Análisis: Samsung SSD 950 PRO (512 GB)

Desde la llegada de los procesadores Skylake y las placas base relacionadas, se ha hecho mucho más habitual que incluyan, sobre todo en las basadas en el chipset Z170, uno o más zócalos para una tarjeta tipo M.2. Son frecuentemente utilizadas para conectar un SSD en formato 2280 (22 x 80 mm).

Dentro de los M.2 de mayor rendimiento del mercado se encuentra el SSD 950 PRO de Samsung. Aunque lo habitual es que los SSD incluyan una interfaz SATA3 que permite una velocidad de hasta 6 Gbps (750 MB/s), el uso del anticuado protocolo AHCI para la transmisión por el medio de la información limita a unos teóricos 600 MB/s la velocidad máxima de los SATA3 al usar una codificación 8b/10b (8 bits de datos se convierten en 10 bits en el medio, incluyendo control de transmisión y errores).

Para mejorar las limitaciones de SATA3 y AHCI los fabricantes han ido adoptado el uso de PCI Express como interfaz para las unidades SSD, y NVMe como protocolo de transmisión. En este caso se obtienen unos teóricos 1.000 MB/s de velocidad por pista PCIe usada en los SSD, y en total 4.000 MB/s en los que son PCIe 3.0 x4 (cuatro pistas PCIe 3.0). NVMe transmite por el medio físico con una conversión 128b/130b, más eficiente que AHCI, por lo que el máximo real de PCIe es de 3.938 MB/s sobre NVMe, pero de momento ningún SSD comercial se aproxima.

Los SSD que se van a ir poniendo a la venta en los próximos meses llegarán hasta los 3.200 MB/s de velocidad de lectura, ya que el otro punto importante en la gestión de los SSD es su controlador. En el caso del SSD 950 Pro, el modelo de 512 GB aquí reseñado llega a los 2.500 MB/s, utilizando un avanzado controlar Samsung UBX. Puesto que los SSD se basan en la gestión paralela de la información, cuantos más chips de memoria utilizan generalmente consiguen mejor rendimiento.

Samsung utiliza memoria V-NAND de 32 capas y 128 Gbits en el SSD 950 Pro, para un total de 32 chips de memoria, repartidos en dos chips de V-NAND soldados en la parte superior de la PCB. Para mejorar la eficiencia del controlador, incluyen una memoria DRAM caché de 512 MB.

La memoria V-NAND o NAND 3D va más allá de media docena de capas de la memoria normal a varias decenas, lo que permite almacenar más memoria en el mismo espacio. Se consigue realizando las conexiones entre capas creando vías en vertical en vez de tener que unirlas desde los laterales mediante nanohilos. Samsung fue la primera en proporcionar memoria NAND 3D, y es el que la tiene más desarrollada actualmente. Otras empresas como Micron y Toshiba la están empezando a ofrecer ahora, dos años después de su irrupción en el SSD 850 PRO.

La memoria usada es de tipo MLC (Multi-level Cell) en el que cada celda de la memoria puede almacenar uno de cuatro valores posibles (celdas de 2 bits). Esto aporta a estos SSD una buena durabilidad, en el orden de los 200 TB grabados en el modelo de 256 GB y de 400 TB en el modelo de 512 GB. Son valores altos, ya que por ejemplo en el modelo de mayor capacidad se pueden grabar 120 GB al día en el SSD durante 10 años antes de que pueda empezar a mostrar fallos.

También es compatible con encriptación AES-256 y TCG Opal 2.0 (una especificación de acceso a almacenamiento encriptado) por hardware, que lo gestiona el controlador UBX incluido. No le falta también un buen sistema de corrección de errores y frente a pérdidas, por lo que es un controlador de los mejores que hay en el mercado. La arquitectura de los controladores de un SSD es guardada celosamente por las compañías, y comparten muy poca información sobre ellas.

