Test: Crucial m4 - Marvell-Controller, SATA 6 Gb/s, Leistung satt?

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teaserHinter der Marke Crucial steht die Firma Micron – bei weitem kein Leichtgewicht im hart umkämpften SSD-Markt. So stellte man vor einiger Zeit mit der Crucial C300 die erste SATA-6 Gb/s-fähige SSD vor und konnte vor allem bei der sequenziellen Transferrate in Bereiche vordringen, die mit dem bisherigen SATA-3 Gb/s-Interface schlicht nicht zugänglich waren. Inzwischen haben viele Hersteller nachgelegt und 6 Gb/s sind selbstverständlich geworden. Die Crucial m4, die wir uns in diesem Test näher anschauen, hat es also dieses Mal nicht so leicht wie die Crucial C300 zu ihrer Zeit.

Micron ist einer der wenigen Hersteller, der selbst Flash-Speicher produziert und gleichzeitig auch eigene SSDs herstellt bzw. verkauft. Zu diesem Kreis zählen außerdem Intel, Samsung und Toshiba, wobei die beiden letzten eher im OEM- als im Endkundenmarkt präsent sind.

SSD-Hersteller, die alle Komponenten zukaufen müssen, da sie keine eigene Produktion besitzen, müssen sich beim Einkauf nach der Verfügbarkeit richten. Das führt häufig dazu, dass auf einem Modell z.B. verschiedene Typen an Flash-Speichern zum Einsatz kommen. Meistens ist das unproblematisch, nicht selten ergeben sich aber messbare (wenn auch nicht spürbare) Performance-Unterschiede. Dieses Problem hat Micron aufgrund der eigenen Produktion natürlich nicht. Die einzige Komponente, die Micron zukaufen muss, ist der Controller. Dieser stammt von Marvell und wird im Gegensatz zum SandForce-Controller nicht als „komplettes Paket“, also inklusive Firmware, ausgeliefert. Dazu jedoch mehr auf der nächsten Seite.

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Im Endkundenmarkt ist Micron mit der Marke Crucial aktiv, die SSD heißt dort Crucial m4. Im OEM-Markt wird das Laufwerk unter dem eigenen Namen als Micron C400 verkauft. Technisch gibt es keinen Unterschied zwischen den Laufwerken, es ist also legitim von der m4 und C400 gleichermaßen zu reden.

Die technischen Daten tabellarisch zusammengefasst:

Hersteller und
Bezeichnung
Crucial m4 256 MB
Straßenpreis ab 357 Euro (256 GB, 28.05.11)
Homepage www.crucial.com
Technische Daten
Formfaktor 2,5 Zoll
Kapazität (lt. Hersteller)
256 GB
Kapazität (formatiert)
238 GiB
Verfügbare Kapazitäten
64, 128, 256, 512 GB
Cache
256 MB
Controller Marvell 88SS9174-BLD2
Chipart MLC-NAND (25 nm)
Lesen (lt. Hersteller)
415 MB/s (6 Gb/s)
Schreiben (lt. Hersteller)
95 MB/s (64 GB, 6 Gb/s)
175 MB/s (128 GB, 6 Gb/s)
260 MB/s (256/512 GB, 6 Gb/s) 

Herstellergarantie 3 Jahre
Lieferumfang -

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Der Knackpunkt einer jeden SSD ist der Controller und seine Firmware: Ein guter Controller muss genügend Reserven zur Verfügung stellen, um auch unter starker Last alle Rechenoperationen noch schnell genug abarbeiten zu können. Jedoch ist die beste Hardware ohne passende Software wertlos, so kümmert sich die Firmware um eine gleichmäßige und vor allem möglichst geringe Abnutzung des Flash-Speichers und ist für die Kommunikation mit dem Rechner verantwortlich. Eine schlecht programmierte Firmware kann nicht nur die Haltbarkeit einer SSD drastisch verkürzen, sondern auch zu Inkompatibilitäten und weiteren Problemen führen.

Wie schon erwähnt, verkauft Marvell kein Controller-Komplettpaket, die Programmierung der Firmware obliegt zum größten Teil dem jeweiligen Hersteller. Daher gibt es zwischen verschiedenen Laufwerken, die einen Marvell-Controller besitzen, deutlich größere Unterschiede als zwischen Laufwerken mit SandForce-Controller.

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Die genaue Bezeichnung des Marvell-Controllers in der Crucial m4 lautet weiterhin 88SS9174, lediglich die Revision hat sich geändert (Crucial C300: BJP2, Crucial m4: BLD2). Auf der Intel SSD 510 Series kommt dieser Marvell-Controller ebenfalls zum Einsatz, dort allerdings in der Revision BKK2. Die genauen Unterschiede zwischen den Revisionen sind leider nicht bekannt bzw. öffentlich. Geht man jedoch davon aus, dass die Revision einfach hochgezählt wird, wäre die BLD2-Revision auf der Crucial m4 die neuste Version des Marvell 88SS9174-Controllers. Der Cache der Crucial m4 ist wie auch schon bei der C300 256 MB groß (außer bei der kleinsten Version mit 64 GB, bei dieser sind es nur 128 MB).

In diesem Test können wir natürlich nur auf die Performance des Laufwerks eingehen, inwiefern Inkompatibilitäten oder Langzeitprobleme existieren, muss wie bei jeder SSD die Zeit zeigen. Crucial hatte bei der C300 anfangs mit einigen Problemen zu kämpfen, die inzwischen größtenteils behoben sind. Diese Erfahrung ist höchstwahrscheinlich in die Entwicklung der Crucial m4 eingeflossen, sodass dieses Laufwerk von Anfang an problemloser arbeiten sollte.

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Der in 25 nm gefertigte MLC-Flash auf der Crucial m4 stammt natürlich von Micron. Die Bezeichnung verrät uns, dass es sich um synchrone Speicherbausteine mit einer Kapazität von jeweils 128 Gigabit handelt (aufgeteilt auf zwei Dice), die über einen acht Bit breiten Bus mit dem Controller kommunizieren.


Als letztes schauen wir uns die Implementierung des TRIM-Befehls und der Garbage Collection an, zumindest soweit dies überhaupt möglich ist. Da der Marvell-Controller Daten nicht komprimiert, können wir an dieser Stelle wieder HDTach verwenden. Der erste Screenshot zeigt das Laufwerk im Neuzustand bzw. nach einem Secure Erase. Der zweite Screenshot zeigt das Laufwerk nach extremer Last (erzeugt mit Iometer), der dritte Screenshot zeigt einen zweiten Durchlauf direkt nach dem ersten. Der letzte Screenshot zeigt das Laufwerk schließlich nach einer Schnellformatierung, was das Betriebssystem Windows 7 dazu veranlasst, den TRIM-Befehl zu senden, genau wie es geschehen würde, wenn eine Datei gelöscht wird.

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Der TRIM-Befehl wurde einwandfrei implementiert. Die Garbage Collection arbeitet eher zurückhaltend. Man erkennt (spätestens beim zweiten Durchlauf) zwar deutlich, dass das Laufwerk die Daten umorganisiert, um wieder mehr Leistung zu erreichen, ohne TRIM kommt es aber nicht mehr auf das Ausgangsniveau.


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 Stromsparen 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.

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Die Crucial m4 liefert im 4K-Bereich durchweg gute Werte, an eine SSD mit SandForce SF-2200-Controller und synchronem Flash kommt sie allerdings nicht heran. Sequenziell kann sie ebenfalls ganz gut mithalten, hier ist allerdings die Intel SSD 510 das Maß der Dinge (zumindest für inkompressible Daten).


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.

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Auch hier ist die Leistung der Crucial m4 wieder sehr ordentlich. Für einen ersten Platz reicht es dennoch nicht, denn je nach Benchmark ist entweder eine SF-2200-SSD oder die Intel SSD 510 schneller.

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).

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as_copy_programm

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Auch hier spielt die Crucial m4 wieder vorne mit, wobei sie leider etwas hinter der Intel SSD 510 und den SF-2200-SSDs mit synchronem Flash liegt.


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%).

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Bei der Rohleistung überholt die Crucial m4 nun die Intel SSD 510, muss sich aber weiterhin den SF-2200-SSDs geschlagen geben. Bei der Gesamtwertung liegen alle SSDs, wie immer, sehr dicht zusammen. Signifikante Unterschiede sind deshalb nicht auszumachen.


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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Da sich SandForce-Laufwerke mit herkömmlichen SSDs nicht vergleichen lassen, sieht es für die Crucial m4 ziemlich gut aus: Lediglich Intels SSD 510 muss sie sich geschlagen geben, zumindest ab einer Blockgröße von 8K. Darunter liegt die Crucial m4 vor der Intel SSD 510.


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Dass die Crucial m4 nicht so einschlägt, wie zur damaligen Zeit ihr Vorgänger, die Crucial C300, war beinahe abzusehen, denn das Alleinstellungsmerkmal ist inzwischen verloren gegangen – beinahe jede SSD aus der aktuellen Generation kommt mit einem SATA 6 Gb/s Port. Die einzige Ausnahme ist hier die Samsung SSD 470 Series, welche immer noch nur mit einem SATA 3 Gb/s Anschluss kommt, welcher theoretisch Datenraten bis zu 300 MB/s ermöglichen soll, in der Praxis aber schon bei 260-270 MB/s seine Kapazität erreicht hat. Mit SATA 6 Gb/s sind theoretisch bis zu 600 MB/s möglich, ausreichend für jede aktuelle SSD – auch wenn einige Modelle dieser Grenze schon wieder gefährlich nahe kommen.

Die Crucial m4 gehört zwar nicht dazu, kann aber trotzdem durch ihre insgesamt ausgewogene Leistung überzeugen. Während Intel bei der SSD 510 voll auf sequenzielle Transferrate setzt und die Crucial m4 in dieser Disziplin abhängt, kann letztere durch ihre sehr ordentliche Leistung bei zufälligen Zugriffen auf kleine Blöcke einigen Boden gutmachen – hier kann das Intel-Laufwerk nicht mehr mithalten. Die Unterschiede zwischen genau diesen Laufwerken sind besonders erwähnenswert, da beide auf den gleichen Marvell-Controller setzen. Da Crucial und Intel die passende Firmware jedoch selbst entwickeln (müssen), entstehen in der Leistung doch recht unterschiedliche Laufwerke.

Der Vorteil beider Laufwerke gegenüber SSDs mit SandForce-Controller ist, dass sie ihre Geschwindigkeit unabhängig von der Art der Daten erreichen. Es ist also egal, ob man 100 GB Texte oder 100 GB Bilder speichert, die Übertragungsrate ist gleich. SandForce-SSDs würden im zweiten Fall deutlich niedrigere Raten liefern, da die transparente Kompression des SandForce-Controllers in diesem Fall nicht greifen kann. Wer gerne große Mengen an Daten schaufelt, die möglicherweise auch noch schlecht komprimierbar sind (Bilder, Videos, Musik), ist mit einer Crucial m4 also gut bedient. Die „4K-Performance“ stimmt ebenfalls, sodass hier unter keinen Umständen Engpässe zu erwarten sind.

Durch die Erfahrung, die Crucial mit der C300 sammeln konnte, dürfte die Crucial m4 von Anfang an deutlich ausgereifter sein. Insbesondere verarbeitet die Crucial m4 den TRIM-Befehl fehlerfrei und regeneriert sich zu einem begrenzten Maß auch wieder von alleine aus einem Stadium niedriger Leistung nach starker Beanspruchung. Da Crucial bei der Garbage-Collection allerdings sehr behutsam vorgeht, empfiehlt sich die Crucial m4 (wie auch schon die Crucial C300) nur für TRIM-fähige Systeme. Das heißt auch, dass die Crucial-Laufwerke nicht in einem RAID-Verbund verwendet werden sollten.

Wem die Entscheidung nun schwer fällt, dem kann möglicherweise mit einem Blick auf den Preis geholfen werden: Während Intels SSD 510 mit 250 GB erst ab 454 Euro zu haben ist (Alle Preise zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieses Artikels) und SSDs mit SF-2200-Controller und synchronem Flash mit 438 Euro nicht viel weniger kosten, wechselt die Crucial m4 mit 256 GB für 358 Euro den Besitzer. Die Crucial m4 ist also nicht nur ordentlich schnell, sondern auch noch (zusammen mit der Crucial C300) die günstigste SSD mit einem SATA 6 Gb/s Anschluss. Ihr einen Award zu verleihen fällt an dieser Stelle also nicht schwer!

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Positive Aspekte der Crucial m4:

Negative Aspekte der Crucial m4:

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