Intel legt nach: X25-M Postville SSD mit neuer Firmware im Test

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postville-teaserDie erste Version der Intel X25-M war eine der beliebtesten SSDs. Intel hat sich jedoch nicht auf dem Erfolg ausgeruht, sondern direkt den Nachfolger X25-M G2 - auch „Postville" genannt - entwickelt. Der wohl wichtigste Schritt dabei war der Umstieg in der Fertigungstechnologie von 50 auf 34 nm. Nun bringt Intel noch ein Firmware-Update, welche unter anderem Unterstützung für den ATA TRIM Befehl mitbringt und unabhängig davon die Leistung der SSD weiter steigern soll. Außerdem soll die neu entwickelte „Intel SSD Toolbox" die Verwaltung von Intel SSDs erleichtern.

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[Update: Inzwischen steht eine aktualisierte Version (02HD) der hier getesteten Firmware (02HA) zum Download bereit, da die erste Version leider aufgrund eines fehlerhaften Flashtools zurückgezogen werden musste. Die Leistungswerte sind identisch mit der hier getesten Version. Außerdem ist eine neue Version der Intel SSD Toolbox erschienen, da die erste Version die  Systemwiederherstellungspunkte unter Windows Vista und 7 zerstören konnte.]

So sieht sie aus - Intels neuste Entwicklung im SSD-Bereich. Nicht nur das Innenleben hat sich verändert, auch äußerlich ist die Postville von ihrem Vorgänger durch das nun silberne Gehäuse deutlich zu unterscheiden. Der schwarze Plastikrahmen ist dabei kein Designelement, sondern bringt das Laufwerk auf eine Höhe von 9,5 mm, sodass es problemlos in einem Notebook verbaut werden kann.

Viel interessanter sind allerdings die technischen Veränderungen: Es wird weiterhin MLC NAND-Flash verwendet, allerdings wird dieser nun in einer Strukturgröße von 34 nm (vorher 50 nm) gefertigt. Durch die kleinere Fertigung konnte der Preis stark reduziert werden, außerdem kann ein Flash-Chip nun doppelt so viele Daten speichern. Des Weiteren wurde der Cache verdoppelt, dem hauseigenen Controller stehen nun 32 MB SDRAM zur Verfügung.

Bei den Benchmarkergebnissen sind neben den Werten der Postville zusätzlich die Messungen jeweils einer SSD mit Indilinx-Barefoox-Controller (G.Skill Falcon) und Samsung-Controller (Corsair P-Serie) zu finden. Diese hatten wir kürzlich im Test, aber auch in der kommenden Ausgabe der Hardwareluxx [printed] (01/2010) werden wir einen mehrseitigen SSD-Test präsentieren.

Die technischen Daten der Intel X25-M G2 sind in folgender Tabelle zusammengefasst:

 
 
Die SSD gibt es natürlich auch in einer Variante mit 80 GB mit identischen Kennzahlen.
 


Die Postville von Innen: Links oben ist der Intel-Controller zu sehen, direkt darunter befindet sich der Cache. Die Aufschrift „MT" lässt auf Micron schließen, was nicht verwunderlich ist, denn Intel und Micron haben sich für ein Joint-Venture unter dem Namen „IM Flash Technologies" entschieden. Auf der rechten Seite finden wir schließlich zehn Flash-Chips, auf die der Controller dank seines Designs mit ebenfalls zehn Kanälen auch gleichzeitig zugreifen kann.
 
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Da die Speicherdichte bei der Postville im Vergleich zum Vorgänger verdoppelt wurde, ist die Platine des Modells mit 160 GB nur noch einseitig bestückt.
 
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Was würde also näher liegen, als die Rückseite ebenfalls zu bestücken und so eine SSD mit 320 GB Kapazität auf den Markt zu bringen? In der Tat ist ein entsprechendes Modell bereits in unserem Preisvergleich gelistet, allerdings ist sie bei keinem Händler lieferbar.

