeciwieństwie do Sand­For­ce, nie cechuje zależność wydajności od kompresowalności danych, stąd uzyskane wyniki mają wartość użytkową.

Testy rzeczywiste - transfer danych, 7-Zip

Transfer plików

Trans­fer pli­ków to je­den z naj­waż­niej­szych te­stów prak­tycz­nych. Ob­ra­zu­je on rze­czy­wi­stą wy­daj­ność no­śni­ków w przy­pad­ku da­nych nie­podat­nych na kom­pre­sję, czy­li ta­kich ja­kie co­dzien­nie uży­wa­my. Do po­mia­ru wy­daj­no­ści wy­ko­rzy­sta­li­śmy pro­gram Total Commander, za po­mo­cą któ­re­go prze­no­si­li­śmy da­ne te­sto­we z no­śni­ka na RAMdysk (utwo­rzo­ny za po­mo­cą Im­Disk Vir­tu­al Disk Dri­ver) i od­wrot­nie oraz w ob­rę­bie jed­nej par­ty­cji na dys­ku SSD.

Dane wykorzystane do testów to odpowiednio dobrane pliki systemowe Windowsa z katalogu System32, a w przypadku dużego pliku - obraz *.iso.

Odczyt danych

Zapis danych

Kopiowanie danych

7-Zip v9.20

Ostatni użyty przez nas program do 7-Zip. Pierwszy test po­le­gał na do­da­niu 30 692 pli­ków o łącz­nej "wa­dze" 3,66 GB do ar­chi­wum z opcją "bez kom­pre­sji", by wy­nik nie za­le­żał od mo­cy ob­li­cze­nio­wej pro­ce­so­ra. Po­ka­zu­je on, jak do­brze no­śnik ra­dzi so­bie z od­czy­tem ma­łych pli­ków i za­pi­sem jed­ne­go du­że­go. 

Dru­gi test był od­wrot­ny - ar­chi­wum roz­pa­ko­wy­wa­li­śmy, co po­ka­zu­je czas po­trzeb­ny do od­czy­tu du­że­go pli­ku i za­pi­su ma­łych pli­ków.

Podsumowanie

Po serii testów nadszedł czas na małe podsumowanie naszych zmagań.

Przede wszystkim, nasze testy wykazały, że modele z tej samej serii o różnej pojemności mają odmienną wydajność. W przypadku odczytu różnice są niewielkie, niemal znikome. Nieco inaczej wygląda kwestia zapisu - tutaj do głosu dochodzą różnice w zastosowanych kościach pamięci. Najbardziej dobitnym przykładem jest wynik rozpakowywania archiwum.

Różnica między modelami z czterema, a ośmioma kośmi pamięci, jest aż nadto widoczna. Podczas testu rozpakowywania dysk jednocześnie musi odczytywać duże porcje danych i zapisywać małe pliki, co jest bardzo wymagające. Kontroler w takiej sytuacji potrafi wykorzystać dodatkowe kanały związane z większą ilością kości pamięci, co jesteśmy w stanie zaobserwować na wykresie.

W przypadku innych testów różnice nie są aż tak widoczne - niektóre wynikają z większej ilości dostępnej pamięci podręcznej, inne właśnie z większej liczby kanałów. Jednak baczna analiza wykresów pozwala zaobserwować, że wraz ze wzrostem pojemności, rośnie też wydajność - to model 128 GB jest zazwyczaj najwolniejszy, przedostatnia jest wersja 256 GB, a jeszcze szybszy jest 512-GB wariant.

Uwaga natomiast należy się modelowi o największej pojemności 1 TB - wydawałoby się, że powinien być najwydajniejszy. Jednak zastosowanie kości pamięci o bardzo dużej pojemności (dużej liczbie warstw) najprawdopodobniej jest dosyć obciążające pod względem adresowania komórek dla kontrolera MEX, przez co osiąga on wyniki podobne do wersji 512 GB (która składa się również z 8 kości pamięci, lecz o 2x mniejszej pojemności), a czasem jest nawet delikatnie od niej wolniejszy.

Konkluzja

Czyniąc długą historię krótką - nasze testy wykazały, że modele z tej samej serii, ale o innej pojemności, różnią się konstrukcyjnie, a te różnice wpływają istotnie na wydajność. Odpowiedzmy więc na pytania postawione we wstępie.

1. Czy model z tej samej serii o większej pojemności jest równocześnie szybszy niż jego mniejszy brat?
   Jak widać na przykładzie wersji 1 TB, wydajność nie rośnie w nieskończoność wraz z pojemnością, jednak zazwyczaj modele o najmniejszej pojemności są jednocześnie najwolniejsze.
2. Jeśli tak, to o ile?
   Jest to silnie związane z kwestiami konstrukcyjnymi, mianowicie zastosowanym kontrolerem, rodzajem kości pamięci i ich ilością. Dlatego różnice zależą od konkretnego modelu konkretnego producenta.
3. Czy jeżeli w sieci nie ma testu modelu o interesującej nas wielkości, możemy wierzyć w wyniki modelu o innej pojemności?
   I tak, i nie.
   Tak, jeżeli zależy nam tylko na poglądowej ocenie. Widząc, że model 128 GB wlecze się na samym końcu stawki i ma problemy z wydajnością przy operacjach 4K - najprawdopodobniej wersje o wyższej pojemności będą szybsze, ale w dalszym ciągu znacznie wolniejsze niż konkurencja.
   Nie, jeśli zależy nam na konkretnych wynikach, gdy np. mamy kilka podobnych konstrukcji o bardzo zbliżonej cenie i nie wiemy, który wybrać - takie interpolowanie wyników, jak widać na przykładzie dzisiejszego testu, kompletnie mija się z rzeczywistością.

Samsung SSD 850 Pro

Ze względu na zastosowanie innowacyjnej technologii 3D V-NAND, która pozwala na zachowanie bardzo wysokiej wydajności, w połączeniu z niskimi kosztami produkcji oraz wysoką żywotnością, zdecydowaliśmy się przyznać testowanym dyskom wyróżnienia "Innowacyjny" oraz "Wydajny".

Wyróżnienia "wydajny" oraz "innowacyjny" dla Samsung SSD 850 Pro

Na ew. przyznanie reszty wyróżnień trzeba poczekać na nasz najbliższy, obszerny test SSD, który ukaże się już niebawem! Tymczasem zachęcamy do komentowania publikacji na naszym forum dyskusyjnym.

>> Dyskusja na forum na temat wydajności SSD, a ich pojemności <<