삼성 SSD, 950 PRO 벤치마크 (MZ-V5P256BW)

256GB 모델과 512GB 모델이 라인업

SSD 950 PRO(이하, 950 PRO)는 9월에 한국 서울에서 개최된 "2015 Samsung SSD Global Summit"에서 발표된 가전용 SSD 최신 모델. 폼 팩터는 M.2로 접속 인터페이스는 PCI Express 3.0 x4에 대응. 또, 프로토콜은 NVM Express(NVMe)에 대응한다. 삼성제 SSD의 가전용 제품으로서 최초로 NVMe 대응 M.2 SSD.

950 PRO는 용량 256GB의 "MZ-V5P256BW"와 용량 512GB의 "MZ-V5P512BW"의 2가지 모델이 라인업. 사양은 아래의 표 1에 정리한 대로 용량 512GB 모델은 시퀀셜 읽기가 최대 2,500MB/sec, 시퀀셜 쓰기가 최대 1,500MB/sec에 이른다. 용량 256GB 모델은 512GB 모델에 비해 접속 속도가 다소 떨어지지만 그래도 일반적인 SATA SSD와 비교해서 압도적인 접근 속도를 실현하고 있는 점이 큰 특징이다.

NVMe 대응 때문에 대응 OS는 Windows 7, Windows 8.1, Windows 10으로 Windows 7에서 사용에는 NVMe 드라이버가 필수적이다. 또 향후에는 Windows Server및 Linux도 지원 할 예정이다.

컨트롤러는 3개의 프로세서를 내장하는 트리플 코어 컨트롤러 "UBX"를 채용. 프로세서 코어에는 ARM Coretex-R4를 채용하고, 코어의 동작 클럭은 500MHz. 또 NAND 플래시 메모리에는 Samsung의 제 2세대 3D NAND "V-NAND"를 채용. NAND 플래시 메모리의 사양은 MLC. 캐시 메모리에는 512MB의 LP DDR3 메모리를 탑재한다.

이번에는 용량 256GB의 MZ-V5P256BW를 사용했고 기판에는 UBX 컨트롤러 "S4LN058A01-8030"과 캐시 메모리용 512MB LP DDR3칩 "4K4E4E324EE-SGCF", 그리고 NAND 플래시 메모리 칩 "K9PKGY8S7A"가 2칩 탑재되어 있었다.

또한 Samsung은 2015년 4월부터 세계 최초의 NVMe 대응 M.2 SSD "SM951"의 양산에 들어가 OEM용으로 출하하고 있지만 950 PRO의 하드웨어 사양은 SM951과 동등하다. 따라서 950 PRO는 SM951을 기반으로 소비자 모델로 전향한 것으로 봐도 좋을 것이다.

본체 크기는 80.15×22.15×2.38mm(폭×두께×높이)로 M.2 Type2280. 색상은 기존의 Samsung제 SSD의 PRO 시리즈처럼 블랙을 기조로 하고 기판도 블랙을 채용하고 있다.

SSD 950 PRO 256GB모델, "MZ-V5P256BW".  Samsung의 첫 가전용 NVMe M.2 SSD. 폼 팩터는 M.2 Type2280

컨트롤러는 트리플 코어 컨트롤러 "UBX"를 채용. 칩형번은 "S4LN058A01-8030". 그 옆에는 캐시용 512MB LP DDR3 메모리 "K9PKGY8S7A"도 탑재한다

NAND 플래시 메모리는 850 PRO와 같은 제 2세대 3D NAND "V-NAND"를 채용. 형번 "K9PKGY8S7A"의 칩을 2칩 장착한다

최대한의 성능을 끌어내려면 PCI Express 3.0 x4 대응의 M.2 슬롯이 필수

950 PRO는 접속 인터페이스가 PCI Express 3.0 x4로 대응하고 있어 최대한의 성능을 끌어내려면 마더보드 M.2 포트가 PCI Express 3.0 x4를 지원해야 한다. 시판되고 있는 인텔제 CPU 지원 메인보드에서는 칩셋에 Intel X99 Express(이하, X99)을 채용한 것으로 Intel Z170 Express(이하, Z170)등의 Intel 100시리즈 칩 세트를 채용하는 제품에서는 PCI Express 3.0 x4 대응 M.2 포트를 탑재하는 제품이 많다.

