Производительность SSD при работе с видео — THG.RU

Как влияет производительность накопителей на скорость обработки видео?

В обзорах и тестах мы неоднократно касались измерения производительности твердотельных дисков. Если вы хотите выбрать оптимальный SSD за свои деньги, на сайте THG есть обзор «Выбираем лучший SSD», который регулярно обновляется. Ещё больший интерес представляют материалы, которые затрагивают ключевой на сегодня вопрос — переходить ли вообще на SSD или пока ограничиться жёстким диском?

Тестовая система, на которой мы тестируем новые видеокарты, оснащена именно твердотельным накопителем, и это не случайно. Стоит отметить, что до сих пор мы в значительной степени акцентировали внимание на играх, где производительность дисковой подсистемы имеет весьма важную роль. Но геймеры и компьютерные энтузиасты — это не единственная целевая аудитория покупателей SSD-дисков. Можно ли оценить преимущества твердотельных накопителей при решении повседневных задач на обычном, а не геймерском компьютере?

Чтобы лучше понять, как себя ведут SSD-накопители в реальных приложениях, мы недавно предложили нашим читателям «Тест производительности SSD в офисных приложениях». В этой статье мы предприняли попытку протестировать производительность твердотельного накопителя в относительно нетребовательных задачах (копирование файлов, сканирование антивирусом, конвертирование видеороликов, набор текста, веб-сёрфинг, архивирование данных и т.п.) Цель состояла в том, чтобы получить лучшее понимание, может ли SSD ускорить повседневные операции с файлами и насколько велик прирост производительности в офисных приложениях при переходе на SSD.

Это позволило прояснить многие моменты, но одним из главных открытий стало то, что большинство пользователей в реальности не подвергают дисковую подсистему своих ПК стрессовой нагрузке. Тест на низкой глубине очереди позволил определить, что большинство нынешних SSD без проблем справляются с распределением команд ввода/вывода. Даже когда речь идёт о конвертировании видео, нагружающим процессор ПК, или игре Battlefield 3, обеспечивающей максимальную нагрузку на видеокарту, большинство разных SSD в реальных приложениях обеспечивают весьма близкие результаты.

Но игровые тесты и приложения продуктивности сами по себе не дают целостной картины. Остаётся ещё одна важная составляющая производительности в реальных приложениях: создание и обработка медиа-контента.

Скорее всего, вы запускаете на своём ПК цифровое телевидение, редактируете фото, слушаете музыку и смотрите видео в iTunes. Компьютерные энтузиасты конвертируют видео в форматы, оптимальные для воспроизведения на мобильных устройствах, монтируют видеоролики для публикации на YouTube. Любители компьютерных игр могут сохранять собственные геймплеи в виде роликов для последующего обмена опытом с друзьями.

В данный момент, лишь немногие пользователи могут позволить себе размещать все свои мультимедиа-данные на твердотельном накопителе. Стоимость одного гигабайта в таком накопителе пока ещё слишком высока. Но если вы серьёзно занимаетесь обработкой видео, то SSD разумно использовать для размещения файла подкачки, а при записи геймплея через программу Fraps твердотельный диск обеспечивает существенно более «гладкую» работу, чем в случае использования HDD. Представляется очевидным, что сценарии загрузки, связанные с обработкой мультимедиа, связаны с перемещением значительного объёма данных, и в подобных сценариях самый быстрый SSD, действительно, способен показать максимальный результат.

Таким образом, мы переходим от игр, которые реально показывают выигрыш от использования SSD только в определённых ситуациях, и от приложений продуктивности, которые, в целом, не создают чрезмерной нагрузки на дисковую подсистему, к набору тестов, которые, судя по всему, подразумевают большой объём последовательной передачи данных.

В большинстве обзоров мы видим, что SSD-накопители обеспечивают высокую пропускную способность и производительность, которая измеряется в тысячах операций ввода/вывода в секунду. Редко, если это вообще возможно, пользователь может столкнуться с подобной нагрузкой на дисковую подсистему в реальной работе на ПК. Однако насколько верно данное обобщение, если мы заострим внимание на программах для работы с цифровым контентом? Рассмотрим несколько различных сценариев, которые обычно встречаются при повседневном использовании ПК.

Тестовый стенд и бенчмарки

Запись с карты видеозахвата

Многие пользователи до сих пор применяют карты видеозахвата, чтобы сохранить на ПК видео, полученное c видеокамеры или телевизора. Эти карты также представляют определённый интерес для владельцев игровых консолей, которые хотели бы зафиксировать свои результаты в виде роликов.

