Review Toshiba RC100 – SSD NVMe de buget

Mulți dintre voi asociază SSD-urile NVMe cu segmentul high-end și, implicit, cu prețurile foarte ridicate, iar într-o oarecare măsură tind să vă dau dreptate. Până acum, majoritatea jucătorilor din industrie s-au ferit să vină pe piață cu medii de stocare NVMe accesibile, preferând să satureze această zonă de preț prin SSD-uri SATA entry-level. În ultimul an însă, costurile de fabricație ale memoriilor flash s-au redus considerabil, controllerele NVMe și tehnologiile adiacente acestora au ajuns la maturitate, iar tot mai mulți producători au început să ofere SSD-uri NVMe axate pe zona low cost.

Pentru cei ce nu știu, principalele limitări ale SSD-urilor cu magistrală SATA sunt lățimea de bandă de maxim 560 MB/s și protocolul AHCI, conceput pentru unități hard disk. Non-Volatile Memory Express sau NVMe este un protocol de comunicare logic, introdus pe piață în anul 2011. Spre deosebire de protocolul AHCI, ce poate procesa doar 32 comenzi simultane, NVMe are o limită teoretică de până la 64.000 comenzi simultane și de până la 64.000 de seturi de comenzi în queue. În plus, NVMe aduce și o latență a operațiunilor mult mai mică – doar 2.8μs vs 6.0μs pe AHCI. În termeni simpli, un SSD PCI Express NVMe, fie el entry-level sau high-end, este mult mai rapid decât unul SATA AHCI, mai ales în task-urile intensive, ce impun multe operațiuni I/O. Totodată, există avantaje evidente și atunci când vine vorba de încărcarea sistemului de operare, a aplicațiilor de productivitate și a jocurilor.

Astăzi analizăm Toshiba RC100, un SSD NVMe accesibil, ce este disponibil în variante de stocare de 120, 240 și 480 GB. Unitatea vine în format M.2 2242, fiind așadar potrivită pentru ultrabook-uri și mini PC-uri ce nu pot acomoda SSD-uri M.2 2280, operează pe o magistrală PCI Express 3.1 x2 și este de tip DRAMless. Lipsa memoriei RAM vine ca urmare a prețului de extrem de redus și este compensată prin tehnologia Host Memory Buffer, ce alocă o mică parte din memoria sistemului pentru caching, în vederea obținerii unui număr mai mare de operațiuni pe secundă, dar și a unui consum de energie foarte mic.

Nu cunoaștem modelul exact al controller-ului, însă știm că este unul proprietar de la Toshiba și că vine integrat într-un BGA de mici dimensiuni, alături de NAND-ul Toshiba 64L BiCS3 3D TLC. Fiind un SSD bazat pe NAND TLC, anduranța nu este tocmai la ea acasă, producătorul specificând o limită de 120 TBW pentru unitatea de 240 GB. Unitatea compensează, în schimb, prin garanția de 36 luni, dar și prin prețul de achiziție foarte mic.

Prețuri: 56,99 Euro pentru varianta de 120 GB, 75,45 Euro (330 lei in Romania la Vexio) pentru cea de 240 GB și 133,25 Euro pentru cea de 480 GB. În mod evident, cea mai avantajoasă variantă, atât din punct de vedere al costului/GB, cât și din cel al performanței, este cea de 480 GB, însă nici versiunile de 120 și 240 GB nu dezamăgesc. Acestea din urmă sunt potrivite pentru un sistem de performanțe medii și sunt arhisuficiente pentru stocarea sistemul de operare și a câtorva aplicații sau jocuri.

