Kontroler Phison PS5018-E18 – praktyczne testy

by Lyle Smith on 25 Maj 2021

W styczniu ubiegłego roku, na targach CES 2021, zaprezentowano Phison PS5018-E18, czyli E18, jako kolejną iterację kontrolera SSD Gen4. W tej recenzji przyjrzymy się projektowi referencyjnemu Phison, aby pokazać możliwości E18, gdy dysk SSD jest wyposażony w ten kontroler, najnowsze oprogramowanie układowe i nową pamięć Flash NAND Micron B47R Fortis. Ten pakiet jest projektem referencyjnym. Chociaż nie jest dostępny bezpośrednio w sprzedaży, powinien zainteresować użytkowników kontrolerów Phison.

Najważniejsze cechy techniczne Phison PS5018-E18

Phison twierdzi, że Micron B47R pomaga znacząco zwiększyć potencjalną wydajność odczytu losowego E18 przy głębokości kolejki 1. Co więcej, E18 to pierwsze rozwiązanie na rynku, które deklaruje potencjalną wydajność odczytu i zapisu na poziomie 7 GB/s, w połączeniu z 1 milionem operacji wejścia/wyjścia na sekundę dla odczytu i zapisu losowego.

Najważniejsze cechy nowego procesora E18 to przejście z procesu technologicznego 28 nm na 12 nm, co pozwala zwiększyć ogólną wydajność nawet o 25% w porównaniu z poprzednią generacją. Nowy, 12-nanometrowy proces produkcyjny zwiększa również efektywność energetyczną i obniża emisję ciepła.

Co więcej, wykorzystuje silnik LDPC (low-density parity-check) czwartej ^generacji i jest kompatybilny z NVMe 1.4 oraz PCIe Gen1, -2, -3 i -4, a także obsługuje PCIe 4.0 x4L i pojemności do 8 TB.

Część referencyjnego dysku SSD Phison, który do nas dotarł, zawierała dość pokaźny czerwony radiator, który pomaga utrzymać niską temperaturę dysku, a tym samym utrzymać prędkość podczas dużych obciążeń. Firmy, które zdecydują się na skorzystanie z tego rozwiązania technicznego, mogą nie chcieć dołączać do dysków E18 takiego elementu (ponieważ zazwyczaj nie jest on potrzebny). Niemniej jednak, w razie potrzeby można go dokupić. Na przykład Phison sprzedaje opcjonalny radiator, a Corsair oferuje opcję chłodzenia cieczą. Dysk SSD sprawdzi się jednak doskonale w notebooku lub obudowie zewnętrznej bez dużego radiatora.

Specyfikacja Phison PS5018-E18

kontroler	PS5018-E18
Węzeł technologiczny	TSMC 12nm
Możliwości	Maks.: 8 TB
PCIe
Prędkość i pas ruchu #	Gen 4 x 4L
Wersja NVMe	1.4
Pozostałe	1. Partycja rozruchowa; 2. RPMB
NAND
Kanał #	Max: 8
Numer CE	Max: 32
Prędkość	1,600 MT/s na kanał
DRAM	DDR4
Wydajność
Sekwencyjna	Maks.: 7400 MB/s odczytu Maks.: 7000 MB/s zapisu
Losowy	Maks.: 1,000 tys. operacji wejścia/wyjścia na sekundę Maks.: 1,000 tys. operacji wejścia/wyjścia na sekundę
Moc kontrolera (szacunkowo)	3.0W
Procesor	32-bitowy ARM Cortex R5 (trzy procesory) Technologia CoXProcessor
Interfejs peryferyjny	GPIO, UART, ICE, I2C, SPI, SMBus
Wiarygodność danych	Silnik LDPC czwartej generacji; kompleksowa ochrona ścieżki danych; SmartECC
Ochrona pamięci SRAM	Wewnętrzna ochrona SRAM ECC/parzystości
Ochrona	Sprzęt) AES 128/256 bitów, SHA 160/256/512, RSA 4096 FW) TCG i Opal 2.0, Piryt, Dezynfekcja i Krypto Kasowanie
Temperatura	Kontroler: -40 ~ 125^oC (Tj)
Pozostałe	Dynamiczna obsługa pamięci podręcznej SLC

Wydajność Phison E18

Stanowisko testowe

Wraz z przejściem na testy nowszych dysków SSD NVME Gen4, konieczna była zmiana platformy w naszym laboratorium, aby zapewnić obsługę nowszego interfejsu. Lenovo przoduje w obsłudze PCIe Gen4, obejmując aż do przednich zatok U.2, podczas gdy inni producenci nadal oferują jedynie obsługę kart krawędziowych. W naszych recenzjach Gen4 wykorzystaliśmy serwer Lenovo ThinkSystem SR635 , wyposażony w procesor AMD 7742 i 512 GB pamięci DDR4 3200 MHz. W przypadku Blackmagic korzystamy z Lenovo ThinkStation P620.

Interfejs NVMe jest testowany natywnie za pomocą karty adaptera M.2 do PCIe w gnieździe karty brzegowej, natomiast dyski U.2 są ładowane z przodu. Zastosowana metodologia lepiej odzwierciedla przepływ pracy użytkownika końcowego, zapewniając spójność, skalowalność i elastyczność testów w ramach zwirtualizowanych serwerów. Duży nacisk kładziemy na opóźnienie dysku w całym zakresie obciążenia, a nie tylko na najniższych poziomach QD1 (Queue-Depth 1). Robimy to, ponieważ wiele popularnych testów porównawczych dla użytkowników końcowych nie odzwierciedla w odpowiedni sposób profili obciążenia użytkownika końcowego.

Analiza obciążenia VDBench

W przypadku benchmarkingu urządzeń pamięci masowej, testy aplikacji sprawdzają się najlepiej, a testy syntetyczne plasują się na drugim miejscu. Chociaż testy syntetyczne nie odzwierciedlają idealnie rzeczywistych obciążeń, pomagają one w ustaleniu punktu odniesienia dla urządzeń pamięci masowej, zapewniając powtarzalność, która ułatwia bezpośrednie porównanie konkurencyjnych rozwiązań. Obciążenia te oferują szereg różnych profili testowych, od testów „czterech kątów”, przez testy rozmiaru transferu w typowych bazach danych, po przechwytywanie śladów z różnych środowisk VDI.

Wszystkie te testy wykorzystują wspólny generator obciążeń vdBench z silnikiem skryptowym do automatyzacji i przechwytywania wyników w dużym klastrze obliczeniowym. Pozwala nam to na powtarzanie tych samych obciążeń na szerokiej gamie urządzeń pamięci masowej, w tym macierzach flash i indywidualnych urządzeniach pamięci masowej. Nasz proces testowania dysków SSD QLC rozpoczyna się od bezpiecznego wymazywania, a następnie partycjonujemy dysk do 1% jego pojemności, aby symulować jego reakcję na mniejsze obciążenia aplikacji. Różni się to od testów pełnej entropii, które wykorzystują 100% pojemności dysku i wprowadzają go w stan stabilny. W rezultacie te wartości będą odzwierciedlać wyższe, stałe prędkości zapisu.

Profile:

Losowy odczyt 4K: 100% odczytu, 128 wątków, 0-120% ioratu
4K losowy zapis: 100% zapisu, 64 wątki, 0-120% ioracji
64K Sekwencyjny odczyt: 100% odczytu, 16 wątków, 0-120% ioracji
64K Sekwencyjny zapis: 100% zapisu, 8 wątków, 0-120% ioratu

Porównywalny

W losowym odczycie 4K Phison E18 rozpoczął testy z hukiem, osiągając maksymalną wydajność 578 628 IOPS i opóźnienie 219.3 µs, co było najlepszym wynikiem wśród szerokiej gamy porównywalnych urządzeń.

W przypadku zapisu 4K Phison E18 ponownie wygrał (tym razem ze znaczną przewagą) z wynikiem 568 665 IOPS i opóźnieniem 219.5 µs.

Przechodząc do obciążeń sekwencyjnych, przyjrzymy się naszym testom 64K. W odczycie Phison E18 utrzymał swoją dominację, osiągając szczytową wartość 106 675 IOPS, czyli 6.67 GB/s, z opóźnieniem 298.3 µs.

Podobną historię opowiada 64 tys. wpisów, w których Phison E18 po raz kolejny zajął pierwsze miejsce z zauważalną przewagą, uzyskując maksymalny wynik 33 006 IOPS lub 2.06 GB/s przy opóźnieniu 169.9 µs.

Następnie przyjrzeliśmy się naszym testom porównawczym VDI, które mają na celu jeszcze większe obciążenie dysków. W teście Boot, Phison E18 osiągnął szczytową wartość 132 962 IOPS przy opóźnieniu 258.6 µs, plasując się tuż za drugim miejscem, za dyskiem Samsung 980 Pro 1 TB.

Podczas początkowego logowania VDI, Phison E18 osiągnął szczyt na poziomie około 64 236 z opóźnieniem 462.9 µs, po czym zanotował kilka dużych skoków wydajności. To miejsce ponownie plasuje się za Samsungiem 980 Pro 1TB.

W teście VDI Monday Login procesor Phison E18 uzyskał najwyższą wydajność — 41 251 IOPS i opóźnienie 236.9 µs; jednak pod koniec testu wyniki znacznie spadły.

Czarna magia

Aby dodatkowo przetestować Phison E18, przeprowadziliśmy test prędkości dysku Blackmagic na stacji Lenovo ThinkStation P620. W tym przypadku E18 osiągnął imponujące 5.91 GB/s odczytu i 5.52 GB/s zapisu. Dla porównania, Samsung 980 Pro 1 TB osiągnął 5.14 GB/s odczytu i 2.85 GB/s zapisu, a model 2 TB 5.28 GB/s odczytu i 4.34 GB/s zapisu. Ponadto, XPG GAMMIX S70 osiągnął 4.75 GB/s odczytu i 4.92 GB/s zapisu, a Rocket 4 Plus 5.3 GB/s odczytu i 5.9 GB/s zapisu.

Wniosek

Ogólnie rzecz biorąc, nowy Phison PS5018-E18 zapowiada się jako bardzo udany produkt firmy. Nowy kontroler charakteryzuje się 8-kanałową konstrukcją z procesorem 32CE, procesem produkcyjnym TSMC 12 nm, silnikiem LDPC czwartej ^generacji , PCIe 4.0 x4L i NVMe (1.4). Phison obsługuje również pojemności do 8 TB. Dodatkowo wyróżnia się możliwościami szyfrowania, takimi jak sprzętowe AES (AES 128/256 bitów) i SHA (160/256/512).

Niniejsza recenzja wydajności dotyczy konstrukcji referencyjnej. Ma ona na celu zaprezentowanie jej potencjału i jest przeznaczona dla producentów do wypuszczenia na rynek jako produkt markowy. Firma Phison połączyła swój nowy kontroler z pamięcią NAND Micron B47R i najnowszym oprogramowaniem układowym, co pozwoli produktom opartym na architekturze E18 konkurować z innymi produktami premium dostępnymi obecnie i w przyszłości.

Było to wyraźnie widoczne na powyższych wykresach wydajności, ponieważ dysk SSD wyposażony w Phison E18 zdeklasował konkurencję w większości naszych obciążeń VDBench i osiągnął najlepsze w swojej klasie wyniki w teście Blackmagic. Trzeba przyznać, że było to dość miłe zaskoczenie.

Jeśli chodzi o szczegóły, nasze testy VDBench wykazały imponujące wyniki: 579 tys. IOPS przy odczycie 4K, 569 tys. IOPS przy zapisie 4K, 6.7 GB/s przy odczycie 64K i 2.06 GB/s przy zapisie 64K, co z łatwością przebiło dziewięć innych dysków konsumenckich Gen4, z którymi je porównywaliśmy. W naszych testach VDI, dysk SSD Phison osiągnął lepszą wydajność (choć wyniki były znacznie bardziej zbliżone wśród testowanych dysków), osiągając szczytowe wartości 133 tys. IOPS podczas rozruchu, 64 tys. IOPS podczas pierwszego logowania i 41 tys. IOPS podczas logowania w poniedziałek. W przypadku Blackmagic, E18 osiągnął 5.91 GB/s przy odczycie i 5.52 GB/s przy zapisie.

Pozostaje pytanie, jak dyski z kontrolerem Phison PS5018-E18, pamięcią NAND i oprogramowaniem układowym trafią na rynek. Możemy jednak założyć, że stali bywalcy Phisona, tacy jak Sabrent, który już korzysta z E18 , i Corsair, który wcześniej korzystał z E16 , wrócą po ten zestaw. I dlaczego nie? Ten pakiet powinien zapewnić tym dyskom natychmiastowy szczyt listy przebojów, który wreszcie może konkurować z Samsungiem 980 Pro i WD SN850 . Miejmy nadzieję, że nie będziemy musieli czekać zbyt długo na premierę tych dysków SSD.

Dyski SSD Phison w Amazon