Наш тест предполагает использование одной из карт последнего поколения, такой как Intensity Pro производства Black Magic или Colossus от Hauppauge (парой этих карт мы располагаем в нашей тестовой лаборатории). Было бы разумно предположить, что запись видеопотока с карты захвата на диск — это последовательная операция, но мы не будем теоретизировать, а приведём данные теста, согласно которым данный вывод следует признать ошибочным.

Карта видеозахвата буферизует поток от источника, поэтому около 40% всех переданных данных относится к случайным операциям. Буферизация также объясняет, почему мы видим здесь большое число операций ввода/вывода, так как карта захвата периодически обращается к буферу во время записи одного видеофайла.

Статистика операций ввода/вывода:

• 34% всех операций осуществляется на глубине очереди, равной единице.
• 55% всех операций осуществляется на глубине очереди от 2 до 8.
• 59% объёма всех переданных данных относится к последовательным операциям.
• 20% всех операций работают с блоками данных по 4 кбайт.
• 49% всех операций работают с блоками данных по 128 кбайт.

Запись геймплея через утилиту Fraps

Владельцам консолей приходится использовать карту видеозахвата, чтобы сохранять свои геймплеи. Компьютерные энтузиасты не нуждаются в таких картах, а могут использовать для той же цели программу Fraps. Конечно, такой подход повышает нагрузку на ресурсы ПК, от которых зависит игровая производительность, особенно если речь идёт о «тяжёлом» шутере от первого лица. Мало того, что сама игра предъявляет серьёзные требования к ресурсам ПК, так ещё и записывается несжатое видео в фоновом режиме!

Давайте посмотрим на это в перспективе. Игра в Battlefield 3, миссия Kaffarov, включает чтение около 500 Мбайт, причём большинство операций производится на минимальной глубине очереди, а операций записи весьма немного. Если вы параллельно запускаете процесс записи геймплея в Fraps, то профиль нагрузки на дисковую подсистему меняется кардинальным образом. Внезапно большинство обращений к диску начинает относится к последовательным с глубиной очереди больше двух. После 27 минут игры мы получаем около 27 Гбайт несжатого видео.

Статистика операций ввода/вывода:

• 25% всех операций осуществляется на глубине очереди, равной единице.
• 59% всех операций осуществляется на глубине очереди от 2 до 4.
• 10% всех операций осуществляется на глубине очереди 5.
• 97% объёма всех переданных данных относится к последовательным операциям.
• 84% всех операций работают с блоками данных по 128 кбайт.

Конвертирование нескольких видеороликов (Intel Quick Sync)

По данным Cisco, мировой трафик онлайн-видео в 2010 году превзошёл мировой трафик пиринговых сетей. В 2012 на долю онлайн-видео должно прийтись более 50% всего потребительского трафика в интернете. Удивительно, что данная цифра не включает видео, передаваемое через интернет посредством P2P-сетей!

По причине огромной популярности онлайн-видео немало ресурсов и времени уходит на то, чтобы переконвертировать ролик в формат, оптимальный для публикации на веб-ресурсах. Чтобы ускорить операции перекодировки видео, компания Intel предложила технологию Quick Sync — процессоры поколения Sandy Bridge оснащены встроенным видеоядром, которое имеет аппаратный видеодекодер. С помощью Quick Sync стало возможным всего за 20 минут переконвертировать целый фильм, записанный в формате Blu-ray. Подробнее о технологии Quick Sync можно узнать в статье «Sandy Bridge: Intel Core второго поколения».

Измерения производительности Quick Sync мы проводили в «Тесте производительности SSD в офисных приложениях». К сожалению, данный тест был несколько ограничен с точки зрения своего масштаба, так как предполагал конвертирование лишь одного видеоролика. В тех же самых приложениях нередко требуется одновременное конвертирование нескольких видеороликов. Fraps – прекрасный пример подобной программы. Данное ПО разбивает видеопоток на файлы по 4 Гбайт, так что наша запись геймплея Battlefield 3 включала целых шесть отдельных роликов.

ПО MediaEspresso от компании CyberLink позволяет запустить одновременно не более четырёх потоков обработки, но и в этом случае мы имеем дело с одновременным конвертированием нескольких файлов, что представляет для нас интерес. В целом, профиль нагрузки на диск по-прежнему тяготеет к последовательным операциям блоками по 128 кбайт. Но если обратить внимание на глубину очереди, то результаты расходятся с аналогичным тестом из нашего предыдущего обзора. Поскольку в одно и то же время осуществляется работа с несколькими файлами, то основная часть операций совершается на глубине очереди от двух до пяти.