Specificații Toshiba RC100 240GB:

• Interfață: PCI Express Gen 3.1 x2, NVMe 1.2.1
• Tip NAND: Toshiba 64L BiCS3 3D TLC
• Capacitate: 240 GB (disponibil și în variante de 120 și 480 GB)
• MTBF (durată de viață estimată): 1.000.000 ore
• Viteză de citire operațiuni secvențiale: 1600 MB/s
• Viteză de scriere operațiuni secvențiale: 1050 MB/s
• Random 4K (QD32) citire: 130.000 IOPS
• Random 4K (QD32) scriere: 110.000 IOPS
• Anduranță: 120 TBW
• Consum de energie tipic: 3.2 wați
• Garanție: 36 luni

Ambalaj și construcție

Unitatea vine ambalată într-o cutie de carton simplă și compactă, pe care găsim menționate specificațiile cheie, capacitatea și diverse elemente de identificare. Este protejată printr-un blister de plastic, iar în materie de accesorii nu primim decât un manual de instrucțiuni sumar.

Indiferent de varianta de stocare, SSD-ul vine în format M.2 2242. Operează pe o magistrală PCIe 3.1 x2, iar conectorul M.2 este de tip B+M key, exact ca unul SATA M.2. Așa cum era de așteptat, însă, SSD-ul nu funcționează pe o interfață M.2 doar cu magistrală SATA, prin urmare va trebui să vă asigurați că placa de bază pe care o aveți oferă acces la o magistrală PCI Express prin M.2.

SSD-ul este acoperit de o etichetă cu branding Toshiba, iar sub aceasta găsim doar o serie de circuite de alimentare și BGA-ul de 16×20 mm. Pe BGA avem un controller proprietar Toshiba și NAND de tip Toshiba 64L BiCS3 3D TLC.

Toshiba RC100 este primul SSD NVMe ce vine în format M.2 2242 (lungime 42 mm) și poate fi o soluție numai bună pentru un laptop sau mini PC ce nu poate acomoda o unitate M.2 2280. Până în prezent, pe piață nu se găseau decât un număr limitat de medii de stocare solid state M.2 SATA cu lungime de 42 mm, iar majoritatea erau bazate pe NAND-uri și controllere îmbătrânite. Cu alte cuvinte, dacă ne referim strict la form factor, Toshiba RC100 nu are niciun competitor pe piața SSD-urilor NVMe, fie ele entry-level sau high-end.

Metodologie de testare și performanțe

În vederea evaluării performanțelor unității de stocare am ales o configurație de top, bazată pe platforma Intel Coffee Lake, și o suită de teste constituită din cele mai populare utilitare de benchmarking ale momentului. O parte din teste au fost rulate utilizând atât date compresibile, despre care știm că au tendința de a favoriza anumite tipuri de controllere, cât și date incompresibile, care, de regulă, arată destul de precis performanțele unității de stocare în scenarii de utilizare reale. De asemenea, pentru a obține rezultate cât mai exacte, înainte de rularea fiecărui test, unitatea a fost ștearsă complet prin comanda secure erase. Pentru ce nu știu, secure erase este o instrucțiune ce resetează NAND-urile la starea inițială prin aplicarea unui voltage spike ce eliberează electronii responsabili cu stocarea datelor în celule.

Platformă de test:

• Placă de bază: MSI Z370 Gaming M5
• Procesor: Intel Core i7-8700K (stock)
• Memorie RAM: G.SKILL TridentZ  32 GB 3600 Mhz (4 x 8 GB cu latențe 16-16-16-36-2T)
• Placă grafică: MSI GeForce GTX 1080 Ti Gaming X
• Sursă: Seasonic Focus+, 80+ Gold, 850 W
• Unitate de stocare principală: Samsung EVO 850 250 GB (SATA III)
• Sistem de operare: Windows 10 Pro x64 cu toate actualizările la zi

Pentru mentenanță Toshiba ne pune la dispoziție utilitarul OCZ SSD Utility. Aplicația vine cu o interfață destul de intuitivă, are un impact minim asupra resurselor sistemului și poate monitoriza cu acuratețe toți parametrii SMART. De asemenea, aceasta ne permite și actualizarea firmware-ului pentru SSD direct din Windows, scutindu-ne astfel de bătăile de cap asociate creării unui stick USB bootabil. Tot din această aplicație putem verifica viteza magistralei la care este conectat SSD-ul, mărimea buffer-ului și temperatura unității.

