Test SSD - za vsak žep, napravo ali nalogo

Objavljeno: 23.2.2021 | Avtor: Jurij Kristan | Kategorija: Veliki test | Revija: Marec 2021

Elektronske shrambe podatkov so že prevladale nad mehanskimi diski, toda hkrati s tem so postale bolj raznolike in zapletene, zato izbira ustrezne velikosti, vmesnika in modela ni ravno mačji kašelj.

Oblika M.2 je danes vse bolj priljubljena, v navezi z vmesnikom NVMe pa ponuja tudi največje hitrosti.

Mirne duše lahko zatrdimo, da so pogoni SSD (solid-state drive) dandanes prva izbira pri večini nakupov podatkovnih shramb za osebno rabo. Po ceni na gigabajt sicer še vedno niso povsem dohiteli mehanskih diskov (HDD) in tudi velikosti nad dvema terabajtoma so še velika izjema. Toda prišli so več kot dovolj blizu, da lahko vsakdo uživa v njihovi hitrosti in odzivnosti, s katerima se magnetni diski ne morejo kosati. Ti so zato postali odrinjeni za primere, ko potrebujemo ogromno poceni in zanesljivega prostora, na primer za ustvarjanje varnostnih kopij ali odložišča slik ter video posnetkov. Primarni »delovni« disk pa je danes SSD – tako v prenosniku za staro mamo kot inženirjevi delovni postaji.

Prehod v mainstream pomeni, da imajo SSD danes več uporabnikov in več nalog kot pred desetimi leti. Proizvajalci so se na to odzvali s skokovitim širjenjem ponudbe, ki vključuje vse od cenenih modelov za tiste s plitvo denarnico pa do superhitrih primerkov, ki so redkokdaj sploh polno izkoriščeni. Podjetja pri oblikovanju izdelkov za ciljne niše ubirajo različne bližnjice, zato se poraja vprašanje, koliko mora biti kupec na to pozoren. Preudarek razmerja med sveto trojico – velikost, hitrost, cena – je za prvo silo še vedno dovolj, a poleg je kar nekaj drobnega tiska. Ob robu testa skoraj tridesetih aktualnih pogonov s celotnega trga bomo zato pogledali, kako je področje v zadnjem času napredovalo.

Kotički z biti

Kot že od nekdaj sta osrednja gradnika pogona SSD še vedno pomnilnik NAND flash, ki tvori fizično shrambo, in pa krmilnik, ki ima nalogo organizirati ter vanjo spravljati podatke. Bliskovni NAND je postal kompleksno čudo tehnike in ga proizvajajo v mnogih plasteh: večina današnjih osrednjih modelov nosi 128-slojne bloke, Micron pa je lani predstavil že 176-slojnega. Za nas pomembnejši pa je podatek o posameznih celicah, ki beležijo ničle in enice. Spočetka je vsaka celica shranila po en bit; to je celica vrste SLC (single-level cell). Sledila je nadgradnja na velikost dveh bitov ali MLC (multi-level cell), danes pa sta največ v rabi naslednici, TLC (triple) in QLC (quadruple), s po tremi in štirimi biti na celico. Večja gostota pomeni tako večjo količino prostora kot nižjo ceno, toda v zameno žrtvuje hitrost in zanesljivost. Na celice QLC se zato še vedno gleda precej zviška in jih pretežno najdemo v cenejših modelih večjih kapacitet.

Za SSD velja, da delujejo zaznavno počasneje, kadar so že skoraj polni.