Статистика операций ввода/вывода:

• 16% всех операций осуществляется на глубине очереди, равной единице.
• 47% всех операций осуществляется на глубине очереди от 2 до 4.
• 30% всех операций осуществляется на глубине очереди от 5 до 8.
• 82% объёма всех переданных данных относится к последовательным операциям.
• 88% всех операций работают с блоками данных по 128 кбайт.

Конвертирование видео (CPU)

В данном случае, мы повторяем предыдущий тест с одним отличием – мы отключили аппаратный видеодекодер и использовали программное кодирование (в этом случае вся нагрузка ложится на центральный процессор). Любопытно, что в этом случае мы получили после конвертации файлы меньшего объёма. При использовании Quick Sync итоговые четыре файла имели общий размер 713 Мбайт, при перенесении всех вычислений на CPU – 373 Мбайт.

Мы тщательно тестировали работу Quick Sync в течение прошлого года. Это явно та функция, которая нам нравится! Но мы не можем игнорировать тот факт, что многие компьютерные энтузиасты работают на системах, основанных не на процессорах Sandy Bridge. Причём, даже если вы имеете компьютер с процессором Sandy Bridge, вы вовсе не обязательно можете использовать в качестве утилиты конвертирования MediaEspresso или другое приложение, поддерживающее технологию Quick Sync (в частности, многие используют HandBrake).

Тем не менее, наш тест показал, что даже если вы используете программное кодирование, профиль нагрузки на дисковую подсистему не меняется. Иными словами, при одновременной обработке нескольких файлов мы имеем дело с практически идентичным относительно предыдущего теста распределением операций ввода/вывода.

Статистика операций ввода/вывода:

• 16% всех операций осуществляется на глубине очереди, равной единице.
• 47% всех операций осуществляется на глубине очереди от 2 до 4.
• 33% всех операций осуществляется на глубине очереди от 5 до 8.
• 84% объёма всех переданных данных относится к последовательным операциям.
• 89% всех операций работают с блоками данных по 128 кбайт.

Просмотр видеоклипов

Как правило, воспроизведение видео само по себе не рассматривается в контексте создания медиа-контента, однако, на самом деле, это весьма фундаментальная задача. Чтобы редактировать видеофайл вы должны знать, что вы редактируете. Таким образом, мы продолжим наш тест воспроизведением отрезка Blu-ray рипа, имеющего размер около 30 Гбайт.

Профиль нагрузки в данном тесте практически полностью основывается на операциях последовательного чтения на минимальной глубине очереди. Тем не менее, 96% всех файловых операций производится с блоками размером 64 кбайт. Это весьма занятный факт, учитывая, что в других мультимедийных тестах мы имели дело, преимущественно, с блоками по 128 кбайт.

Статистика операций ввода/вывода:

• 99% всех операций осуществляется на глубине очереди, равной единице.
• 98% объёма всех переданных данных относится к последовательным операциям.
• 96% всех операций работают с блоками данных по 64 кбайт.

Редактирование видео в Adobe Premiere Pro

Если вам нужно смонтировать фильм или клип из нескольких отдельных роликов, добавить эффекты и настроить звуковое сопровождение, необходима специальная программа редактирования видео, например, Adobe Premiere Pro. Учитывая растущее число должным образом подготовленных роликов на YouTube, мы уверены, что всё большее число пользователей захотят воспользоваться огромным творческим потенциалом, которым обладает данное приложение.

Хотя редактирование видео представляет собой весьма сложную задачу, аспект нагрузки на дисковую подсистему весьма однозначен и даже предсказуем. Почти все операции передачи данных работают с блоками по 128 кбайт, которые читаются и записываются последовательно (хотя обработка видео сама по себе в значительной степени тяготеет к операциям чтения, при экспорте конечного результата монтажа в видеофайл имеет место последовательная запись большого объёма данных).

Большинство операций с файлами осуществляется на глубине очереди от двух до шести, что вполне объяснимо, так как обычно видеомонтаж предполагает одновременную работу с несколькими отдельными исходными клипами. Вполне естественно наблюдать увеличение длины очереди по мере того, как растёт количество исходных роликов в вашем проекте.

Статистика операций ввода/вывода:

• 15% всех операций осуществляется на глубине очереди, равной единице.
• 37% всех операций осуществляется на глубине очереди 2 и 4.
• 48% всех операций осуществляется на глубине очереди 5 и 8.
• 92% объёма всех переданных данных относится к последовательным операциям.
• 96% всех операций работают с блоками данных по 128 кбайт.

