Exklusiv im Test: ADATA S511 SSD mit 6 Gb/s und SF-2281-Controller

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teaserDie ersten SandForce-Controller der 1000er-Serie hatten einen großen Erfolg und es gibt wohl keinen Controller, der von mehr Herstellern verbaut wurde. Das Erbe tritt nun die 2000er-Serie der SandForce-Controller an, die einige Neuerungen bieten, wobei die Unterstützung für das SATA-6 Gb/s-Interface wohl die markanteste sein dürfte. Von ADATA kommt nun eine SSD mit SF-2281-Controller, welche wir uns in diesem Test genauer anschauen. Es handelt sich dabei um das S511-Modell, welches mit MLC-Flash arbeitet und bereits auf der CeBIT vorgestellt wurde.

 

Bei der Firma SandForce darf man wohl von einer Erfolgsgeschichte sprechen: Die erste Controller-Serie (SF-1000) bot damals einige einmalige Features, SSDs sollen damit länger halten, schneller und sicherer werden. Insbesondere der SF-1200 wusste (und weiß) zu gefallen, sodass inzwischen auch praktisch jeder Hersteller, der SSDs verkauft, ein Modell mit SandForce-Controller im Angebot hat. Die SF-2000-Serie kommt nun im Wesentlichen wieder mit den gleichen Features, setzt aber hier und da noch einen drauf. Am auffälligsten ist sicherlich das neue SATA-Interface – zeitgemäß setzt man hier auf eine 6 Gb/s-Schnittstelle, um Nettodatenraten von über 300 MB/s zu ermöglichen - hier limitierte bislang das SATA-3 Gb/s-Interface. Zu den technischen Details jedoch mehr auf der nächsten Seite.
Das Sample der ADATA S511, welches wir erhalten haben, läuft noch mit einer RC-Firmware, also einer Vorserienversion. Im Gegensatz zum damaligen Test der OCZ Vertex 3, welche zu dieser Zeit ebenfalls noch im Vorserienstadium war, haben wir unser Testsystem inzwischen allerdings aktualisiert und können so die volle Leistung der SSD austesten.

Bei der Firma SandForce darf man wohl von einer Erfolgsgeschichte sprechen: Die erste Controller-Serie (SF-1000) bot damals einige einmalige Features, SSDs sollen damit länger halten, schneller und sicherer werden. Insbesondere der SF-1200 wusste (und weiß) zu gefallen, sodass inzwischen auch praktisch jeder Hersteller, der SSDs verkauft, ein Modell mit SandForce-Controller im Angebot hat. Die SF-2000-Serie kommt nun im Wesentlichen wieder mit den gleichen Features, setzt aber hier und da noch einen drauf. Am auffälligsten ist sicherlich das neue SATA-Interface – zeitgemäß setzt man hier auf eine 6 Gb/s-Schnittstelle, um Nettodatenraten von über 300 MB/s zu ermöglichen - hier limitierte bislang das SATA-3 Gb/s-Interface. Zu den technischen Details jedoch mehr auf der nächsten Seite.

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Das Sample der ADATA S511, welches wir erhalten haben, läuft noch mit einer RC-Firmware, also einer Vorserienversion (da es sich um ein frühes Muster handelt, fehlt auch der sonst auch bei ADATA übliche Produktaufkleber auf dem Laufwerk). Im Gegensatz zum damaligen Test der OCZ Vertex 3, welche zu dieser Zeit ebenfalls noch im Vorserienstadium war, haben wir unser Testsystem inzwischen allerdings aktualisiert und können so die volle Leistung der SSD austesten.

Die technischen Daten tabellarisch zusammengefasst:

Hersteller und
Bezeichnung
ADATA S511
Straßenpreis nicht verfügbar (15.05.11)
Homepage www.adata.com.tw
Technische Daten
Formfaktor 2,5 Zoll
Kapazität (lt. Hersteller)
240 GB
Kapazität (formatiert)
224 GiB
Verfügbare Kapazitäten
120, 240, 480 GB
Cache
kein externer Cache
Controller SandForce SF-2281
Chipart MLC-NAND (Intel 25 nm)
Lesen (lt. Hersteller)
550 MB/s
Schreiben (lt. Hersteller)
500 MB/s

