SSD na plný plyn

SSD disky slaví úspěchy na všech frontách. Díky rychlejšímu rozhraní NVMe již dnes běžně přesahují přenosovou rychlost 2 GB/s a jejich cena klesla do takové míry, že si i běžní uživatelé mohou dovolit pořídit SSD s kapacitou 1 TB. Díky zvyšující se kapacitě a dlouhým záručním dobám již není nutné řešit ani omezenou životnost jejich flashových buněk. Znamená to ale, že stačí nový SSD disk pouze zamontovat, nainstalovat na něj OS a začít s ním pracovat? Smíříte-li se s tím, že z SSD disku nevymáčknete plný potenciál jeho výkonu, pak ano. Pokud ale chcete, aby pracoval naplno a co nejdéle, doporučujeme věnovat trochu času i jeho správnému nastavení. V první části našeho článku vám tedy nejprve ukážeme, jak správně nastavit většinu běžných typů SSD disků.

Nejdůležitější rozdíl mezi pevnými disky není prakticky vidět a spočívá v protokolu zajišťujícím přenos dat mezi systémem a diskem. Dnes nejpoužívanější protokol AHCI umožňuje datové přenosy maximálně do rychlosti 550 MB/s, zatímco modernější protokol NVMe dokáže přenášet až 4 000 MB/s, navíc s mnohem kratší dobou odezvy a schopností zároveň data zapisovat i číst. Oba protokoly používají disky s různými typy rozhraní. AHCI využívají jak klasické 2,5“ SSD disky, tak jejich menší varianty modulů s rozhraním typu M.2 B-Key (mají zářez na levé straně slotu). NVMe SSD disky se vyrábějí hlavně v podobě M.2 modulů s odlišným konektorem typu M-Key, který má zářez na pravé straně slotu. Ve druhé části tohoto článku vám ukážeme, jak dostat z momentálně dostupných SSD disků maximální rychlost. Za tím účelem jsme zapojili dva nejrychlejší SSD disky do režimu RAID-0. Dříve než se ale pokusíme dosáhnout rychlostního rekordu diskového tandemu, podívejme se, jak maximalizovat výkon jednoho jediného SSD disku.

Nejlepší jsou M.2 SSD

Rychlé a prostorově úsporné SSD disky v podobě M.2 modulů o rozměrech 22 x 80 mm jsou ideálním řešením pro notebooky. M.2 SSD disky ale nelze připojit ke každému počítači nebo notebooku a navíc je nutné správně vybrat mezi AHCI a NVMe variantou. Budeme-li postupovat systematicky, bezpečně najdeme ten nejvhodnější SSD disk pro váš počítač.

V případě stolních počítačů zjistíte podporu M.2 slotu na webových stránkách výrobce základní desky nebo v technické příručce k motherboardu. M.2 slot starších základních desek, určených pro procesory generací Intel Haswell a Broadwell (patice 1150, například čipset Z97), je většinou připojen pouze ke dvěma linkám sběrnice PCIe 2.0, což omezuje propustnost připojení na 1 GB/s. Navíc UEFI/BIOS a ovladače těchto starších základních desek ještě nepodporují moderní rozhraní NVMe, takže pro připojení je logické použít AHCI disk buď v podobě M.2 modulu, nebo 2,5“ interního SSD.

Na základních deskách pro procesory Haswell-E a Skylake má M.2 slot k dispozici již čtyři linky navíc zrychlené sběrnice PCIe 3.0, které dohromady zajišťují propustnost až 4 GB/s. Pracuje-li počítač na operačním systému Windows 10, nic nebrání tomu, zvolit nejrychlejší M.2 NVMe SSD disk. Operační systémy Windows 7 a 8.1 postrádají ovladače NVMe disků, což poněkud ztěžuje jejich instalaci. Během instalace si musíte poznamenat rozhraní, se kterým M.2 slot sdílí propustnost. M.2 SATA disk SSD většinou po připojení zpomalí, nebo dokonce úplně deaktivuje dva běžné SATA konektory a M.2 NVMe SSD disk pro změnu ubere propustnost jednomu z dalších dostupných PCIe slotů. Podle informací z příručky k základní desce připojte jiné disky nebo grafickou kartu do PCIe slotu, který omezení propustnosti nepostihlo.