Neben der neuen Firmware macht Intel außerdem die sogenannte Intel SSD Toolbox der Öffentlichkeit zugänglich. Diese „Werkzeugkiste" hat ihren Namen wirklich verdient. Nach der Installation, die das Microsoft .NET Framework voraussetzt, präsentiert sich dieses Fenster:

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Im Startbildschirm werden alle Partitionen und die dazugehörigen Laufwerke aufgelistet. Die angezeigte Größe auf der rechten Seite entspricht dabei nicht der Partitionsgröße, sondern der kompletten Laufwerksgröße. Wählt man ein Laufwerk, welches keine Intel SSD ist, werden der erste und die beiden letzten Menüpunkte deaktiviert. Man kann sich allerdings immer noch ausführliche Laufwerksinformationen sowie die SMART-Werte anzeigen lassen, was auf folgenden zwei Screenshots zu sehen ist:

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Die SMART-Werte liefern bei Intel SSDs sehr interessante Informationen: So zeigt Host Writes zum Beispiel an, wieviele Daten schon auf die SSD geschrieben wurden. Dieser Wert wird weder durch ein Firmware-Update noch durch den ATA Secure Erase Befehl gelöscht.
Der Media Wearout Indicator sollte ein guter Anhaltspunkt dafür sein, wie weit die Speicherzellen der SSD „abgenutzt" sind (zur Erinnerung: MLC-Flash verkraftet maximal 10000 Schreibzyklen), sodass man rechtzeitig gewarnt sein sollte, bevor Schreibzugriffe fehlschlagen. Auch wenn dann nichts mehr geschrieben werden kann, sind die Daten nicht verloren, denn im Gegensatz zu Schreibzugriffen gibt es bei Lesezugriffen keine Abnutzung.

Die nächsten beiden Menüpunkte bieten eine Funktionsanalyse des Laufwerks an. Während der Fast Scan in wenigen Sekunden durchläuft, benötigt der Full Scan erwartungsgemäß wesentlich länger. Im Erfolgsfall erhält man folgende Meldungen:

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Zum Thema Garbage Collection und TRIM wurden bereits in unseren letzten beiden Artikel Ausführungen gemacht. Wer sich unter beiden Begriffen nichts vorstellen kann, dem sei eine kurze Lektüre der entsprechenden Abschnitt empfohlen (zu finden hier und hier). Hier nur eine kurze Zusammenfassung: Beinahe alle aktuellen SSDs leiden mehr oder weniger stark an einem Leistungsverlust, je weiter sie gefüllt werden. Schuld daran ist die Tatsache, dass der Controller nicht weiß, welche Daten noch benötigt werden und welche nicht. Muss der Controller alle Daten als „nützlich" behandeln, kann er sie nicht einfach überschreiben, sondern muss sie in einem aufwändigen Lesen-Verändern-Schreiben-Verfahren mit neuen Daten zusammenführen. Dies ist durch die Funktionsweise von NAND-Flash bedingt.

Auf folgendem Bild ist diese Situation dargestellt:

before-trim

Quelle: Intel

Die gelben Blöcke sind hierbei die Bereiche, auf denen zwar keine Nutzdaten mehr liegen, die vom Laufwerk aber immer noch als solche behandelt werden (müssen).

TRIM, ein standardisierter Befehl aus der ATA8-ACS-2 Spezifikation, schafft hier Abhilfe, indem er vom Betriebssystem immer dann gesendet wird, wenn Daten gelöscht werden, sodass Betriebssystem und Laufwerk die gleichen Informationen bezüglich der Nutzdaten und freien Bereiche haben:

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Quelle: Intel

Allerdings muss das Laufwerk auch dazu in der Lage sein, diesen Befehl zu verarbeiten. Intel hat zu diesem Zweck eine neue Firmware veröffentlicht (Version 02HA), welche dem Laufwerk den TRIM-Befehl beibringt. Das Update kann als ISO-Abbild heruntergeladen und auf CD gebrannt werden. Der Rechner muss nun von dieser CD gestartet werden, woraufhin das Firmware-Update automatisch anläuft.