Herstellergarantie (noch) nicht bekannt
Lieferumfang (noch) nicht bekannt

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Das bekannteste Feature der SandForce-Controller dürfte sicherlich die transparente Kompression sein. Während sich das Laufwerk gegenüber dem Betriebssystem immer mit der gleichen Kapazität meldet, werden zu schreibende Daten vorher komprimiert, sodass häufig nur ein Bruchteil der ursprünglichen Daten in den Flash-Speicher geschrieben werden muss. Diese Kompression hat gleich mehrere Vorteile: Da effektiv weniger Daten geschrieben werden, steigt die Transferrate. Des Weiteren werden weniger wertvolle Schreib-/Löschzyklen aufgebraucht (wir erinnern uns: Massenspeicher mit Flash-Speicher können im Gegensatz zu herkömmlichen Festplatten nicht beliebig oft beschrieben werden).

Doch leider sorgt dieses Feature auch häufig für Konfusion oder Enttäuschung: Während Hersteller mit der überhaupt maximal möglichen Transferrate werben, erreicht man bei einigen Benchmarks häufig weniger als die Hälfte der Herstellerangabe, was keinen Defekt oder Mangel darstellt sondern einzig und allein der Art der Daten geschuldet ist, mit denen getestet wird (nicht-komprimierbar vs. perfekt komprimierbar). SandForce darf man hier keinen Vorwurf machen, denn das Feature ist genial. Solange es keine Norm gibt, anhand derer Transferraten zu ermitteln sind, werden die Marketingabteilungen aller Hersteller weiterhin mit den größtmöglichen Zahlen werben.

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Warum ist dieses Feature so wichtig? Wie gesagt verkraftet Flash-Speicher nur eine bestimmte Anzahl an Schreib-/Löschzyklen. Nun sind die Hersteller von Flash-Speicher natürlich bestrebt, immer kleinere Strukturgrößen zu erreichen, denn so passt mehr Speicherkapazität auf die gleiche Fläche und SSDs werden immer günstiger. War man am Anfang noch bei 10000 Zyklen (50 nm), ist man inzwischen nur noch bei 3000 bis 5000 Zyklen (2x bis 3x nm). Um diesen Nachteil auszugleichen, müssen die Controller stetig optimiert werden, um so wenig wie möglich zu schreiben.

Den Faktor, der das Verhältnis zwischen „Daten, die vom Host an die SSD gesendet wurden“ und „Daten, die tatsächlich in den Flash-Speicher geschrieben wurden“ angibt, nennt man Write Amplification. Bei normalen Controllern ist dieser Wert immer größer gleich eins. Warum das so ist, liegt im Wesentlichen an der Organisation des Speichers – es können keine einzelnen Zellen, sondern nur Blöcke gelöscht werden. NAND kann außerdem nicht überschrieben, sondern muss erst gelöscht und dann neu programmiert werden (kurz „read-modify-write“). Dazu kommt noch das Wear-Leveling, das dafür sorgen soll, dass sich alle Zellen gleichmäßig abnutzen. Bei schlechten Controllern kann die Write Amplification in den hohen zweistelligen Bereich klettern. Gute Controller sollten deutlich im einstelligen Bereich liegen, während SandForce (aufgrund der Kompression) mit einem Faktor von 0,5 wirbt (im Alltagsbetrieb).

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Ein weiteres wichtiges Feature ist das sogenannte RAISE. Dieses funktioniert ähnlich wie ein gewöhnliches RAID. Dabei wird ein Speicherbaustein vom Controller nur dazu benutzt, um Paritätsinformationen zu speichern, was die Wahrscheinlichkeit eines Datenfehlers um ein bis zwei Größenordnungen senken kann. Alternativ ließe sich RAISE bei der SF-2000-Serie durch die Hersteller auch komplett abschalten, was zulasten der Bitfehlerrate geht (da SandForce mit einer überdurchschnittlich niedrigen Fehlerrate von bis zu 10-17 wirbt, wird man ohne RAISE wohl bei einer „marktüblichen“ Fehlerrate von 10-16 bis 10-15 landen).

