Як залежить FPS в іграх від швидкості накопичувача: SSD PCIe 4.0 vs PCIe 3.0 vs SATA vs HDD

Кілька років тому ми вже робили порівняння жорстких дисків і твердотільних накопичувачів на прикладі ігрових ПК середнього і початкового рівня. В обох випадках використання SSD прискорило завантаження бенчмарків, а в низці проектів - підняло мінімальний фреймрейт.

Але за останні роки асортимент накопичувачів розрісся до величезних масштабів: звичні HDD, гібридні SSHD, різноманітні SATA SSD і найшвидші NVMe SSD. А разом із процесорами на мікроархітектурі Zen 2 компанія AMD ввела в ужиток шину PCI Express 4.0, адже сучасні NVMe SSD вже підібралися до межі пропускної здатності PCI Express 3.0 x4. Перехід на новий стандарт підняв пікові швидкості з 3,9 до 7,9 ГБ/с.

Чи варто сучасному геймеру гнатися за найшвидшим накопичувачем або можна обійтися більш простими варіантами? Також потрібно враховувати обсяг ігор - деякі з них «важать» більше сотні гігабайт. Особливо це стосується проектів із великим відкритим світом. У такому разі, незалежно від обсягу оперативної пам'яті і відеопам'яті, гра постійно підвантажує великі масиви даних з накопичувача.

Якщо останній не справляється, то це загрожує не тільки просіданням FPS, але і фризами, приправленими різноманітними лагами. Простіше кажучи, ігровий процес стає тим ще «задоволенням». З іншого боку, зараз немає жодної гри, розробленої з урахуванням швидкостей SSD. Ситуація зміниться тільки з появою консолей наступного покоління - Xbox Series X і PlayStation 5.

Тому зараз перехід із HDD на швидкий SDD більшою мірою піднімає швидкодію і чуйність системи і прискорює запуск ігор. А можливе поліпшення в ігровому процесі - це лише приємний бонус в навантаження.

Для перевірки всього вищесказаного ми зібрали досить продуктивний тестовий стенд. У його основі знаходиться 16-потоковий Ryzen 7 3700X із робочими частотами 3,6-4,4 ГГц. Його вистачить на багато років і для будь-яких проектів.

За його комфортною роботою стежить 2-секційна СВО NZXT Kraken X53. На її радіатор встановлюються два 120-мм вентилятори NZXT Aer P із підвищеним статичним тиском. В їх основі знаходиться гідродинамічний підшипник із терміном придатності в 60 тисяч годин або майже сім років безперервної експлуатації. Швидкість обертання крильчатки регулюється ШІМ-методом в діапазоні від 500 до 2000 об/хв.

Відеокарта у нас одна з найшвидших ігрових рішень - ASUS ROG STRIX GeForce RTX 2080 Ti.

Роль материнської плати взяла на себе «мега наворочена» MSI MEG X570 GODLIKE формату EАТХ.

Підсистема оперативної пам'яті представлена ​​16-гігабайтним комплектом CORSAIR VENGEANCE RGB PRO. Він працював на номінальній частоті 3600 МГц із таймінгами 16-18-18-36.

За якісне і безперебійне живлення відповідав Seasonic PRIME TX-750 TITANIUM на потужність 750 Вт. У мережах 230В його ККД піково становить вражаючі 96%. Простіше кажучи, в тепло перетворюється дуже мало енергії, що дозволяє робити навіть повністю безвентиляторні джерела. Наприклад, Seasonic PRIME FANLESS TX-700 може стати відмінною основою для безшумних збірок!

Притулком для «заліза» слугує корпус RIOTORO GPX100 MORPHEUS. Він має широкі можливості для індивідуального налаштування завдяки повністю модульній конструкції, що гідно оцінять вимогливі користувачі ПК.

Якісну картинку забезпечив «безрамковий» 27-дюймовий Ultra HD монітор AOC U2790PQU. Захоплення відео відбувався за допомогою зовнішньої системи з AVerMedia Live Gamer HD2.