V případě notebooku není většinou úplně snadné zjistit, zda disponuje volným M.2 slotem, případně jaký typ M.2 disku podporuje. Výrobci notebooků obvykle podporu M.2 slotu neuvádějí ve specifikacích, takže si ji budete muset dohledat sami na internetu. Často stačí zadat do Googlu model vašeho přenosného počítače a výraz »M.2«. Před nákupem M.2 disku si tedy dobře zjistěte, zda a jaký typ M.2 disků podporuje. U notebooků je totiž důležitá i správná velikost M.2 modulu. Ty se totiž vyrábějí v délkách 42, 60, 80 a 110 mm (s označením M.2 2242, 2260 atd.). Nejste-li si jisti, jaký protokol váš notebook podporuje, podívejte se do UEFI/BIOS, případně raději kupte M.2 AHCI SSD. Většinou je snadno poznáte podle toho, že se se stejným označením vyrábějí jak v 2,5“, tak v M.2 verzi (například Samsung SSD 850 Evo, Crucial MX300 nebo SanDisk X400).

Optimalizace OS pro NVMe

Disky podporující moderní NVMe protokol potřebují pro komunikaci s operačním systémem kompatibilní ovladač. Windows 10 již tento ovladač mají v sobě, takže je instalace NVMe SSD disku snadná. Nejrychlejší bootování systému a nejvyšší provozní rychlost disku získáte pouze při instalaci Windows 10 v UEFI režimu. V bootovacím menu zvolte pro své instalační médium režim UEFI, ne SATA nebo USB.

Při vytváření systémového oddílu si dejte pozor, aby instalační průvodce vytvořil tabulku typu GPT. Nainstalujete-li Windows 10 tímto způsobem, budete mít k dispozici možnosti »Fast Boot« a »Ultra Fast«. Obě dokážou o několik sekund zrychlit načítání a logování do systému.

Univerzální NVMe ovladač systému Windows 10 dokáže spolupracovat s každým NVMe diskem, chcete-li ale naplno využít všech jeho možností, stáhněte si a nainstalujte nejnovější verzi NVMe ovladače od výrobce disku (viz obrázek na str. 101). Proto je dobré vybírat si nový NVMe disk nejen podle rychlostních testů, ale i podle toho, jak dobrou podporu výrobce nabízí - ideální je zvolit produkt některého značkového výrobce, jako jsou například Samsung, Intel, Toshiba nebo OCZ. Pod Windows 7 a 8.1 je nutné stáhnout před samotným zapojením disku NVMe ovladač z webových stránek výrobce.

Přechod na NVMe disk

Přejete-li si zkopírovat stávající systémový oddíl s Windows 7 či 8.1 a instalovanými programy na nový počítač s NVMe diskem, připojte do nového PC starý disk pomocí SATA rozhraní a nabootujte z něj. Z webu nebo z instalačního DVD motherboardu nejprve doinstalujte chybějící ovladače základní desky, čipsetu, LAN, Wi-Fi, USB atd. Pokud by v tomto okamžiku po vás Windows vyžadovala reaktivaci, neprovádějte ji.

Nejprve do počítače připojte NVMe disk a nainstalujte potřebný NVMe ovladač z webových stránek jeho výrobce. Poté již můžete naklonovat obraz stávajícího systémového oddílu SATA disku na nový NVMe disk. V ideálním případě k tomu použijte nástroj bezplatně nabízený výrobcem nového SSD disku. Pokud jej nenabízí, můžete zvolit některý z volně dostupných programů z internetu nebo našeho DVD. Pro jistotu zkontrolujte, zda je nový systémový oddíl správně blokově zarovnán, v opačném případě bude nový SSD disk pracovat o poznání pomaleji. Windows reaktivujte až poté, co bez problému nabootují z nového NVMe disku.

Rychlostní tipy pro každý PC

V případě, že na nový SSD disk klonujete oddíl s relativně nedávnou instalací Windows, mělo by vše pracovat správně, ale jedná-li se o starou instalaci s množstvím nainstalovaných programů, doporučujeme systém optimalizovat. Rychlý start Windows nejvíce zpomalují programy, které se automaticky načítají po spuštění systému. Ty můžete buď odinstalovat, nebo jim automatické načítání zakázat. Spusťte nástroj »Konfigurace systému« a na listu »Služby« aktivujte možnost »Skrýt všechny služby společnosti Microsoft«. Poté můžete odškrtnout všechny služby, které nemají co do činění s antivirovým programem nebo nejsou kriticky nutné pro připojené hardwarové komponenty. Stejný postup opakujte na listu »Po spuštění«. Ve Windows 10 na něm najdete odkaz na Správce úloh, ve kterém můžete nepotřebné programy snadno vypnout.

Stav několik let starých SATA SSD disků doporučujeme překontrolovat pomocí softwarového nástroje od výrobce disku (např. Samsung Magician, Crucial Storage Executive, Intel SSD Box) nebo prostřednictvím utility SSD Life. Tyto utility zobrazí hodnoty S. M. A. R. T tabulky a dokážou zjistit opotřebení disku včetně jeho zbývající životnosti. Zvláště důležité hodnoty obsahují položky jako »Reallocated Sector Count«, které informují o špatné alokaci a chybách při zápisu. Stav disku indikují položky s maximálními hodnotami 100 až 255, které se s opotřebením disku snižují až k hranici, po jejímž dosažení je vhodné disk vyměnit, protože hrozí bezprostřední porucha.

Udávané hodnoty ale berte jako informační, v praxi může odejít i disk, který ještě zdaleka nedosáhl prahové hodnoty, a naopak disk s indikovaným překročením životnosti může ještě fungovat řadu měsíců. V každém případě ale doporučujeme disk, jehož hodnoty S. M. A. R. T se blíží limitu, okamžitě zálohovat a co nejrychleji vyměnit za nový. O stavu disku také vypovídají hodnoty naměřené v testovacím benchmarku AS SSD. Spusťte jej a naměřené hodnoty svého disku porovnejte na internetu s údaji naměřenými v recenzích. Budou-li vámi naměřené hodnoty výrazně nižší, máte disk buď špatně nakonfigurován, nebo se blíží konec jeho životnosti.

Hon za rychlostním rekordem

Rychlejší než jeden SSD jsou dva SSD disky zapojené do režimu RAID-0. Při takové konfiguraci totiž operační systém zapisuje a čte data zároveň na obou discích, což v ideálním případě vede až ke zdvojnásobení přenosové rychlosti. Nebojíte-li se nutného zásahu do nastavení UEFI/BIOS a poněkud složitější instalace Windows, můžete prostřednictvím dvou levných SATA SSD vytvořit úložiště s přenosovou rychlostí blížící se základním NVMe SSD modelům. My jsme se ale do režimu RAID-0 rozhodli zapojit dva v současnosti nejrychlejší NVMe disky a dosáhnout tak rekordních datových přenosů.

Nastavení Turbo RAID

První problém, který je při zapojení dvou NVMe disků do režimu RAID-0 nutné vyřešit, spočívá v základní desce. Ta musí být totiž osazena dvěma M.2 sloty podporujícími NVMe, což momentálně splňují pouze nejlepší motherboardy s čipsetem Z170 a prakticky všechny základní desky s čipovou sadou Z270, určenou pro procesory Intel Kaby Lake. Základní deska musí také umožňovat propojení obou M.2 slotů do režimu RAID a ze spojených disků musí také umět nabootovat. My jsme v době testu měli k dispozici dvě základní desky s čipsetem Z270, konkrétně Asus Prime Z270-A a Gigabyte Z270X Gaming 7.

Do posledně jmenované desky jsme se rozhodli zasadit dva M.2 NVMe SSD disky Samsung SSD 960 Pro, tedy momentálně nejrychlejší běžně dostupné NVMe disky na trhu. Nejprve jsme v UEFI zapnuli hardwarový RAID, malá změna oproti předchozím variantám UEFI spočívá v tom, že je nutné hardwarový RAID SATA řadiče v UEFI aktivovat ještě před samotnou instalací disků do desky. Na desce Gigabyte se RAID-0 nastavuje v položce »Periphery / EZ Raid«. Pro instalaci Windows 10 je nutné z DVD disku s ovladači k základní desce (nebo z webových stránek podpory výrobce motherboardu) zkopírovat na USB flash disk ovladač Intel Rapid Storage.

Tento ovladač se automaticky načte poté, co v boot menu zvolíte daný USB flash disk jako bootovací médium. Po načtení IRS ovladače se spojený RAID disk objeví v nabídce cílových disků pro instalaci a můžete na něj začít kopírovat instalační soubory. V případě námi sestaveného hardwarového UEFI/RAID svazku dokáže systém automaticky bootovat ze sdruženého disku. Vzhledem k tomu, že operační systém nyní komunikuje s NVMe SSD disky prostřednictvím Intel RAID řadiče, bohužel nelze použít speciální ovladač SSD 960 Pro disků od Samsungu, který by dokázal optimálně využít veškerý rychlostní potenciál disků. Důsledkem je znatelná ztráta výkonu.