Puteți utiliza rezultatele prezentate mai jos în vederea realizării unor comparații cu unitățile de stocare pe care le dețineți sau pe care intenționați să le achiziționați. Suita de teste cuprinde următoarele utilitare: ATTO Disk Benchmark, Crystal Disk Benchmark, AS SSD și Anvil’s Storage Utilities. Datorită patch-urilor pentru vulnerabilitățile Spectre și Meltdown, valorile prezentate mai jos pot părea ușor inferioare celor raportate de alte publicați. Cu toate acestea, performanța SSD-ului nu are de suferit în mod drastic, mai toate testele raportând valori relativ similare cu cele menționate de producător în spec sheet.

ATTO Disk Benchmark este poate cel mai popular utilitar de testare a unităților solid state. Pentru evaluarea performanțelor, ATTO Disk Benchmark utilizează exclusiv date RAW (compresibile), despre care vă ziceam că au tendința de a favoriza anumite tipuri de controllere. Tocmai aceea este și principalul benchmark folosit de producători pentru a evidenția caracteristicile tehnice ale SSD-urilor.

Pentru acest test am ales dimensiuni de transfer cuprinse între 512 B și 64 MB, cu QD4. Rezultatele raportate au fost mai mult decât acceptabile, chiar dacă nu s-au situat pe aceeași linie cu cele menționate de producător. În cazul operațiunilor cu fișiere de 64 MB avem 1157 MB/s la citire și 993 MB/s la scriere. Așa cum era de așteptat, pentru operațiuni secvențiale cu fișiere de 512 biți, ratele de transfer scad vertiginos, atingând doar 17,65 MB/s la citire și 29 MB/s la scriere.

Spre deosebire de ATTO Disk Benchmark, care rulează exclusiv pe date compresibile, Crystal Disk Mark utilizează date random, care nu pot fi compresate în totalitate. Surprinzător, aici stăm ceva mai bine. Pentru operațiuni secvențiale, cu 32 comenzi în queue, benchmark-ul raportează 1613,8 MB/s la citire și 1080 MB/s la scriere.

Din punctul meu de vedere, Anvil’s Storage Utilities este cel mai complex utilitar de testare pentru unități solid state, fiind capabil să ruleze întreg ansamblul de teste utilizând atât date compresibile, cât și date incompresibile. În cazul acestui benchmark, Toshiba RC100 arată rezultate similare pentru ambele tipuri de date, micile diferențe fiind încadrate în marja de eroare. După cum puteți vedea și mai sus, în cazul datelor incompresibile 4K QD4 și 4K QD16, SSD-ul obține 180,45 MB/s și 422,95 MB/s la citire, respectiv 429,59 MB/s și 536 MB/s la scriere.

Având în vedere că folosește exclusiv date incompresibile, AS SSD Benchmark, versiunea 2.0, este considerat cel mai dur utilitar de testare a unităților solid state. În ciuda acestui lucru, nu m-am lovit de o scădere drastică a ratelor de transfer, acestea atingând 1256,76 MB/s pentru operațiunile secvențiale de citire și 879,70 MB/s pentru cele de scriere. Numărul de operațiuni pe secundă s-a menținut, de asemenea, la valori ridicate, utilitarul raportând 161.149 IOPS la citire și 132.101 IOPS la scriere în cazul operațiunilor cu fișiere 4K pe 64 thread-uri.

În AS SSD mai avem și un utilitar auxiliar de simulare a performanțelor ce pot fi obținute în diverse scenarii de utilizare. Astfel, la copierea unui fișier ISO avem 1295,59 MB/s, la instalarea unui program 1114,28 MB/s, iar la instalarea unui joc 954,76 MB/s. Aceste rezultate reprezintă media timpilor de transfer obținuți ca urmare a copierii mai multor fișiere de dimensiuni variabile și au caracter orientativ.