Celice znajo v bistvu delovati v različnih režimih, kar s pridom izkorišča krmilnik za to, da jih uporabi kot hitri medpomnilnik, čemur pravimo SLC caching. To pomeni: del celic v disku je v vsakem trenutku namenjen hitremu začasnemu shranjevanju prihajajočih podatkov, ki jih nato počasneje in po tiho razporedi naokoli, medtem ko naprava počiva. To ima lahko zanimive posledice za praktično rabo, če nam uspe ta medpomnilnik z nepretrgano obremenitvijo zasititi, kar pri delno praznem pogonu velikosti terabajta nastopi po okoli petnajstih minutah sekvenčnega pisanja. Seveda iz tega sledi, da je pri polnem pogonu takšnega prostora manj, zato za SSD velja, da delujejo zaznavno počasneje, kadar so že skoraj polni. To velja upoštevati, ko se odločamo o velikosti, in pustiti nekaj rezerve.

Kam smo že dali ...

Krmilniki imajo še mnoge posebnosti. Zaznamke o tem, kam so fizično pospravili podatke, nosijo v tabeli (FTL – flash translation layer), ki pri pogonu velikosti en terabajt obsega približno en gigabajt. Spodobnejši izdelki jo imajo v namenskem odseku dodatnega pomnilnika vrste DRAM, toda pri cenejših poskušajo proizvajalci tam na različne načine privarčevati. Nekateri primerki nosijo DRAM prepolovljene velikosti, drugi ga sploh nimajo in si v ta namen izposodijo kar računalnikov RAM. Za takšne naprave velja, da imajo slabšo hitrost predvsem pri naključnem branju, saj morajo večkrat nalagati svojo FTL-tabelo v pomnilnik, da najdejo ustrezna mesta podatkov.

Prav tako odsotnost pomnilnika DRAM pomeni slabši nadzor nad obrabo naprave. Krmilnik ima namreč še eno izjemno pomembno vlogo: nenehno mora skrbeti za to, da se podatki po pomnilniku NAND zapisujejo čim bolj enakomerno, da so posamezne celice čim manj obremenjene. Ena grdih lastnosti shramb SSD je namreč obraba celic, ki po določenem številu ciklov pisanja prenehajo delovati. To število gre vse od manj kot tisoč pri celicah QLC pa tja do sto tisoč pri celicah SLC – zato pravimo, da so celice QLC manj zanesljive. Proizvajalci podatek o odpornosti izdelka navajajo kot količino podatkov, ki jih je moč nanj zapisati, preden postane neuporaben, tj. TBW ali terabytes written. Podatki znašajo vse od 50 TWB za majhne, manj kakovostne modele pa do več tisoč za premijske. V praksi lahko uporabniki mirno privzamejo, da je življenjska doba običajnega SSD od pet do deset leti, obrabo pa naj pri svojih spremljajo z orodjem za prikaz parametrov S.M.A.R.T.

Tudi med krmilniki imamo še vedno odmevna imena, a druga kot nekoč. Če smo pred desetletjem iskali pogone s tistimi firme SandForce, ima danes približno podoben status tajvanski Phison. Zaradi večje kompleksnosti naprav pa je zgolj iz uporabljenega krmilnika danes težje sklepati na zmogljivosti SSD, zato se večini ljudi s tem res ni treba obremenjevati. Če že, se lahko vrže oko na število podatkovnih kanalov, ki jih nosi krmilnik, saj več kanalov omogoča večje hitrosti. Spodobni modeli jih imajo osem, varčnejši pa štiri. Poglavitna lastnost delovanja krmilnikov SSD je namreč vzporednost in najbolje se počutijo takrat, ko so vsi kanali polno zaposleni. Hkrati to pomeni, da se pogoni SSD najhitreje odrežejo v primeru večjega števila bralno-pisalnih ukazov, ker jih lahko razporedijo po različnih kanalih. Od tod dejstvo, da v sintetičnih testnih programih dobimo višje številke, ko nabijemo število ukazov v vrsti (queue depth) na višje vrednosti, na primer 32. V realnosti se te razmere redko doseže.

