Test: Corsair Force und A-DATA S599 - Was kann der SandForce-Controller?

Veröffentlicht am: von

teaserMit der A-DATA S599 und der Corsair Force haben zwei interessante SSDs den Weg zu uns gefunden – beide setzen auf den SandForce SF-1200-Controller, der unter anderem Features wie eine transparente Komprimierung und AES-Verschlüsselung bietet. Außerdem wird auf den sonst üblichen externen Cache verzichtet – trotzdem soll der Controller eine sehr hohe Leistung erreichen, schließlich hat SandForce den Controller ursprünglich für den Enterprise-Markt entwickelt.

Bei SSDs werden zurzeit zwei Speichertechniken eingesetzt: MLC und SLC. Bei der ersten Technik können in einer Speicherzelle vier Zustände gespeichert werden, daher auch der Name „Multi Level Cell“. Bei der zweiten Technik können pro Zelle nur zwei Zustände gespeichert werden („Single Level Cell“), man benötigt daher für die gleiche Speicherkapazität doppelt so viele Speicherchips wie bei der MLC-Technik, der natürlich teuer bezahlt werden muss und daher für Privat-/Heimanwender uninteressant ist. Auf der anderen Seite verkraftet SLC-Speicher ungefähr 10-mal mehr Schreibzyklen als MLC-Speicher und hat außerdem eine höhere Geschwindigkeit. Für Enterprise-Anwendungen kam daher bisher nur SLC-Speicher infrage, denn dort sind die Ansprüche an die Laufwerke wesentlich höher.

SandForce hat sich nun zum Ziel gemacht, SSDs mit MLC-Speicher Enterprise-tauglich zu machen. Entstanden ist dabei der SandForce-SF-1500-Controller mit dem kleineren Ableger SF-1200, der durch Verzicht auf einige Features günstiger und eher für Privatanwender geeignet ist. In diesem Artikel schauen wir uns den SF-1200 an, den ADATA in der S599 genannten SSD und Corsair in der „Force“-Serie verbaut.

retail-400
Durch Klick auf das Bild gelangt man zu einer vergrößerten Ansicht

Die wichtigsten Eckdaten sind in folgender Tabelle zusammengefasst, weitere Details folgen auf der nächsten Seite.


front-400
Durch Klick auf das Bild gelangt man zu einer vergrößerten Ansicht

Einen DRAM-Cache sucht man auf beiden Platinen (links Corsair Force, rechts A-DATA S599) vergeblich: Im Gegensatz zu anderen Controller-Herstellern verzichtet man bei SandForce komplett auf einen externen Cache – üblicherweise kommen mindestens 16 MB an Cache zum Einsatz, bei Samsung sind es sogar 128 MB. Ganz ohne Cache arbeiten aber auch die SandForce-Controller nicht, ein kleiner Zwischenspeicher befindet sich nämlich direkt im Controller.

Um eine höhere Schreibleistung zu erhalten und gleichzeitig die Lebensdauer des Flash-Speichers zu erhöhen, setzen die SandForce-Controller eine transparente Komprimierung ein, es muss also weniger in den Flashspeicher geschrieben werden, sodass man effektiv eine höhere Schreibgeschwindigkeit erreicht. Die Komprimierung erfolgt wie gesagt transparent, sodass man als Endanwender nichts davon mitbekommt. Insbesondere bleibt die verfügbare Kapazität der SSD immer gleich und ändert sich nicht je nach Komprimierungsgrad der Daten. Auf der nächsten Seite schauen wir uns dieses Feature genauer an.

Die Tatsache, dass weniger in den Speicher geschrieben werden muss, hat noch einen weiteren positiven Effekt: Die niedrigere Haltbarkeit des MLC-Speichers wird so zumindest teilweise ausgeglichen. Diese Technik besitzt leider einen (offensichtlichen) Nachteil, denn sind die Daten bereits komprimiert, ist diese Technik wirkungslos.

Die Daten werden aber nicht nur komprimiert, sondern zusätzlich auch noch verschlüsselt in den Speicher geschrieben. Das soll es schwieriger machen, sensible Daten direkt aus den Flashbausteinen auslesen zu können. In wie fern das für Heimanwender interessant ist, sei dahingestellt. Nicht zuletzt gibt es auch noch andere Möglichkeiten, seine Daten zu schützen. Der Vorteil hier ist selbstverständlich, dass die Verschlüsselung keine zusätzliche Leistung kostet.

