На полной скорости: руководство по оптимальной настройке SSD-накопителей

Твердотельные накопители победно шествуют по миру. У дисков на основе флеш-памяти много достоинств, а теперь к ним добавилась еще и доступность больших накопителей емкостью до 1 Тбайт. Кроме того, устройства средней и высшей категории долговечны, о чем свидетельствует большая гарантия, указываемая производителями. И, казалось бы, остается только купить модуль, установить и перенести ОС. Однако не все так просто, как хотелось бы. Оптимальной производительности и большого срока службы накопитель может достигнуть только с правильными настройками. В первой части статьи рассказываем о параметрах наиболее популярных типов твердотельных накопителей.

Тип устройства энергонезависимой памяти определяется протоколом, обес­печивающим передачу данных. На первый взгляд разница может быть практически незаметной. С использованием обычного механизма AHCI скорость обмена данными достигает 550 Мбайт/с, а новой спецификации NVMe — до 4000, причем с более коротким откликом и улучшенным параллельным доступом. Накопители с поддержкой этих протоколов существуют в различных форм-фак­торах. Для AHCI  это традиционный корпус форм-фактора 2,5 дюйма с разъемом SATA и модуль M.2 с так называемым ключом B. Для NVMe наиболее популярен форм-фактор M.2 с ключом M.

Во второй части статьи мы расскажем о возможностях твердотельных накопителей. Для этого мы создали массив RAID 0 из двух высокоскоростных носителей. Однако прежде чем пытаться ставить рекорды, стоит попробовать добиться оптимальной производительности на обычном твердотельном диске.

Оптимальное использование твердотельных накопителей M.2

Накопители формата M.2, будучи высокоскоростными и компактными (22×80 мм), идеально подходят для мобильных компьютеров. Правда, модули M.2 умещаются не во все компьютеры, кроме того, NVMe и AHCI — это два разных протокола. Если вы последовательно будете выполнять рекомендации, то быстро найдете накопитель, который оптимально подойдет именно для ва­шего ПК.

В руководстве пользователя или в технических характеристиках на сайте производителя материнской платы десктопа вы найдете информацию о возможности и условиях установки накопителя форм-фактора M.2.

Слот M.2 предусмотрен на платах для процессоров поколений Haswell/Broadwell (разъем LGA 1150) и выше, но, как правило, передача данных на старых платах в нем ведется только по двум линиям PCIe 2.0, из-за чего скорость не может превышать одного гигабайта в секунду. Кроме того, нередко обнаруживается, что в UEFI нет поддержки устройств NVMe или нет драйверов для них, поэтому, скорее всего, нужно будет приобрести модуль M.2 с AHCI или обычный накопитель SATA.

Начиная со Skylake чипсет материнской платы поддерживает четыре линии PCIe 3.0, которые в сумме обеспечивают скорость до 4 Гбайт/с. Если при этом на компьютер установлена Windows 10, ничего не мешает поместить модуль M.2 с поддержкой NVMe. В установщике и ОС Windows 7 и 8 отсутствуют драйверы USB для платформы Skylake, а также для накопителей NVMe, что вдвойне усложняет установку. Перед монтажом модуля обратите внимание, с какими интерфейсами слот M.2 разделяет ресурсы по полосе пропускания: разъемы SATA могут быть недоступны при подключении накопителя M.2 AHCI, а накопитель M.2 NVMe может использовать полосу пропускания одного из слотов PCIe. Сверьтесь по руководству пользователя и в случае необходимости подключите другие накопители или видеокарты в свободные слоты.

У ноутбука выявить совместимость с накопителем M.2 и его протоколом бывает сложнее, поскольку производители не публикуют такие данные. Поэтому часто приходится рыскать по Интернету, забив в поиск маркировку компьютера и «M.2». Если найдете ноутбук этой же линейки, оснащенный накопителем M.2, это можно считать признаком совместимости. Но все же модуль M.2 стоит покупать только после того, как вы разберете ноутбук и ­изучите слот M.2. По нему можно определить длину подходящего модуля (42, 60, 80 или 110 мм — форм-факторы обозначаются «M.2 2242», «M.2 2260» и т. д.). ­Если сомневаетесь, берите для вашего ноутбука модуль M.2 на AHCI. Такую память можно определить по тому, что она выпускается и в форм-факторе 2,5 дюйма с SATA, например, Samsung 850 Evo, Crucial MX300 или SanDisk X400.