Komunikacija

Zadnja opazna karakteristika, mimo katere ob nakupu ni mogoče, je izbira vmesnika in s tem povezane vtičnice. V osnovi se odločamo med SATA in pa NVMe, kar je pomnilniški vmesnik za vodilo PCIe. Različica 3.0 nosi oznako NVMe 1.3, najmodernejša za PCIe 4.0 pa oznako NVMe 1.3c. Vmesnik prinese daleč največje razlike v surovi hitrosti prenosa, saj si lahko na oko zapomnimo, da pogoni SATA3 zmorejo med 400 in 500 MB/s, NVMe pa tudi do desetkrat več! Te hitrejše naprave brez izjeme uporabljajo fizično vtičnico vrste M.2, medtem ko večina naprav SATA koristi klasični priključek (kabel), nekatere pa tudi M.2. Te zadnje se na tržišču poslavljajo, na kar je dobro biti pozoren, če si ogledujemo prenosnik z vtičnico M.2, ki podpira le SATA, saj prav dolgo nadgradenj zanjo ne bo več.

Pogoni v obliki M.2 so na voljo s hitrim standardom prenosa NVMe (zgoraj) ali počasnejšim, starejšim standardom SATA (spodaj). Večina vmesnikov na matičnih ploščah podpira oba. 

Na površju je izbira morda jasna: NVMe za zmogljivost in SATA za varčnost, saj so ti izdelki običajno cenejši. V praksi smo ponavadi omejeni z razpoložljivimi vtiči in s fizičnim prostorom za pogon v računalniku, posebno v primeru prenosnika, zato moramo pač izbrati tisto, kar je na voljo. Dobro je tudi upoštevati, da se je napredek pri napravah SATA v zadnjih letih opazno upočasnil, saj praktično le še Samsung redno najavlja novosti. Preuranjeno je trditi, da je SATA mrtev, toda fokus napredka je brez dvoma drugod. Ima pa po drugi plati NVMe dodatno muho: tovrstne naprave se ob velikih obremenitvah grejejo, zato nekatere že privzeto nosijo kovinska rebra pa tudi bolje opremljene matične plošče imajo pasivno hlajenje okoli vtičnic M.2.

SSD-prostor za množice

Če je kdo po prebranem rahlo zmeden, naj ne skrbi, saj je v praksi za povprečnega domačega uporabnika položaj preprostejši, kot se zdi. Realna raba SSD, kar nakazujejo tudi naši testni rezultati iz PCMarka, namreč pokaže, da so razlike celo med modeli SATA in najurnejšimi z NVMe 1.3c pri običajnih opravilih komaj opazne. Največji preskok pri udobju dela z računalnikom napravimo s prehodom z mehanskega diska na SSD, medtem ko so odstopanja pri odzivnosti programja znotraj področja pogonov SSD za večino ljudi zanemarljiva. Namesto tega naj se največ pozornosti posveti velikosti ter razmerju med velikostjo in ceno.

Če pogledamo zadnje, vidimo, da se je cena na količino podatkov pri najmanjših modelih, pod pol terabajta, v zadnjih letih opazno dvignila in nasploh niso več pametna izbira. Če se oziramo za novim delovnim pogonom, torej glejmo od 500 GB navzgor. Manj je smiselno zgolj v primeru, da smo zares omejeni s proračunom. In ko smo že pri varčnejših modelih – ne velja več razloček, da so vsi pogoni NVMe dragi, saj je v zadnjem času nastala obsežna niša dostopnejših izdelkov. Tu se je treba zavedati, da proizvajalci skoraj brez izjeme ubirajo bližnjice: uporabljajo celice QLC pa krmilnike brez pomnilnika DRAM ali s štirimi kanali. Toda takšni izdelki so se na testu prav spodobno izkazali z modeli, kot so Kingston A2000, Crucial P1 in Adata Swordfish.

Šele zahtevni uporabniki in najbolj zagrizeni igričarji so tisti, ki naj zapravljajo čas tudi ob tabelah s hitrostmi prenosov. Tu je NVMe obvezen, medtem ko različice za PCIe 4.0 trenutno še nosijo rahel premijski dodatek k ceni, obenem pa ne prinesejo res nekih bistvenih prednosti, brez katerih ne bi bilo mogoče živeti. Treba se je namreč zavedati, da so velike hitrosti sekvenčnega branja in pisanja, ki navdušijo v sintetičnem testnem programju, v realnosti le redkokdaj izrabljene. Tisti, ki jih zares potrebujejo ob delu z velikimi količinami gigabajtov, na primer v video produkciji, to že dobro vedo. Tudi v igrah so razlike manjše, kot bi si mislili, saj jih v nalagalnih časih med različnimi tipi SSD največkrat merimo v sekundah. Obstajajo pa tudi izjeme, kot je igra Total War: Warhammer 2, kjer je nalagalna razlika med SATA3 in NVMe 1.3c skoraj 15 sekund, medtem ko ubogi HDD položaj nalaga tri minute in več! Takrat smo lahko veseli, da so SSD res že mainstream.

Pogoni NVMe se nekoliko bolj segrevajo, zato smo videli tudi modele s hladilnimi rebri. Za zdaj še brez barvne osvetlitve LED ...

Kako smo preizkušali

Jure Forstnerič

Za preizkus smo uporabili namizni računalnik, ki nam ga je posodilo podjetje Asbis. Osrednjo vlogo tu igra matična plošča najnovejše generacije ASRock X570 Taichi s hitrimi vodili PCI. Nanjo je bil nameščen procesor AMD Ryzen 9 5900X, zraven pa še 16 GB hitrega pomnilnika DDR4.

Pri vsakem pogonu smo naredili preizkus s programom CrystalDiskMark 8, standardom za merjenje hitrosti branja in pisanja. Ob tem smo izvedli še preizkus PCMark 10, kjer smo želeli preveriti, kakšna je razlika v praksi, torej pri uporabi navadnega namiznega okolja. Upoštevali smo skupno oceno ter oceno zagona aplikacij. Vse te rezultate smo združili (vzeli smo geometrijsko povprečje vseh) in pogone razvrstili po tej enotni oceni.

Velja poudariti, da so razlike pri golem merjenju hitrosti, torej s CrystalDiskMark, enormne, v praksi, torej pri preizkusu PCMark ter zagonu programov (in tudi sistema Windows), pa zelo majhne – med najhitrejšim in najpočasnejšim je razlika v PCMarku le 5 odstotkov. Preizkusili smo tudi nalaganje shranjenih iger v nekaterih igrah – pri starejšem naslovu The Witcher 3 med posameznimi SSD praktično ni razlik, pri novejši in izredno zahtevni, vsaj kar se tiče pogona, Total War: Warhammer 2 pa je razlika že okoli 25 odstotkov v prid najhitrejšim modelom.

Kot zanimivost smo na omenjeni računalnik priključili tudi klasični vrtljivi pogon HDD, s katerim smo v času stopili za dobro desetletje nazaj, vsaj kar se tiče nalaganja sistema in programov. Sistem Windows je za zagon namesto dobrih petih sekund potreboval okoli petdeset, shranjena igra v Witcher 3 je za prebujanje namesto 12 sekund potrebovala 27, za zagon igre Total War pa smo čakali kar dve minuti – namesto slabih 30 sekund, kot so potrebovali počasnejši pogoni SSD.

V grafikonih so zbrani podatki preizkusa – najzahtevnejšim uporabnikom svetujemo orientacijo po tabeli s hitrostno oceno, sploh pri uporabi kot glavnega pogona za namestitev sistema in programov. Zanimiva je tudi tabela z razmerjem med ceno in prostorom, torej koliko centov velja vsak GB prostora. Tu so v prednosti večji pogoni, v tem trenutku vstopni pogoni velikosti 1 TB. Ti so po našem mnenju za večino uporabnikov najboljša izbira.

Tabela [PDF]

Naroči se na redna tedenska ali mesečna obvestila o novih prispevkih na naši spletni strani!
Prijava

Komentirajo lahko le prijavljeni uporabniki