RAID-0: Benchmarky a realita

Se správně nastaveným UEFI náš testovací systém nabootoval do Windows za méně než deset sekund a všechny operace s častým přístupem k pevnému disku pracovaly neuvěřitelně rychle. Kompletní instalace kancelářského balíku LibreOffice, během níž se na disk zapisuje více než 7 000 souborů, trvala pouze 21 sekund. Výsledky syntetických benchmarků (viz výše) ale jasně ukazují, jak rychle RAID svazek pracoval a kde jsou jeho omezení.

Namísto teoretického stoprocentního zvýšení přenosových rychlostí oproti použití jediného disku jsme v zapojení RAID-0 naměřili pouze 20% nárůst rychlosti čtení a 32% nárůst rychlosti zápisu. Pokud bychom použili méně praktickou metodu, mohli bychom z RAID-0 zapojení dvou NVMe SSD disků získat o něco vyšší rychlost. V takovém případě bychom ale museli druhý SSD disk zapojit do adaptéru, který bychom vložili do PCIe slotu. Pak bychom ale museli nabootovat ze třetího disku a oba M.2 NVMe SSD disky Samsung 960 Pro bychom do režimu RAID-0 zapojili až softwarově v prostředí Windows.

Při tomto zapojení pak dvojice SSD disků vykazovala oproti jedinému disku zvýšení rychlosti čtení o 43 % a rychlosti zápisu o 82 %, RAID pole ale nelze v této konfiguraci použít pro bootování operačního systému. Měření realizovaná prostřednictvím jednoduššího, ale rychlejšího benchmarku Atto ukázala, že kombinace dvou SSD disků v režimu RAID-0 opravdu naráží na teoretické maximum propustnosti v podobě 4 GB/s, které je dané maximální propustností tzv. DMI propojení čipové sady a procesoru. Výsledky našeho pokusu ukazují, že s ohledem na výkon dnes dostupných NVMe SSD disků je nezbytně nutné, aby Intel v příštích čipových sadách a procesorech ještě dále zvýšil propustnost PCIe sběrnice.

Připraveno pro RAID: Rychlé SSD disky

Před rokem uvedl Samsung v podobě modelu 950 Pro první NVMe SSD disk pro běžné uživatele. Jeho nástupce s označením 960 Pro je o poznání rychlejší. Záleží-li vám hlavně na poměru ceny za GB, doporučujeme zvolit raději disk 960 Evo, který je levnější, ale ne o tolik pomalejší než 960 Pro.

M.2 SSD s NVMe
1. místo 2. místo 3. místo 4. místo 5. místo 6. místo
Samsung 960 Pro 512 GB Samsung 960 Evo 1 TB OCZ Toshiba RD400 512 GB Samsung 950 Pro 512 GB Plextor M8Pe 256 GB Adata XPG SX8000 512 GB
Orientační cena 9 400 Kč 13 500 Kč 13 000 Kč 11 000 Kč 4 200 Kč 6 800 Kč
Celkové hodnocení 97,6 96,0 93,9 83,5 83,0 77,7
Poměr cena/výkon 71 100 62 48 46 60
Rychlost čtení 100 97 95 82 83 76
Rychlost zápisu 96 100 100 91 84 85
Průměrná rychlost čtení 1 2 515 MB/s 2 356 MB/s 2 500 MB/s 1 622 MB/s 1 481 MB/s 986 MB/s
Průměrná rychlost zápisu 1 1 340 MB/s 1 796 MB/s 1 554 MB/s 1 397 MB/s 829 MB/s 941 MB/s
IOPS (čtení/zápis) 2 33,8/41,7 30,8/40,2 16,5/44,3 20,3/44,3 27,3/40,8 25,3/37,5

Výborný (100-90,0) Velmi dobrý (89,9-75,0) Dobrý (74,9-60,0) Dostačující (59,9-45,0) Nelze doporučit (44,9-0)
Všechna hodnocení v bodech (max. 100); 1 Nekomprimovatelná data 2V tisících operací za sekundu (4 KB)

O generaci zpátky: Starší SSD SATA II disky

SATA SSD disk dokáže výrazně zrychlit načítání i práci systému u starších notebooků, a to i v případě, že jsou osazeny starším rozhraním SATA II. SATA II má ale některá omezení. > Jakýkoliv (i nejnovější) SSD disk dosahuje při připojení k SATA II rozhraní maximálních přenosových rychlostí do 300 MB/s. Do starších notebooků se SATA II rozhraním tedy můžete klidně nainstalovat i nejnovější 2,5“ SATA III SSD disk, ten ale bude fungovat pouze s maximální propustností 3 Gb/s. > V BIOS doporučujeme aktivovat AHCI režim. Pevné disky starších notebooků většinou pracují ještě se starším protokolem IDE, který ale velmi výrazně zpomaluje činnost SSD disku. U starších notebooků tedy nedoporučujeme klonovat starší instalaci Windows, ale provést novou, čistou instalaci na SSD disk nastavený na AHCI. Možnost změnit protokol z IDE na AHCI najdete v BIOS v položce »Peripherlas / SATA Controller«. > Velmi staré SSD disky (např. Intel X25-E nebo Samsung SSD starších verzí než 470) ještě neumí podporovat příkazy TRIM, takže nedokážou odstranit smazaná data, což při intenzivním provozu vede ke značnému zpomalení přenosu dat.

Jak rychlý je turbo RAID

Rychlost našeho superrychlého RAID-0 disku můžete s výkonem svého SSD porovnat za pomoci běžně dostupného benchmarku AS SSD.

Softwarový RAID (PCIe adaptér) 2x SSD 960 Pro
Sekv. čtení 3 439 MB/s
Sekv. zápis 3 660 MB/s
Hardwarový RAID (M.2 sloty) 2x SSD 960 Pro
Sekv. čtení 2 895 MB/s
Sekv. zápis 2 645 MB/s
Jednotlivý SSD 960 Pro 512 GB v M.2 slotu
Sekv. čtení 2 406 MB/s
Sekv. zápis 2 011 MB/s

Foto popis| M.2/AHCI M.2 SSD disky s AHCI protokolem nejsou rychlejší než běžné 2,5“ SSD disky, ale zaberou v počítači méně místa.
Foto popis| Řešení pro upgrade notebooku
Foto popis| M.2/NVMe Komunikují přes M.2 slot přes PCIe 3.0 sběrnici přímo s čipsetem. NVMe protokol umožňuje propustnost až do hranice 4 000 MB/s.
Foto popis| Kompaktní superrychlý disk
Foto popis| Univerzální SSD
Foto popis| SATA/AHCI Zpětně kompatibilní rozhraní, které umožňuje připojit SSD disky i ke starším počítačům nebo notebookům. Dosahuje rychlosti až 550 MB/s.
Foto popis| Správné zapojení Tento motherboard je osazen dvěma M.2 sloty. První (žlutý) sdílí propustnost s konektory SATA 5-6, druhý (červený) v případě připojení AHCI SSD disku a U.2 NVMe disku sdílí propustnost SATA konektorů 1-2.
Foto popis| Nastavení Schopnosti NVMe SSD disků využijete nejlépe, pokud do systému nahrajete NVMe ovladač od výrobce disku. Ve vlastnostech disku (Správce zařízení) doporučujeme zaškrtnout obě zobrazené možnosti.
Foto popis| Windows 10 startují rychleji, pokud UEFI pracuje ve Windows 10 režimu a je v něm aktivována funkce »Fast Boot«.
Foto popis| Vypněte žrouty výkonu Rychlost bootování Windows zpomaluje i na systému s rychlým SSD diskem řada zbytečně automaticky načítaných programů. Nepotřebujete-li tyto programy mít nahrané do operační paměti hned od startu systému, můžete jejich startování deaktivovat ve »Správci úloh« (pod Windows 10) na listu »Po spuštění«.
Foto popis| Jestliže se v levé horní části okna benchmarku AS SSD zobrazuje u názvu disku u hodnoty 1024 jiné hlášení než »OK«, musíte provést zarovnání tabulky oddílu.
Foto popis| Vykazuje-li starší SSD disk v tabulce S. M. A. R. T nižší hodnoty, snižuje se i jeho spolehlivost a rychlost.
Foto popis| Kombinace dvou rychlých SSD Základní deska Gigabyte Z270X-Gaming 7 nabízí dva M.2 sloty, do nichž jsme v režimu RAID-0 nainstalovali dva velmi rychlé SSD disky Samsung 960 Pro. Vyšší přenosové rychlosti s běžně dostupnými komponentami nedosáhnete.
Foto popis| M.2/PCIe adaptér Není-li vaše základní deska vybavena M.2 slotem, můžete M.2 SSD disk vložit do redukce v podobě přídavné karty pro PCIe-x4 slot.
Foto popis| Nastavení RAID Chcete-li z pole dvou RAID-0 disků bootovat, musí být RAID nastaven hardwarově v rozhraní UEFI.
Foto popis| Ve Windows 10 musí být nainstalován ovladač Intel RAID a utilita Rapid Storage.

O autorovi| CHRISTOPH SCHMIDT, MICHAL BAREŠ, autor@chip.cz