지난해 삼성은 소비자들에게 극과 극의 평가를 받았었다. 840 PRO의 압도적인 성능으로 '과연
삼성이다' 라는 감탄사가 나오기도 한 반면 840 시리즈의 TLC NAND의 수명 논란에 '저렴하지도 않으면서 TLC'라는 비난까지 받기도
했다. 지금은 처음 약속했던 저렴한 가격을 실현해 840 시리즈에 대한 부정적 이미지가 많이 사라졌지만 아직도 TLC에 대한 소비자들의 선입견을 바꾸진 못하고 있다.
삼성이 아무리 수명에 문제가 없다 말해도 MLC 보다 TLC가 수명이 떨어진다는 이론을 근거로 소비자들은
TLC 선택에 부정적이고 용량에 따라 쓰기 성능까지 만족스럽지 못한 경우도 있어 소비자들이 840 시리즈를 저가 SSD, 그 이상으로 평가하지 않았었는데
삼성이 이 문제의 해결을 위해 새로운 SSD 시리즈를 출시했다.
바로, 오늘 소개할 SSD 840 EVO 시리즈다.
■ TLC의 쓰기 성능 한계, 신형 MEX 컨트롤러와 신기술로 개선
삼성이 지난해 출시한 840은 2x(21) nm 공정에서 만들어진 TLC NAND 메모리와 MDX
컨트롤러를 조합해 만들어진 SSD다.
컨트롤러 자체는 고성능 버전인 840 PRO와 동일하지만 셀당 3비트 데이터를 저장하는 TLC, 즉 3bpc
MLC NAND를 사용해 쓰기 성능이 떨어질 수 밖에 없었는데 셀당 저장하는 데이터가 증가되면 증가될 수록 쓰기 성능이 떨어지는 것은 당연한
결과라서 TLC NAND로 쓰기 성능을 향상시키는 것은 쉽지 않은 일이다.
그래서 아직 삼성을 제외한 대부분의 SSD 메이커들이 TLC가 아닌 MLC를 고집하고 있는데 이미 TLC로
승부를 시작한 삼성은 TLC의 한계를 극복하기 위해 두 가지 방식을 선택했다.
첫 번째는 SSD의 성능을 좌우하는 실질적인 하드웨어 개선이다.
이번에 발표된 840 EVO에는 신형 MEX 컨트롤러가 적용됐다. 기존 840에 적용된 MDX 컨트롤러와 같은
코어가 탑재됐지만 동작속도가 100Mhz 더 빨라 처리 속도가 크게 개선된 컨트롤러다.
여기에 더해 캐쉬 메모리로 사용되는 DRAM 용량은 2배로 향상시켜 840 EVO 120GB에는 256MB,
250GB와 500GB에는 512MB, 750GB와 1TB 제품에는 1GB를 캐쉬로 사용하도록 만들었는데 컨트롤러 성능 개선과 캐쉬 메모리 용량
증가로 840 EVO의 실질 성능이 어느 정도 향상될 수 있게 됐다.
이번에 적용된 19nm 토글 DDR 2.0 낸드는 기존 21nm와 동일한 대역폭의 인터페이스를 사용한 것이어서
840 EVO의 성능 향상에 크게 도움을 주지 못했지만 공정 개선으로 인한 칩당 용량 증가로 840 EVO의 용량을 1TB까지 확장시킬 수 있게
됐다.
두 번째는 쓰기 성능을 개선시킬 신기술 적용이다.
삼성은 840 EVO에 TurboWrite 라는 신기술을 적용했다. 이 기술은 SLC 낸드를 TLC에서
가상으로 구현하고 이를 일종의 버퍼로 활용하는 기술로, 셀당 3비트 데이터를 저장하는 대신 1비트 데이터를 저장해 SLC와 같은 속도를 구현해
내고 그 공간에 데이터를 우선 저장해 SLC와 같은 성능을 제공하도록 만든 기술이다.
SLC처럼 동작하는 비밀 공간에 저장된 데이터는 SSD가 대기 상태에 있을 때 사용자 모르게 실제
저장 공간으로 옮겨지기 때문에 사용자들은 SSD의 쓰기 속도가 상당히 빨라진 것 처럼 느끼게 된다. 하지만, TurboWrite는 SSD 용량별로 정해진 공간만 사용하도록 되어 있어 일정 기준을 넘길 경우 그
효과가 크게 감소될 수 있는데 TurboWrite에 대한 효과는 실제 테스트 결과에서 정리하도록 하겠다.
삼성은 TurboWrite와 함께 Rapid(Real-time Accelerated Processing of
I/O Data)모드라는 새로운 기능을 추가했다. 이 기능은 SSD 보다 속도가 몇 십 배 빠른 시스템 메모리를 캐쉬로 사용해 SSD 사용
속도를 개선시켜 주는 기술로, 크기가 작은 데이터와 로드가 심하지 않은 랜덤 데이터 처리, 사용 빈도가 많은 데이터 처리 그리고 순차 데이터
처리 성능을 개선시켜줄 수 있는 것으로 소개됐다.
