Контроллеры SSD

Мы уже разбирались, что такое SSD-накопители, выяснили, каких форм-факторов они бывают, бросили взгляд на типы применяемой NAND-памяти. Все это полезно, если планируется приобретение твердотельного диска, но не менее важным служит то, кто, собственно, управляет работой накопителя. Как у всего компьютера есть процессор, так и функционирование SSD-диска обеспечивается контроллером, установленным в нем. Именно от него во многом зависят характеристики накопителя и то, насколько оправданной будет покупка. Про контроллеры SSD, про то, кто их сейчас делает, что они могут, и поговорим.

Контроллер – зачем нужен

контроллеры SSDОн обеспечивает обмен данными с шиной (SATA или PCIe), а также управляет операциями записи/чтения в ячейки памяти, контролирует состояние ячеек, выполняет их обслуживание и прочую вспомогательную работу. От того, насколько эффективно он этим занимается, и зависит быстродействие всего накопителя. Управляет работой специальная программа, зашитая в контроллер, и многие производители регулярно выпускают ее обновления, устраняющие найденные ошибки, оптимизирующие работу.

Производителей этих управляющих работой процессоров существенно меньше брендов, под которыми выпускаются SSD-накопители. Есть определенная дифференциация этих производителей, часть которых априори относится к тем, кто выпускает премиумную продукцию, и те, чьи контроллеры обычно используются в бюджетных накопителях. Тем не менее, ничто не вечно, и быстродействующие решения можно найти даже у тех разработчиков, которые, казалось бы, вполне комфортно чувствуют себя в качестве поставщика решений для дешевых дисков.

Различаются и способы работы с клиентами. Дело в том, что, например, компания Marvell может поставлять свои контроллеры без прошивки, или требуется ее серьезная доработка. Задача по ее созданию ложится на производителя SSD-дисков, а дело это непростое, поэтому по силам только серьезным компаниям, например, Crucial, Plextor и т. п.

Совсем другое дело – компания Phison. Она предлагает уже готовые решения в виде контроллера с прошивкой, платы, микросхем памяти и даже корпуса. По сути, остается только наклеить этикетку со своим брендом и выпустить «произведенный» SSD на рынок. Собственно, этим и объясняется наличие таких производителей, как «Smartbuy», «GOODRAM» и прочих.

Впрочем, даже известные компании не гнушаются идти подобным путем, правда, имея солидные инженерно-программистские возможности – дорабатывают или полностью переделывают прошивки самостоятельно. Характерный пример – компании Intel и Plextor, которые использовали контроллер Silicon Motion SM2258, типичного представителя решений для бюджетных накопителей. Использовав эталонный вариант поставки, в Intel выпустили модель 540s, уже «отметившуюся» унылой производительностью и стабильно занимающую последние места в различных тестированиях.

Совсем не так поступил Plextor в своём накопителе S2C, тестирование которого на надежность я недавно завершил. Была полностью переписана микропрограмма. Результат виден невооруженным глазом. Конечно, в лидеры диск не вырвался, не стоит надеяться на чудо, но из контроллера удалось выжать заметно больше.

Давайте посмотрим, чьи контроллеры можно встретить в тех SSD-накопителях, которые доступны на рынке.

JMicron

контроллеры SSDОдин из старейших производителей, в свое время «отметившийся» неудачными моделями, чем серьезно повредил своей репутации. С тех пор сумел поправить ситуацию, выпустив вполне удачные версии контроллеров. В данный момент моделей SSD с использованием JMicron мало, учитывая наличие серьезных альтернатив. Все существующие на данный момент контроллеры предназначены для работы с шиной SATA. О поддержке более скоростной PCIe пока что ничего конкретного не слышно.

