SSD-накопитель Plextor M8Pe. Новый «клиент» для шины PCI Express

С появлением на рынке все большего количества компактных ультрабуков и современных материнских плат, оборудованных интерфейсом PCI Express 3.0 x4 для SSD-накопителей форм-фактора M.2 2280 и поддержкой NVMe, подобные устройства все чаще стали появляться в продаже. При этом цена на них медленно, но неуклонно снижается, приближаясь к уровню традиционных накопителей SATA SSD.

Вполне вероятно, что с появлением нового накопителя от Plextor вышеописанный процесс только ускорится…

«Масла в огонь» еще год назад «подлили» независимые разработчики контроллеров для твердотельных накопителей - Marvell, Phison и Silicon Motion, объявившие об окончании разработок подходящих решений и готовности предоставить их любым заинтересованным производителям SSD для интерфейса PCIe.



Впрочем, как показал прошедший год, сами производители пока что предпочли заниматься отлаженным бизнесом – традиционными SSD с интерфейсом SATA, чему способствовал невероятно возросший спрос на них, неразрывно связанный с тотальным переводом системных файлов на твердотельные накопители, за счет чего производительность любой настольной системы существенно увеличивается без всякого дополнительного апгрейда процессора и/или оперативной памяти.

Что же касается накопителей для шины PCI Express, то, кроме двух крупных гигантов – Samsung и Intel — никто из перечисленных производителей контроллеров всерьез не занялся разработкой качественных драйверов и стабильных микропрограмм управления для них. Потому только у этих двух компаний в ассортименте и имеется свой PCI Express-накопитель c поддержкой NVMe. Правда, у каждого по одному - Samsung 950 PRO и Intel 750. И тот и другой при этом базируются на фирменном контроллере, в то время как «троица» независимых разработчиков пока что остается не у дел. Или оставалась…

Так, компания Marvell наконец-то окончательно завершила разработку своего самого продвинутого NVMe-контроллера 88SS1093 и предложила своим партнерам воспользоваться новым продуктом.

Первой предложение приняла компания Toshiba, выпустившая под своей дочерней торговой маркой накопитель OCZ RD400.

И вот теперь к ней в компанию добавилась компания Plextor со своим весьма примечательным решением M8Pe с интерфейсом PCI Express 3.0 x4 и поддержкой протокола NVMe.

Спецификация NVM Express (от англ. Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification) разработана специально для твердотельных накопителей, подключенных по шине PCI Express. Аббревиатура «NVM» в названии спецификации обозначает энергонезависимую память, в качестве которой в SSD-накопителях традиционно используется флеш-память типа NAND. Интерфейс NVM Express предназначен для обеспечения низких задержек и эффективного использования высокого параллелизма твердотельных накопителей за счет применения оптимизированного набора команд и механизма обработки очередей, наиболее подходящего для эффективной работы с современными многоядерными процессорами.

Стоит отметить, что намерение выпустить нечто подобное компания Plextor уже предпринимала пару лет назад. Однако слишком несовершенный контроллер Marvell 88SS9293, несовместимый с большинством существующих конфигураций, поставил на данном накопителе крест, во всяком случае - для потребительского рынка.

Ходят слухи, что данный накопитель промелькнул в сборных системах в виде ОЕМ-продукта под брендом Lite-On, но как самостоятельное устройство на рынок он так и не вышел.

Новый же накопитель, M8Pe, построенный на существенно доработанном контроллере Marvell 88SS1093, компания Plextor представила уже как самостоятельный продукт для широкого потребительского рынка, причем были учтены даже такие «мелочи», как отсутствие на материнских платах у потребителей порта М.2, о чем будет сказано ниже…

Более того, компания предложила сразу же целую линейку моделей своего накопителя с разной емкостью – от скромных 128 Гбайт до полного терабайта, чем легко закрыла практически любой сегодняшний спрос.

Что касается контроллера Marvell 88SS1093, который, вдобавок, носит кодовое название Eldora, то он представляет собой современный восьмиканальный чип, выпускаемый по техпроцессу 28 нм. Основу контроллера составляет мощный трехъядерный процессор с ARM-архитектурой и хорошей энергоэффективностью, а также набор аппаратных блоков, реализующих интерфейс NVMe 1.1, поддержку TLC/MLC/SLC и 3D-флеш-памяти.