Leider funktioniert der automatische TRIM-Befehl bisher nur in wenigen Kombinationen aus Betriebssystem und Treibern. Das einzige Windows-System, welches in der Lage ist, den TRIM-Befehl automatisch zu senden, ist Windows 7. Frühere Versionen besitzen diese Funktion nicht.
Aber auch der passende Treiber muss installiert sein: Wer den Intel Matrix Storage Manager (MSM) installiert, blockiert damit effektiv den TRIM-Befehl. Die einzigen kompatiblen Treiber sind bis jetzt die, die Microsoft mit dem Betriebssystem liefert.

Linux wird bis jetzt ebenfalls nicht unterstützt, wobei Intel laut eigener Aussage eng mit der Linux-Community zusammenarbeitet, um TRIM schnellstmöglich funktionsfähig zu machen. Die einzige Konstellation, die das automatische TRIMen unterstützt, ist also Windows 7 plus Storage-Treiber von Microsoft.

[Update: Intels RST-Treiber (Rapid-Storage-Technik) , der den inzwischen veralteten MSM-Treiber ersetzt, ist ab Version 9.6.0.1014 ebenfalls kompatibel mit dem TRIM-Befehl und kann problemlos eingesetzt werden]

Aber auch Nutzer von Windows XP und Vista, bzw. Nutzer, die den Intel MSM installiert haben, müssen nicht komplett auf TRIM verzichten, denn die Intel SSD Toolbox ermöglicht ein manuelles Ausführen des TRIM-Befehls. Dies wird sogar soweit vereinfacht, dass man das manuelle TRIMen nach einem Zeitplan ausführen lassen kann. In unserem Beispiel wird das Laufwerk jeden Tag um 20 Uhr bereinigt. Eine tägliche Ausführung ist auch das, was von Intel empfohlen wird.

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Natürlich wollten wir wissen, wie gut das manuelle TRIMen funktioniert. Dazu wurde das Laufwerk einmal komplett mit Daten beschrieben und danach im Iometer-Benchmark ein Schreibtest mit 4K-Blöcken gestartet. Nach einigen Minuten brach die Leistung dann, wie zu erwarten, signifikant ein:

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Von den ursprünglichen über 12000 IOPS bleibt deutlich weniger als die Hälfte übrig.

Zeit also, die SSD Toolbox ihren Dienst machen zu lassen. Der Reinigungsvorgang dauert insgesamt keine zehn Sekunden. Ein erneutes Ausführen von iometer bestätigt: Die Leistung ist in vollem Umfang wieder hergestellt. Wir haben die SSD Toolbox sowohl unter Windows Vista als auch Windows XP getestet, unter beiden Systemen war die Funktion einwandfrei.


Auf dieser Seite listen wir die Testkonfiguration für die SSD auf:

Hardware / Treiber

Software

Benchmark Vorgehensweise

Im Falle der Spiele und des Vista Boots gibt es leider keine Möglichkeit zur automatischen Zeitmessung, weswegen für diese Tests die Zeit mit einer Stoppuhr genommen wird. Um zufällige Messabweichungen zu minimieren, wird jede Messung dreimal durchgeführt. Zwischen jeder Messung wird der Rechner neu gestartet, um Caching-Effekte zu vermeiden, welche das Ergebnis der Spieletests verzerren würden. Die in den Diagrammen dargestellten Zahlen sind schließlich das arithmetische Mittel aus den jeweiligen Einzelmessungen.


Iometer ist ein komplexes Benchmark-Tool, mit dem sich durch Erstellen von verschiedenen Zugriffsprofilen fast jedes erdenkliche Szenario testen lässt. Wir beschränken uns auf zwei Tests: zufälliges Lesen und zufälliges Schreiben von 4K-Blöcken. Im Alltagsbetrieb treten verhältnismäßig wesentlich mehr Lese- als Schreiboperationen auf, jedoch hat sich das Schreiben von 4K-Blöcken bei früheren SSDs als äußerst problematisch erwiesen, sodass teilweise das komplette System eingefroren ist (ein sogenannter „Freeze"), bis das Laufwerk die Anfrage ausgeführt hat.