Тепер про героїв даного порівняння. Ми взяли пару HDD і відразу три SSD. Честь перших відстоюватимуть: популярний терабайтний Seagate BarraCuda і Samsung Spinpoint F1, що вже значно побачив життя, об'ємом 640 ГБ. Обидва мають швидкість обертання шпинделя 7200 об/хв, але перший отримав буфер в 64 МБ, а другий - лише 16 МБ.

За команду твердотельників виступають: «саташний» Apacer Panther AS340 на TLC-чіпах об'ємом 960 ГБ, терабайтний ADATA XPG SX8200 Pro на чіпах Micron TLC 3D NAND з інтерфейсом PCI Express 3.0 х4 і двотерабайтний Seagate FireCuda 520 на чіпах Toshiba 3D NAND TLC з інтерфейсом PCI Express 4.0 х4.

Давайте спочатку оцінимо їх теоретичну продуктивність. При роботі зі стисливими даними в ATTO Disk Benchmark перехід зі старого HDD на новий подвоює швидкість читання і запису. SATA SSD покращує показники ще в 2 рази, а з NVMe розрив йде вже на десятки раз.

CrystalDiskMark оцінює роботу з нестисливими даними. Між жорсткими дисками вже не така велика різниця. Але навіть найпростіший твердотельник у 2 рази швидше. Максимальна різниця між NVMe SSD і старим HDD досягає вражаючих 52 разів.

Зверніть увагу, що навіть у самого доступного SSD у даному тесті швидкості читання і запису при роботі з дрібними блоками (4 КБ) знаходяться на рівні 204 і 169 МБ/с, а у сучасного HDD Seagate BarraCuda - нікчемні 1,41 і 1,07 МБ/с. А від подібних швидкостей безпосередньо залежить чуйність системи і комфорт функціонування багатьох програм.

І, нарешті, AS SSD Benchmark оцінює швидкісні показники при роботі з нестисливими даними і визначає час доступу до інформації. Якщо порівнювати передовий NVMe SSD Seagate FireCuda 520 і старенький HDD Samsung Spinpoint F1, то максимальна різниця зі швидкості досягала 65 разів. А по часу доступу до даних виходить ціла прірва в пекельні 666 раз!

Перш ніж продовжити, зупинимося на парі нюансів. По-перше, система і весь супутній софт наново ставилися на нерозбитий накопичувач. По-друге, спочатку планувалося заміряти час запуску ігор, але не у всіх можна пропускати заставки, тому заміряли швидкість завантаження самого ігрового світу, а потім відразу бігли в бій, без попереднього кешування. І по-третє, з огляду на деякий розкид результатів, кожен тест запускався тричі, чергуючись із перезавантаженням системи, і бралося середнє арифметичне. Роздільність у всіх разах була Full HD, а налаштування - максимальні.

Тепер до решти тестів! Поки HDD Samsung Spinpoint F1 тільки почав завантаження ОС, на SSD уже можна повноцінно працювати. Максимальна різниця за часом склала 15 раз. Це як пересісти з мопеда Карпати на Suzuki Hayabusa.

А що там з іграми? Почнемо з Red Dead Redemption 2. На жорстких дисках завантаження ігрового світу займає близько 1,5 хвилини. Перехід на твердотельники скорочує час до коло 40 секунд.

Усі учасники забігу показали плюс-мінус рівний FPS: так, на HDD дещо нижчі показники, але не особливо критично. 

У Assassin's Creed Odyssey завантаження Стародавньої Греції з HDD займає більше хвилини. Навіть SATA SSD дозволяє скоротити час очікування до 40 с. Але NVMe SSD роблять це в 3 рази швидше.

У плані швидкісних показників найбільше просідає старенький жорсткий диск, а між новим HDD і 2,5-дюймовим SSD немає особливої ​​різниці. Обидва NVMe-накопичувача показують більш високі результати.

Щоб побігати в The Division 2 на жорсткому диску, доведеться чекати майже 50 с. На 2,5-дюймовому SSD Apacer Panther AS340 завантаження тривало менше 30 секунд. А з NVMe-накопичувачами і зовсім потрібно в 2,5 рази менше часу.

За FPS знову те ж саме: жорсткі диски пасуть задніх, а твердотельники розташувалися відповідно до рейтингу швидкості. Правда, між SATA і NVMe різниця всього 1-2 кадри/с.

Якщо захочете пограти в Metro Exodus на старому жорсткому диску, то завантаження займе цілу вічність. На сучасному HDD знадобиться на третину менше часу. Але з твердотельниками куди комфортніше: на SATA SSD час скорочується до 25 секунд, а з NVMe-накопичувачами - і зовсім менше 20 c. Якщо брати по максимуму, то отримуємо 10-кратний розрив.

Що стосується швидкісних показників, то на старенькому Samsung Spinpoint F1 середня швидкість і просідання відчутно нижчі. На Seagate BarraCuda результати трохи краще. Попереду, з невеликим відривом, щільно розташувалася трійка SSD.

На HDD завантаження світу Borderlands 3 може займати 30-40 секунд. На твердотельниках час скорочується до 11 с.

Гра сама по собі досить рандомно фризить і підлагує, тому на осідання можна не звертати увагу. За середньою швидкістю HDD в аутсайдерах, а далі йде тріо SSD.

На жорстких дисках Control вантажиться 40-50 с. Якщо обзавестися твердотельником, то знадобиться якихось 15-18 с.

З HDD статистика 1 і 0,1% Low впаде нижче плінтуса. Правда, навіть на SATA SSD Apacer показник дуже рідкісних подій знаходиться нижче за 20 кадрів/с. NVMe-накопичувачі позбавлені подібних неприємних моментів.

Якщо у вас жорсткий диск, то завантаження світу DOOM Eternal займе 20-30 с. Перехід на твердотельник скорочує час до 12-13 с.

У більшості разів FPS від накопичувача до накопичувача дуже схожий. Тільки кидається в очі найгірша статистика 0,1% Low у Samsung Spinpoint F1.

Resident Evil 3 навіть на жорстких дисках вантажиться за 10-20 с. Зате на SSD час скорочується до 6 с.

Якщо з осідань різниця не велика, то за середнім FPS у жорстких дисків результати нижче на 16-18 кадрів/с.

Щоб потрапити в гараж Need for Speed: Heat із жорсткими дисками доведеться чекати 30-45 с. Якщо пересісти на NVMe-накопичувач, то система впорається за 20 с.

Що стосується швидкісних показників у самій грі, то все звично: більше всіх просідає старий Samsung Spinpoint F1, на новому Seagate BarraCuda картина краще, а в лідерах трійка SSD.

І наостанок подивимося на Star Wars Jedi: Fallen Order. На жорстких дисках завантаження ігрового світу займає 30-40 с. Переїзд на твердотельники скорочує час до 20 с.

На всіх накопичувачах середня швидкість і показник 1% Low плюс-мінус рівні. Зате статистика дуже рідкісних подій вище на SSD.

Підсумок

Що ж вибрати: швидкість або обсяг? Особисто ми схиляємося до першого варіанту. Встановлення твердотільного накопичувача замість жорсткого диска прискорює завантаження ОС та ігор, а також піднімає чуйність системи на новий рівень. Місцями з SSD завантаження виходить більш ніж в 10 разів швидше, ніж з HDD. А до хорошого швидко звикаєш.

Плюс, твердотельники подарують більш стабільний фреймрейт і мінімізують кількість просідань. Саме мінімізують, адже багато залежить від самої гри: є низка проектів, які лагают практично на будь-якому залізі.

Також важливо розуміти, що тепер немає жодної гри, розробленої з урахуванням швидкостей SSD. Простіше кажучи, ігри не розраховані на швидке отримання великого масиву даних, через що можуть проскакувати «затики». Ситуація зміниться лише з появою консолей наступного покоління - Xbox Series X і PlayStation 5.

На ділі економному геймеру можна не гнатися за самим швидких твердотельніком. Так, у NVMe-накопичувачів результати будуть кращі, але чи варті вони такої переплати? Адже цілком можна обійтися і варіантом SATA.

Інша справа, якщо ви не тільки граєте, але і працює, і при цьому не особливо обмежені в фінансах. Швидка дискова підсистема підніме продуктивність в різних ресурсномістких завданнях.

А як у вас організована дискова підсистема? Може плануєте щось міняти в доступному для огляду майбутньому? Дуже цікаво почитати ваші коментарі!

Автор: Віктор Єфіменко 
Переклад: Лілія Масюк