Des Weiteren legt man bei SandForce Wert auf die Integrität der Daten:  Mit einer RAISE (Redundant Array of Independent Silicon Elements) genannten Technik wird eine Art laufwerksinternes RAID gebildet, es werden also zusätzliche Prüfsummen und/oder Daten mehrfach abgelegt. Außerdem wird mit einer niedrigen Lesefehlerrate von einem fehlerhaften pro 1016 (SF-1200) bzw. 1017 (SF-1500) gelesenen Bits geworben. Das ist zwar weniger als bei den meisten SSDs und Festplatten (1 pro 1015), allerdings gibt Intel für die X-25M G2 Postville ebenfalls eine Lesefehlerrate von 1 pro 1016 Bits an, SandForce ist zumindest hier also nicht der einzige Hersteller mit diesem Feature.

back-400
Durch Klick auf das Bild gelangt man zu einer vergrößerten Ansicht

Auffällig auf der Platine der Corsair Force (rechts) sind die drei großen Lötpunkte. In Verbindung mit dem größeren SF-1500 Controller würde sich dort ein Doppelschicht-Kondensator befinden, der für den Fall eines plötzlichen Stromausfalls sicherstellt, dass der Controller einen eventuell ausstehenden Schreibvorgang ohne Datenverlust beenden kann. Hier zeigt sich eindeutig, dass SandForce auch den Enterprise-Markt (mit entsprechenden Features) bedienen will, beim für Consumer gedachten SF-1200 wird auf besagten Kondensator verzichtet. Das ist nicht weiter tragisch, denn auch kein anderes Consumer-Laufwerk besitzt einen solchen Mechanismus, um Schreibvorgänge abzusichern.

Die für SSDs ungewöhnlichen Kapazitäten von 100 bzw. 200 GB rühren daher, dass SandForce mehr Flash als alle anderen Hersteller „beiseite legt“, um immer genügend freie Blöcke zur Verfügung zu haben (warum das wichtig ist, haben wir bereits hier erläutert).


Den TRIM-Befehl scheint SandForce ordentlich implementiert zu haben. Die Laufwerke brechen nach starker Belastung zwar trotz ihres großen Reservebereiches in der Leistung ein, allerdings können sie immer noch - auch ohne TRIM - ein annehmbar hohes Niveau halten:

used

Durchschnittliche Leserate (rot): 150,6 MB/s, durchschnittliche Schreibrate (dunkelrot): 203,4 MB/s.

Nach auslösen des TRIM-Befehls war die Leistung praktisch wieder auf Ausgangsniveau:

trimmed

Durchschnittliche Leserate (rot): 251,5 MB/s, durchschnittliche Schreibrate (dunkelrot): 247,8 MB/s.

Interessant ist die Beobachtung, dass die Leserate stärker fällt als die Schreibrate. Der SF-1200-Controller ist der erste Controller, der dieses Verhalten zeigt. Normalerweise bleibt die Leserate immer recht konstant, allerdings könnte der Einbruch beim SF-1200-Controller auf die vielen unüblichen Features (Komprimierung, Verschlüsselung) zurückzuführen sein.

Wie auf der vorherigen Seite beschrieben, komprimieren die SandForce-Controller die vom Host kommenden Daten, bevor sie in den Flash-Speicher geschrieben werden. Das heißt insbesondere, dass die Schreibgeschwindigkeit des Laufwerks von der Kompressibilität der Daten abhängt. Üblicherweise sollte diese einigermaßen hoch sein - eine 16 GB große Windows 7 Installation wird von unserem Image-Tool z.B. auf knapp 6 GB komprimiert. Natürlich weiß man nicht, wie effizient der Komprimierungsalgorithmus des SandForce-Controllers arbeitet (das festzustellen ist leider auch kaum möglich, denn man kann nicht ermitteln, wie viel der Controller effektiv in den Flash-Speicher schreibt), man kann aber auf jeden Fall davon ausgehen, dass er auch im Alltag Wirkung zeigen wird.

Um nun beide Extreme zu testen, haben wir mit einem kleinen Programm einmal komplett (pseudo-)zufällige und einmal perfekt komprimierbare Daten (Nullen) sequenziell auf beide Laufwerke geschrieben:

compressed

Bei normaler Nutzung wird sich die Schreibrate also irgendwo zwischen diesen Werten einpendeln.