Neben der Leistung in IOPS (Ein-/Ausgabeoperationen pro Sekunde) und Mbyte/s wird außerdem die Antwortzeit ermittelt. Je höher diese ist, desto langsamer fühlt sich das System an. In Iometer wurde die Anzahl an Outstanding I/Os („gestellte Anfragen") auf 64 gestellt, um eine hohe Last zu erzeugen. In Einzelbenutzer-/Desktopumgebungen liegt dieser Wert typischerweise bei 1-2.

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Die Zahlen sprechen eine eindeutige Sprache: Die Postville deklassiert in dieser Disziplin sämtliche Laufwerke mit Indilinx Barefoot oder Samsung RBB Controller. Trotz dieser beeindruckenden Leistung sollte man daran denken, dass es sich hier lediglich um einen von vielen Benchmarks handelt. Außerdem ist dieser Benchmark von theoretischer Natur, besonders aufgrund der hohen Last. Die neue Firmware sorgt hier nochmal für eine leichte Verbesserung der Leistung.


Mit h2benchw messen wir Zugriffszeiten und verschiedene Anwendungsprofile, die eine Einschätzung der Laufwerksleistung in verschiedenen Szenarien bieten soll. H2benchw führt die Tests unter Umgehung des Dateisystems aus. Werden also auch Schreibtests durchgeführt, darf keine Partition auf dem Laufwerk vorhanden sein. Weiterhin benutzt h2benchw nur die ersten 40 GB eines Laufwerks. Das ist bei Solid State Drives nicht von Bedeutung, denn ihre Leistung bleibt über den kompletten Speicherplatz konstant. Bei Festplatten wird so jedoch nur der schnellste Bereich getestet, denn Festplatten werden von außen (größte Bahngeschwindigkeit) nach innen beschrieben, die Leistung nimmt über den gesamten Speicherplatz also kontinuierlich ab.

h2bprofile

h2bzugriff

Die Postville mit neuer Firmware landet bei den Anwendungsprofilen drei Mal auf dem ersten und dreimal auf dem zweiten Platz. Damit ist sie in der Gesamtwertung mit einem Anwendungsindex von 143,1 Punkten vor allen anderen Laufwerken (Falcon/Indilinx: 133,9 Punkte, P128/Samsung: 97,3 Punkte).

Bei diesem Benchmark zeigt sich außerdem ein deutlicher Sprung in der Leistung im Vergleich zur alten Firmware. Mit dieser hätte es bei einem Gesamtergebnis von 120,5 Punkten nur für den zweiten Platz gereicht.

Die Ergebnisse der Zugriffszeitmessung zeigen keinen Unterschied zwischen den Firmwareversionen. Die Postville erreicht hier die niedrigsten und damit besten Werte.


CrystalDiskMark ist ein einfacher Benchmark, der Lese- und Schreibvorgänge mit drei unterschiedlichen Blockgrößen testet. Während die sequentielle Leistung nur beim Kopieren von großen Dateien von Belang ist, gibt der Test mit 4K-Blöcken einen guten Anhaltspunkt für die „Alltagsleistung" - also z.B. das Hochfahren des PCs und das Starten und gleichzeitige Verwenden von mehreren Anwendungen.

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Auch hier bringt die neue Firmware Verbesserungen. Geschlagen geben muss sich die Postville aber mit beiden Versionen beim sequentiellen Schreiben und beim Schreiben von 512K-Blöcken. Dies ist jedoch nicht weiter tragisch, denn das Arbeiten mit kleinen Datenblöcken ist für ein Desktopsystem wesentlich wichtiger. Lediglich derjenige, der sehr häufig z.B. große Archive auspackt, würde hier eventuell einen Unterschied zu den anderen Laufwerken bemerken können.