삼성의 주장대로 이론만 보면 성능 향상이 가능한 기술인 것은 사실이지만 시스템 메모리를 사용하는 만큼 캐쉬
용량이 제한적일 수 밖에 없어 실제 효과는 검증이 필요하다.
따라서 TurboWrite와 마찬가지로 Rapid 모드에 대한 유효성은 테스트 결과를 보며 정리하도록 하겠다.
■ 삼성 SSD 840 EVO 500GB와 120GB 순차 성능은?
필자가 테스트한 840 EVO는 120GB와 500GB, 두 가지 제품이다.
두 제품은 삼성이 제시한 스펙 기준으로 순차 읽기가 540MB/s와 순차 쓰기 410MB/s(120GB),
520MB/s(500GB)의 대역폭을 제공할 수 있는 제품들인데 확인 결과 각각의 스펙에 근접한 대역폭을 제공할 수 있는 것으로 나타났다.
테스트에 사용한 벤치마크 프로그램에 따라 대역폭에 차이가 있지만 이는 각각의 벤치마크 프로그램의 특성과 테스트
기준에 차이가 있어 그런 것이고, 삼성이 제시한 스펙 중 순차 성능의 기준인 CrystalDiskMark만 보면 840 EVO의 스펙이 거짓이
아님을 알 수 있다.
사실, 가장 스펙에 근접한 결과를 보여준 것은 Atto Disk Benchmark인데 이 테스트는 파일 용량에
따라 순차 읽기와 쓰기 성능을 평가할 수 있어 좀 더 현실에 가까운 결과라 볼 수 있다.
■ 삼성 SSD 840 EVO 500GB와 120GB 랜덤 성능은?
삼성이 제시한 스펙표에는 순차 성능과 마찬가지로 랜덤에서도 쓰기 성능이 크게 개선된 것으로 나타나 있다.
120GB 제품만 제외하면 대부분 랜덤 쓰기 성능이 40~50% 가까이 향상된 것으로 나타나 있는데 IOMeter를 이용한 실제 테스트에서도
이와 비슷한 결과를 확인할 수 있었다.
840 EVO의 모든 제품을 확인한 것은 아니지만 삼성이 제시한 스펙 대로 840 EVO 500GB가 840
PRO 256GB와 비슷한 수준이니 840 EVO 시리즈의 쓰기 성능이 크게 향상된 것은 사실인 듯 하다.
■ 쓰기 성능의 비밀 터보라이트(TurboWrite), 효과는 얼마나 지속되나?
앞서 필자는 840 EVO 시리즈에 TurboWrite라는 새로운 기술이 적용됐다고 소개한 적이 있다. 그리고
이 기술은 SSD의 일정 공간을 SLC처럼 동작시켜 데이터 저장용 버퍼로 사용하는 기술이라서 버퍼 용량이 꽉 차면 더 이상 TurboWrite의
혜택을 볼 수 없다고 말했었다.
여기서 혜택이라는 것은 쓰기와 관련된 모든 성능적 요소를 말하는 것으로, 앞서 테스트된 순차와 랜덤 쓰기
성능이 모두 TurboWrite에 의존한 결과라 보면 된다.
그럼 TurboWrite의 효과를 얼마나 지속될까? 아니, 과연 그 버퍼 용량은 얼마나 될까? 필자는 이를
확인하기 위해 HDTune Pro 5.5의 파일 벤치마크를 이용했는데 테스트 결과 840 EVO 120GB는 3GB를 넘지 못하고 버퍼가 꽉
차는 현상이 나타났고 840 EVO 500GB는 6GB에 가까워지자 버퍼가 꽉 차는 것으로 확인됐다.
결국 TurboWrite는 고용량 파일의 연속적인 이동에선 성능 개선이 제한적일 수 밖에 없고 저용량, 즉
120GB 버전의 경우 TurboWrite 버퍼가 꽉차면 기존 840 120GB와 다를 것이 없다는 결론이 나온다. 어차피 근본 문제를 해결할
기술이 아니니 이해는 되지만 TurboWrite의 기술적 이해 없이 840 EVO를 구입한다면 실망스런 결과를 경험할 수 도 있으니 TurboWrite의
한계는 필히 소비자들에게 이해시킬 필요가 있을 듯 하다.
필자가 확인한 TurboWrite 버퍼 용량은 지난 SSD 서밋에서 삼성이 발표한 각 제품별 TurboWrite
용량과 일치하는 것은, 그당시 삼성은 120GB와 250GB가 3GB, 500GB는 6GB, 750GB는 9GB 그리고 1TB는 12GB를
지원한다고 발표했었다.
TurboWrite가 버퍼 용량에 한계가 있지만 단순 파일 저장이 아닌 실제 작업 환경에선 효과를 무시할 수
없는 것으로 나타났다. PCMARK8에 새롭게 적용된 실제 어플리케이션 별 스토리지 성능 결과에서 840 EVO는 840 PRO와도 큰 차이가
없는 것으로 나타났는데 포토샵-헤비 로드에서만 840 EVO 120GB의 한계가 나타났을 뿐 이외의 다른 작업에선 작업시간에 큰 차이가 없었다.
사실 가장 큰 차이가 있는 포토샵 - 헤비 로드도 4초 정도의 차이일 뿐이니 체감상 큰 차이라 할 순 없다.
■ SSD를 더 빠르게, 라피드(Rapid) 모드 추가
삼성이 도입한 캐쉬 기술, Rapid 모드는 매지션 4.2 이상부터 지원한다. TurboWrite 기술이
사용자 설정 없이 기본 적용으로 되어 있는 반면 Rapid 모드는 매지션에서 활성화 시켜야만 사용이 가능한데 이는 840 EVO가 장착된
시스템에 따라 CPU 자원이 부족하거나 시스템 메모리 용량이 부족해 사용이 불가능할 수 도 있기 때문이다.
그래도 사용을 원한다면 매지션 최신 버전에서 Rapid 모드를 선택해 적용 후 한번의 재부팅을 거치면 그
때부터 Rapid 기능이 활성화된 상태로 사용하게 된다.
Rapid 모드를 사용하면 위의 테스트 결과와 같이 기존 SSD로는 도저히 불가능한 1GB/s의 영역까지
속도를 향상시킬 수 있다. 어차피 시스템 메모리의 높은 데이터 전송 대역폭을 캐쉬로 활용하는 기술이니 SATA6Gbps의 인터페이스 한계를 쉽게
뛰어넘어 1GB/s라는 상상도 못했던 속도를 제공할 수 있는 것이지만 여기에도 한계가 있다.
위의 테스트 결과는 CrystalDiskMark의 테스트 데이터 용량을 변화시켜가며 순차와 랜덤 성능을 체크한
것이다. 보면 알겠지만 테스트 데이터가 1GB를 넘어 가면서 1GB/s에 근접하던 데이터 전송율이 하락하는 것으로 알 수 있는데 이는 Rapid
모드에도 용량 제한이 있다는 뜻이다.
삼성에서는 Rapid 모드 사용시 시스템 메모리를 얼마나 이용하는지 정확하게 명시하고 있지 않지만 데이터
크기가 1GB를 넘어가면서 성능이 하락하는 것으로 보아 약 1GB의 시스템 메모리가 Rapid 모드로 활용되는 것이 아닐까 생각된다. 더 많은
용량을 이용하거나 사용자가 원하는 용량을 설정하면 좋겠지만 현재로는 삼성이 제시한 기준을 따를 수 밖에 없다.
그래도 TurboWrite와 달리 단순 버퍼가 아닌 캐쉬 기능을 제공하게 되어 있어 1GB의 저용량에서도
데이터 이동 시간을 개선시킬 수 있는 것으로 나타났는데 내부 파일 복사 같이 읽기와 쓰기가 동시에 처리되는 작업에서 TurboWrite 기능을
보완해 주고 장시간 연속된 데이터 이동시 캐쉬 기능을 통해 읽기 속도를 개선할 수 있는 것으로 나타났다.
PCMARK8의 스토리지 벤치마크에서도 Rapid 모드의 효과가 그대로 나타났는데 효과가 없는 작업도 있지만
데이터 이동이 많은 작업일 수록 Rapid 모드의 효과가 큰 것으로 나타났다.
■ TurboWrite 기술에 대한 바른 설명과 이해 필요
삼성 SSD 840 EVO는 스펙상 840 시리즈를 뛰어넘는 놀랄만한 제품이다. TLC의 구조적 한계를
100% 해결해 내진 못했지만 TurboWrite와 Rapid 모드로 실사용 환경을 개선시킨 것은 분명하다.
서버나 랜더링 머신 등 장시간 연속적인 작업에서는 840 EVO의 핵심 기술인 TurboWrite의 효과가
크지 않고 Rapid 모드와 결합해도 기대 만큼의 개선을 기대할 수 없는 것도 사실이지만 이런 하드코어한 환경이 아닌 일반적인 PC 사용
환경에선 두 기술의 조합이 많은 혜택을 가져다 주는 것은 사실이라고 생각한다.
하지만, 두 기술의 효과를 떠나 각각의 기술에 대한 한계를 명시하지 않은 것은 문제가 있다고 생각한다. 특히
TurboWrite는 TLC의 쓰기 속도 문제를 해결한 것 같지만 버퍼 용량의 한계가 존재하는데 이 부분에 대한 정확한 설명이 없다.
스펙표의 성능 수치도 TurboWrite 기준의 결과라서 그 한계에 대해 모를 경우 갑자기 떨어진 속도에 제품
고장으로 오인할 수도 있지만 현재는 "Sequential Write 성능 데이터는 TurboWrite 기능 상태에서 측정 되었습니다"라는 문구만
표기하고 있을 뿐이다.
삼성 입장에선 굳이 기술적 한계를 이야기하고 싶지 않겠지만 홈페이지에 TurboWrite 기술의 한계나 버퍼로
사용되는 용량을 명시해 소비자들의 올바른 선택에 도움을 줘야 할 의무도 있지 않을까 한다.
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