Als wesentliche Neuerung bleibt ansonsten neben der bereits erwähnten SATA-6 Gb/s-Unterstützung noch eine verbesserte Verschlüsselung. Neben der bereits von der SF-1000-Familie bekannten AES-128-Verschlüsselung kann nun auch eine AES-256-Verschlüsselung verwendet werden. Tatsächlich können beide Verschlüsselungen sogar miteinander kombiniert werden – Im Marketing würde man dann wohl von einer 384-Bit-Verschlüsselung reden, wobei diese Aussage natürlich mit großer Vorsicht zu genießen ist.

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Während wir die Frage nach dem Leistungsverlust in unserem Test der Vertex 3 nicht beantworten konnten, ist uns dies nun möglich. Im Neuzustand (bzw. nach einem Secure Erase) schreibt die ADATA S511 bzw. der SF-2281-Controller Daten mit 295 MB/s (Iometer, QD 1, 128K, Testdauer eine Minute). Nach extrem starker Beanspruchung sinkt dieser Wert auf gut 100 MB/s. Ab diesem Punkt sinkt die Leistung nicht mehr, weswegen man auch oft von Steady-State-Performance redet. Nach einem vollständigen TRIM über die komplette Kapazität des Laufwerks schreibt das Laufwerk zwar wieder mit 157 MB/s, das ist allerdings noch sehr weit vom Ausgangswert entfernt. Andere Laufwerke bzw. Controller besitzen eine wesentlich bessere TRIM-Performance und erreichen problemlos wieder die Ausgangswerte. Wobei man an dieser Stelle fairerweise dazusagen muss, dass der Leistungseinbruch bei Laufwerken auf SandForce-Basis nur bei vollständig inkompressiblen Daten so groß ausfällt. Je besser sich die Daten komprimieren lassen, desto geringer wird der Unterschied zwischen der Leistung im Neuzustand und nach starker Beanspruchung.

 


testsys

Hardware

Software / Treiber

Sonstige Einstellungen und Anmerkungen

Sofern nicht anders angegeben, werden alle Laufwerke grundsätzlich an einem SATA-6 Gb/s-Port des P67-Chipsatzes getestet. Um zufällige Schwankungen bei den Messungen zu minimieren, wurden im BIOS SpeedStep und sämtliche C-States sowie der Turbo-Modus deaktiviert.

Beginnend mit Version 10 des Intel Rapid-Storage-Treibers aktiviert die Installationsroutine desselben nun auch auf Desktop-Systemen ein auf Notebook-Systemen schon lange genutztes Feature. Die Rede ist vom sogenannten Link Power Management, kurz LPM, was (ein weiteres) Stromsparfeature ist. Die Kommunikation über den SATA-Link kann dabei vollständig eingestellt werden, sodass hier kein Strom mehr verbraucht wird.

Das Interessante daran? Mit aktiviertem LPM verlieren einige SSDs in manchen Bereichen einen vergleichsweise großen Teil ihrer Leistung. Betroffen sind davon vor allem SSDs, die nicht von Intel kommen. Böse Absicht? Nicht unbedingt, fehlendes Interesse der anderen Hersteller, die eigenen Produkte vollständig kompatibel mit LPM zu machen, könnte hier ebenfalls eine Rolle spielen.

Wann genau wird LPM nun aktiviert? Bei Notebook-Plattformen: Schon immer. Da hier allerdings alle Komponenten auf Strom sparen ausgelegt sind, war eine niedrigere Leistung von SSDs in Notebooks nie ein Thema. Bei Desktop-Plattformen wird LPM nur aktiviert, wenn ein RST-Treiber ab Version 10 auf einem frischen System installiert wird. War vorher schon eine ältere Version des RST-Treibers vorhanden, bleibt LPM deaktiviert. Da LPM bei Desktop-Systemen allerdings praktisch keinen Einfluss auf die Leistungsaufnahme hat, werden alle Benchmarks mit (manuell) deaktiviertem LPM durchgeführt.


Iometer ist ein recht universeller Benchmark, mit dessen Hilfe sich die Rohleistung eines Laufwerks mit nahezu allen erdenklichen Zugriffsmustern untersuchen lässt. In der aktuellen Version ist außerdem die Möglichkeit hinzugekommen, das Datenmuster auszuwählen. Von besonderem Interesse sind hier die Optionen „Repeating bytes“ und „Full random“. Die erste Option erzeugt immer die gleichen Datenmuster, sodass ein Controller diese Daten stark komprimieren kann. Das machen bei weitem nicht alle Controller, manche (z.B. SandForce) besitzen allerdings eine transparente Kompression und erreichen so, stark abhängig vom Datenmuster, eine höhere oder niedrigere Datenübertragungsrate. Die zweite Option erzeugt einen 16 MB großen Puffer mit Daten hoher Entropie, sodass eine Kompression sehr schwer (allerdings nicht komplett unmöglich) wird. Controller, die komprimieren, werden daher mit beiden Datenmustern getestet und die Ergebnisse mit der Einstellung „Full random“ entsprechend gekennzeichnet. Die Standardeinstellung ist „Repeating bytes“, so werden meistens auch die Herstellerangaben ermittelt.

