Ретроклокинг. разгоняем SSD06.02.2024 10:16

Оглавление

Вступление

Лаборатория продолжает цикл статей о ретроклокинге. В этот раз я решил отойти от канонов, отложив в сторону процессоры, оперативную память и видеокарты, и уделить более пристальное внимание дисковой подсистеме.

В далеком 2016-м году я уже делал попытку выяснить, какие HDD лучше подходят для использования в ретро-системах, и как выбор накопителей сказывается на результатах в PCMark 2004. Коллективное фото такого эксперимента представлено ниже, а саму статью можно найти по ссылке: Ретроклокинг: разгоняем HDD.

За прошедшие восемь лет много чего успело измениться. SSD де-факто уже считаются основным стандартом накопителей (даже для построения низкобюджетных сборок), а интерфейс SATA-III давно передал эстафету современному NVMe. Рамки ретро-систем плавно продолжают расширяться и уже одним краем зацепили ранние платформы на LGA 775, некогда считавшиеся вполне подходящими для офисных задач, либо для серфинга в интернете. Конечно, LGA 775 в полной мере еще рано относить к ретро-сегменту, но материнские платы с поддержкой первого поколения шины PCI-Express, процессорами Intel Pentium 4 и первого поколения Intel Core 2 Duo, уже слабо подходят для вышеназванных задач. И основа моего тестового стенда будет базироваться на одной из таких материнских плат.

Если раньше для тестирования, построения ретросборок и ретроклокинга я еще использовал традиционные жесткие диски, то сейчас полностью перешел на SSD. Это быстро, удобно и дешево. Для той же Windows XP модели объёмом 128 Гб хватает на все случаи жизни, хотя для определенных задач может хватить даже ¼, 1/8 и так далее от этого объема.

Подготовка к тестированию

За все время проведения различных экспериментов у меня накопилось различное количество SSD-накопителей разного объема, отличающихся типом подключения. Для 486-х систем давно была приобретена пара SSD объемом 8 Гб — Kingston SSDNow S100 (SS100S2/8G); выбор объема был обусловлен ограничениями BIOS материнских плат по объему поддерживаемых накопителей.

Конечно, можно было выбрать DOM, Compact Flash карты и другие виды накопителей, но меньше, чем 8 Гб в классическом форм-факторе SSD 2.5» c интерфейсом SATA, я не встречал. Эта модель будет отправной точкой в данном тестировании.

По информации производителя, 8 Гб SSD Kingston SSDNow S100 поддерживает SATA интерфейс 1-го и 2-го поколений или же SATA-150 и SATA-300, что обеспечивает последовательную скорость чтения на уровне 90 Мб/с и 30 Мб/с на запись. Для 16 Гб модели SSD эти скорости составляют 230/75 Мб/с. Но они все равно выше, чем у HDD из прошлого века.

Два накопителя как раз позволят проверить утверждение, влияет ли доступный объём SSD на итоговую производительность. Поэтому в ходе тестирования на первый накопитель будет установлена Windows XP SP3 со всеми тестами и бенчмарками, при этом объём свободного пространства будет равен 10% всего объема SSD. Второй же накопитель будет полностью пустым и отформатирован средствами ОС.

Вторым SSD будет является Kingston SSDNow V300 Series объемом 60 Гб (SV300S37A/60G). Кто хочет погрузиться в его обзор и сравнение с другими SSD аналогичных объёмов, может перейти по ссылке на статью уважаемого мною автора I.N.:

Объёма 60 Гб уже хватает на несколько копий Windows XP с различными тестами и бенчмарками. В отличиt от предыдущего SSD, Kingston SSDNow V300 Series поддерживает SATA интерфейс последней версии, он же SATA-III, либо SATA-600. По данным производителя линейная скорость чтения составляет 450 Мб/сек и столько же на запись, что в разы больше, чем у 8 Гб модели.

Следующим участником будет являться SmartBuy Ignition Plus 120GB. Объём вырос в 2 раза, линейная скорость чтения находится на уровне 530 Мб/сек, скорость записи на уровне 430 Мб/сек, что вплотную приближается к пропускной способности самого стандарта SATA-III — 600 Мб/сек.

Данный SSD был как раз приобретен мною для разнообразных тестов, но что интересно, он наотрез отказался работать в материнской плате на базе системной логики NVIDIA nForce4 SLI в среде с Windows XP. В BIOS он благополучно инициализировался, но подключение вторым SSD намертво вешало всю систему на этапе загрузки ОС. Я наблюдал лишь чёрный экран, вот такая несовместимость.