В контроллере Eldora компания Marvell применила новый модульный дизайн, позволяющий легко менять состав аппаратной части контроллера путем добавления или замены функциональных блоков, что немаловажно при работе с различными заказчиками.

Еще одной важной особенностью данного контроллера является поддержка SRIS-архитектуры, что подразумевает возможность установки собственного тактового генератора, необходимого для создания накопителей с интерфейсом SATA Express.

Однако накопитель Plextor M8Pe уникален в другом. Производитель представил его в двух вариантах комплектации: либо в виде плат M.2 формата 2280, либо в комплекте с

L PCIe-переходником, позволяющим установить данный накопитель в стандартный слот расширения на материнской плате.

Кроме того, M.2-версии накопителя M8Pe выпускаются в двух вариантах: с радиатором – для обычных материнских плат в настольных системах и без него – для ноутбуков.

Не имея собственных чипов трехмерной NAND-памяти, компания Plextor использовала для своего первого высокопроизводительного накопителя планарную MLC NAND производства компании Toshiba, изготовленную по 15-нм техпроцессу и имеющую 128-гигабитные ядра.

С учетом того, что сама Toshiba уже выпустила на данном контроллере свой накопитель, создается впечатление, что Plextor M8Pe заранее создавался как «перестраховочный» вариант, уже проверенный конкурентом…

Производитель	Plextor
Серия	M8Pe
Модельный номер	PX-128M8PeG PX-128M8PeGN PX-128M8PeY	PX-256M8PeG PX-256M8PeGN PX-256M8PeY	PX-512M8PeG PX-512M8PeGN PX-512M8PeY	PX-1TM8PeG PX-1TM8PeGN PX-1TM8PeY
Форм-фактор	M.2 2280 / HHHL PCIe x4-карта
Интерфейс	PCI Express 3.0 x4 – NVMe
Емкость, Гбайт	128	256	512	1024
Микросхемы памяти: тип, интерфейс, техпроцесс, производитель	Toshiba 15-нм 128-Гбит MLC NAND
Микросхемы памяти: число / количество NAND-устройств в чипе	2/4	2/8	2/16	4/16
Контроллер	Marvell 88SS1093
Буфер: тип, объем	LPDDR3-1600, 512 Мбайт	LPDDR3-1600, 512 Мбайт	LPDDR3-1600, 512 Мбайт	LPDDR3-1600, 1024 Мбайт
Макс. устойчивая скорость последовательного чтения, Мбайт/с	1600	2000	2300	2500
Макс. устойчивая скорость последовательной записи, Мбайт/с	500	900	1300	1400
Макс. скорость произвольного чтения (блоки по 4 Кбайт), IOPS	120 000	210 000	260 000	280 000
Макс. скорость произвольной записи (блоки по 4 Кбайт), IOPS	130 000	230 000	250 000	240 000
Потребляемая мощность: бездействие/чтение-запись, Вт	-/6,6
MTBF (среднее время наработки на отказ), млн ч	2,4
Ресурс записи, Тбайт	192	384	768	768
Габаритные размеры: Д x В x Г	С радиатором – 80 x 22,85 x 4,79 мм Без радиатора – 80 x 22 x 2,3 мм Плата расширения – 182 x 121,04 x 22,39 мм
Масса	10-13 г С платой расширения – 230 г
Гарантийный срок	5 лет
Рекомендованная цена	$100	$170	$280	$650

Дизайн и оснащение

Как уже упоминалось выше, накопитель Plextor M8Pe продается в трех различных модификациях: M8PeGN, M8PeG и M8PeY, различающихся исключительно в плане конструкции, но никак не по техническим параметрам.

Наиболее простой из перечисленных является модель M8PeGN, которая представляет собой типичную плату форм-фактора M.2 2280 для установки в стандартный слот с поддержкой интерфейса PCI Express 3.0 x4, наиболее часто встречающегося у современных ноутбуков.

Более технологичный в пане конструкции вариант - M8PeG. Это, в принципе, та же самая плата, но уже «упакованная» в теплорассеивающий кожух и позиционируемая производителем как «десктопный» накопитель.

Наконец, самая оригинальная внешне и интересная конструктивно версия - M8PeY. Данный накопитель выглядит как вполне обычная плата расширения, скажем, видеоакселератор. На деле же это – комплект из M.2-платы накопителя M8PeGN и оригинального переходника для установки ее в стандартный слот PCI Express. Для отвода тепла плата накопителя скрыта под широким металлическим кожухом.