Тем не менее, можно встретить накопители на следующих контроллерах:

  • JMF667H. Устаревшая модель, найти которую сейчас уже нельзя.
  • JMF670H. Все еще встречающийся контроллер, являющийся обновлением предыдущего. В основе – одноядерный процессор ARM968 с архитектурой ARM9. Максимальная емкость накопителя – 512 ГБ. На его основе, например, выпускается ADATA XPG SX930. Это явно бюджетное решение, которое соперничать может разве что с Silicon Motion SM2246EN и Phison S10. Проблема заключается в том, что в недорогих SSD все активнее применяется память TLC, а вот именно с этим типом контроллер работать не умеет. Связано это с тем, что для работы с памятью TLC требуются продвинутые алгоритмы коррекции ошибок, а этот контроллер похвастаться ими не может. Зато с поддержкой памяти MLC проблем нет. Тем не менее, это уже устаревшая модель.
  • JMF680H. Обещанное обновление контроллера, в котором должна появиться поддержка TLC памяти и максимальная емкость накопителя должна составлять 2 ТБ. К сожалению, хотя первоначально планировалось выпустить JMF680H еще год назад, до сих пор его нет.

Marvell

контроллеры SSDКомпания Marvell – один из старейших производителей контроллеров, предлагающий целый ряд моделей. Это отнюдь не бюджетные модели, и накопители, выпускаемые на базе этого контроллера, претендуют как минимум на место в классе средне- и высокопроизводительных моделей.

Возможность внести изменения в исходную прошивку позволяет разработчикам добиваться разных результатов при том, что конфигурация накопителей схожая. Что и отражают многочисленные тесты. В целом наличие контроллера Marvell уже само по себе подразумевает достойный уровень производительности.

На данный момент актуальны следующие модели контроллеров:

  • 88SS9187. Уже устаревающая модель, SSD c которой, тем не менее, еще можно найти в продаже, например, Plextor M6 Pro. Используются 8 каналов и, в целом, на его основе изготавливались весьма производительные накопители.
  • 88SS1074. Это двухъядерный (процессор ARMv5, частота работы 400 МГц) четырехканальный контроллер, который поддерживает все современные типы памяти, включая 3D NAND. Сам производитель ориентирует свои решения для накопителей среднего класса. За счет уменьшения количества ядер и снижения производительности удалось снизить стоимость контроллера. Поддерживается шина SATA.
  • 88NV11xx Family. (88NV1120 – SATA, 88NV1140 – PCIe Gen3x1, 88NV1160 - PCIe 3x2). Семейство двухъядерных (используются процессоры ARM на ядре Cortex R5) контроллеров, ориентированных на применение в накопителях бюджетного класса. Это вполне удачная попытка соперничать с дешевыми решениями от Silicon Motion и Phison. Не поддерживается использование микросхемы буферной памяти (как сейчас называют DRAM-less контроллеры). В семейство входят 3 модели:
    • 88NV1120 – поддерживается шина SATA.
    • 88NV1140 – поддерживается шина PCIe Gen3x1. На данный момент эта модификация не предлагается.
    • 88NV1160 – поддерживается шина PCIe Gen3x2.
  • 88SS1093. Новый контроллер для шины PCIe, первый у компании Marvell, поддерживающий протокол NVMe версии 1.1b. Используются три ядра (процессоры ARM на ядре Cortex R5) и 8 каналов. Ориентирован для высокопроизводительных накопителей, что, собственно, и показывают появляющиеся на его базе модели. Наличие температурного датчика, похоже, сделано не только для удобства. Контроллер получился довольно горячим, что подтверждается, например, накопителем Plextor M8PeGN (в форм-факторе M.2) имеющим склонность к перегреву и троттлингу, чем, собственно, и заведует термодатчик.
  • 88SS1092. Совсем недавно анонсированный контроллер, являющийся вторым поколением с поддержкой протокола NVMe. Из заметных отличий, которые можно найти в спецификации, только увеличенный объем поддерживаемой памяти (DDR3, DDR4, LPDDR2 и LPDDR3) до 8 ГБ. В предыдущем 88SS1093 это значение составляло 2 ГБ.
  • 88SS1084. Данный контроллер предназначен для высокопроизводительных накопителей. Здесь 4 ядра Cortex-R5, для связи с NAND используется 4 канала. Максимальный объем DRAM составляет 4 ГБ. Контроллер предназначен для работы в том числе с 96-слойной TLC NAND, а также с QLC памятью.
  • 88SS1100. Основное отличие от предыдущего – наличие 8 каналов для связи с чипами NAND и чуть больший размер кристалла.
  • 88SS1098. Однопортовый контроллер, имеющий 4 ядра Cortex-R5 и 8 каналов связи с NAND. Реализовано новое, 4-е поколения технологии коррекции ошибок NANDEdge LDPC, что позволяет работать как с чипами 3D NAND TLC, так и QLC. Максимальный объем кэширующей DRAM составляет 8 ГБ, а емкость накопителя может доходить до 8 ТБ.
  • 88SS1088. Двухпортовый контроллер отличается от предыдущего тем, что тут два блока по 4 ядра Cortex-R5, что позволяет получить 16 каналов связи с NAND. Максимальный объем DRAM составляет 16 ГБ. Контроллер позволяет производить SSD накопители с емкостью до 16 ТБ разных форм-факторов – M.2, U2, NGSFF, EDSFF и других, включая встроенные решения.
Модель88NV112088NV114088NV116088SS109288SS109388SS1084/