반면 Intel Z97 Express(이하, Z97)채용 메인보드 등 Broadwell-H나 Haswell, Haswell Refresh에 대응하는 제품에 마련된 M.2포트 내부 접속은 제품에 의해서 각양각색이다. 예를 들어 이번에 사용한 MSI의 "Z97 GAMING 6"의 경우 PCI Express 2.0 x2 접속으로 최대 전송 속도가 1GB/sec가 되므로 950 PRO을 장착해도 인터페이스가 병목이 되어 최대한의 속도가 끌어낼 수 없게 된다.

그 경우에도 M.2→ PCI Express x4 변환 보드에 950 PRO을 장착해 마더보드상의 PCI Express 3.0 x4 대응 슬롯에 장착하면 최대한의 성능을 찾게 된다. 다만 Broadwell-H나 Haswell, Haswell Refresh의 내장 PCI Express 3.0은 16레인 때문에 비디오 카드와 동시에 950 PRO을 이용하는 경우에는 비디오 카드 측의 PCI Express 레인이 8레인으로 제한된다.

물론 이러한 제약이 있다 하더라도 SATA SSD 사용시보다 접속 속도가 높아진다고 생각되므로, PCI Express 2.0 x2 대응 M.2포트의 마더 보드에서도 충분히 사용 가치는 있을 것이다. 그러나 역시 950 PRO를 완전히 활용하고 싶다면 제약 없이 이용할 수 있는 X99 메인보드나 Intel 100시리즈 메인보드에서 이용이 최선이다.

이러한 점을 고려해 이번에는 Z97 메인보드, X99 메인보드, Z170 메인보드를 준비하고 각각의 환경에서 950 PRO의 성능을 살펴봤다. 테스트 환경은 이하 정리한 대로다. 또 테스트는 Samsung에서 제공된 베타 버전의 NVMe 드라이버를 도입한 상태로 진행했다.

950 PRO의 성능을 최대한 끌어내려면 PCI Express 3.0 x4 대응의 M.2 슬롯이 필수적이다. 이쪽은 ASUS Z170-DELUXE의 M.2슬롯

MSI Z97A GAMING 6등 Z97머더 보드에 마련되는 M.2포트의 대부분은 PCI Express 2.0 x2 대응이기 때문에 인터페이스가 병목이 될 가능성이 높다

PCI Express 3.0 x4대응 M.2포트가 없는 메인 보드에서는 이런 M.2→ PCI Express x4변환 보드를 이용하고 PCI Express 3.0 x4 대응 슬롯에 장착하면 성능을 최대한 끌어낼수 있다

벤치마크에서 공칭 이상의 속도를 확인

그럼 벤치마크 테스트 결과를 확인한다. 우선은 CrystalDiskMark 5.0.2의 결과다. 준비한 3종류의 테스트 환경에서 계측을 했는데 Z97 메인보드는 온보드 M.2포트(PCI Express 2.0 x4대응)에 장착했을 경우와 M.2→ PCI Express x4 변환 보드를 이용하고 PCI Express 3.0 x4대응 슬롯에 장착한 경우 모두 계측했다. 또 비교로서 Z97 메인보드에서 계측한 Samsung SSD 850 PRO 512GB의 결과도 더했다.