 

În PCMark 8 metologia de testare este un pic diferită, în sensul că performanțele unității de stocare sunt evaluate în diverse scenarii de utilizare reale. Utilitarul măsoară atât media ratelor de transfer, cât și timpii de execuție pentru mai multe tipuri de aplicații. 5000 de puncte cu 456 MB/s lățime de bandă nu e un rezultat tocmai rău, fiind mai mult decât acceptabil pentru o unitate solid state entry level.

Acum că am terminat cu testele sintetice, propun să discutăm despre performanțele SSD-ului în utilizarea de zi cu zi. Un parametru extrem de important pentru SSD-urile NVMe este temperatura de operare, despre care știm că poate avea o influență serioasă asupra stabilității ratelor de transfer. De regulă, atunci când sunt efectuate transferuri voluminoase, de ordinul zecilor sau sutelor de GB, controllerele unităților NVMe ajung la temperaturi destul de ridicate, de peste 60 °C, iar acest lucru poate duce la apariția thermal throttling-ului. În termeni simpli, thermal throttling-ul reprezintă procesul de limitare a anumitor parametrii de funcționare (frecvență, alimentare, lățime de bandă etc.) a unei componente hardware în vederea reducerii temperaturilor. Nu uitați că majoritatea SSD-urilor nu dispun nici măcar de o soluție de răcire pasivă, așadar thermal throttling-ul reprezintă singura modalitate de a ține în frâu temperaturile în caz că acestea scapă de sub control. În ciuda design-ului BGA, cu toate componentele aranjate pe un singur package, Toshiba RC100 nu se supraîncălzește și nu intră în throttling. Am copiat în repetate rânduri câteva jocuri din biblioteca Steam, iar temperatura maximă atinsă la nivelul controller-ului de pe SSD a fost de maxim 72 °C. Acestea fiind spuse, nu aveți nevoie de thermal pad-uri sau radiatoare, SSD-ul menținându-se relativ rece indiferent de scenariul de utilizare. Totuși, trebuie să vă asigurați că în carcasă există un airflow adecvat, mai ales dacă slotul M.2 pe care montați SSD-ul se află în imediata vecinătate a plăcii grafice.

Un alt lucru pe care trebuie să-l aveți în vedere este compatibilitatea. Mai toate plăcile de bază mid-range și high-end, ultrabook-urile și laptopurile de gaming dispun de unul sau mai multe sloturi M.2 pentru SSD-uri, însă acest lucru nu înseamnă neapărat că există suport și pentru unități de tip NVMe. Dacă dispuneți de un laptop sau de o placă de bază de generație mai veche, verificați cu atenție specificațiile producătorului și asigurați-vă că puteți monta o astfel de unitate de stocare. Pe piață există foarte multe ultrabook-uri și laptop-uri de gaming entry-level cu sloturi M.2 pe care se pot monta doar unități SATA/AHCI. De asemenea, pentru o stabilitate cât mai bună se recomandă instalarea ultimei versiuni de BIOS de pe site-ul producătorului.

Ca să-mi fac o idee despre cât de bine se comportă SSD-ul în diverse scenarii de utilizare obișnuite, am copiat pe acesta toate datele de pe drive-ul principal, un Samsung EVO 850 250 GB. Cei 40 GB ai sistemului de operare s-au transferat în aproximativ 5-6 minute, iar încă de la prima inițializare SSD-ul m-a impresionat printr-o încărcare extrem de rapidă a sistemului de operare – 10 secunde cu tot cu POST. Avantajele protocolului NVMe se resimt mai ales într-o utilizare intensivă, unde există foarte multe operațiuni I/O. Pentru un utilizator obișnuit, ce nu are gând să lucreze cu baze de date complexe, multe mașini virtuale și zeci de fotografii deschise în Photoshop, Toshiba RC100 își va face treaba numai bine. Nu există blocaje sau întârzieri, iar latențele unității se mențin în limite acceptabile. Nu am reușit să îngenunchez SSD-ul nici măcar cu uTorrent sau Steam, două aplicații cunoscute ca adevărate devoratoare de medii de stocare. Mulțumită lățimii de bandă ridicate, și jocurile se încarcă ceva mai repede decât pe un SSD SATA. Diferenețele cele mai evidente sunt în PUBG, GTA V și Battlefield 1, Toshiba RC100 având un avantaj chiar și de peste 10 secunde în anumite cazuri.

Totuși, nu trebuie să uităm că discutăm despre o unitate NVMe entry-level, așadar e lesne de înțeles că avem parte și de unele limitări. Toshiba RC100 este un SSD NVMe DRAMless cu suport pentru Host Memory Buffer (HMB). Mai pe românește, nu dispune de memorie RAM, din considerente ce țin de costuri, consum de energie și spațiu pe PCB, însă poate aloca o mică parte din memoria RAM a sistemului pentru caching prin accesul la capabilitățile DMA ale portului PCI Express. SSD-ul nu are încă un driver proprietar pentru eficientizarea procesului de caching, ci se folosește de unul realizat de Microsoft și introdus odată cu Windows 10 Anniversary Update 2016. În fine, aceste detalii sunt mai puțin relevante. Tot ce trebuie să știți e că HMB e o soluție de compromis, gândită pentru a îmbunătăți performanța unităților NVMe fără memorie RAM integrată. Principala limitare apare atunci când se lucrează cu seturi de date ce depășesc sau ajung la pragul de 32 GB, în cazul acesta observându-se o oarecare scădere a numărului de operațiuni pe secundă și a ratelor de transfer.

Cu toate acestea, unitatea se comportă mult mai bine decât una DRAMless fără HMB, iar scenariile de utilizare în care performanțele scad vertiginos sunt destul de rare. Un exemplu concret ar fi transferul unui ISO Blu-Ray de peste 32 GB, caz în care numărul de operațiuni pe secundă și, implicit, ratele de transfer scad cam cu 50-60% față de cele menționate în spec sheet. Datorită lipsei memoriei RAM dedicate, SSD-ul poate arăta unele limitări și atunci când spațiul său de stocare este ocupat în proporție de peste 90%. În această situație, în funcție de operațiunile efectuate, latența unității și ratele de transfer la scriere se pot degrada considerabil. Cu alte cuvinte, unitatea nu reușește să țină pasul prin wear levelling și garbage collection, iar rezultatele sunt dezamăgitoare, situându-se uneori chiar și sub cele ale unei unități SATA din gama de mijloc.

Concluzie

Având un preț de achiziție accesibil, Toshiba RC100 este soluție de upgrade facilă de la un mediu de stocare solid state cu magistrală SATA. Impresionează prin performanțele foarte bune în raport cu prețul de achiziție, prin dimensiunile compacte, dar și prin temperaturile de operare foarte mici, rar întâlnite în cazul unui SSD NVMe. Totuși, nu vă așteptați la performanțe similare cu cele ale unei unități NVMe high-end. În ciuda tehnologiei HMB, Toshiba RC100 manifestă unele limitări specifice SSD-urile DRAMless, mai ales atunci când capacitatea unității este ocupată în proporție de peste 80-90%. Cu toate acestea, în majoritatea scenariilor de utilizare, Toshiba RC100 se comportă mult mai bine decât orice SSD SATA, fiind o achiziție best-buy pentru un sistem cu dotări medii.

Varianta de 120 GB costă 56,99 Euro, cea de 240 GB 75,45 Euro (330 lei in Romania la Vexio), iar cea de 480 GB 133,25 Euro.

Pro:

• Raport preț/performanță
• Consum redus de energie
• Form factor M.2 2242

Contra:

• Limitări de performanță specifice SSD-urilor DRAMless