88SS1100

88SS1088/

88SS1098

ШинаSATAPCIe Gen3x1PCIe Gen3x2PCIe Gen3x4PCIe Gen3x4
ПротоколAHCIAHCI, NVMe 1.3AHCI, NVMe 1.3AHCI, NVMe 1.1bAHCI, NVMe 1.3
Поддерживаемая NAND память

MLC/TLC

TLC/QLC
Поддержка 3D NAND

+

Кол-во ядер CPU2344/8
Тип CPUARM Cortex R5
Частота CPU, МГц400500--
Потоков484/88/16
Шифрование

AES-256

SandForce (LSI)

контроллеры SSDТакже один из старейших и уважаемых производителей, о котором, к сожалению, давно толком ничего не слышно. Даже те производители SSD-накопителей, которые традиционно отдавали предпочтение контроллерам SandForce, перешли на использование альтернативных решений. Ожидание выхода новых моделей контроллеров уже слишком затянулось. Тем не менее, до сих пор можно найти в продаже накопители на довольно старом, но все еще актуальном контроллере SF-2281. Например, Kingston HyperX FURY.

Silicon Motion

контроллеры SSDДовольно молодой производитель, контроллеры которого можно смело отнести к бюджетному классу. Тем не менее, регулярно обновляется линейка контроллеров, в последней модели появилась поддержка шины PCIe и протокола NVMe.

Компания Silicon Motion поставляет не только собственно контроллеры, но и весь набор, чтобы начать выпускать SSD-диски. Поэтому многочисленные накопители доселе неизвестных компаний, да и те, на которых стоит известный в компьютерном мире бренд, использующие начинку от Silicon Motion, по сути, ничем, кроме этикеток, не отличаются.

SATA

В настоящее время можно найти SSD-диски на следующих контроллерах:

  • SM2256. Довольно удачный 4-канальный контроллер, поддерживающий шину SATA. В настоящее время является уже устаревшим и используется все реже.
  • SM2258. Обновленная модель для шины SATA. Популярное решение для SSD-накопителей начального уровня. Больших отличий от предыдущего нет, за исключением более качественной поддержки памяти 3D TLC NAND, новых алгоритмов SLC-кэширования и еще ряда мелких улучшений. Тем не менее, множество моделей бюджетных накопителей построено на базе этого контроллера.
  • SM2258XT. Модификация предыдущего, в котором отсутствует возможность использования кэширующей DRAM.
  • SM2271. Восьмиканальный высокопроизводительный контроллер позволяет выпускать накопители емкостью до 16 ТБ для корпоративного рынка. Чипы NAND памяти могут быть как TLC, так и QLC.
МодельSM2256SM2258/SM2258XTSM2259/SM2259XTSM2271
ИнтерфейсSATA
Кол-во ядер CPU12
Поддерживаемая NAND памятьMLC/TLCTLC/QLC
Поддержка 3D NAND+
Поддержка DRAM++/-+/-+
Тип CPU32-bit Argonaut RISCARM Cortex R5
Потоков48
ШифрованиеAES-256

