Твердотельные накопители Toshiba XG5 и XG5-P

Твердотельные накопители (SSD) характеризуются большой скоростью передачи данных, высокой устойчивостью к ударным нагрузкам и вибрации, малой массой и более низким энергопотреблением, чем у накопителей на жестких магнитных дисках. Одним из лидеров рынка SSD является компания Toshiba, обладающая собственным производством современных микросхем флэш-памяти, к которым относится и 64-слойная 3D TLC BiCS Flash (Bit Cost Scalable —с настраиваемой стоимостью бита). Технология BiCS позволяет увеличивать плотность упаковки и повышать количество слоев при совершенствовании производственных процессов. Она построена на ячейках с ловушкой заряда, при разработке которой были устранены почти все недостатки планарных NAND с ячейками, построенными на основе транзисторов с плавающими затворами. Увеличить плотность хранения информации в чипах такой архитектуры можно за счет вертикального и горизонтального масштабирования. Новое устройство ячеек памяти обеспечивает бо́льшие надежность и долговечность изделий по сравнению с продукцией, созданной на основе традиционных планарных NAND.

Используя собственные микросхемы, разработанные по технологии 3D TLC BiCS Flash, и контроллеры, компания Toshiba расширила сектор клиентских SSD, обладающих высокими характеристиками. Эти твердотельные накопители можно эффективно применять в самых разных областях: от мобильных компьютерных сред до серверов начального уровня, а также систем с повышенными требованиями к безопасности, в которых используются модели с технологией SED (Self-Encrypting Drive — самошифруемый диск, где реализовано аппаратное шифрование информации). Остается добавить, что в линейках этих продуктов представлены модели с различными форм-факторами и интерфейсами. Потенциал накопителей указанного сектора будет оценен далее на примере моделей, относящихся к сериям XG5 и XG5-P.

О разработке накопителей серии XG5 компания Toshiba объявила еще в мае 2017 г., однако массовый выпуск изделий этой серии начался сравнительно недавно. Данные накопители типоразмера M.2 2280 поддерживают протокол NVMe. Серия включает модели объемом 256, 512 и 1024 Гбайт (1 Гбайт = 1 000 000 000 байт). Использование интерфейса PCIe Gen3х4 и кэш-памяти SLC позволило производителю получить скорость последовательной записи 2100 Мбайт/с и последовательного чтения — 3000 Мбайт/с. Другим достоинством новых SSD является низкое энергопотребление. По сравнению с предшествующими твердотельными накопителями компании Toshiba потребляемая мощность в режиме ожидания снижена более чем на 50% и обычно не превышает 3 мВт.

Рекомендуемые области применения накопителей XG5:

• тонкие высокопроизводительные ноутбуки;
• стационарные ПК и ноутбуки обычных пользователей;
• компьютерные системы общего назначения;
• серверы и системы хранения информации.

Также в 2017 г. компания Toshiba объявила о выпуске твердотельных накопителей серии XG5-P. По архитектуре и конструкции они во многом схожи с появившимися ранее моделями серии XG5, но превосходят их по производительности и максимальному объему, сохраняя при этом сравнительно низкие показатели энергопотребления. Серия XG5-P включает накопители типоразмера M.2 2280 объемом 1024 и 2048 Гбайт (1 Гбайт = 1 000 000 000 байт). Они оснащены интерфейсом PCIe Gen3x4 и поддерживают протокол NVMe 1.2.1. Скорость последовательного чтения достигает 3000 Мбайт/с, последовательной записи — 2200 Мбайт/с. Производительность на операциях с произвольным доступом может составлять до 320 000 IOPS в режиме чтения и 265 000 IOPS в режиме записи.

Рекомендуемые области применения накопителей XG5-P:

• рабочие станции;
• игровые системы и ПК обычных пользователей;
• встраиваемые высокопроизводительные устройства;
• корпоративные компьютеры с интенсивным чтением.
  
  

  Рис. 1. Внешний вид SSD XG5 1024GB и SSD XG5-P 2048GB

Возможности накопителей серий XG5 и XG5-P можно оценить на примере двух старших моделей SSD, имеющих информационные объемы 1024 Гбайт и 2048 Гбайт. Данные модели получили наименование KXG50ZNV1T02 и KXG50PNV2T04 соответственно. Внешний вид этих SSD (далее SSD XG5 1024GB и SSD XG5-P 2048GB) представлен на рис. 1, а основные характеристики — в таблице.

Накопители обладают компактными размерами и малым весом, выпущены в бескорпусном варианте с односторонним монтажом всех элементов (рис. 1).

Скоростные возможности SSD XG5 1024GB и SSD XG5-P 2048GB были оценены в процессе тестирования. В качестве тестовой системы использовался высокопроизводительный мини-ПК, созданный на основе комплекта Intel NUC7i7BNHX1 и часто применяемый в качестве компактного офисного компьютера, а также компьютера различных встраиваемых комплексов.

Рис. 2. Системный блок тестового компьютера

Конфигурация системного блока тестового компьютера (рис. 2):

• процессор — Intel Core i7-7567U (литография 14 нм, микроархитектура Kaby Lake, 2 физических ядра, работающих с 4 потоками на тактовой частоте от 3,5 ГГц до 4 ГГц, кэш 4 Мбайт, TDP 28 Вт);
• материнская плата — Intel NUC7i7BNB;
• графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel Iris Plus 650;
• оперативная память — два модуля CT16G4SFD824A (Crucial 16GB DDR4-2400 SO-DIMM);
• дисковая подсистема — Intel SSD 545s Series 256GB (системный накопитель);
• блок питания — внешний компактный блок FSP065-10AABA (AC-DC: вход — 100–240 В/50–60 Гц; выход — 19 В, 3,43 A, 65 Вт max);
• операционная система — Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit.

На рис. 3 приведен один из тестируемых накопителей, установленный в системный блок.

Рис. 3. Тестируемый SSD в системном блоке

Оценки емкостных параметров SSD XG5 1024GB и SSD XG5-P 2048GB, выполненные с помощью штатных средств Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit, представлены на рис. 4.

Рис. 4. Емкостные параметры SSD XG5 1024GB и SSD XG5-P 2048GB

При оценке емкостных параметров указанных устройств необходимо помнить, что производители накопителей приводят информационную емкость своих изделий в десятичных единицах. Это означает, что в мобильных, стационарных и встраиваемых накопителях 1 Гбайт = 1 000 000 000 байт. В результате в десятичных единицах показатели информационной емкости накопителей SSD XG5 1024GB и SSD XG5-P 2048GB составляют 1 024 191 361 024 байт и 2 048 390 066 176 байт (рис. 4). Реальные показатели оказались даже немного больше объявленных производителем значений.

А вот в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, 1 Гбайт = 1024 × 1024 × 1024 байт. Как результат, показатели информационной емкости 1 024 191 361 024 байт и 2 048 390 066 176 байт преобразуются и приводятся уже как 953 Гбайт и 1,86 Тбайт соответственно (рис. 4). Остается добавить, что указанные единицы часто обозначаются как GiB, MiB, KiB.

Рис. 5. Оценка скоростных параметров SSD XG5 1024GB тестами CrystalDiskMark 5.2.0

Рис. 6. Оценка скоростных параметров SSD XG5-P 2048GB тестами CrystalDiskMark 5.2.0

Скоростные возможности накопителей SSD XG5 1024GB и SSD XG5-P 2048GB были оценены с помощью соответствующих тестовых программ. Результаты приведены ниже:

• на рис. 5 и 6 — оценки, полученные с помощью тестовой программы CrystalDiskMark 5.2.0;
• на рис. 7 и 8 — оценки, полученные с помощью тестовой программы ATTO Disk Benchmark.
  
  

  Рис. 7. Оценка скоростных параметров SSD XG5 1024GB тестами ATTO Disk Benchmark

Рис. 8. Оценка скоростных параметров SSD XG5-P 2048GB тестами ATTO Disk Benchmark

Как следует из этих оценок, SSD XG5 1024GB и SSD XG5-P 2048GB, выпущенные компанией Toshiba, продемонстрировали очень высокие значения скоростных параметров. Более того, в ряде тестов полученные результаты даже превышают значения, объявленные производителем. При этом скоростные параметры данных SSD превосходят аналогичные параметры не только традиционных 2,5- и 3,5-дюймовых жестких дисков, но и даже новейших вариантов 2,5-дюймовых SSD с интерфейсом SATA3. В других компьютерных системах исследуемые твердотельные накопители, возможно, покажут еще более высокие результаты.