Более емкие модели я брать не стал, во-первых производительность все равно упрется в пропускную способность SATA интерфейса, а он, напомню, у ранних LGA775 плат лишь второго поколения и во-вторых: брать современные 1 Тб или 500 Гб SSD для таких целей имхо избыточно, проще поискать что-то из б/у на AVITO.

Поэтому переходим к следующему представителю, который коренным образом отличается от всех SATA SSD. Kingston HyperX Predator объемом 240 Гб относится к PCI-Express SSD второго поколения с четырьмя линиями PCI-E. Хотя накопитель и работает с интерфейсом PCI-Express 2.0, но он является не NVMe, а AHCI-устройством, соответственно, он без каких-либо проблем может быть загрузочным для Windows XP и не требует никаких драйверов.

Скоростные характеристики для шины PCI-Express 2-го поколения выглядят следующими: 1400 МБ/с (чтение) и 600 МБ/с (запись). Как видите эти цифры уже выглядят более внушительными по сравнению с обычными SATA SSD. Но Kingston HyperX Predator будет трудится в материнской плате с PCI-Express слотом первого поколения, посмотри на этом скажется его производительность.

Вот мы подходим вплотную к дням сегодняшним. Чтобы получить максимальный результат в PCMark 2005, да и просто сделать, чтобы накопитель не был узким местом понадобится что-то современное и производительное. Мой выбор пал на проверенную временем модель — Samsung 980 Pro объёмом 1 Тб. Я приобрел версию с оригинальным радиатором и установил её в PCI-Express M2 SSD адаптер с четырьмя линиями PCI-Express.

Данный SSD накопитель рассчитан на установку в материнские платы с поддержкой стандарта PCI Express 4.0 и способен в таких условиях выдавать скорости порядка 7000 Мб/с на чтение и 5000 Мб/с на запись. Чтобы проверить, как ему будет работаться на шине PCI Express 1.0, узнаем ниже в тестах. Стоит отметить, что просто так «подружить» NVMe SSD и Windows XP не получится, нужны специальные драйверы, ибо Windows XP знать не знает о существовании такого рода устройств. Желательно интегрировать все драйверы в дистрибутив Windows XP, но можно воспользоваться готовыми сборками, например Windows XP Professional SP3×86 — INTEGRAL EDITION, которые можно найти на zone94.com.

На данный момент времени существуют несколько NVMe драйверов для Windows XP, перечислю все их ниже:

• Kai-Schtrom OFA NVMe driver v1.3 (по некоторым источникам 1.3 версия более стабильна чем 1.5);
• Kai-Schtrom OFA NVMe driver v1.5;
• Microsoft NVMe driver v6.1.7601.23403;
• Samsung NVMe driver v3.3.0.2003;
• Silicon Motion NVMe driver v10.4.49.0.

В зависимости от материнской платы, чипсетных драйверов и других нюансов может потребоваться перебрать не один NVMe драйвер. В моем случае, мне хорошо подошел Microsoft NVMe driver, хотя, казалось бы, для SSD Samsung 980 Pro должен подойти Samsung NVMe driver, однако его установка не давала возможность увидеть SSD силами операционной системы. С драйвером Microsoft никаких проблем в ходе тестирования у меня не возникало.

Если Samsung 980 Pro это практически предел по скоростным характеристикам, то, что же может быть еще лучше, чтобы взобраться на вершину пьедестала в спортивных дисциплинах, где результат тестов напрямую зависит от HDD/SSD? Ответ здесь только один: пара SSD в RAID 0. Но беда в том, что количество слотов PCI-Express было небольшим и часто на материнских платах был один слот с 16-тью линиями для видеокарты и еще один слот, как правило с одной линией x1 PCI-e. Сама шина PCI-Express появилась еще во времена Socket 478, на конкурирующей платформе это относится к Socket 754.

Примером может быть ASUS P4GD1, в основе которой лежит чипсет Intel 915P:

Либо AsRock P4i945GC, которая основана на алогичном наборе системной логики:

Были и другие платы, но помимо основного разъема PCI-Express x16 они имели дополнительный/-ые с одной линией, чего явно недостаточно для NVMe накопителей, которые используют сразу 4 линии. Ситуация улучшилась, когда компания Nvidia представила технологию SLI. Материнские платы на nForce 4 SLI уже начали предоставлять два слота PCI-E x16, и если в первый слот устанавливалась видеокарта, то во второй можно устанавить PCI-E SSD накопитель, при этом скорость слота для видеокарты снижалась до 8 линий, но зато у SSD в своем распоряжении было целых 8 линий PCI-Express.

Немного позднее компания Nvidia представила обновленное решение, благодаря которому материнские платы стали поддерживать 32 линии PCI-Express, для AMD и Socket 939 хорошим примером может считаться материнская плата ASUS A8N32-SLI Deluxe, а для LGA775 — ASUS P5N32-SLI Deluxe.

Первая плата поддерживала процессоры AMD Athlon 64×2 и AMD Athlon 64 FX, а вторая все Pentium 4, Pentium D и Pentium 5xx/6xx серий в исполнении LGA775 (процессоров с микроархитектурой Core тогда еще не было).

И вот возвращаясь к вопросу, что быстрее Samsung 980 Pro, компания Western Digital имеет в своем распоряжении ответ на этот вопрос — SSD накопитель WD Black AN1500 NVMe AIC. Ко мне попала в руки модель отъёмом 1 Тб. Данный PCI-e SSD использует 8 линий PCI-express 3-го поколения, а значит, его смело можно устанавливать во второй PCI-e х16 слот.

Физически SSD накопитель от WD представляет RAID-0 плату с контроллером Marvell 88NR2241 и парой WD SN730 NVMe SSD объемом 512 Гб каждый. Для Windows 10 и Windows 11 драйверов для этого накопителя не требуется, все работает из коробки.

Однако заставить работать этот SSD в Windows XP, даже перепробовав установку со всеми доступными NVMe драйверами, мне не удалось.

С разными драйверами я наблюдал разное поведение, где-то отображалось одно NVMe WD_Black AN1500 SCSI Disk Device, где-то сразу 4, но положительного результата я так и не увидел.

Чего не скажешь о Samsung 980 Pro 1 Тб.

Для продолжения тестов мне требовалось нечто более чем, Samsung 980 Pro и в результате был найден Intel Optane 900P объемом 240 Гб! Данный SSD представляет собой PCI-e x4 накопитель с поддержкой стандарта PCI-Express 3.0.

Благодаря использованию сверхскоростной памяти 3D XPoint с прямым доступом (вследствие чего каждая её ячейка может быть прочитана или записана независимо, а доступ к массиву 3D XPoint осуществляется в многоканальном режиме даже при мелкоблочных операциях) и другим особенностям накопителей Intel с памятью 3D XPoint им нет равных в любых операциях с данными.

Казалось бы, тестовый набор сформирован, но для полноты картины я решил добавить классический HDD с интерфейсом SATA-II — Western Digital WD Caviar SE (WD800JD).

Объем этого HDD составляет 80 Гб, число пластин равно одной, скорость вращения шпинделя — 7200 оборотов/мин, объем буфера равен 8 мегабайтам. Посмотрим, как среднестатистический жёсткий диск будет конкурировать с младшим SSD.

Я все же хотел добиться от SmartBuy Ignition Plus 120GB хоть какой-то работы в Windows XP и в результате этот SSD принял участие в тестах благодаря внешнему SATA контроллеру на базе чипа Asmedia ASM1061. Asmedia ASM1061 достаточно популярное решение, этот контроллер можно часто встретить даже на современных оверклокерских материнских платах, благодаря его совместимости с Windows XP, которую до сих пор использую оверклокеры для однопоточных тестов, а также для тестов видеокарт в 3Dmark 2001 — 2006. PCI-e контроллер оснащается одной линией PCI-express и позволяет подключить два SATA-III накопителя.

Проблем с установкой SSD не возникло и SmartBuy Ignition Plus 120GB как ни в чем небывало отобразился в списке устройств. Дополнительно я решил провести тесты и для Kingston SSDNow V300 Series 60 Гбайт, чтобы выяснить что же окажется более производительным: интегрированный SATA-II контроллер в материнской плате, либо SATA-III контроллер и SATA-III SSD, подключенный по шине PCI-E первого поколения.

Чтобы наглядно понять о каких скоростях идет речь привету таблицу пропускной способности шины PCI-Express:

Соответственно накопитель, подключенный напрямую к SATA-II порту, может передать до 300 Мб/с, в то время как SSD, подключенный к SATA-III контроллеру с пропускной способностью 600 Мб/с, но подключенный по шине PCI-Express Gen1 — всего 250 Мб/сек. В тестах ниже посмотрим какова будет реальная картина для SSD, поставленного в такие условия. Такие условия вполне реальные, ведь в материнские платы с одной линией PCI-e как раз можно установить аналогичный контроллер.

Тестовый стенд

Я очень долго подходил к выбору материнской платы. С одной стороны, мне нужны были два слота PCI-Express с количеством линий не менее восьми на каждый, с другой — плата не должна относиться к последнему поколению моделей с поддержкой PCI-Express второго поколения, таких как Intel P45 либо x38/x48 или же Nvidia nForce 680/780/790 SLi/Ultra. ASUS P5N32-SLI Deluxe на базе чипсета nForce4 SLI X16 Intel Edition меня полностью устраивала, за исключением того, что она не поддерживала никакие модели процессоров с микроархитектурой Core.

Я пересмотрел массу плат и нашел одну, которая полностью удовлетворяет моим критериям, ею оказалась ASUS P5N32-SLI SE Deluxe, которая практически повторяет дизайн ASUS P5N32-SLI Deluxe, но имеет поддержку процессоров Core 2 Duo. Помимо поддержки двух полноскоростных слотов PCI-e с 16-ю линиями первого поколения, плата имеет шесть портов SATA-II.

В качестве процессора был взят Core 2 Extreme X6800, который является самым быстрым представителем Core 2 Duo. Частота этого двухъядерного процессора составляет 2933 МГц, при частоте FSB равной 1066 МГц. Объём оперативной памяти составил 2 Гб, который был набран двумя планками памяти по 1 Гб с частотой 800 МГц и таймингами 4–4–4–12 1T. В качестве видеокарты выступала модель GeForce 7800GT с объёмом 256 Мб производства ASUS. Все компоненты работали на своих штатных частотах.

По данным AIDA64 итоговый конфиг выглядел следующим образом:

Список тестируемых накопителей:

• Kingston SSDNow S100 (SS100S2/8G) — 8 Гб, SATA-II;
• Kingston SSDNow V300 (SV300S37A/60G) — 60 Гб, SATA-III;
• SmartBuy Ignition Plus (SB120GB-IGNP-25SAT3) — 120 Гб, SATA-III;
• Kingston HyperX Predator (SHPM2280P2H/240G) — 240 Гб, PCI-e x4 Gen.2;
• Samsung 980 Pro Heatsink (MZ-V8P1T0CW) — 1 Тб, M2 NVMe Gen.4;
• WD Black AN1500 NVMe AIC (WDS100T1×0L) — 1 Тб, PCI-e x8 Gen.3;
• Intel Optane 900P (SSDPED1D280GASX) — 280 Гб, PCI-e x4 Gen.3;
• Western Digital WD Caviar SE (WD800JD) — 80 Гб, SATA-III

• SATA контроллер Asmedia ASM1061 — 2x SATA-III порта, PCI-e x1;
• SSD M2 to PCI-e x4 адаптер.

Тестирование проводилось в Windows XP Sp3 с помощью следующего ПО:

• CrystalDiskMark 8.0.4×86;
• AIDA64 5.50.3600 (Disk Benchmark);
• HD Tach v. 3.0.1.0;
• PCMark 2004 v. 1.30;
• PCMark 2005 v. 1.20.

Результаты тестирования

HD Tach v. 3.0.1.0

В качестве тестируемого параметра был взят «Burst Speed» или пакетная скорость чтения, которая показывает с какой скоростью можно получить доступ к данным из встроенной памяти накопителя с упреждающим чтением через контроллер материнской платы.

Наименьший результат получится у накопителей, подключенных через SATA контроллер на базе Asmedia ASM1061. Соответственно, несмотря на использование накопителями SATA-III порта, узким местом получалась шина подключения контроллера к материнской плате где максимальная скорость передачи данных через PCI-e x1 разъем составляет 250 Мб/сек.

Немного лучше, буквально на пару мегабайт в секунду, показали себя все остальные накопители, подключенные через чипсетный SATA-II контроллер материнской платы. В этом тесте нативный SATA-II HDD Western Digital Caviar SE объемом 80 Гб обошел всех конкурентов благодаря наличию буферной памяти размером 8 Мб.

Три PCI-Express накопителя с четырьмя линиями в теории способны передать данные на скорости до 1 Гб/сек, но в лидерах внезапно оказался Samsung 980 Pro, который набирает от этой цифры 73.5%, за ним с небольшим отставанием разместился Intel Optane 900P с 67.9%, а вот скоростные характеристики Kingston HyperX Predator оказались более чем в 2 раза скромнее.

Ниже на скриншоте SSD Kingston SSDNow V300 60 Гб, который подключен напрямую к материнской плате «синий» и через PCI-e x1 контроллер Asmedia ASM1061 «красный» графики. Как видно, по практически идентичному графику чтения, решающую роль играет лишь интерфейс подключения накопителя. При этом нагрузка на процессор в первом случае равна 3%, а через дискретный контроллер уже 19%.

CrystalDiskMark 8.0.4×86

Для полноты картины приведу все скриншоты накопителей в данном популярном тесте:

Как видно, скорости записи проседают на заполненном накопителе, поэтому для тестов лучше максимально освобождать допустимый объем.

Последний и предпоследний скриншоты, наглядно демонстрируют как далеко зашел прогресс в системах хранения данных.

AIDA64 v. 5.00.3333 Disk Benchmark

На скриншоте выше идеально ровная линия, показывающая все преимущество накопителей семейства Intel Optane. И для сравнения ниже результат Kingston HyperX Predator — 240 Гб, PCI-e x4 Gen.2. Обратите внимание на загрузку CPU.

PCMark 2004 v. 1.30

В некоторых подтестах наблюдалась борьба между Kingston HyperX Predator и Kingston SSDNow V300, хотя итоговое преимущество оказалось за более технологически сложным SSD. Первое место занял Intel Optane, который не оставил никаких шансов Samsung 980 Pro. В аутсайдерах оказался классический HDD, а разница между заполненным и пустым накопителем еще раз подтверждает утверждение, что количество записанных данных влияет на скоростные характеристики SSD.

PCMark 2005 v. 1.20

Добрались до момента, ради которого все затевалось. Минимальное значение, полученное на классическом жестком диске равно 7949 баллам, а при использовании SSD — Intel Optane результат уже составляет 13928 очков, или практически двухкратный прирост в данной спортивной дисциплине. Что интересно, результаты Samsung 980 Pro (13616 баллов) не так сильно отличаются от Intel Optane, разница составляет 312 очков, но она есть.

Заключение

Пора подвести итоги. В целом эксперимент у меня оставил самые позитивные впечатления. Для покорения вершин PCMark образца 2004 — 2005 годов необходимы самые скоростные современные SSD. Также на примере Samsung 980 Pro хорошо видно, что если материнскую плату LGA 775 оснастить современным NVMe накопителем, то это заметно увеличит отзывчивость системы, даже с учетом того, что используемая шина PCI-Express относится к первому поколению.

Но если бы удалось заставить работать WD Black AN1500 NVMe AIC в Windows XP, скорее всего, в лидеры вышел бы этот накопитель из-за того, что 8 линий PCI-e могут обеспечить пиковые скорости передачи данных в пределах 2 Гб/с. Этот факт еще раз подчеркивает то, что не нужно бояться устанавливать SSD, характеристики которых превышают спецификации материнских плат, куда они планируются. На приведенных примерах видно, что такие решения благоприятно влияют на итоговую производительность системы.

Думаю, что у большинства системы LGA 775 ассоциируются с поколением материнских плат, которые поддерживают второе поколение шины PCI-Express, ведь, судя по активности темы конференции «Мод XEON LGA771 (Server) => LGA775 (Desktop)», такие системы все еще используются по прямому назначению и даже применяются для игр в связке с GeForce GTX 1650 или даже RTX 3060. Вот как раз для таких случаев можно задуматься о приобретении Samsung 980 Pro.

Если данная статья вызовет интерес, можно сообщить в обсуждении либо в ЛС на форуме, я готов провести еще одно тестирование на платформе со самым скоростным набором системной логики — Intel x48 — при остальных неизменных компонентах для сравнения с сегодняшними результатами. Так что любые идеи в обсуждении — приветствуются.

Мне было бы интересно установить наряду с Intel Optane и Samsung 980 Pro твердотельный накопитель с поддержкой PCI-e Gen.5 с линейными скоростями более 10 Гб/с или что-то иное. Но покупать ради этого такие модели смысла пока не вижу, хотя это можно реализовать краудфандинговым способом, просто нажав кнопку «Спасибо автору» напротив рейтинга статьи.

Полный текст статьи читайте на overclockers.ru