Оптимизация ОС под NVMe

Для новых накопителей, которые работают на NVMe, при любом раскладе нужен соответствующий драйвер. В Windows 10 он есть по умолчанию, так что с установкой и настройкой SSD проблем возникнуть не должно. Для наилучшей скорости загрузки и максимальной производительности нужно установить Windows 10 в чистом режиме UEFI. В меню загрузки выберите установочный носитель в режиме UEFI (вместо «USB» или «SATA»). Во время создания логических разделов системного накопителя проследите за тем, чтобы установщик создал таблицу разделов GUID. Так в настройках UEFI Boot будут доступны опции Fast Boot или Ultra Boot, позволяющие сократить время запуска до экрана приветствия до нескольких секунд.

Накопители NVMe работают с драйверами Windows 10, но по-настоящему разгоняются только с драйверами от своего производителя, поэтому такой накопитель лучше выбирать от крупного производителя с хорошей поддержкой ПО (Samsung, Intel, Toshiba, OCZ) и установить их самые свежие драйвера. Для Windows 7 и 8 установите драйвера от производителя во время переустановки.

SSD и материнские платы с портами SATA 3 Гбит/с

SSD с интерфейсом SATA может ощутимо ускорить работу ПК, даже если тот оснащен только устаревшими портами SATA 3 Гбит/с. Нужно учесть только следующие моменты:

> Скорости более 300 Мбайт/с не достигнет ни один накопитель, подключенный по SATA 3 Гбит/с. Новые накопители с разъемом SATA 6 Гбит/с обратно совместимы со старыми портами, но скорость будет ограничена до 3 Гбит/с минус накладные расходы.

> В BIOS Setup нужно активировать режим AHCI. Часто оказывающийся предустановленным на старых компьютерах режим IDE отнимает у твердотельного накопителя немало быстродействия. Во время запуска системы откройте BIOS Setup и поищите нужный параметр, например, в разделе «Peripherals…SATA Controller».

> Очень старые твердотельные накопители (например, Intel X25-E и более ранние, Samsung до 470) не поддерживают команду TRIM, поэтому диск не может физически удалить ненужные данные, что в результате интенсивного использования приводит к значительной потере производительности. Чтобы привести такой накопитель в чувство, можно создать резервную копию данных, затем при помощи Live-ди­стрибутива Linux откатить его на заводские настройки и перенести бэкап обратно.

Переход на накопитель NVMe

Если вы хотите перенести свою систему Windows 7 или 8 на новый компьютер с накопителем NVMe, сначала подключите старый жесткий диск как системный диск SATA к новому компьютеру, загрузитесь с него и установите отсутствующие драйвера (для чипсета, сетевых адаптеров, контроллеров USB и т. д.). Если Windows запросит повторной активации, пока не выполняйте ее.

Сначала вставьте накопитель NVMe и установите драйвера для него с сайта производителя. Затем перенесите вашу операционную систему на накопитель NVMe при помощи специальных средств переноса, предложенных производителем, или программ для создания образов. Внимательно проверьте выравнивание разделов относительно размеров блоков (см. скриншот слева), чтобы гарантировать максимальную производительность накопителя и срок его службы. И только когда компьютер без проблем запустится с накопителя NVMe, активируйте Windows.

Повышаем скорость

После переноса Windows на твердотельный накопитель все должно работать быстрее, если только система не используется уже давно или не установлено слишком много программ. Если быстродействие системы не увеличилось даже на твердотельном накопителе, возможно, некоторые программы попали в автозагрузку и системные службы и тормозят работу ОС.

Чтобы почистить их, откройте в Windows приложение «Конфигурация системы». На вкладке «Службы» активируйте опцию «Не отображать службы Microsoft», затем уберите флажки из чекбоксов всех служб, не относящихся к вашему антивирусу или устройствам, без которых вы не сможете работать. То же самое проделайте на вкладке «Автозагрузка». В Windows 10 автозагрузка перенаправляет в диспетчер задач, где программы отключаются из контекстного меню правой кнопки мыши.

Владельцам накопителей SATA, особенно не новых, рекомендуется проверить состояние устройства при помощи инструментов производителя (например, Samsung Magician, Crucial Storage Executive, Intel SSD Toolbox) или посредством утилиты Tool SSD Life. Программы не только оценивают состояние диска, но и предсказывают время выхода его из строя, выводя на экран значение SMART. Особенно важен атрибут под названием Reallocated Sector Count (или аналогичный), отражающий число операций переназначения секторов, содержащих ошибку.

Результаты рассчитываются с учетом увеличения износа по шкале от максимального значения (100 или 255) до порога (например, 10 или 0), на котором накопитель перестает работать. Но это только предсказания и теория, поскольку в действительности неожиданно могут отказать даже накопители, чьи значения SMART были в пределах нормы, и наоборот ­— диски с критическими значениями (более 20-30% износа против изначальных значений) могут проработать еще очень долго.

Тем не менее следует принимать во внимание вероятность сбоя дисков и регулярно создавать резервные копии. Полезно к тому же проводить тестирование (например, посредством AS SSD Benchmark) и сравнивать результаты с данными таких же накопителей, поискав обзоры в Интернете: если ваш диск оказался значительно медленнее или система в целом работает нестабильно, возможно, накопитель нужно заменить.

В погоне за рекордами скорости

Быстрее, чем NVMe SSD, работает массив RAID 0 из двух накопителей, когда система записывает и считывает информацию одновременно с двух дисков. Если возьметесь за конфигурацию аппаратных RAID-массивов в BIOS/UEFI и пройдете через установку Windows, то на двух доступных накопителях SATA можете получить такую же скорость передачи данных, как на накопителе NVMe начального уровня. Мы же хотим объединить таким образом два высокоскоростных накопителя NVMe и побить рекорды скорости.

Создание RAID-массива

Первый барьер в погоне за RAID-мас­сивом из накопителей NVMe — аппаратное обеспечение. На материнской плате должны быть два слота NVMe, а также возможность объединить их при помощи функции RAID чипсета Intel. К тому же система после этой процедуры должна еще и загрузиться. В принципе, справиться с этой задачей могут топовые материнские платы с чипсетами Intel Z170 и новейшим Z270 (для процессоров Kaby Lake).

На материнскую плату Gigabyte Z270X Gaming 7 мы установили два твердотельных накопителя Samsung 960 Pro. Затем нам нужно было настроить аппаратный RAID в UEFI. В ранней версии прошивки материнской платы попутно пришлось выполнить еще и небольшую задачу: нужно было сначала активировать режим RAID контроллера SATA, и только потом в пункте меню «Peripheral | EZ Raid» мы смогли объединить оба диска NVMe в массив RAID 0, который получил в два раза больше емкости, чем один накопитель.

RAID-массив был готов за несколько кликов. Для установки Windows 10 мы скопировали программу Intel Rapid Sto­rage с прилагающегося к материнской плате диска на USB-флешку. Когда во время установки нужно было выбрать системный диск, мы загрузили драйвер, нажав соответствующую кнопку, после чего массив, связанный с контроллером Intel, определился как диск назначения.

Во время запущенного нами процесса установки UEFI система автоматически загружается из RAID-массива, который используется даже в текущем режиме работы как самый обычный накопитель. Но из-за того, что теперь операционная система обменивается данными только с контроллером Intel для RAID, а не напрямую с накопителями, мы не смогли задействовать драйвер Samsung для NVMe, благодаря которому потенциал 960 Pro мог бы полностью проявить себя, и это немного отразилось на скорости.

RAID 0: преимущества и бенчмарки

На правильных настройках UEFI наша тестовая система загружается менее чем за десять секунд. Полная установка LibreOffice вместе с записью 7000 файлов заняла 21 секунду. Бенчмарки (см. вверху) отражают в цифрах быстродействие RAID-массива, а также его предел. Предел — потому что вместо теоретического увеличения скорости на 100% по сравнению с отдельным диском мы получили только 20% прироста в скорости чтения и 32% — при записи.

Большей скорости мы смогли достичь, применив довольно бесполезный на практике метод: при помощи адаптера подключили второй твердотельный накопитель в слот PCIe для видеокарт, затем загрузились с третьего твердотельного накопителя SATA и объединили оба носителя NVMe с драйверами Samsung в Windows в один программный

RAID-массив. Такой массив (он, впрочем, не подходит для использования в качестве диска для загрузки системы) обогнал отдельно взятый накопитель на 43% по чтению и целых 82% по записи.

Результаты простого, но довольно быстрого тестирования ATTO Disk Bench­mark показали, что скорость даже такой комбинации не превысит 4 Гбайт/с. Это максимальная пропускная способность шины DMI, соединяющей процессор и чипсет. Intel должна принимать срочные решения по изменению структуры платформы, чтобы она могла поддерживать огромные скорости передачи данных NVMe-совместимых накопителей.

Высокоскоростные твердотельные накопители

Еще год назад Samsung выпустила для конечных пользователей первые твердотельные накопители формата M.2 с поддержкой NVMe — модель 950 Pro. Следующее устройство — 960 Pro — по сравнению с первым значительно прибавило в скорости. С точки зрения цены за гигабайт интерес представляет накопитель 960 Evo, который почти не отстает от модели Pro.

ФОТО: CHIP Studios; компании-производители