Los controladores también se encargan de realizar el control de consumo, para cambiar entre varios estados de actividad al SSD en caso de que no se esté utilizando mucho o nada, y generalmente utilizan para cambiar entre estados la especificación PCIe de gestión de energía, a través de ASPM (gestión de energía de estado activo, Active State Power Management). El SSD 950 PRO da soporte al L1.2 para ello, con consumos que van de en torno a los 5 W mientras está activo hasta los 1,7 W mientras que está inactivo, y se puede llevar a un modo de inactividad similar al DevSlp de SATA en el que consume tan solo 2,5 mW.

Pruebas

Los SSD actuales tienen una tendencia a proporcionar la misma experiencia de usuario, y eso significa que la mayoría de las tareas que se tienen que hacer de leer y escribir ficheros en un uso normal se realiza en unos tiempos muy parecidos e indistinguibles para el usuario final. Un disco SATA3 y uno PCIe 3.0 x4 no tendrán diferencias notables si se utilizan para jugar, arrancar el sistema operativo o tareas básicas en programas de diseño, ya que dependen más del procesador y tarjeta gráfica.

Las pruebas están realizadas en un PC con una placa base Asus Z170 Pro Gaming, memoria DDR4-3000 y un Core i7-6700K, con Windows 10.

Lectura/escritura aleatoria y secuencial

La primera de ellas es una prueba de lectura/escritura secuencial y aleatoria de archivos 128 KB y 4 KB respectivamente, en el que se miden los resultados con colas de profundidad variables. Estas colas representan el número de operaciones que están siendo ejecutadas en un momento dado, y debido a la naturaleza de la memoria NAND, el rendimiento se beneficia de tener colas de mayor profundidad que potencia el paralelismo en las operaciones de E/S.

En una prueba enlatada es habitual que la QD sea de 32 para saturar el enlace E/S, pero en un uso real la profundidad de la cola suele ser sobre todo de 1, 2 y 4. En los siguientes datos se recogen los resultados de la media de estos tres tamaños de colas de profundidad. En el caso de las pruebas secuenciales, se realizan con bloques de 128 KB, y en las pruebas aleatorias son bloques de 4 KB. Se han dejado durante 5 minutos con Iometer en una zona de 16 GB de las unidades SSD.

PCMark 8

Una prueba que demuestra que en un uso cotidiano los SSD proporcionan la misma sensación de rendimiento es la PCMark 8 de almacenamiento, que representa una serie de sesiones pregrabadas de uso real en el día a día para las unidades SSD. La puntuación que aporta es un cálculo del tiempo que lleva reproducir la sesión de uso de varias aplicaciones y juegos (World of Warcraft, Battlefield 3, Photoshop, After Effects, etc.).

Dicha prueba de PCMark 8 también calcula la velocidad de tranferencia del SSD durante el tiempo que está activo, y por tanto refleja un ancho de banda de uso real de la unidad.

Conclusión

Samsung tiene en su catálogo varios de los mejores SSD del mercado, y entre ellos se incluye el 950 PRO. Es un SSD muy rápido gracias a usar una conexión PCIe 3.0 x4 y NVMe, tanto en lectura y escritura tanto secuencial como aleatoria, y gestiona muy bien la liberación de espacio en momentos en los que el rendimiento se pudiera degradar por falta de espacio. También consume relativamente poco tratándose de un SSD que alcanza unas velocidades de hasta cinco veces el de un SSD normal.

El formato M.2 2280 es cada vez más común para portátiles y mini-PC, que han desplazado ya totalmente al formato mSATA, y cuyo precio ha ido bajando poco a poco. Aquellos M.2 que funcionan sobre SATA3 son ligeramente más caros que la versión de disco de 2,5 pulgadas, y estos modelos PCI Express son notablemente más caros a cambio de un rendimiento mucho mayor.

Pero al final del día, en un uso cotidiano, la mayoría de los SSD se comportan de una manera muy parecida, sin cambios perceptibles por el usuario final en la apertura de aplicaciones o transferencia de archivos. Aun así, en aquellos momentos en los que se pueda sacar provecho de la velocidad de un SSD como el 950 PRO, como por ejemplo en el ripeo de películas, o transferencia de varios archivos grandes usándolo en un NAS, será una compra excelente.