При этом наиболее необычным из перечисленных вариантов является как раз второй, так как на сегодняшний день не имеет аналогов на рынке, а версия M8PeY на самом деле все равно обычная М.2-плата, только с переходником.

Итак, накопитель с наименованием M8PeG является уникальным в своем роде, так как оборудован собственным теплорассеивающим кожухом, смонтированным на M.2-плате размера 22x80 миллиметра. При этом данный кожух «ломает» все спецификации и стандарты, ведь вместе с ним плата накопителя становится толще на 2,5 миллиметра, что исключает ее использование в ноутбуках и вдобавок делает абсолютно самостоятельным продуктом с уникальным форм-фактором, который сама компания позиционирует для настольных компьютеров.

Здесь важную роль играет и внешнее оформление накопителя, так как традиционно порт М.2 развернут параллельно материнской плате, и потому именно такой накопитель, как никакой другой, будет особенно эффектно смотреться в прозрачном окне боковой стенки корпуса. Даже комплект M8PeY из переходника и накопителя не будет выглядеть так же эффектно, ведь его радиатор просто не виден из-за перпендикулярного расположения по отношению к материнской плате.

Зато дизайн M8PeG выполнен в черно-красно-серебристой гамме и очень неплохо подходит для игровых систем. Недаром именно этот накопитель имеет в конце своего названия букву G.

На самой плате накопителя распаяны четыре микросхемы, две из которых - MLC NAND Toshiba TH58TFT1JFLBAEG, а две другие - собственно восьмиканальный контроллер Marvell 88SS1093 и чип оперативной DDR3L-памяти объемом 512 Мбайт от компании Samsung.

Как и предполагалось, в M8Pe компания Plextor использовала точно такие же чипы памяти, которые Toshiba установила в свой накопитель OCZ RD400.

В каждой такой микросхеме скрывается по шестнадцать 15-нм планарных MLC NAND-устройств емкостью по 128 Гбит каждое. В конфигурации с контроллером Marvell 88SS1093 данный набор позволяет пользоваться четырехкратным чередованием устройств в каждом канале. Стоит также отметить, что при таких параметрах самой производительной в линейке накопителей является модель «средней» емкости в 512 гигабайт.

И не стоит забывать, что вся линейка накопителей Plextor M8Pe поддерживает протокол NVMe, который формально позволяет таким устройствам показывать более высокую производительность на многопоточных случайных операциях. Однако стоит учитывать, что старые материнские платы могут не поддерживать данный протокол даже при наличии совместимого интерфейсного порта, например, построенные на чипсетах Intel X79 или Z87. В итоге накопители Plextor M8Pe на таких платах могут вообще не работать.

Да и операционная система для них нужна никак не ниже Windows 10 или хотя бы Windows 8, правда, с установленным обновлением.

Сервисное программное обеспечение

Компания Plextor очень любит сопровождать свои твердотельные накопители, особенно флагманские, целым комплектом сервисного программного обеспечения. Как ни странно, но именно Plextor M8Pe стал исключением…

Все потому, что пока что ни одна из созданных ранее утилит с M8Pe просто не работает. Потому не только кеширование, шифрование и сжатие данных, но даже простой мониторинг работы накопителя придется делать с помощью универсальных утилит сторонних разработчиков вроде CrystalDiskInfo и ей подобных.

Однако самое неприятное в том, что оригинального фирменного драйвера поддержки протокола NVMe для накопителя Plextor M8Pe также нет, а производитель рекомендует использовать штатный драйвер от Microsoft, который не особенно приспособлен для подобных накопителей. Данный драйвер разрабатывался преимущественно для серверных решений, а значит, совершенно не предназначен для накопителей, лишенных защиты от перебоев питания, и не поддерживает буферизацию внутри собственной оперативной памяти. Он просто переносит данные непосредственно во флеш-память, что самым отрицательным образом сказывается на пропускной способности, а значит – на общей производительности самого накопителя.

Определенно с выходом фирменных драйверов данная ситуация в корне изменится, но пока что их нет и когда будут – неизвестно.

Пока же производители рекомендуют установить в настройках накопителя Device Manager флажок Turn off write-cache buffer flushing on the device. Теоретически данный прием должен повысить производительность устройства и в тоже время создает риск потери данных при внезапном отключении питания.