In den folgenden beiden Benchmarks soll die Ladezeit bei Spielen ermittelt werden. Bei Battlefield 2 wird dazu ein Singleplayer-Spiel auf der Karte „Dalian Plant“ gestartet.

 

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battlefield2

Bei Far Cry wird die zum Starten einer neuen Kampagne benötigte Zeit gemessen.

 

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Alle Ergebnisse liegen sehr dicht zusammen, sodass davon ausgegangen werden darf, dass beim Laden von Spielen eine SSD den Vorgang nicht mehr limitiert, sondern andere Komponenten das System bremsen. Im Vergleich zu herkömmlichen Festplatten bieten SSDs natürlich eine enorme Verbesserung.


Wer das erste Mal ein Betriebssystem auf einer SSD installiert, wird schon bei der Installation den Geschwindigkeitsvorteil bemerken. Beeindruckend ist dann allerdings der erste Windows-Start, denn dieser ist deutlich schneller vollzogen, als mit einer Festplatte. Wir haben auch den Vista-Bootvorgang bei den verschiedenen SSDs verglichen:

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Hier zeigt sich das gleiche Bild wie bei den Spieletests. Der Ladevorgang wird in einem System mit SSD vermutlich am meisten durch das Laden von Treibern bzw. das Initialisieren sämtlicher Komponenten verzögert. Jede SSD liefert also eine sehr gute Leistung.


Die große Frage ist: Welche SSD sollte man kaufen?

Die Beantwortung dieser Frage hat Intel mit der neuen Firmware und der Veröffentlichung des Intel SSD Toolkits wesentlich leichter gemacht. Dank neuer Firmware gibt es ATA TRIM Support, dank dem Toolkit auch für eigentlich nicht TRIM-fähige Systeme wie Windows XP/Vista. Zusätzlich bringt die neue Firmware nochmal einen deutlich messbaren Leistungsschub.

Sucht man nach einem Fehler, findet man ihn lediglich bei der sequentiellen Schreibleistung. Hier muss sich die Postville der Konkurrenz mit Indilinx- und Samsung-Controller eindeutig geschlagen geben. Diese Disziplin dürfte allerdings für die wenigsten Nutzer das entscheidende Kriterium sein. Außerdem sollte man sich vor Augen halten, dass in einem Desktop-System nur ungefähr 20% aller Zugriffe schreibend stattfinden. Ohnehin bestehen die meisten Zugriffe, egal ob lesend oder schreibend, aus kleinen Datenblöcken. Gerade dabei kann sich die Postville von der Konkurrenz absetzen.

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Intel bietet die Postville bis jetzt nur mit einer Kapazität von 80 und 160 GB an. Eine Version mit 320 GB ist zwar im Preisvergleich bei wenigen Händlern gelistet, allerdings nicht lieferbar. Kleinere Versionen sind nicht in Sicht. Wer also nicht so viel Geld für ein Laufwerk mit 80 GB ausgeben will, sondern auch mit 60 oder sogar 30 GB auskommt, wird zwangsweise zu einem anderen Hersteller greifen müssen. Es sei nochmals erwähnt, dass auch Laufwerke mit Indilinx- und Samsung-Controller durchaus ihre Daseinsberechtigung haben. Im Alltag wird der spürbare Leistungsunterschied nie so stark ausfallen, wie es z.B. der Iometer-Benchmark nahelegt. Sehr zu empfehlen sind hier beispielsweise die G.Skill Falcon oder die OCZ Vertex-Serie.

Nichtsdestotrotz bekommt man mit der Postville zurzeit das beste Gesamtpaket, weswegen wir für sie den Excellent Hardware Award vergeben.

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Zum Preisvergleich für die Intel X25-M Postville kommt man über folgende Links:

Die neue Firmware und das Intel SSD Toolkit gibt es hier:

Community-Beiträge zu SSDs und Storage finden sich hier: