Test: Vier SATA-6 Gb/s-SSDs mit SF-2281-Controller im Roundup

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teaserDer SandForce-Controller erfreut sich, zumindest bei vielen Herstellern, einer großen Beliebtheit. Das liegt sicherlich auch daran, dass SandForce ein fertiges Paket aus Controller, Firmware und ggf. Referenzlayout für die Platine liefert. Die Frage lautet also: Wo ist der Unterschied zwischen verschiedenen SandForce-SSDs? Tatsächlich gibt es nur einen einzigen, wesentlichen Unterschied, nämlich den verwendeten Flash-Speicher. In diesem Roundup von insgesamt vier SSDs mit SF-2281-Controller schauen wir uns Laufwerke mit unterschiedlichster Speicher-Bestückung an und analysieren die Unterschiede. 

Auf SandForce-SSDs kommen momentan im Wesentlichen drei verschiedene Speichertypen zum Einsatz, die Bezeichnungen lauten „Synchron", „Asynchron" und „Toggle". Es handelt sich dabei um unterschiedliche Standards, wie der Speicher anzusteuern ist. Was im Endeffekt aber von Interesse ist, ist die sich ergebende Leistung. Asynchroner Speicher ist dabei am langsamsten, Synchroner- und Toggle-NAND gehören zu den schnellen Sorten, wobei erstgenannter hauptsächlich auf Laufwerken mit einer Kapazität von 240 GB zum Einsatz kommt und Toggle-NAND primär auf Laufwerken mit einer Kapazität von 120 GB Verwendung findet.

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Für dieses Roundup haben wir vier Kandidaten: Die Corsair Force 3 240 GB mit asynchronem NAND, die Patriot Wildfire 120 GB sowie die Extrememory XLR8 Express 120 GB mit Toggle-NAND und die Kingston HyperX SSD 240 GB mit synchronem NAND. Aufgrund der Speicherbestückung drängt sich schon eine Reihenfolge bei der Performance auf, sind die Laufwerke ansonsten doch nahezu identisch.

Die technischen Daten tabellarisch zusammengefasst:

Hersteller und
Bezeichnung
Kingston HyperX SSD 240 GB Patriot Wildfire 120 GB Extrememory XLR8 Express 120 GB Corsair Force 3 240 GB
Straßenpreis (31.08.2011) ab 409 Euro ab 245 Euro ab 179 Euro ab 309 Euro
Homepage www.kingston.com www.patriotmemory.com www.extrememory.com www.corsair.com
Technische Daten
Formfaktor 2,5 Zoll
Kapazität (lt. Hersteller)
240 GB
120 GB
120 GB
240 GB
Kapazität (formatiert)
223 GiB
111 GiB
111 GiB
223 GiB
Verfügbare Kapazitäten
120, 240 GB
120, 240, 480 GB
60, 90, 120, 240GB
Cache
nur intern
Controller SandForce SF-2281
Chipart MLC (Sync.)
MLC (Toggle)
MLC (Toggle)
MLC (Async.)
Lesen (lt. Hersteller)
525 MB/s
555 MB/s
560 MB/s
555 MB/s
Schreiben (lt. Hersteller)
480 MB/s
520 MB/s
515 MB/s
520 MB/s

Herstellergarantie 3 Jahre
Lieferumfang Einbaurahmen, USB-Gehäuse, SATA-Datenkabel, Schraubendreher
Einbaurahmen

Wer mit den Eigenarten des SandForce-Controllers noch nicht vertraut ist, dem sei diese Lektüre empfohlen. 

Schauen wir uns als erstes die Laufwerke etwas genauer an:

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Kingston bietet bei der HyperX SSD 240 GB mit Abstand den größten Lieferumfang, neben dem Einbaurahmen liegt ein SATA-Datenkabel, ein externes USB-Gehäuse für die SSD und ein Schraubendreher mit verschiedenen Bits bei. Einer Öffnung konnte sich das Laufwerk aufgrund besonderer Schrauben (Torx mit Stift) leider widersetzen, sehen würde man aber synchronen IM-Flash (Intel/Micron).