Экспорт видео из Adobe Premiere Pro

Переходя от редактирования роликов к экспорту, мы рассчитывали увидеть абсолютное преобладание операций последовательной записи блоками по 128 кбайт. Но здесь нас ожидало несколько сюрпризов. Даже если вы объединяете несколько файлов, большинство операций осуществляется на глубине очереди свыше единицы, поскольку данный сценарий предполагает не только сжатие данных в один видеофайл. Вместо этого, программа соединяет видео- и аудиотреки, при этом успевая просчитывать результат с учётом применённых эффектов.

Используемый в нашем тесте сценарий включает эскорт файлов в Blu-ray-совместимых форматах .M2V (видео) и .WAV (звуковое сопровождение). Поскольку мы применили сжатие, размер конечного файла составил всего 2,41 Гбайт, тогда как исходные файлы имеют общий объём около 16 Гбайт. Интересно, что согласно результатам нашего теста, общий объём записанных данных составил около 3 Гбайт.

Статистика операций ввода/вывода:

• 14% всех операций осуществляется на глубине очереди, равной единице.
• 36% всех операций осуществляется на глубине очереди 2 и 4.
• 46% всех операций осуществляется на глубине очереди 5 и 8.
• 91% объёма всех переданных данных относится к последовательным операциям.
• 95% всех операций работают с блоками данных по 128 кбайт.

Создание видеоконтента подразумевает большой объём последовательной передачи данных

Теперь мы можем представить себе полную картину того, как ведут себя SSD-накопители в реальных приложениях, располагая результатами в играх, офисных приложениях и при создании видеоконтента. В играх мы наблюдали, что профиль нагрузки на дисковую подсистему сильно варьируется в зависимости от конкретной игры. Например, мы выяснили, что в Battlefield 3 основная нагрузка связана с операциями последовательного чтения. В то же время, World of Warcraft включает значительное количество случайных операций записи. Тестирование в офисных приложениях показало преимущество случайных операций чтения на очень низких значениях глубины очереди.

С другой стороны, создание медиа-контента отдаёт предпочтение последовательной передаче данных и более высоким значениям глубины очереди. Будет ли критично использование для решения таких задач менее производительных накопителей на магнитных пластинах? Всё зависит от множества факторов. Но мы по-прежнему должны помнить о том, что когда речь идёт о хранении большой медиа-библиотеки, то жёстким дискам с их весьма низкой стоимостью за гигабайт дискового пространства пока нет альтернативы. Более производительные SSD-накопители меньшего объёма оптимально подходят для хранения временных файлов, например, как временного хранилища при захвате видеопотока или для размещения файла подкачки программы-видеоредактора.

Мы можем использовать информацию, полученную в данном тестировании, чтобы представить общий график, в которым были бы суммированы наши результаты. Конвертирование одиночного видеофайла — это достаточно лёгкая нагрузка на диск и здесь жёсткий диск может справиться достаточно хорошо. Но как только речь заходит об одновременном конвертировании нескольких файлов или запуске приложения, в котором происходит одновременное обращение к нескольким видеофайлам, способность большинства SSD-накопителей задействовать значительную часть потенциала интерфейса SATA 6 Гбит/с, а также отличная работа твердотельных накопителей на большой глубине очереди — всё это окончательно склоняет чашу весов в пользу SSD.

Твердотельные накопители позволяют запускать несколько ресурсоёмких задач одновременно, не сталкиваясь при этом с «узким местом» в виде низкой производительности дисковой подсистемы, основанной на магнитных дисках. В одном из наших предыдущих материалов мы приводили данные о производительности системы во время игры в шутер от первого лица при запуске в фоновом режиме антивирусного сканера. Если вы используете накопитель на магнитных пластинах, то нормальная игра в таком режиме становится невозможной: мы наблюдаем значительное снижение количества кадров в секунду. Однако при использовании SSD данной проблемы не существует. Вы можете в одно и то же время набирать текст в Word, конвертировать Blu-ray-фильмы и записывать DVD — и при этом не опасаться того, что производительность дисковой подсистемы снизится настолько, что произойдёт ошибка опустошения буфера и придётся записывать другой DVD.

Данное преимущество SSD весьма ощутимо, так как вы более не привязаны к одной «тяжёлой» дисковой операции. Естественно, мы по-прежнему вынуждены считаться с высокой стоимостью накопителей на флэш-памяти, в связи с чем ориентируем наших читателей на «многоуровневую» систему. Используйте SSD в качестве системного накопителя, установите на него требовательные к производительности приложения, а также выделите немного места для файлов, с которыми работаете в данный момент. Основную же часть документов, музыки и изображений можно спокойно хранить на обычном жёстком диске.