Samsung 850 PRO+Z97

Samsung 950 PRO+Z97A GAMING 6 M.2포트

Samsung 950 PRO+Z97A GAMING 6 M.2→ PCI Express x4변환 카드 이용

Samsung 950 PRO+X99-DELUXE M.2포트

Samsung 950 PRO+Z170-DELUXE M.2포트

결과를 보면 PCI Express 3.0 x4 접속 환경이면 시퀀셜 읽기가 2,300MB/sec 전후, 시퀀셜 쓰기가 950MB/sec 정도로 모두 공칭 스펙을 조금 넘는 스코어를 기록하고 있다. 자세히 보면 시퀀셜 읽기에서는 X99-DELUXE 만 잠시 점수가 나빴지만 이 정도의 차이가 있으면 체감 지수는 차이가 나타나지 않을 것이고, 큰 문제가 되지 않을 것이다.

다만 Z97A GAMING 6의 온보드 M.2포트에 부착된 경우에는 접속 인터페이스가 PCI Express 2.0 x2가 되는 점이 병목이 되어 시퀀셜 읽기가 837.4MB/sec, 시퀀셜 쓰기가 811.8MB/sec(모두 QD32의 결과)로 속도가 떨어졌다고는 하지만 이 상태에서도 SATA SSD인 850 PRO의 결과는 크게 웃돌고 있으며 SATA SSD에 대한 우위성은 충분히 얻을 수 있다고 하겠다.

4K 랜덤 액세스 속도의 결과는 4K 쓰기는 환경에 관계 없이 340MB/sec가량 점수를 얻는 반면 QD32주도에서는 환경에 다소 차이가 보이며 Z170-DELUXE 이용 시간이 가장 빠른 816.2MB/sec, X99-DELUXE 이용시 가장 느린 612.3MB/sec 였다.

당초 예상에서는 CPU가 내장된 PCI Express 3.0에 직결된 X99-DELUXE의 M.2 포트 속도가 칩셋의 PCI Express 3.0에 접속된 Z170-DELUXE의 M.2포트보다 조금 더 고속이 아닐까 생각했으므로 이 결과는 의외였다. 그렇다고는 해도 이 만큼 빠른 속도에서 실제 이용시 차이를 느끼는 것은 없다고 생각되기 그렇게 걱정할 필요는 없어 보인다

실제 이용시에는 대용량 파일 조작시 차이를 실감할 만하다

다음에 실제 사용 환경을 상정하고 PC의 기동 시간과 앱의 기동 시간, 드라이브 내 파일 복사 시간을 계측했다. PC의 기동 시간은 셧다운 상태에서 전원 버튼을 누르고 Windows 10 Pro 데스크탑이 표시되기까지의 시간을, 앱의 기동 시간은 "Adobe Lightroom CC"의 기동 시간을, 그리고 드라이브 내 파일 복사는 디지털 카메라로 촬영한 JPEG파일 150개, 합계 약 1.5GB의 사본에 걸리는 시간 계측. 각각 3회 측정하며 소수점을 반올림한 평균을 냈다.

우선 PC의 기동 시간은 환경에 의해서 큰 차이가 존재했다. Z97A GAMING 6에서는 850 PRO 이용시 950 PRO의 M.2 포트 장착시 950 PRO의 변환 보드 이용시와 3패턴으로 계측했는데 그 어떤 것도 기동 시간은 거의 오차 범위라고 할 것이었지만 X99-DELUXE에서 950 PRO가 2초 정도 빨랐다. 그러나 Z170-DELUXE에서는 950 PRO가 18초 정도 늦은 결과였다. Z170-DELUXE에서는 950 PRO 접속시 기동시의 초기화에 걸리는 시간이 크게 길어졌고 결과적으로 그것이 원인으로 기동 시간이 늦어진 셈이다. 혹시 몰라 UEFI설정에서 모든 SATA 포트를 무효화하는 등 테스트도 해봤지만 그래도 초기화 시간은 1~2초 정도 짧게 될 뿐이고 크게 변화하지 않았다.

당초 예상에서는 950 PRO 이용시 기동이 빨라지긴 해도 크게 늦어질 수는 없다고 생각하고 있었으므로, 이 결과에 당초 크게 당황했다. 거기서 X99 메인보드 "ASUS X99-A"와 Z170 메인보드 "ASRock Z170 Extreme 7+"도 준비하여 같은 계측을 하고 보니 X99-A에서는 950 PRO가 3초 정도 늦게 Z170 Extreme 7+에서는 10초 정도 늦은 결과가 얻어졌다. 이들 2개의 메인 보드에서도 950 PRO 이용시 기동시의 초기화에 걸리는 시간이 길어지는 듯했다.