PCIe

В сегменте более производительных контроллеров для шины PCIe имеются следующие модели контроллеров:

  • SM2260. Более скоростная шина потребовала изменений в архитектуре контроллера, что вылилось в применение двухъядерного процессора с 8 потоками. Такая конфигурация выглядит довольно слабой на фоне трех и более ядер в контроллерах других компаний, но и ориентированность решений Silicon Motion распространяется на нижний сегмент твердотельных накопителей с поддержкой этой шины.
  • SM2263EN. Двухъядерный четырехканальный контроллер построен на ARM Cortex. Поддерживается протокол NVMe 1.3. Этот контроллер ориентирован не накопители начального уровня.
  • SM2263XT. Аналог предыдущего с той лишь разницей, что кэширующая DRAM не используется.
  • SM2262EN. Более производительная модель с 8 каналами доступа к NAND. Используется внешняя микросхема DRAM. В отличие от предыдущих, разрядность доступа к кэширующей ОЗУ может быть как 16, так и 32 бита. Улучшены скоростные показатели.
  • SM2270. Высокопроизводительная модель, позволяющая использовать 8 линий PCIe. Используется три ядра ARM Cortex R5. Для доступа к NAND есть 16 каналов. Контроллер ориентируется на использование в корпоративной среде, в честности, в датацентрах. Внешняя DRAM может достигать емкости 16 ГБ, доступ – 32-битный. Накопители на этом контроллере могут достигать емкости до 16 ТБ.
МодельSM2260SM2263EN/ SM2263XTSM2262ENSM2270
ШинаPCIe Gen3x4PCIe Gen3x8
ПротоколNVMe 1.2NVMe 1.3NVMe 1.3NVMe 1.3
Поддерживаемая памятьMLC/TLC
Поддержка 3D NAND+
Кол-во ядер CPU223
Тип CPUARM CortexARM Cortex R5
Потоков84816
Макс. скорость чтения, МБ/с2 4002 4003 5003 200
Макс. скорость записи, МБ/с1 0001 7003 0002 800
ШифрованиеAES-256

Phison

контроллеры SSDЕще один производитель «из молодых». Бюджетность контроллеров этой компании всегда была очевидна. SandForce, Marvell и иже с ними всегда играли в другой лиге. И все же то, что предлагает компания, заслуживает внимания, тем более, что есть интересные решения. Под брендом Phison поставляется еще и память, на самом деле, производимая Toshiba (OCZ), с которой налажено тесное сотрудничество.

SATA

В накопителях с этим интерфейсом можно найти следующий контроллеры:

  • PS3108-S8. Уже отжившая свой век 8-канальная модель для шины SATA. Тем не менее, еще можно найти в некоторых моделях бюджетных SSD-дисков.
  • PS3110-S10. Популярный 4-ядерный контроллер с 8 потоками. Совокупность качеств позволяет уже соперничать с доселе недостижимыми конкурентами. Весьма интересная модель для недорогих накопителей, при этом показывающих производительность скорее на среднем уровне, что как-то не позволяет по этому параметру относить к бюджетным решениям. От репутации производителя самых дешевых и самых медленных контроллеров компания постепенно уходит.
  • PS3111-S11. Более дешевая модификация предыдущей модели, в которой установлен одноядерный процессор. Это тоже весьма интересное решение, на базе которого получаются весьма неплохие накопители для повседневного использования без высокой нагрузки на дисковую подсистему. Можно сказать, это более чем крепкий бюджетник, с замашками на производительность, которая приближается к среднему классу. Учитывая низкую стоимость, привлекательность становится еще выше.
  • PS3112-S12. Развитие модели S10. Максимальная емкость SSD может составлять 8 ТБ. Для доступа к NAND используются 8 каналов.
  • PS3113-S13T. Свежая модель, информации по которому еще мало, и по мере появления будет уточнена. Максимальный объем накопителя составляет 2 ТБ. Судя по всему, это наследник DRAM-less модели S11.
МодельPS3108-S8PS3110-S10PS3111-S11PS3112-S12PS3113-S13T
ШинаSATA
Поддерживаемая памятьSLC/MLCMLC/TLCTLCTLC/QLC
Поддержка 3D NAND-+
Поддержка DRAM++-+-
Макс. емкость, ГБ1218 
Кол-во ядер CPU1414 
Потоков8828 
Шифрование-AES-256-AES-256

PCIe

  • PS5007-E7. 4-ядерный, 8-канальный контроллер под шину PCIe и поддерживающий протокол NVMe версии 1.2. Построенные на его основе такие SSD, как Corsair Force MP500 или Patriot Hellfire M.2, показывают более чем достойные результаты. Заявлена поддержка всех видов памяти. Между анонсом и реальным выходом на рынок прошло довольно много времени, которое было потрачено на отладку микропрограммы. В целом, в полку производительных решений для шины PCIe прибыло.
  • PS5008-E8/E8T. Урезанная версия предыдущего контроллера, использующая только 2 линии PCIe. Кстати, попадалась информация, что данный контроллер планирует использовать Intel в своем SSD 600p, в котором на данный момент устанавливается Silicon Motion SM2260. Из доступных 8 каналов в этой модели диска используются только 6 из-за особенностей применяемых микросхем памяти. Этот SSD стал печально известен своей унылой производительностью, на уровне средних моделей, использующих шину SATA, хотя 600p – это SSD, работающий на шине PCIe. С контроллером от Phison удалось удвоить скорость последовательного чтения.
  • PS5012-E12. Контроллер для массового рынка с поддержкой NAND TLC и QLC. Установлен двухядерный ARM процессор, для связи с чипами памяти имеется 8 каналов.
  • PS5012-E12C. Упрощенная версия предыдущей модели с урезанным вдвое количеством каналов доступа к NAND.
  • PS5013-E13T. Спецификаций на этот свежий контроллер пока нет, но, судя по всему, это «бюджетная» модель, которая должна будет заменить E8T.
  • PS5016-E16. Вслед за анонсом первых материнских плат с интерфейсом PCIe версии 4.0 последовали анонсы накопителей, поддерживающих эту новую шину. В частности, прототипы будущих SSD показали Corsair, GIGABYTE, PNY. Контроллер содержит два ядра ARM Cortex5, а также используется DRAM DDR4 в качестве кэша.
  • PS5019-E19. Еще одна модель для PCIe, информации о котором еще меньше.
МодельPS5007-E7PS5008-E8/E8TPS5012-E12/ PS5012-E12CPS5013-E13TPS5016-E16
ШинаPCIe Gen3x4PCIe Gen3x2PCIe Gen3x4PCIe Gen4x4
ПротоколNVMe 1.1bNVMe 1.2NVMe 1.3
Поддержка DRAM++/-+?+
Поддерживаемая памятьMLC/TLCTLC/QLC
Поддержка 3D NAND+
Макс. емкость, ТБ22/18/122
Кол-во ядер CPU4122
Потоков848/448
ШифрованиеAES-256

 

Samsung

Компания имеет все ресурсы производить все необходимое самостоятельно. Тот факт, что именно Samsung сумела первой выпустить память 3D NAND и соответствующие высокопроизводительные контроллеры, во многом определило то, что накопители именно этого бренда часто рассматриваются как цель, которую все остальные стремятся достичь.

Новый контроллер Polaris имеет 5 ядер с архитектурой ARM, причем 1 ядро занимается обеспечением обмена между шиной PCIe и контроллером. Диски Samsung не являются дешевыми, но и быстродействие у них соответствующее.

Toshiba (Indilinx)

контроллеры SSDС контроллерами тут история занятная. В свои накопители, а также те, которые выпускаются под брендом «OCZ», устанавливаются собственные контроллеры, которыми являются модифицированные решения от Marvell, Phison или SandForce, хотя в свое время в состав Toshiba вошла компания Indilinx.

Учитывая серьезные технологические возможности компании, доработанные контроллеры других компаний (новые прошивки, сочетание с собственной же памятью), позволяют получать весьма достойные результаты. Выпускаемые под собственным брендом накопители (Toshiba или OCZ, что, суть, одно и то же), неизбежно оказываются в числе лучших в своих классах.

Заключение. Контроллеры SSD – какие лучше?

контроллеры SSDОтветить на это сложно. Та ситуация, которая наблюдалась еще пару лет назад, изменилась существенно. Раньше все было понятно: на одной стороне «поля» играли Phison и Silicon Motion, предлагая звезд с неба не хватавшие, но дешевые контроллеры. На другой – SandForce, Marvell, не говоря уже о Samsung. О низкой цене говорить не приходилось, но и о низкой производительности речи не было.

Сейчас же «все смешалось в доме Облонских». SandForce и JMicron, после перехода к другим хозяевам, дружно «ушли в тину», и пока что выглядывать не собираются, хотя и были анонсы новых продуктов.

Зато те, на которых ранее посматривали свысока, смогли удивить. Если Silicon Motion по-прежнему фокусируется на бюджетных решениях, Phison активно рвется в более высокий класс, и небезуспешно. Новые модели SSD-дисков на их контроллерах демонстрируют весьма высокие результаты на тестах.

О том, как подобрать SSD, учитывая, помимо всего прочего, и установленный контроллер, можете прочитать в этом материале.

Вас также может заинтересовать...

11 комментариев

  1. Николай:

    Кстати, сейчас ещё и Realtek вышла на этот рынок.
    ADATA выкатила М.2 ADATA XPG SX6000 SSD с 5-летней (!) гарантией на базе Realtek, что занятно. Видать, хороши алгоритмы в нём распределения износа ячеек, раз такую гарантию дают.
    По скорости не фонтан на низкой глубине очереди, конечно - 30МБ/с чтение, 115МБ/с запись.

  2. Алексей:

    У меня SSD PLEXTOR_PX-128M5Pro, куплен в 2013 году. Стоит с системой и одной игрой WoT. Соответственно нагрузки в плане записи-перезаписи немаленькие. Работает всё-ещё отлично. За 5 лет скорость не просела, по тестам износа нет. Так-что SSD сами по себе довольно надёжная вещь. И кстати, на него тоже 5 лет гарантии ). Так-что он ещё пока на гарантии )).

  3. Наталья:

    Спасибо большое автору статьи! Капитально помог в выборе жесткого диска!

  4. доброго дня,такая ситуация - SSD OCZ Trion 150 на нем сгорел диод,поменяли...работал.но не долго... несколько раз выдал экран смерти но потом опять так и не определялся...через некоторое время определился но опять с синим экраном,,,сейчас не определяется и при этом греется контролер при включении,но при выключении остывает сразу,какие варианты? контролер умер?спасибо за внимание

    • Андрей:

      Здравствуйте.
      Пробовали проверять SSD на разных компьютерах? Без накопителя компьютер работает стабильно, без синих экранов?
      Сгоревший контроллер - вполне обычная вещь, к сожалению, случающаяся.

      • Евгений:

        SSD OCZ Trion 150, как я понимаю, базируется на Phison S10. У меня сгорел Kingston HyperX Savage на таком же контроллере, хорошо что гарантия не закончилась. До этого периодически переставал определяться в системе, появлялся после выключения и повторного включения компьютера. Причем внутри была даже термопрокладка для отвода тепла на металлический корпус диска. В общем, теперь с подозрением отношусь в контроллерам Phison. Взял себе на замену Kingston UV500 на Marvell 88SS1074.

  5. Сергей:

    Спасибо автору хорошая статья.

  6. Тони:

    Не подскажите какой точно контроллер используется в 960Gb SSD Patriot Burst (PBU960GS25SSDR) ?
    Думаю большая разница между PS3110-S10 и PS3111-S11 не в пользу второго, раз он одноядерный

    • Андрей:

      Какой там контроллер - точно не скажу. У меня такого SSD нет. Вроде бы там PS3111-S11.
      Дело даже не столько в том, что одноядерный, а в том, что PS3111-S11 - это контроллер, который не использует буферную DRAM, что не очень хорошо для операции записи.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *