Тестируя в конце прошлого года внешний SSD Samsung T5, мы убедились в очевидной вещи: при сохранении «традиционной» схемы из SATA-накопителя и моста USB—SATA переход на «полноценный» USB 3.1 Gen2 (а Т5 — как раз одна из первых массовых «флэшек», поддерживающих эту версию стандарта) особого смысла не имеет. Причина? Не менявшийся уже более 10 лет SATA банально... стал медленнее USB.
Такого на рынке внешних накопителей не было никогда. Были моменты во время внедрения новых версий USB (сначала 2.0, а потом и 3.0), когда от них отставали сами носители данных, но не их интерфейсы. Да и отставали-то не слишком долго — на момент появления USB 2.0, например, ноутбучные винчестеры (на тот момент самый подходящий для этой области носитель данных) имели максимальную скорость в ≈20 МБ/с, но во время его массового использования и до выхода в свет USB 3.0 «ушли» за 60 МБ/с хотя бы в начале диска. В любом случае, использовали они в то время интерфейсы типа АТА66, АТА100, а дальше и разные модификации SATA, которые в каждый момент времени были быстрее, нежели существовавшие версии USB.
Но сама медлительность носителей как раз и начала вынуждать наиболее требовательных пользователей мигрировать на внешние SSD — которые получались как правило в результате «прикручивания» моста с поддержкой уже существовавшего USB 3.0 к внутреннему SSD с SATA600 (первые модели поддерживали только SATA300, но они в любом исполнении не были массовыми из-за высокой цены — и во многом вследствие этого низкой емкости). Первое время делалось это при помощи «стандартных» коробочек для винчестеров и, соответственно, SSD в форм-факторе 2,5” 7 мм, затем появились более компактные «карточные» твердотельные накопители (mSATA и M.2), которые лучше подходили для «карманного» использования, так что многие компании освоили выпуск уже специальных коробочек для них, а то и вовсе законченных решений на этой базе — и всех все устраивало. «Красоты» появившегося около пяти лет назад USB 3.1, правда, пришлось демонстрировать при помощи странноватых мутантов, типа внешнего RAID0 на паре SATA SSD, но самая скоростная (возможно — уже и навсегда) версия стандарта долгое время была лишь экзотикой, так что положения дел не меняла. Но год назад Intel встроил поддержку USB 3.1 в свои чипсеты, AMD сделала это еще раньше — и дорогая экзотика (внезапно!) превратилась в массовое решение. Которому нужны были соответствующие накопители, что привело к обновлению ассортимента их производителей... Но вот оказались они (как и следовало, конечно, ожидать) не совсем соответствующими.
Есть ли решение проблемы? Да — твердотельные накопители с интерфейсом PCIe появились достаточно давно, а после разработки протокола NVMe (учитывающего их особенности в отличие от древнего AHCI — изначально дебютировавшего совместно с винчестерами или, даже, еще более медленными накопителями) они постепенно начали становиться массовыми. Одна линия PCIe 3.0 медленнее режима SuperSpeed10 (самого быстрого в рамках USB), а вот двух уже достаточно — но как раз столько и используется в бюджетных SSD этого сегмента. «Небюджетные» рассчитаны на PCIe 3.0 х4, но могут работать и в режимах х2 и даже х1 — так что тоже подойдут. Просто нужны соответствующие контроллеры, первый из которых появился приблизительно год назад — им стал JMicron JMS583. К концу прошлого года свет увидело аналогичное, но чуть более дешевое решение от ASMedia — ASM2362. Впрочем, более дешевое оно лишь относительно — коробочки на втором стоят порядка $15, а на первом — $20 и более, в то время, как «обычный» USB—SATA (типа используемого в том же Samsung T5 ASM235) позволяет уложиться и в 10 долларов, а то и менее. Кроме того, пока еще дороже стоят сами NVMe-накопители — паритет с SATA-собратьями той же емкости ожидается лишь к концу года. В итоге нет ничего удивительного в том, что эти мосты пока еще как правило игнорируются производителями «готовых» внешних SSD: в обоих случаях получается накопитель с USB 3.1, а попробуй еще объясни нормальному «человеку с улицы», что более дорогое устройство, но с тем же интерфейсом просто заметно быстрее из-за внутренних особенностей. Энтузиастам же никто не мешает приобрести подобную коробочку самостоятельно, добавить к ней SSD «по вкусу» и пользоваться в свое удовольствие. Поэтому мы решили протестировать оба варианта — и заодно познакомить с ними широкие массы трудящихся: вдруг им такое тоже нужно, а они об этом еще не знают :)
Заметим, что есть и более радикальный способ решения проблемы — Thunderbolt 3, скоростные возможности которого полностью соответствуют возможностям PCIe 3.0 х4, т. е. и самым быстрым SSD тоже. Такой вариант мы тоже тестировали и он нам понравился всем, кроме... Цены и низкой распространенности самого интерфейса. Впрочем, сейчас он «превратился» в USB 4.0, да и Intel грозится встроить его поддержку непосредственно в чипсеты, но вот совместимости с «классическим» USB 2.0/3.x у него от этого не появится. Поэтому USB 3.1 долго сохранит свою актуальность, несмотря на ограниченную производительность — снабженный им накопитель можно хоть к телевизору подключить, хоть к старому компьютеру, а с Thunderbolt 3 такой номер не пройдет. В общем, даже если в ближайшее время этот интерфейс и станет стандартом для новых топовых ПК — то только для них, в случаях, когда действительно нужен максимум производительности.
Испытуемые
Как сказано выше, «производство» готового накопителя в данном случае целиком и полностью ложится на плечи покупателя — который для начала должен где-то приобрести саму коробочку. Мы сделали это при помощи Aliexpress, дальше привычные 10 дней ожидания, пока посылки дойдут до Московской области, распаковка...
Устройства выглядят как братья (пусть и не близнецы): солидный брусок из анодированного алюминия с закрепленными болтиками торцевыми крышечками. Коробочка на JMS583 покрупнее: 125×40×10 мм. На ASM2362 — компактнее: 105×35×12 мм.
Вскрытие показало, что связано это с разной конструкцией основной платы: в первом случае контроллер стоит между разъемами USB и M.2, а во втором — на обратной стороне платы. В любом случае это, конечно, куда компактнее внешних винчестеров, однако несколько пугает на фоне того же Samsung T5. В первую очередь из-за того, что карты M.2 могут быть длинными — до 80 мм (даже до 110, но этот вариант достаточно экзотичен), причем именно на такие и приходятся основные объемы продаж, так что производителям пришлось озаботиться поддержкой всех вариантов. Вот если ориентироваться на продажи готовых изделий, тут, пожалуй, есть смысл «заточиться» под Toshiba BG3 с его габаритами 22×30 мм :) С другой стороны, корпуса под SATA M.2 на данный момент обычно тоже «страдают» той же универсальностью, что приводит и к аналогичным солидным габаритам, но в этом случае есть какое-никакое предложение для карт формата 2242 (без более крупных). Под PCIe — нет.
Комплект поставки в обоих случаях идентичный и трогательно-исчерпывающий: отвертка, 20 см кабель USB А—C и три теплопроводящих наклейки — поскольку многие NVMe-накопители сильно нагреваются. К сожалению, как выяснилось, ASM2362 и сам по себе тот еще горячий парень, так что об отводе тепла от него имеет смысл позаботиться всегда, когда потребности выходят за рамки простого копирования десятка-другого гигабайтов файлов. JMS583 в работе куда холоднее (вот оно — потенциальное обоснование более высокой цены :)).
Отметим, что оба контроллера поддерживают не просто только PCIe-накопители, а лишь те из них, которые используют протокол NVMe! Понятно, что таких большинство, но... может же у человека «освободиться» старенький Plextor M6e или Kingston HyperX Predator, благо когда-то они были топовыми, а сейчас уже далеко нет. Да, конечно, они рассчитаны лишь на PCIe 2.0, так что при использовании лишь двух линий до ограничений USB 3.1 «не дотянутся». Но быстрее SATA600, все же (следовательно, и внешних накопителей, использующих внутри данный интерфейс) — но «переделать» их во внешнее исполнение не получится из-за несовместимости обоих контроллеров с протоколом AHCI. Это мы проверили непосредственно — воспользовавшись как раз Plextor M6e. Ну а что SATA-накопители сюда устанавливать бесполезно — и проверять не стали: думаем, это очевидно всем (хотя некоторые и пытаются — судя по отзывам).
Оба поддерживают и TRIM — но только для NTFS. Если отформатировать раздел как exFAT, то нет. В общем-то стандартное поведение: хотя Microsoft одно время обещал реализовать поддержку и для второй файловой системы (в некоторых ОС это сделано), не слишком понятно, нужно ли ей это с учетом размера кластеров. Во всяком случае, с USB—SATA и просто с SATA ровно то же самое, т. е. по этому пункту отличий нет. А скорость мы сейчас и проверим.
Тестирование
Методика тестирования
Методика подробно описана в отдельной статье. Там можно познакомиться с используемым программным обеспечением, а вот в качестве тестового стенда мы использовали NUC 7i7BNH: поскольку обычно применяемая нами системная плата не поддерживает ни USB 3.1 Gen2, ни Thunderbolt 3 именно его мы в свое время использовали и для расширенного тестирования Samsung T5, и для ознакомления с Samsung X5. Причем для сравнения с последним в том же NUC протестировали и внутренний WD Black 2018 на 500 ГБ — который сегодня будем использовать в качестве «рабочего тела» для обеих коробочек. Это все дает нам пять разных конфигураций, скорость которых и будет приведена далее на диаграммах. А подробные результаты тестирования в табличном виде можно (как обычно) получить в отдельном файле в формате Microsoft Excel.
В сегодняшнем тестировании для всех испытуемых использовалась файловая система NTFS. Кэширование записи для USB-накопителей включено (у TB3 этой проблемы нет — там оно по-умолчанию включено сразу).
Последовательные операции
Начнем мы сегодня с этой группы тестов, недвусмысленно намекающей на то, что в перспективе альтернатив Thunderbolt-режиму USB 4.0 для скоростных накопителей нет: это единственный способ дать внешнему устройству пропускную способность лучших внутренних. Но ежели без фанатизма, то конвертеры NVMe—USB являются разумным компромиссом — скоростные возможности USB 3.1 полностью задействованы, производительность выше, чем у SATA (до сих пор остающегося наиболее массовым стандартом, причем в ряде случаев еще и «в исполнении» винчестеров — сравнительно с этим имеем не только лишь достаточную, а избыточную «скорострельность»), совместимость со «старыми» системами полная. Единственное, что смущает — сильное «проседание» в однопоточном режиме, так что не будем полагаться на низкоуровневые утилиты, а проверим производительность и на файловом уровне.
Работа с большими файлами
Вот так уже лучше — и больше похоже на правду. На рекорды, впрочем, не тянет — поскольку мы уже видели Thunderbolt :) С другой стороны, Х5 и среди накопителей с этим интерфейсом самый быстрый — многие как раз на ≈1 ГБ/с только и рассчитаны. А столько мы можем получить и от USB 3.1 — куда дешевле и с сохранением совместимости со старыми версиями USB. Понятно, что ценой потерь в скорости — к примеру, на порту USB 3.0 (не говоря уже о 2.0) разницы с тем же Т5 (и другими реализациями USB—SATA) не будет вовсе. Но если «под рукой» уже есть системы, где этим можно воспользоваться — можно и доплатить. Или пока не спешить, а подождать снижения цен как на сами SSD, так и (возможно) на коробочки. Главное, что способ почти удвоить производительность есть — и не только в теории.
Тем более, что операции записи все еще даются твердотельным накопителям куда хуже, чем чтение данных. Особенно это касается бюджетных решений, которые подобная схема подключения зачастую может и вовсе никак не ограничить. Black 2018 — не совсем бюджетный, но и ему вот почти хватило. Другой вопрос, что «медленный» NVMe может даже и отстать от «хорошего» SATA — но в перспективе может и стоить при этом дешевле. А читаться — все равно радикально быстрее, поскольку тут давно уже важна как раз пропускная способность интерфейса.
Для подобных операций верно сказанное про запись. Особенно если это касается «случайной» нагрузки — ее одной лишь пропускной способностью ускорить не получается: важны и другие характеристики интерфейса. Поэтому выигрыш у связки USB—SATA невелик — но все равно не проигрыш. А вот проигрыш «более прямому» способу подключения — заметен. Но как компромисс по цене, скорости и совместимости — очень хорошо.
Производительность в приложениях
Основной проблемой внешних накопителей в качестве «системных» является... само по себе обеспечение работы в таком режиме :) Впрочем, в разных операционных системах дела обстоят по-разному, да и многие нагрузки тестового пакета применимы к любым устройствам, так что остается только отметить вообще небольшой разброс результатов, обусловленный тем, что сегодняшнее прикладное программное обеспечение не слишком-то перегружает работой любой SSD. Ну а наши сегодняшние герои ровно посередине получившегося диапазона.
Если же убрать ограничения со стороны ПО, то, все же, не ровно — а ближе к нижнему краю. Но это просто у нас диапазон такой получился — смещенный вверх. Ниже Samsung T5 и других внешних SSD есть еще масса всяческих накопителей — вплоть до бюджетных флэшек или любых винчестеров, демонстрирующих зачастую на порядок более низкую скорость. А JMicron JMS583 и ASMedia ASM2362 позволяют получить не меньше, а заметно больше.
Итого
В принципе, результаты были предсказуемы заранее: смена «внутреннего» интерфейса опять делает слабым звеном «внешний», поскольку производительность начинает определяться именно им — за исключением случаев носителей данных с низким собственным быстродействием, но у тех есть и свои достоинства, так что они всегда (со)существовали со скоростными и никуда не пропадают :) В сегменте же высокой производительности мы опять вернулись в теплое ламповое прошлое, когда «тормозит» именно USB. Правда, происходит это на куда более высоком уровне, чем лет пять назад, не говоря уже о десяти годах, что постепенно лишает «гонку за скоростью» всякого смысла. Те, кому USB 3.0 «выше крыши», продолжают покупать накопители с этим интерфейсом, но со скоростями в 100 МБ/с и ниже. А тем, кому этого мало, не обязательно нужны гигабайты в секунду топовых устройств с интерфейсом Thunderbolt 3 (тем более, со всеми их проблемами «в нагрузку»). Этой группе индустрия и готова предложить компромиссное решение — в меру быстрое, но достаточно удобное и не слишком дорогое. Специфика ценообразования такова, что самостоятельная сборка внешнего SSD на базе одной из подобных коробочек и NVMe-накопителя среднего класса может обойтись дешевле, чем покупка готового устройства на традиционной связке USB—SATA.