Während die minimale Anfragetiefe (auch Queue Depth, kurz QD) von eins typisch für ein Desktopsystem ist (sie kann auch geringfügig höher sein, befindet sich jedoch meistens deutlich im einstelligen Bereich), zeigt der Test mit QD 64 das Maximum dessen, wozu die SSD imstande ist. Derart hohe Anfragetiefen erreicht man unter normalen Umständen allerdings nur in Mehrbenutzer- bzw. Serverumgebungen.

Der 4K-Test wird über einen Bereich von 8M logischen Sektoren (512 Byte) durchgeführt, der sequenzielle Test findet über die komplette Kapazität des Laufwerks statt.

iometer_4k_read

iometer_4k_read_64

iometer_4k_write

iometer_4k_write_64

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as_ssd_seq_write

Die ADATA S511 spielt mit ihrem SF-2281-Controller ganz vorne mit. Besonders bei den 4K-Werten spielt der Controller seine Stärken aus, aber auch sequenziell kann man sehr zufrieden sein.


Der AS SSD Benchmark wurde, wie der Name vermuten lässt, speziell für SSDs entwickelt. Es werden komplett inkompressible Daten verwendet, sodass dieser Benchmark für komprimierende Controller praktisch ein Worst-Case-Szenario darstellt. Sequenzieller- und 4K-Test finden bei einer Queue Depth von eins statt. Für Desktopsysteme ist auch hier wieder der 4K-Test mit QD 1 am wichtigsten, wohingegen der Test mit QD 64 wieder das Maximum (mit aktiviertem NCQ) zeigt.

as_ssd_4k_read

as_ssd_4k_read64

as_ssd_4k_write

as_ssd_4k_write64

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as_ssd_seq_write

Auch hier schafft es die ADATA S511 wieder sich ein paar erste Plätze zu sichern.

Der Kopierbenchmark gibt Aufschluss darüber, wie schnell innerhalb des Laufwerks Daten kopiert werden können. Die verwendeten Muster entsprechen typischen Szenarien: ISO (zwei große Dateien), Programm (viele kleine Dateien), Spiel (große und kleine Dateien gemischt).

as_copy_iso

as_copy_programm

as_copy_spiel

Dank SATA-6 Gb/s-Interface ist das Kopieren von großen Datenmengen kein Problem für die ADATA S511.


PCMark Vantage besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen. Zum einen wird die tatsächliche Geschwindigkeit des Systems ermittelt, in dem „echte“ Aktionen ausgeführt werden, z.B. Bild- und Textbearbeitung, Videowiedergabe uvm. – Hier ist es häufig schwer oder sogar unmöglich, einen Unterschied zwischen verschiedenen Laufwerken zu erkennen, denn diese Art von Benchmarks wird oft durch das restliche System (CPU, RAM, Grafikkarte) ausgebremst. Der HDD Test von PCMark ist hingegen wieder eher synthetischer Natur, denn es werden nur sog. Traces abgespielt (aufgenommene Zugriffe beim Arbeiten mit verschiedenen Programmen). Angenommen, das restliche System würde eine SSD nicht limitieren, so würde die Leistung eines Systems mit den Ergebnissen des HDD Tests korrelieren – sofern man die gleichen oder wenigstens ähnliche Programme einsetzt, wie bei der ursprünglichen Aufnahme der Traces.

Die Ergebnisse des Gaming- und Music-Benchmarks weisen leider eine relativ hohe Schwankung auf. Bei beiden Tests ist eine eindeutige Aussage daher erst ab ca. 10% Unterschied der Ergebnisse möglich. Die Ergebnisse der anderen Tests sind deutlich besser reproduzierbar (mittlerer Fehler nicht mehr als 3%).

pcmark_total

pcmark_hdd

pcmark_comm

pcmark_gaming

pcmark_memories

pcmark_movies

pcmark_music

pcmark_productivity

Beeindruckend ist hier, dass die ADATA S511 beim HDD-Test gleichauf mit einer RAID 0-Lösung aus vier einzelnen SSDs ist.