이 결과로부터 메인보드에 의해서 M.2 SSD에 대한 최적화는 상당히 차이가 있다고 생각될 것 같다. 향후 UEFI 업데이트에서 개선될 가능성도 있지만 950 PRO 이용시 SATA SSD 이용시보다 기동 시간이 늦는 경우를 미리 머리에 넣어 두어야 할 것이다.

PC 실행 시간

다음 Adobe Lightroom CC의 기동 시간이지만 이곳은 모든 환경에서 850 PRO와 950 PRO사이에 기동 시간의 차이는 거의 없었다. 일단 950 PRO가 조금 빨라진 경우가 많지만 이번에는 수동 측정 때문에 오차 범위 안이다. 이 점에서 SATA SSD와 비교해 애플리케이션 이용시 쾌적도가 크게 향상되지는 않을것 같다.

Adobe Lightroom CC 실행 시간

마지막으로 드라이브 내 파일 복사 시간이다. 메인보드에 의해 다소 차이를 보이긴 했지만 솔직하게 드라이브의 쓰기 속도에 비례한 결과가 되고 있으며 PCI Express 3.0 x4 접속 환경의 950 PRO가 압도한다. 실제 이용시 대용량의 파일 조작이 관련된 작업 등에서 쾌적한 차이를 실감할 가능성이 높아 보인다.

드라이브 내 파일 복사 시간

기대는 금물이지만 용도에 따라서는 쾌적함이 크게 향상된다

이번에 가전용으로 첫 PCI Express 3.0 x4 대응 NVMe M.2 SSD, 950 PRO을 시용했지만 벤치마크 테스트에서는 압도적인 고속성이 확인됐으나 실제 이용을 상정한 테스트에서는 드라이브 내 파일 카피 이외에 SATA SSD에 대한 명확한 우위성이 확인되지 않았다. PC의 기동 시간은 거꾸로 크게 늦어지는 경우도 있을 정도다. PC 실행 시간에 대해서는 마더보드 M.2 SSD에 대한 최적화가 진행되면 개선될 것이라고 생각하지만 OS와 앱 기동과 같은 실제 이용에 관해서는 하이엔드 SATA SSD와 큰 차이는 아니라고 하겠다.

메모리 기반의 스토리지에 최적화된 NVMe의 장점은 데이터 서버 등 방대한 동시 접속이 발생하는 환경에서는 발휘되지만 컨슈머의 클라이언트 PC에서는 큰 효과는 기대할 수 없다. PCI Express 3.0 x4 대응 M.2 포트를 갖춘 메인보드가 아니면 최대한의 성능을 끌어낼 수 없는 사용환경의 제약도 있고, 범용성 높은 SATA SSD를 대체하기에는 아직 시간이 걸릴 것 같다는 인상이 강하다.

하지만 드라이브 내 파일 복사는 기반이 되는 읽기/쓰기 속도가 월등히 빠르기 때문에 충분히 체감할 만한 차이가 나타난다. 대용량의 파일 조작이 겹쳐지는 같은 조작이 반복되는 경우에는 950 PRO의 빠른 속도의 메리트를 충분히 느낄 수 있을 것이다.

SATA SSD는 인터페이스가 병복이 되어 이미 속도는 거의 상한에 도달했다. 그래서 PCI Express 접속으로 더 빠른 속도를 발휘할 수 있는 M.2 SSD는 향후 하이엔드 SSD의 주류가 될 가능성이 높다. 현 시점에서는 아직 이용 환경을 포함한 과도기 같은 상황이지만 향후의 제품 동향을 예의 주시하고 싶다.

출처 - http://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/hirasawa/20151107_729339.html