Как зависит FPS в играх от скорости накопителя: SSD PCIe 4.0 vs PCIe 3.0 vs SATA vs HDD

Несколько лет назад мы уже делали сравнение жестких дисков и твердотельных накопителей на примере игровых ПК среднего и начального уровня. В обоих случаях использование SSD ускорило загрузку бенчмарков, а в ряде проектов – подняло минимальный фреймрейт.

Но за последние годы ассортимент накопителей разросся до огромных масштабов: привычные HDD, гибридные SSHD, разнообразные SATA SSD и быстрейшие NVMe SSD. А вместе с процессорами на микроархитектуре Zen 2 компания AMD ввела в обиход шину PCI Express 4.0, ведь современные NVMe SSD уже подобрались к пределу пропускной способности PCI Express 3.0 x4. Переход на новый стандарт поднял пиковые скорости с 3,9 до 7,9 ГБ/с.

Стоит ли современному геймеру гнаться за самым быстрым накопителем или можно обойтись более простыми вариантами? Также нужно учитывать объем игр – некоторые из них «весят» больше сотни гигабайт. Особенно это касается проектов с большим открытым миром. В таком случае, независимо от объема оперативки и видеопамяти, игра постоянно подгружает большие массивы данных с накопителя.

Если последний не справляется, то это чревато не только просадками FPS, но и фризами, приправленными разнообразными лагами. Проще говоря, игровой процесс становится тем еще «удовольствием». С другой стороны, сейчас нет ни одной игры, разработанной с учетом скоростей SSD. Ситуация изменится только с появлением консолей следующего поколения – Xbox Series X и PlayStation 5.

Поэтому сейчас переход с HDD на быстрый SDD в большей степени поднимает быстродействие и отзывчивость системы и ускоряет запуск игр. А возможное улучшение в игровом процессе – это лишь приятный бонус в нагрузку.

Для проверки всего вышесказанного мы собрали достаточно производительный тестовый стенд. В его основе находится 16-поточный Ryzen 7 3700X с рабочими частотами 3,6-4,4 ГГц. Его хватит на многие годы и для любых проектов.

За его комфортной работой следит 2-секционная СЖО NZXT Kraken X53. На ее радиатор устанавливаются два 120-мм вентилятора NZXT Aer P с повышенным статическим давлением. В их основе находится гидродинамический подшипник со сроком службы в 60 тысяч часов или почти семь лет непрерывной эксплуатации. Скорость вращения крыльчатки регулируется ШИМ-методом в диапазоне от 500 до 2000 об/мин.

Видеокарта у нас одна из самых быстрых игровых решений – ASUS ROG STRIX GeForce RTX 2080 Ti.

Роль материнской платы взяла на себя «мега навороченная» MSI MEG X570 GODLIKE формата EАТХ.

Подсистема оперативной памяти представлена 16-гигабайтным комплектом CORSAIR VENGEANCE RGB PRO. Он работал на номинальной частоте 3600 МГц с таймингами 16-18-18-36.

За качественное и бесперебойное питание отвечал Seasonic PRIME TX-750 TITANIUM на 750 Вт. В сетях 230 В его КПД пиково составляет впечатляющие 96%. Проще говоря, в тепло превращается очень мало энергии, что позволяет делать даже полностью безвентиляторные источники. Например, Seasonic PRIME FANLESS TX-700 может стать отличной основой для бесшумных сборок!

Пристанищем для «железа» послужил корпус RIOTORO GPX100 MORPHEUS. Он имеет широкие возможности для индивидуальной настройки благодаря полностью модульной конструкции, что по достоинству оценят требовательные пользователи ПК.

Качественную картинку обеспечил «безрамочный» 27-дюймовый Ultra HD монитор AOC U2790PQU. Захват видео происходил с помощью внешней системы с AVerMedia Live Gamer HD2.

Теперь о героях данного сравнения. Мы взяли пару HDD и сразу три SSD. Честь первых будут отстаивать: популярный терабайтный Seagate BarraCuda и повидавший жизни Samsung Spinpoint F1 объемом 640 ГБ. Оба имеют скорость вращения шпинделя 7200 об/мин, но первый получил буфер в 64 МБ, а второй – лишь 16 МБ.

За команду твердотельников выступают: «саташный» Apacer Panther AS340 на TLC-чипах объемом 960 ГБ, терабайтный ADATA XPG SX8200 Pro на чипах Micron TLC 3D NAND с интерфейсом PCI Express 3.0 х4 и двухтерабайтный Seagate FireCuda 520 на чипах Toshiba 3D NAND TLC с интерфейсом PCI Express 4.0 х4.

Давайте сначала оценим их теоретическую производительность. При работе со сжимаемыми данными в ATTO Disk Benchmark переход со старого HDD на новый удваивает скорость чтения и записи. SATA SSD улучшает показатели еще в 2 раза, а с NVMe разрыв идет уже на десятки раз.

CrystalDiskMark оценивает работу с несжимаемыми данными. Между жесткими дисками уже не такая большая разница. Но даже самый простой твердотельник в 2 раза быстрее. Максимальная разница между NVMe SSD и старым HDD достигает впечатляющих 52 раз.

Обратите внимание, что даже у самого доступного SSD в данном тесте скорости чтения и записи при работе с мелкими блоками (4 КБ) находятся на уровне 204 и 169 МБ/с, а у современного HDD Seagate BarraCuda – ничтожные 1,41 и 1,07 МБ/с. А от подобных скоростей напрямую зависит отзывчивость системы и комфорт функционирования многих программ.

И, наконец, AS SSD Benchmark оценивает скоростные показатели при работе с несжимаемыми данными и определяет время доступа к информации. Если сравнивать передовой NVMe SSD Seagate FireCuda 520 и старенький HDD Samsung Spinpoint F1, то максимальная разница по скорости достигала 65 раз. А по времени доступа к данным получается целая пропасть в адские 666 раз!

Прежде чем продолжить, остановимся на паре нюансов. Во-первых, система и весь сопутствующий софт наново ставились на неразбитый накопитель. Во-вторых, изначально планировалось замерять время запуска игр, но не у всех можно пропускать заставки, поэтому замеряли скорость загрузки самого игрового мира, а потом сразу бежали в бой, без предварительного кеширования. И в-третьих, ввиду некоторого разброса результатов, каждый тест запускался трижды, чередуясь с перезагрузкой системы, и бралось среднее арифметическое. Разрешение во всех случаях было Full HD, а настройки – максимальные.

Теперь к остальным тестам! Пока HDD Samsung Spinpoint F1 только начал загрузку ОС, на SSD уже можно полноценно работать. Максимальная разница по времени составила 15 раз. Это как пересесть с мопеда Карпаты на Suzuki Hayabusa.

А что там с играми? Начнем с Red Dead Redemption 2. На жестких дисках загрузка игрового мира занимает около 1,5 минуты. Переход на твердотельники сокращает время до коло 40 секунд.

Все участники забега показали плюс-минус равный FPS: да, на HDD немного ниже показатели, но не особо критично. [MORE]

В Assassin’s Creed Odyssey загрузка Древней Греции с HDD занимает больше минуты. Даже SATA SSD позволяет сократить время ожидания до 40 с. Но NVMe SSD делают это в 3 раза быстрее. 

В плане скоростных показателей больше всех просаживается старенький жесткий диск, а между новым HDD и 2,5-дюймовым SSD нет особой разницы. Оба NVMe-накопителя показывают более высокие результаты.

Дабы побегать в The Division 2 на жестком диске, придется ждать почти 50 с. На 2,5-дюймовом SSD Apacer Panther AS340 загрузка заняла меньше 30 секунд. А с NVMe-накопителями и вовсе нужно в 2,5 раза меньше времени.

По FPS снова то же самое: жесткие диски пасут задних, а твердотельники расположились согласно рейтингу скорости. Правда, между SATA и NVMe разница всего 1-2 кадра/с.

Если захотите поиграть в Metro Exodus на старом жестком диске, то загрузка займет целую вечность. На современном HDD понадобится на треть меньше времени. Но с твердотельниками куда комфортней: на SATA SSD время сокращается до 25 секунд, а с NVMe-накопителями – и вовсе меньше 20 c. Если брать по максимуму, то получаем 10-кратный разрыв.

Что касается скоростных показателей, то на стареньком Samsung Spinpoint F1 средняя скорость и просадки ощутимо ниже. На Seagate BarraCuda результаты немного лучше. Впереди, с небольшим отрывом, плотно расположилась тройка SSD.

На HDD загрузка мира Borderlands 3 может занимать 30-40 секунд. На твердотельниках время сокращается до 11 с.

Игра сама по себе достаточно рандомно фризит и подлагивает, поэтому на просадки можно не обращать внимание. По средней скорости HDD в аутсайдерах, а дальше идет трио SSD. 

На жестких дисках Control грузится 40-50 с. Если обзавестись твердотельником, то понадобится каких-то 15-18 с.

С HDD статистика 1 и 0,1% Low падет ниже плинтуса. Правда, даже на SATA SSD Apacer показатель очень редких событий находится ниже 20 кадров/с. NVMe-накопители лишены подобных неприятных моментов. 

Если у вас жесткий диск, то загрузка мира DOOM Eternal займет 20-30 с. Переход на твердотельник сокращает время до 12-13 с.

В большинстве случаев FPS от накопителя к накопителю очень схож. Только бросается в глаза худшая статистика 0,1% Low у Samsung Spinpoint F1. 

Resident Evil 3 даже на жестких дисках грузится за 10-20 с. Зато на SSD время сокращается до 6 с.

Если по просадкам разница не большая, то по среднему FPS у жестких дисков результаты ниже на 16-18 кадров/с.

Чтобы попасть в гараж Need for Speed: Heat с жесткими дисками придется ждать 30-45 с. Если пересесть на NVMe-накопитель, то система справится за 20 с.

Что касается скоростных показателей в самой игре, то все привычно: больше всех просаживается старый Samsung Spinpoint F1, на новом Seagate BarraCuda картина лучше, а в лидерах тройка SSD.

И напоследок посмотрим на Star Wars Jedi: Fallen Order. На жестких дисках загрузка игрового мира занимает 30-40 с. Переезд на твердотельники сокращает время до 20 с.

На всех накопителях средняя скорость и показатель 1% Low плюс-минус равны. Зато статистика очень редких событий выше на SSD.

Итоги

Что же выбрать: скорость или объем? Лично мы склоняемся к первому варианту. Установка твердотельного накопителя вместо жесткого диска ускоряет загрузку ОС и игр, а также поднимает отзывчивость системы на новый уровень. Местами с SSD загрузка получается более чем в 10 раз быстрее, чем с HDD. А к хорошему быстро привыкаешь.

Плюс, твердотельники подарят более стабильный фреймрейт и минимизируют количество просадок. Именно минимизируют, ведь многое зависит от самой игры: есть ряд проектов, которые лагают практически на любом железе.

Также важно понимать, что на данный момент нет ни одной игры, разработанной с учетом скоростей SSD. Проще говоря, игры не рассчитаны на быстрое получение большого массива данных, из-за чего могут проскакивать «затыки». Ситуация изменится лишь с появлением консолей следующего поколения – Xbox Series X и PlayStation 5.

На деле экономному геймеру можно не гнаться за самым быстрых твердотельником. Да, у NVMe-накопителей результаты будут лучше, но стоят ли они такой переплаты? Ведь вполне можно обойтись и вариантом SATA.

Другое дело, если вы не только играете, но и работает, и при этом не особо стеснены в финансах. Быстрая дисковая подсистема поднимет производительность в различных ресурсоемких задачах.

А как у вас организована дисковая подсистема? Может планируете что-то менять в обозримом будущем? Очень интересно почитать ваши комментарии!

Автор: Виктор Ефименко