Hardware / Treiber

Software

Laufwerke mit SATA-6 Gbit/s-Schnittstelle werden an einer ASUS-U3S6-Erweiterungskarte in Verbindung mit dem passenden Storagetreiber von Marvell getestet, sofern nicht anders vermerkt. Für weitere Tests, insbesondere den TRIM-Befehl betreffend, kommt Windows 7 64-bit zum Einsatz.


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 Schreiben von 4K-Blöcken, wobei im Alltagsbetrieb verhältnismäßig wesentlich mehr Lese- als Schreiboperationen auftreten.

Neben der Leistung in IOPS (Ein-/Ausgabeoperationen pro Sekunde) und MB/s wird außerdem die Antwortzeit ermittelt. Ist diese zu hoch, kann das System einfrieren bzw. für einige Zeit nicht mehr auf Befehle reagieren. In Iometer wurde die Anzahl an Outstanding I/Os (gleichzeitige Anfragen) auf 64 gestellt, um eine hohe Last zu erzeugen. In Einzelbenutzer-/Desktopumgebungen liegt dieser Wert typischerweise im einstelligen Bereich.

Neu hinzugekommen sind bei diesem Benchmark zusätzliche Messungen mit angepasstem Alignment. Ein korrektes Alignment bedeutet, dass die Partition genau auf der Grenze zwischen zwei Blöcken auf der SSD beginnt. Ist dies nicht der Fall, kann es sein, dass die Leistung der SSD stark nachlässt, da unnötig viele Schreiboperationen stattfinden (müssen). Windows XP erstellt beim Partitionieren kein korrektes Alignment, erst ab Windows Vista wird darauf geachtet. Manche Controller sind jedoch auch in der Lage, ein falsches Alignment auszugleichen.

4k_iops

4k_mbs

4k_response

4k_align

Die Ergebnisse der beiden Laufwerke sind hier leider nicht direkt mit den anderen Laufwerken vergleichbar, da Iometer keine Zufallsdaten zum Schreiben benutzt, der SandForce-Controller die Daten also stark komprimieren und dementsprechend eine sehr hohe Leistung erreichen kann. Wir können aber wenigstens beide Laufwerke untereinander vergleichen.

Mit einem passendem Alignment zeigt sich ein merkwürdiges Bild: Bei der A-DATA S599 steigt lediglich die Leseleistung, während die Schreibleistung genau gleich bleibt. Der Corsair Force ist es hier jedoch möglich beim Schreiben noch einmal einen Sprung zu machen, mit einer Schreibrate von fast 200 MB/s setzt sie sich mit großem Abstand an die Spitze. Da beide Laufwerke den gleichen SF-1200-Controller besitzen und sich diese Ergebnisse auch nach einem zweiten Durchlauf nicht geändert haben, kann dieses Verhalten eigentlich nur auf die Firmware zurückgeführt werden.

Eine Erklärung hat man bei Anandtech gefunden: Offenbar gibt es aktuell zwei Firmware-Versionen auf Laufwerken mit SandForce-Controller - die Version 3.0.1 als nicht finale Version und die Version 3.0.5 als finale Version, wobei der SF-1200-Controller im Gegensatz zum SF-1500-Controller in dieser Version absichtlich gedrosselt wird. Die Version 3.0.1 besitzt einen kritischen Fehler und kommt auf der Corsair Force zum Einsatz, allerdings hat man diesen Fehler bei Corsair durch das Deaktivieren eines (nicht wesentlichen) Stromsparfeatures beseitigen können. Auf der A-DATA S599 scheint demnach die finale 3.0.5 Version zum Einsatz zu kommen.


CrystalDiskMark ist ein einfacher Benchmark, der Lese- und Schreibvorgänge mit drei unterschiedlichen Blockgrößen testet. Es wird eine Testgröße von 1000 MB und fünf Durchläufe eingestellt. CDM zeigt jeweils den höchsten Wert aller Durchläufe an.

cdm_4k

cdm_512k

cdm_seq

Beide Laufwerke bewegen sich im Mittelfeld, beim Schreiben von 4K Blöcken stellen sie allerdings einen neuen Rekord auf. CrystalDiskMark schreibt Zufallsdaten, sodass der SandForce-Controller hier keine Chance hat, die Daten zu komprimieren. Die hier gemessene Leistung ist also die Leistung im schlechtesten Fall, in normalen Betrieb wird sie höher liegen.