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Die Wildfire-SSD mit 120 GB von Patriot kommt mit einem passenden Einbaurahmen. Auf der Platine finden wir Toggle-NAND von Toshiba.

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Die Extrememory XLR8 Express 120 GB haben wir in der Bulk-Version erhalten. Die Retail-Version kommt mit einem anderen Aufkleber und einem passenden Einbaurahmen. Auch hier finden wir auf der Platine Toggle-NAND von Toshiba.

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Auch Corsair bietet den klassischen Lieferumfang bestehend aus dem Laufwerk selbst und einem passenden Einbaurahmen. Die Platine der Force 3 ist mit asynchronem IM-Flash bestückt.

Die Wahl des Flash-Speichers hat bei SandForce-SSDs entscheidende Auswirkungen auf die Performance des Laufwerks. Asynchroner NAND ist hierbei am günstigsten, bietet allerdings auch die schlechteste Performance. Bei Laufwerken mit einer Kapazität von 120 GB hat sich Toshibas Toggle-NAND als Optimum herausgestellt, bei Laufwerken mit 240 GB lautet die beste Wahl synchroner Flash von Intel bzw. Micron.

Eine weitere Eigenschaft von SSDs auf SandForce-Basis ist der Leistungseinbruch, nachdem die SSD das erste mal vollständig beschrieben wurde. Dieser Leistungseinbruch lässt sich nur durch ein Secure Erase (zurücksetzen in den Auslieferungszustand) rückgängig machen, ansonsten ist der Leistungseinbruch dauerhaft und auch nicht von der Verfügbarkeit von TRIM abhängig. Wir haben den Leistungseinbruch mit folgender Methode gemessen: Das Laufwerk wurde 40 Minuten mit Iometer belastet (sequenzielles Schreiben von inkompressiblen Daten), wobei über die letzten 10 Minuten die Schreibgeschwindigkeit gemittelt wurde.

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Nicht nur die Ausgangsleistung ist also abhängig von der Wahl des Flash-Speichers, auch der Leistungseinbruch fällt mehr oder weniger stark aus. Laufwerke mit synchronem/Toggle-NAND zeigen sich hier resistener (ca. 25% Einbruch) als Laufwerke mit asynchronem NAND (ca. 40% Einbruch).


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_write

iometer_4k_read_64

iometer_4k_write_64

iometer_seq_read

iometer_seq_write

Alle Laufwerke liefern eine für SandForce-Laufwerke typische Performance, wobei sich die Kingston HyperX SSD aufgrund ihrer Kapazität und des synchronen NAND meistens einen kleinen Vorsprung sichern kann. Bei sequenziellen Operationen macht sich der unterschiedliche NAND am stärksten bemerkbar: Beim Schreiben von Zufallsdaten ist die HyperX SSD mit Abstand am schnellsten. Die Corsair Force 3 ist trotz gleicher Kapazität nur so schnell wie die Laufwerke mit 120 GB – was schlicht am asynchronen NAND liegt, der auf der Force 3 Verwendung findet.


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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as_ssd_4k_write

as_ssd_4k_read64

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Es zeigt sich im Wesentlichen das gleiche Bild wie auf der vorherigen Seite. Beim sequenziellen Lesen patzt hier allerdings die Corsair Force 3 und liefert eine außerordentlich schlechte Performance. Das Ergebnis ist reproduzierbar, es handelt sich also nicht um einen Ausreißer.

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

Beim Kopierbenchmark manifestiert sich das, was man anhand der sequenziellen Raten schon vermutet hätte: Die Kingston HyperX SSD mit synchronem NAND ist am schnellsten, gefolgt von den beiden kleineren Modellen mit Toggle-NAND. Die Corsair Force 3 kann aufgrund des asynchronen NAND leider nicht mithalten.


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

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pcmark_music

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Lediglich beim synthetischen Storage-Benchmark lässt sich ein nennenswerter Unterschied ausmachen, hier siegen wie erwartet die Laufwerke mit synchronem und Toggle-NAND. Fairerweise ist allerdings zu sagen, dass die Unterschiede bei den Anwendungstests wieder verschwimmen.


PCMark 7 ist der direkte Nachfolger der älteren Vantage-Version und - wie der Name bereits vermuten lässt - auf die Verwendnung mit Windows 7 optimiert. Im Vergleich zum Vorgänger wurden die Benchmarks in andere Kategorien eingeteilt, wobei, abgesehen vom Storage-Benchmark, alle Tests wieder die reale Leistung des Systems ermitteln, indem neben der SSD (oder HDD) alle anderen Komponenten des Systems (CPU, Arbeitsspeicher, Grafikkarte) ebenfalls in die Tests mit einbezogen werden. Wer an allen Einzelheiten interessiert ist, dem sei das umfangreiche PCMark 7 Whitepaper (PDF) als Lektüre empfohlen.

Erfreulicherweise hat die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse im Vergleich zur Vorgängerversion enorm zugenommen, so unterscheiden sich die Punktzahlen bei mehreren Durchläufen fast immer um weniger als 0,5%. Dadurch ist es nun deutlich einfacher, Performance-Unterschiede zwischen mehreren SSDs auszumachen, die nicht nur einer Messschwankung geschuldet sind.

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Auch hier zählen die drei Laufwerke mit synchronem und Toggle-NAND wieder zu den Gewinnern, Corsairs Force 3 liegt zumindest im Storage-Benchmark ein paar Plätze weiter hinten. Doch auch hier sind die Unterschiede wieder so gering, dass man von selbigen im Alltag nichts merken wird.


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Zeit für das Fazit: Wie dieses Roundup gezeigt hat, beschränkt sich der Unterschied zwischen verschiedenen NAND-Typen zum größten Teil auf die Leistung bei sequenziellen Operationen. Zwar gibt es manchmal auch Unterschiede bei der 4K-Performance, jedoch liefert der SandForce-Controller hier grundsätzlich ein so hohes Niveau, dass es in einem Einbenutzer-/Desktop-/Gaming-System niemals zu einem Engpass kommen wird.

SSDs zu bewerten beschränkt sich heute damit häufig auf zwei messbare Parameter, nämlich die sequenzielle Performance und den Preis. Faktoren wie Kompatibilität und Zuverlässigkeit sind selbstverständlich hochinteressant, meistens jedoch nicht vernünftig quantifizierbar, was einen Vergleich sehr schwer bis unmöglich macht. Hier hilft es nur, sich auf eine Vielzahl an Anwenderberichten zu stützen, wie sie sich u.a. auch in unserem Forum finden lassen. SandForce-SSDs schneiden hierbei leider nicht besonders gut ab, momentan macht der sog. BSOD-Bug die Runde. Die Hersteller arbeiten hier zwar fieberhaft an einer Lösung, eine endgültige Lösung scheint es bisher allerdings noch nicht zu geben. Zwar hat uns Kingston in einem Gespräch versichert, die HyperX SSD wäre nicht von diesem Problem betroffen – diese Aussage zu verifizieren ist allerdings kaum möglich, solange nicht eine große Anzahl dieser SSDs auch bei Endkunden im Betrieb ist. Auch gibt es keine verlässlichen Zahlen darüber, wie viele Laufwerke betroffen sind. Selbstverständlich ist bei weitem nicht jedes System betroffen, bei den meisten Leuten wird ein SandForce-Laufwerk keine Probleme machen.

Wer kein Risiko eingehen möchte, sollte also lieber zu einem anderen Laufwerk greifen. Hier bietet sich z.B. die Crucial m4 an (zum Test), die mit einem Firmwareupdate noch mal einen deutlichen Leistungssprung gemacht hat. Bei einem Preis von knapp 150€ für das 128 GB-Modell und 290€ für das 256 GB-Modell wird die Crucial m4 auch das Laufwerk sein, mit dem wir die hier getesteten Laufwerke vergleichen wollen.

Die Kingston HyperX SSD hinterlässt insgesamt den besten Eindruck. Bei einer Kapazität von 240 GB, bereitgestellt mittels synchronem NAND, bietet sie eine sehr hohe Performance und verliert auf Dauer „nur" 25% ihrer Schreibleistung beim sequenziellen Schreiben von inkompressiblen Daten. Der Lieferumfang ist sehr groß, sogar ein externes USB-Gehäuse liegt bei. Der Preis: Mit über 400€ leider viel zu teuer, so lässt sich leider keine Kaufempfehlung aussprechen.

Ebenfalls zu gefallen wissen die 120 GB-Modelle mit Toggle-NAND. Naturgemäß liefern sie eine niedrigere Leistung als die HyperX SSD, können aber noch recht gut mithalten. Auch sie verlieren auf Dauer ungefähr 25% ihrer Schreibleistung bei inkompressiblen Daten. Die Patriot Wildfire ist mit einem Preis von 245€ leider auch wieder deutlich zu teuer. Besser macht es hier Extrememory mit der XLR8 Express und einem Preis von 179€. Allerdings kostet die Crucial m4 mit gleicher Kapazität ca. 35€ weniger und so fällt es auch hier wieder schwer, eine Empfehlung für die SandForce-Modelle auszusprechen.

Was gibt es über die Corsair Force 3 zu sagen? Der asynchrone NAND macht sie bei sequenziellen Operationen mit inkompressiblen Daten leider ziemlich langsam. Auch verliert sie auf Dauer über 40% ihrer Schreibleistung bei inkompressiblen Daten, spürbar mehr als bei den Modellen mit Toggle-NAND. Dafür sollte sich der niedrigere Preis für asynchronen NAND auch auf den Endkundenpreis auswirken. Dieser liegt bei 310€, was immer noch über dem Preis für eine Crucial m4 liegt, die meistens auch noch schneller ist. Auch hier müssen schon spezielle Gründe für den Kauf einer SandForce-SSD vorliegen, um sie einer Crucial m4 vorzuziehen.

Sollte man also gar keine SandForce-SSDs kaufen? Dieser Eindruck sollte in diesem Fazit nicht vermittelt werden, denn es gibt durchaus Situationen, in denen SandForce-Laufwerke glänzen. Das ist insbesondere der Fall, wenn sie in einem nicht TRIM-fähigen System arbeiten (ältere Betriebssysteme oder ein RAID-Volume). Hier wird sich eine SandForce-SSD auf lange Sicht auf jeden Fall besser schlagen als die viel zitierte Crucial m4, die man besser nicht ohne TRIM betreiben sollte. Auch bieten SandForce-SSDs eine transparente FDE (Full Disk Encryption), ein Feature, dass es im Consumer-Bereich sonst nur bei der Intel 320 (zum Test) gibt. Die enorme 4K-Performance prädestiniert SandForce-Laufwerke außerdem für bestimmte Serveraufgaben – auch in Servern von Hardwareluxx kommen SandForce-SSDs zum Einsatz und verrichten problemlos ihren Dienst (zum Bericht: Teil 1, Teil 2).

SandForce-SSDs haben also durchaus ihre Daseinsberechtigung. Sind alle aktuellen und akuten Probleme mit den Laufwerken bzw. dem Controller beseitigt, könnte das ein oder andere Laufwerk auch durchaus eine Kaufempfehlung wert sein. Heute bietet die Crucial m4 für Leute, die ein TRIM-fähiges System besitzen, allerdings das bessere Paket.

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