Der ATTO Disk Benchmark wird, neben Iometer, von vielen Herstellern als Werkzeug zur Messung der Herstellerangaben herangezogen. Bei einer Queue Depth von vier werden über einen Bereich von 256 MB mit unterschiedlichen Blockgrößen Daten übertragen. Als Ergebnis erhält man die Übertragungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Blockgröße. Da die Testdaten von ATTO hochkompressibel sind, schneiden Controller, die komprimieren (SandForce) in diesem Benchmark überdurchschnittlich gut ab.

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atto_write_s
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Da der SandForce-Controller der ADATA S511 die Testdaten einfach "wegkomprimieren" kann, erreicht das Laufwerk hier extrem hohe Transferraten, die allerdings nicht sehr viel mit der Realität zu tun haben.


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Dank unseres neuen Testsystems ist es diesmal deutlich einfacher, ein Fazit zu schreiben. Die Firmware der von uns getesteten ADATA S511 ist zwar noch keine finale Version, es ist allerdings davon auszugehen, dass sich bei der Leistung keine Änderungen mehr ergeben, denn beim Sprung von einer RC-Version auf eine finale Firmware werden häufig "nur" die letzten Fehler beseitigt. 

Was gibt es konkret über die ADATA S511 und die neuen SandForce-Controller zu sagen? Man darf auf jeden Fall sagen, dass es sich bei der neuen SF-2000-Familie im Vergleich zu den SF-1000-Controllern nicht nur um einen gewöhnlichen Entwicklungsschritt handelt, sondern um eine kleine Revolution. Besonders wichtig ist dabei natürlich der SATA-6 Gb/s-Anschluss, der nicht nur zu reinen Marketingzwecken dient, sondern tatsächlich notwendig ist, damit die SSD ihre Leistung voll entfalten kann. Auch die weiteren Features des Controllers wie die transparente Verschlüsselung und die Kompression sind nach wie vor wegweisend.

Die Problematik des Leistungsverlusts beim sequenziellen Schreiben wurde offenbar angegangen, aber immer noch nicht so gut wie bei anderen Controllern gelöst. Nach einem vollständigen TRIMen des Laufwerks sollte die ursprüngliche Leistung eigentlich wiederhergestellt sein, was hier leider nicht der Fall ist. Das betrifft jedoch nur stark inkompressible Daten und sollte sich im Alltag letztendlich auch nicht bemerkbar machen. Lediglich, wer permanent mit sehr großen Dateien arbeitet (z.b. Videoschnitt mit HD-Material) sollte sich eventuell eher in Richtung der Intel SSD 510 Series orientieren (zum Test), da der Controller der Intel SSD 510 keine Datenkompression benutzt, ist die Schreibrate unabhängig von der Kompressibilität der Daten (welche bei Videomaterial naturgemäß sehr niedrig ist).

Wer eine SSD für die allgemeine Verwendung sucht und außerdem ein System mit SATA-6 Gb/s-Ports besitzt, sollte die ADATA S511 auf jeden Fall in die engere Wahl ziehen, denn sie gehört momentan zweifelsfrei zu den schnellsten erhältlichen SSDs, welche, je nach Benchmark, sogar aufwendige und extrem teure SSD-RAID-Lösungen in den Schatten stellt.

Als letzte Frage bleibt noch: Warum ausgerechnet ADATA, wenn es doch so viele Hersteller gibt, die SSDs auf SandForce-Basis auf den Markt bringen? Controller und Firmware sind zwar tatsächlich überall gleich, bei der Auswahl des Flash-Speichers haben die Hersteller jedoch (nahezu) freie Hand - und je nach Hersteller des Flash-Speichers kann es deutlich messbare Performance-Unterschiede geben. ADATA setzt ausschließlich auf Flash-Speicher von Intel, sodass man hier sicher sein kann, immer die gleiche (hohe) Qualität zu bekommen.

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Positive Aspekte der ADATA S511:

Negative Aspekte der ADATA S511:

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