Der AS-SSD-Benchmark wurde von einem unserer Community-Mitglieder speziell für die Anwendung mit SSDs entwickelt (Link zum Forum). Getestet wird die sequenzielle Transferrate sowie die Transferrate bei 4K-Blöcken, jeweils mit einer und 64 gleichzeitigen Anfrage(n). Im Gegensatz zu CrystalDiskMark zeigt der AS SSD Benchmark Durchschnittswerte an.

as_4k

as_4k64

as_seq

Auch AS SSD verwendet Zufallsdaten für den Test, sodass die hier gemessene Leistung ebenfalls wieder die Leistung im schlechtesten Fall darstellt. Ist die Warteschlange lediglich eine Anfrage tief, sichern sich die beiden Laufwerke mit SF-1200-Controller mit großen Abstand den ersten Platz. Beim Lesen erreicht man ein durchschnittliches Ergebnis.

Befinden sich in der Warteschlange 64 gleichzeitige Anfragen, landet die Corsair Force beim Schreiben auf dem ersten Platz. Die A-DATA S599 muss sich knapp der Crucial C300 geschlagen geben. Beim Lesen erreichen beide Laufwerke eine gute Leistung und sortieren sich nach den Laufwerken mit Intel- und Marvell-Controller ein. Beim sequenziellen Schreiben  ist die Leistung wieder recht ordentlich, beim Lesen würde man sich etwas mehr wünschen - hier sind fast alle anderen Laufwerke mehr oder weniger deutlich schneller.


Mit dem eingebauten Kopierbenchmark des AS SSD Tools wird nun die Kopierleistung des Laufwerks mit verschiedenen Profilen getestet: ISO, Programm und Spiel. Dieser Test gibt einen guten Anhaltspunkt für reale Anwendungen, wie z.B. das Entpacken eines Archives.

Des Weiteren wird die Zeit gemessen, die das Laufwerk zum Entpacken eines 3,61 GB großen ISO-Images benötigt. Dieser Test zeigt, wie gut das Laufwerk mit gleichzeitigen Lese- und Schreibzugriffen zurechtkommt. Im Wesentlichen handelt es sich hier also ebenfalls um einen Kopiertest.

as_copy

Beim Kopierbenchmark machen die Corsair Force und A-DATA S599 eine gute Figur. Obwohl sie keine neuen Rekorde aufstellen, gehören sie doch zu den schnellsten Laufwerken.

unrar

Die Crucial C300 bleibt hier dank ihres SATA-6 Gbit/s-Interface unangetastet. Innerhalb der Reihe von Laufwerken mit SATA-3 Gbit/s-Interface fallen die beiden Laufwerke mit SF-1200-Controller weder besonders negativ noch positiv auf, sie zeigen eine solide Leistung.


Da herkömmliche Anwendungstests wie das Starten von Windows und/oder Programmen bei SSDs kaum nützlich sind (die Unterschiede würden sich häufig im Rahmen der Messtoleranz bewegen), testen wir hier die Anwendungsleistung mit Hilfe von PCMark Vantage, wobei eine ganze Reihe von verschiedenen Alltagsszenarien durchgespielt werden. Insbesondere werden bei allen bis auf einen Test auch die restlichen Komponenten (CPU, Arbeitsspeicher) mit einbezogen, sodass der Test wesentlich näher an der Realität ist als reine Tests der Datentransferleistung. Der HDD-Test bezieht sich schließlich wieder rein auf die Datenträgerleistung. Weitere Informationen zur Funktions- und Arbeitsweise von PCMark Vantage findet man bei Futuremark.

pcmark_total

pcmark_hdd

Wie dieser Test deutlich zeigt, gibt es einen Punkt, ab dem keine zusätzliche Beschleunigung des Systems mehr zu erwarten ist. Während sich der Sprung von einer Festplatte auf eine mäßig schnelle SSD auch noch in der Alltagsleistung deutlich bemerkbar macht, fällt der Sprung auf eine SSD mit wesentlich mehr Rohleistung im Alltag deutlich geringer aus. Beträgt die Steigerung der Gesamtpunktzahl im ersten Fall noch knapp 33 %, sind es im zweiten Fall maximal nur noch rund 9 %, zumindest auf unserem Testsystem.

Dank der enormen Rohleistung sind die beiden SandForce-Laufwerke eine sehr gute Wahl für übertaktete High-End-Systeme - man wird diese Laufwerke nicht so schnell an ihre Grenzen bringen können.


Laufwerke mit SandForce-Controller sind ohne Frage sehr interessant. Besonders bei der Schreibleistung können sie punkten, denn sie ist schon bei inkompressiblen Daten sehr ordentlich und steigt weiter, je stärker der Controller die Daten komprimieren kann. Das kommt direkt auch der Haltbarkeit des Flash-Speichers zugute, denn weniger schreiben bedeutet, dass weniger der endlich vielen Schreib-/Löschzyklen aufgebraucht werden.

retail-400
Durch Klick auf das Bild gelangt man zu einer vergrößerten Ansicht

Nun wird man allerdings auch SSDs wie Intels X25-M, die kein solches Feature besitzt, kaum innerhalb der Nutzungsdauer kaputtschreiben - Intel gibt bei einer Schreibrate von 20 GB pro Tag bei einer minimalen Lebensdauer von fünf Jahren an. In der Realität schreibt man häufig sogar noch deutlich weniger. Dennoch ist es gut zu wissen, dass man sich bei SandForce einige Gedanken über die Haltbarkeit des Laufwerks und die Sicherheit der Daten gemacht hat. Wie zuverlässig die Laufwerke letztendlich allerdings wirklich arbeiten, kann man jetzt leider noch nicht beantworten. Hier gilt es, Langzeitberichte und Erfahrungen abzuwarten.

Aufpassen muss man beim Kauf eines Laufwerks mit SandForce-Controller auf die Firmware. Wie auf Seite 5 beschrieben, setzt Corsair hier auf eine ältere Version, mit welcher der SF-1200-Controller noch die gleiche Leistung wie der SF-1500-Controller besitzt. Einen kritischen Fehler in dieser Firmware hat man bei Corsair kurzerhand selbst beseitigt. A-DATA setzt auf die aktuellste Version der Firmware, wobei der SF-1200-Controller leider künstlich gedrosselt wurde. Das betrifft allerdings nur die zufällige Schreibrate von kleinen Blöcken. Die anderen Werte bleiben gleich, insbesondere auch die Leserate.

Es könnte also sein, dass man auch bei Corsair irgendwann auf die neue Firmware-Version umsteigt und damit das Laufwerk etwas drosselt. Aber selbst dann bietet das Laufwerk noch eine hervorragende Leistung, sodass man diese Tatsache nicht zu stark bewerten sollte.

Auch muss man beachten, dass bei allen Benchmarks (ausgenommen Iometer) Zufallsdaten zum Testen benutzt wurden, sodass der SandForce-Controller keinen Gebrauch von seinem Kompressionsfeature machen konnte. Kann der Controller das, steigt die Leistung des Laufwerks weiter an. Glücklicherweise sind viele Daten, die bei einem Desktop-System anfallen (Betriebssystem, Anwendungen, Anwendungsdaten), relativ gut komprimierbar. Zu den kaum komprimierbaren Daten hingegen zählen vor allem Multimediadateien und Spiele.

Nachdem Intels X25-M und Crucicals RealSSD C300 von uns bereits einen Excellent-Hardware-Award bekommen haben, folgen mit den beiden SandForce-SF-1200-Laufwerken A-DATA S599 und Corsair Force nun die nächsten zwei SSDs, wobei die Corsair Force dank anderer Firmware noch ein Stück schneller als die A-DATA S599 ist.

In unserem Preisvergleich ist leider noch keines der beiden Laufwerke gelistet, man wird hier allerdings von einem recht hohen Preis ausgehen dürfen, schließlich bieten die Laufwerke bzw. der Controller auch eine entsprechende Leistung. Insbesondere der Preis pro Gigabyte dürfte bei SandForce-Laufwerken hoch ausfallen, denn obwohl wie bei anderen Laufwerken 128 / 256 GB Flash-Speicher verbaut werden, werden davon nur 100 / 200 GB zur Verfügung gestellt (gerechnet mit 1 GB = 109 Bytes), der Rest dient als Reserve.

 

excellent_award

Hohe Leistung, nützliche Features:
Der SandForce-Controller weiß zu gefallen.

Weitere Links: