Считается, что так называемая DRAM-less компоновка SSD-накопителя – это удел бюджетных моделей. Отсутствие выделенного чипа буферной DRAM-памяти позитивно сказывается на стоимости устройства, ведь можно и на контроллере сэкономить, да и на самой микросхеме LPDDR3/LPDDR4, но крайне негативно как на ресурсе работы, так и на быстродействии. В тоже время есть неочевидные на первый взгляд дополнительные преимущества в виде меньшего энергопотребления и, что даже важнее, кратно меньших физических габаритах. Можно пойти ещё дальше и вместить в рамки одной микросхемы и контроллер, и массив памяти. Целый SSD-накопитель, да всего на одной микросхеме – реально находка для ультратонких ноутбуков и встраиваемых IoT-систем. Осталось только малость поработать над производительностью.
Первые попытки в одну микросхему «впихать» всё появились ещё лет 7 назад, но лишь к 2016 году это переросло во что-то вменяемое. Именно тогда Toshiba выпустила серию накопителей BG, которая предлагалась в виде адаптеров M.2 2230 (22 x 30 мм), а также в виде просто микросхемы в BGA-упаковке, предусматривающей монтаж напрямую на плату. При том уже тогда предлагалась 512-гигабайтная модель, что как для ровно одной «микрухи» размером 16 х 20 мм, согласитесь, впечатляет. Годом позже появились, нет, не BG2, как можно было бы логически рассудить, а почему-то BG3, которые не предложили ничего нового. Едва-едва подросли скорости работы буквально на какие-то десятки МБ/с, ну и на этом как бы всё.
Реально качественным апгрейдом можно назвать выпущенные в этом году Toshiba BG4. Вот здесь да – есть за что похвалить. Во-первых, на место 64-слойных микросхем памяти пришли 96-слойные нового поколения, что не только позволило утрамбовать до терабайта в чип, но и очень порядочно поднялись скорости работы – без малого в два раза. Не последнюю роль в этом сыграл улучшенный контроллер, который стал использовать четыре линии PCI-Express 3.0 вместо двух ранее. Говоря иными словами, в сверхкомпактном формате появилось прорывное предложение: вдвое быстрее, вдвое ёмче + по мелочи. Когда чего-то становится вдвое больше, кроме проблем и долгов – это всегда круто.
Итак, как всегда я напоминаю, что вы находитесь на сайте OCClub.ru, вменяемый и ёмкий обзор на одну микросхему размером 16 х 20 мм пытается состряпать Олег No1seBR, а перед вами обзор Toshiba BG4 (официальная страница) ёмкостью 1 ТБ. Или изучаем, что может NVMe SSD, состоящий из одного чипа, который ещё и не «днище», а настоящий «топчик» в своём сегменте.
Внешний вид и особенности
Начать стоит с того, что Toshiba BG4 бывают в двух форм-факторах. Первый – M.2 2230, предполагающий демонтаж легким способом. Второй – M.2 1620 Single Package. Это BGA-компоновка (Ball Grid Array), когда чип распаивается напрямую на текстолите, и его замена весьма затруднительна. Оба из вариантов можно будет встретить в ультрабуках и прочих тонких клиентах. По части производительности различий меж ними нет, но есть немного в потребление, что в случае ультрабуков немаловажный фактор.
Так вариация M.2 2230 в зависимости от объёма потребляет на 0,3-0,4 ватта больше, поскольку часть энергии отъедается ретрансляторами сигналов PCI-Express и обвязкой самого чипа. В случае конкретно модели на 1 ТБ речь идёт о 3,4 Вт и 3,7 Вт у M.2 2230 и M.2 1620 Single Package соответственно. Благодаря поддержке энергосберегающей технологии L1.2 в простое потребление снижается до 5 мВт. К слову, BG4 по сравнению с предшественниками стали на 20% экономичнее при чтении и на 7% при записи.
В линейку Toshiba BG4 вошли модели ёмкостью 128 ГБ, 256 ГБ, 512 ГБ и 1 ТБ. Терабайтная версия доступна в обоих форм-факторах и она же, очевидно, самая быстрая. К нам на обзор попала флагманская версия на 1 ТБ. По очевидным причинам наш экземпляр формата M.2 2230.
Несмотря на отсутствие DRAM-буфера, для версии на 1 ТБ Toshiba заявляет очень бодрые цифры скорости работы. Для операций последовательных чтения/записи заявлено до 2300/1800 Мб/с соответственно, а при работе с случайными блоками данных объёмом 4 КБ до 390 тыс. и 200 тыс. IOPS. Для понимания прогресса, предшествующие BG3 в лучшем случае могли 1500/1000 МБ/с, а на деле до 1240/900 МБ/с. Не в последнюю очередь скорости так бодро подросли благодаря использованию четырёх линий PCI-Express 3.0, что удвоило пропускную способность интерфейса. Избавились от «бутылочного горлышка».
Накопитель базируется на 96-слойной памяти Toshiba BiCS четвёртого поколения типа TLC, где на одну ячейку приходится 3 бита информации. Подробности о контроллере Toshiba разглашать не спешит. Очевидно, он не такой, каков был у TG3. Утверждать, что здесь полностью отсутствует кэш-память не совсем корректно. Её нет в виде отдельной микросхемы, но сам кэш есть благодаря технологии HMB (Host Memory Buffer). В качестве буфера контроллер резервирует малую часть оперативной память компьютера. Речь идёт буквально о нескольких десятках мегабайт.
О непосредственно внешнем виде Toshiba BG4 сказать особо нечего. Одна микросхема на зелено-голубоватой платке размером 22 х 30 мм с интерфейсом M.2 Key M. Можно ещё встретить полностью синий текстолит, но это вообще не имеет значения. Работать будет также) Наклейка на чипе – просто наклейка. Медного слоя нет, роль радиатора она не выполняет, а не помешало бы. Но про это уже в следующем разделе.
Не лишним было бы поднять вопрос о надёжности, да вот рассказать здесь вообще нечего. Компания-производитель утаивает ресурс на запись, а гарантия зависит от щедрости производителя ноутбука/планшета. Одна компания использует BG4 в ноутбуке с 2-летним сроком гарантии, а вторая в планшете с годовалым гарантийным сроком.
Тестирование
Как уже упоминалось, серия SSD NVMe-накопителей Toshiba BG4 включает модели ёмкостью 128 ГБ, 256 ГБ, 512 ГБ и 1 ТБ. В этом обзоре рассматривается старшая версия на 1 ТБ (KBG40ZNS1T02). Из 1024 заявленных гигабайт конечному пользователю доступно 954 ГБ. Как обычно, часть пространства «потерялась» при пересчёте величин, ведь 1 ГБ – это 1024 МБ, а не 1000 МБ. Ещё какая-то часть зарезервирована для выравнивания износа ячеек, хранения контрольных сумм и прочего. Определить сколько конкретно резервной области выделено не представляется возможным, поскольку структура NAND-микросхемы неизвестна и её фактический объём в гигабитах не называется.
Поскольку редкая десктопная материнская плата поддерживает накопители M.2 с длиной 30 мм (обычно от 42 мм) тестирование проводилось через карту-адаптер с PCI-Express 3.0 x4 на M.2. Такие адаптеры на скорость работы не оказывают влияния.
Для терабайтной версии Toshiba заявляет последовательные скорости чтения до 2300 МБ/с, а при операциях записи до 1800 Мб/с. Заявленные показатели IOPS достигают 390 тыс. и 200 тыс. Проверим это.
CrystalDiskMark
CrystalDiskMark – несомненно, один из самых популярных и известных бенчмарков для SSD. Тестирует скорость работы одного ГБ дискового пространства. Легко проверяет заявленные производителем характеристики, а именно скорость записи/чтения, показатели IOPS без очереди (работа с большим количеством блоков объёмом 4 КБ), и IOPS с очередью в 32 команды. Как правило, когда выстраивается очередь кэш переполняется, и скорость работы сильно падает.
ATTO Disk BenchMark
ATTO Disk BenchMark примечателен тем, что 90% производителей SSD используют именно показатели ATTO Disk BenchMark для тестирования своих моделей SSD и жёстких дисков. Вероятно, так потому, что этот бенчмарк показывает максимальные значения при работе с накопителями, и поэтому он всем нравится.
Anvil’s Storage Utilities
Anvil’s Storage Utilities представляет собой мощный инструмент для тестирования SSD-накопителей. Тест за один «прогон» тестирует скорости работы накопителя при разных глубинах очереди команд, а также выводит данные о задержках.
AIDA64 Disk Benchmark
AIDA64 Disk Benchmark в действительности является очень мощным инструментом для тестирования SSD. Данный тест непрерывно записывает на накопитель столько данных, сколько влезет, что позволяет оценить быстродействие накопителя в непрерывном режиме работы с большими файлами.
В очередной раз поспешу напомнить, что реальную скорость работы накопителя показывает только бенчмарк AIDA64 Disk Benchmark, а также наглядно демонстрирует простое копирование ёмкого файла в среде Windows.
У почти всех SSD не просто так в характеристиках скорости пишутся с припиской “до”. Это потому, что максимальные показатели производительности они демонстрируют только пока есть SLC-кэш, а вот сколько его – зависит от предустановок производителя. Зачастую он составляет до 30% объёма, то есть у накопителя есть лишь 30% быстрых гигабайт от свободного пространства, а остальные условно медленные. У Toshiba BG4 всё несколько иначе.
Первые ~10 ГБ он пишет со скоростью порядка 1800 МБ/с. После скорость записи падает до ~240 МБ/с, и остаётся такой на протяжении всего оставшегося объёма.
Очень странно, но ни в одном из тестов так и не удалось увидеть ни заявленных показателей производительности при последовательных операциях, ни при произвольных. При том, что крайне удивительно, при чтении он выдаёт баснословные 3 ГБ/с, которые порядочно больше заявленных.
Toshiba BG4 работает при довольно высоких температурах. В нашем случае он достиг 65 градусов, и это при том, что он находится не где-то внутри ноутбука, а на открытом стенде. Объединив и контроллер, и массив NAND в одну микросхему, удалось существенно выиграть в габаритах, но плотность теплового потока возросла. В режиме простоя он разогревается до 55-60 °C.
Однако это нормальный режим работы. При такой температуре производительность нисколько не снижалась, да и в технических спецификациях Toshiba указывает начало троттлинга при 85 °C.
За, против и вердикт
Toshiba BG4 – это мини-прорыв. Это целый SSD-накопитель на одном чипе, который работает при скоростях, ещё три года назад недостижимых для «твердотельников» из топового сегмента. При том он размером с рублёвую монету, размером с карту памяти форм-фактора SD, и при том в нём может быть до терабайта памяти.
Стоит иметь ввиду, что здесь 10 ГБ SLC-кэша, то есть всегда первые 10 ГБ при одной операции записи быстрые – и это очень немало для тех устройств, где он может применяться. Всегда, сложно представить сценарий, где будут востребовано хотя бы столько, а при учёте к какому классу относится BG4 – так вдвойне. А вот при чтении, что более важно, он выстреливает аж до 3 ГБ/с. Но в тоже время никак нельзя пройти мимо явно завышенных скоростных показателей и в МБ/с и в IOPS-ах. Во всех бенчмарках он показал порядочно меньшие результаты, а кое-какие тесты мы делали больше раз чем обычно, просто не верилось. Ещё к нехорошим моментам стоит отнести высокие температуры работа. Даже во время бездействия BG4 разогревается до 55-60 °C, а в стеснённых корпуса ноутбука будет ещё хуже.
Toshiba BG4 вы не найдёте в продаже в обычных розничных магазинах. Это исключительно продукт для OEM-партнёров. Его можно будет встретить в каком-нибудь ноутбуке или планшете, но не отдельным устройством. Оттого и о цене говорить нечего. В ближайшем будущем крайне вероятно, что Toshiba выпустит и потребительский вариант BG4. Так в недалёком прошлом OEM-ный Toshiba BG3 продавался под видом потребительского как OCZ RC100. Вероятно, это будет OCZ RC200.
Как бы там ни было, в конечно итоге накопитель очень любопытный и явно найдёт места применений. Попался Toshiba BG4 в ультрабуке/прочей компактной электронике – считай повезло.
Хорошо:
- Сверхкомпактный дизайн;
- Ёмкость до 1 ТБ в рамках крошечной микросхемы;
- Скорости работы;
- Низкое энергопотребление.
Не хорошо:
- Высокие температуры работы;
- Завышены скоростные характеристики.