Тесты производительности

Накопитель был подключен через стандартный SATA-интерфейс к компьютеру под управлением современной ОС Microsoft Windows 10 Enterprise x64 Build 10586. На сегодняшний день данная система наиболее корректно распознает все современные SSD-накопители, включая устройства большого объема.

В качестве тестовых утилит традиционно использовались следующие программы: Iometer 1.1.0, CrystalDiskMark 5.1.2 и PCMark 8 Storage Benchmark 2.0.

По скорости последовательных операций чтения/записи SSD-накопитель Plextor M8Pe показал 1264 и 1019 мегабайт в секунду соответственно. Это примерно вдвое быстрее, чем у типичных накопителей с SATA-интерфейсом, но все равно не слишком быстро, учитывая пропускную способность интерфейса PCIe.

Скорость произвольного чтения оказалась довольно средней и не слишком существенно превышающей показатели типичных SATA SSD среднего и высокого ценового диапазона: 45,8 Мб в секунду для стандартных блоков и 180,6 Мб в секунду для блоков в 4 Кбайт с очередью запросов в четыре команды.

Операции случайной записи показали следующие результаты: 161 мегабайт для простой записи и 462 мегабайта в секунду для записи блоками по 4 Кбайт с очередью запросов в четыре команды.

Заявленная Plextor высокая производительность для накопителя M8Pe именно в случайных операциях записи оказалась далеко не такой, как обещалось. Сказывается отсутствие рабочего оптимизированного NVMe-драйвера. В этом свете накопитель от компании Toshiba OCZ RD400, построенный точно на таких же чипах памяти и контроллере, выглядит куда более убедительно.

Наконец, тест смешанной нагрузки, ставший в последнее время очень актуальным для накопителей большой емкости, показал результат в 920 мегабайт в секунду в последовательных операциях и 248 в произвольных.

Опять же, рекордов данный накопитель не поставил, и хочется верить, что данная проблема кроется лишь в отсутствии нормальной программной поддержки и в скором времени будет исправлена.

Тест CrystalDiskMark, являющийся, пожалуй, самым популярным у пользователей для определения общей производительности накопителей разного типа, показал результаты, вполне сопоставимые с теми, что были получены в тестах Iometer.



В самом наглядном тесте Futuremark PCMark 8 2.0, эмулирующем работу реальных игровых приложений Battlefield 3 и World of Warcraft и программных пакетов компаний Adobe и Microsoft: After Effects, Illustrator, InDesign, Photoshop, Excel, PowerPoint и Word накопитель Plextor M8Pe оказался все таким же середнячком в игровых приложениях и парадоксально медленным даже на фоне обычных SATA SSD-накопителей в приложении Word из пакета офисных программ от Microsoft, а также в After Effects от Adobe.

World of Warcraft	423,4 Мб/с
Microsoft Word	185,5 Мб/с
Microsoft PowerPoint	601,3 Мб/с
Microsoft Excel	532,9 Мб/с
Battlefield 3	522,6 Мб/с
Adobe Photoshop (light)	1066 Мб/с
Adobe Photoshop (heavy)	501,6 Мб/с
Adobe inDesign	672,8 Мб/с
Adobe Illustrator	418,9 Мб/с
Adobe After Effects	153,4 Мб/с

В данном случае опять же есть резон «грешить» на несогласованность данного контроллера и стандартного NVMe-драйвера от Microsoft.

Итог

Без фирменных NVMe-драйверов от Plextor оценивать производительность накопителя M8Pe оказалось совершенно неблагодарным делом. Устройство явно не работает на уровне, который в него закладывали конструкторы. Формально характеристики Plextor M8Pe выглядят очень хорошо и не уступают самым производительным накопителям конкурентов. Новый контроллер, превосходные чипы памяти, опыт серьезного производителя, целых три вида конструктивного исполнения — все это было призвано сделать M8Pe лидером в своем классе. Однако на деле оказалось, что накопитель откровенно сырой без адекватного программного сопровождения, а потому в ряде тестов его показатели откровенно слабые.

С другой стороны, на сегодняшний день Plextor M8Pe является самым доступным среди всех накопителей с поддержкой NVMe. Осталось только дождаться выхода для него фирменного драйвера, и, скорее всего, в этом случае его производительность не разочарует даже самого искушенного пользователя.