Test: Intel SSD 520 Series mit SandForce-Controller

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intel-520-series-00Die Intel SSD 520 Series war das Objekt zahlreicher Spekulationen, inzwischen gibt es Gewissheit: Auch Intel setzt nun auf den SandForce-Controller, wie er bereits von unzähligen anderen Herstellern eingesetzt wird. Zusammen mit synchron betriebenem NAND-Speicher aus eigenem Haus soll die 520 Series das neue High-End-Laufwerk werden. Wie sich die 520 Series im Vergleich zum Vorgänger, der 510 Series mit Marvell-Controller, schlägt und was die 520 Series von anderen SandForce-Laufwerken unterscheidet, erörtern wir in diesem Artikel.

Intels erste SSD, die X25-M, war noch eine komplette Eigenentwicklung, es wurden keine Komponenten von anderen Firmen eingesetzt. Die X25-M G2 brachte diverse Neuerungen, vor allem Unterstützung für den TRIM-Befehl, hat aber immer noch auf den hauseigenen Controller gesetzt. Mit der Zeit kam nun das SATA-6 Gb/s-Interface auf, Intels eigener Controller war allerdings auf SATA 3 Gb/s limitiert und damit ab einem gewissen Punkt nicht mehr konkurrenzfähig.

Statt den eigenen Controller komplett zu überholen, hat man sich für einen anderen Weg entschieden: Der eigene Controller kommt weiterhin in der 320 Series zum Einsatz, ein Mainstream-Laufwerk mit SATA-3 Gb/s-Interface. Den High-End-Bereich hat die 510 Series übernommen, wobei der Controller nun von Marvell kam. Da Marvell keine „fertige" Firmware anbietet, wird der Marvell-Controller allerdings nur von wenigen weiteren Herstellern (Crucial, Corsair) eingesetzt – entsprechend unterscheidet sich auch die Performance der Laufwerke je nach Hersteller.

intel-520-series-01 Neu: Intels Solid-State-Drive mit SandForce-Controller
(hier in der 240-GB-Version)

SandForce verfolgt einen anderen Weg: Angeboten wird ein „Komplettpaket" aus Controller und fertiger Firmware, sodass es nicht verwundert, dass die meisten SSD-Hersteller eben auf diesen Controller setzen, der eigene Entwicklungsaufwand (und damit anfallende Kosten) ist schließlich minimal. Auch Intel geht mit der 520 Series nun den SandForce-Weg, wobei man sich nach wie vor von anderen Herstellern abheben möchte – dazu mehr auf der nächsten Seite. Entwickelt wurde die SSD unter dem Codenamen "Cherryville".

Zunächst eine Übersicht über die technischen Daten:

Technische Daten der Intel 520 Series
Hersteller und
Bezeichnung
Intel SSD 520 Series
Straßenpreis ab 449 Euro (240 GB, 06.02.12)
Homepage www.intel.com
Technische Daten
Formfaktor 2,5 Zoll
Kapazität (lt. Hersteller) 240 GB
Kapazität (formatiert) 224 GiB
Verfügbare Kapazitäten 60, 120, 240, 480 GB
Cache nur intern
Controller SandForce SF-2281
Chipart Intel MLC-NAND (2x nm)
Lesen (lt. Hersteller) 550 MB/s
Schreiben (lt. Hersteller) 520 MB/s

Herstellergarantie 3 Jahre
Lieferumfang Einbaurahmen, SATA-Strom/-Datenkabel

Überraschungen findet man bei einem Blick auf die Platine der Intel 520 Series keine: Zu finden ist ein SF-2281-Controller und je acht Speicherbausteine pro Seite, wobei Intel hier auf hauseigenen MLC-Flash der 20-nm-Klasse setzt, der für maximale Performance synchron angesteuert wird. Wie bei allen anderen SandForce-Laufwerken fehlt auch hier der externe Cache, denn die Architektur des SandForce-Controllers kommt ohne diesen aus.

intel-520-series-04Eigenes Layout, aber typisches Aussehen: Der SandForce-Controller...
intel-520-series-03... flankiert mit den üblichen NAND-Flash-Bausteinen.

Wie bereits erwähnt gibt es unzählige Hersteller, die Laufwerke mit SandForce-Controller anbieten. Unterm Strich sind alle diese Laufwerke baugleich, sodass eine Differenzierung von Hersteller zu Hersteller fast immer nur über den Preis möglich ist, denn alles andere, insbesondere die Firmware, ist identisch.

Und damit kommen wir zur Besonderheit der 520 Series: Intel besitzt eine eigene Firmware, d.h. die ursprüngliche SandForce-Firmware wurde in einigen Punkten modifiziert. Dabei bezieht man sich zum einen auf eine verbesserte Kompatibilität, d.h. Probleme, die bei der Intel-internen Validierung auftraten, wurden behoben, und zum anderen auf eine gleichmäßigere Performance. Insbesondere sollen die Performance-Unterschiede zwischen Laufwerken unterschiedlicher Kapazität bei der Intel 520 Series kleiner sein. Diese Änderungen in der Firmware sind außerdem Intel-exklusiv, stehen anderen Herstellern also nicht zur Verfügung. Auch beim PCB-Layout und der Bauteilbestückung verlässt sich Intel auf die eigenen Ingenieure , lediglich der Controller als Hardwarekomponente ist „original SandForce".

Damit sind auch die sonstigen Features identisch: Transparente Verschlüsselung und die transparente Kompression beherrscht die Intel SSD 520 Series genau wie jede andere SandForce SSD. Damit leidet die 520 Series allerdings auch am einmaligen Performanceverlust, nachdem das Laufwerk das erste Mal (nahezu) vollgeschrieben wurde. Dieser Performanceverlust ist jedoch nicht weiter tragisch und ist vor allem bei inkompressiblen Daten zu spüren. Positiv ist jedoch, dass die Leistung auch ohne TRIM nicht weiter abfällt - ganz im Gegensatz zu vielen anderen (nicht-SandForce) SSDs.


Wir testen wie immer auf unserem üblichen SSD-Testsystem:

testsysDas Testsystem für unsere SSD-Tests

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

Vor allem im 4K-Bereich kann die Intel SSD 520 Series überzeugen. Sequenziell hängt die Leistung stark von der komprimierbarkeit der Daten ab.


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_write

 as ssd_4k_read64

 as ssd_4k_write64

 as ssd_seq_read

 as ssd_seq_write

Auch hier liefert die 520 Series insgesamt eine gute Performance.


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 Kopieren finden wir die 520 Series im oberen Mittelfeld. Die Samsung SSD 830 Series ist nach wie vor die nummer Eins, wenn es um Dateioperationen mit einer großen Menge an Daten geht. 


PCMark 7 ist der direkte Nachfolger der älteren Vantage-Version und ist, 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 weren. 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.

 pcmark 7_total

 pcmark 7_storage

 pcmark 7_computation

 pcmark 7_creativity

 pcmark 7_entertainment

 pcmark 7_lightweight

 pcmark 7_productivity

Die Intel SSD 520 Series sichert sich fast überall den ersten Platz. Auch wenn der Vorsprung meistens nur hauchdünn ist, ist er insgesamt betrachtet nicht wegzudiskutieren.


Intel und SandForce. Diese Vorstellung hat bei dem ein oder anderen sicherlich ein ungutes Gefühl ausgelöst, schaut man sich die Geschichte des SandForce-Controllers an, die teilweise von Firmwarefehlern geprägt ist, deren Beseitigung bis vor kurzem noch angedauert hat. Deshalb hat sich Intel sicherlich nicht umsonst relativ lange Zeit gelassen, die SSD 520 Series zu veröffentlichen. Die Tatsache, dass Intel Teile der Firmware angepasst hat, damit die 520 Series die internen Tests besteht, spricht dafür, dass Intel an die 520 Series keine niedrigeren Ansprüche stellt als an alle vorherigen Modelle – die im Allgemeinen als sehr zuverlässig gelten.

intel-520-series-02Gute Alternative: Intel macht die SandForce-Drives noch besser

Wozu diese Arbeit, hätte es nicht auch ein hauseigener Controller oder der Marvell-Controller der 510 Series getan? Ersterer fällt raus, da er mit seinem SATA-3 Gb/s-Interface nicht mehr zeitgemäß ist, zumindest für den High-End-Bereich. Ein „Upgrade" auf das neue Interface bedeutet hier offenbar zu viel Entwicklungsaufwand und steht nicht in Relation zum Nutzen. Gegen den Marvell-Controller spricht prinzipiell nichts, allerdings scheint Intel die Vorzüge des SandForce-Controllers, wie die transparente Kompression, als sehr nützlich anzusehen: In einem Dokument, welches die Kompressionstechnik erklärt, wird von einer Komprimierbarkeit typischer Nutzerdaten von 50 bis 95% gesprochen. Entsprechend erhöht sich die Haltbarkeit des Laufwerks (genauer gesagt das Flash-Speichers) und natürlich auch die Performance.

Stichwort Performance: Hier kann die Intel SSD 520 Series insgesamt überzeugen, vor allem beim PCMark-Benchmark glänzt sie. Möglicherweise ist das den Performance-Optimierungen geschuldet, die Intel vorgenommen hat. Da die 520 Series wie jedes SandForce-Laufwerk auch nicht auf die Verfügbarkeit von TRIM angewiesen ist, empfiehlt sich die SSD auch für Systeme, die diesen Befehl nicht unterstützen (ältere Windows-Versionsn als 7, RAID-Volumes). Wer exzessiv mit großen Dateien arbeitet, die sich zudem nicht komprimieren lassen, möchte allerdings wahrscheinlich doch zu einem anderen Laufwerk wie der Samsung SSD 830 (zum Test) Series greifen – die sequenziellen Transferraten sind dort extrem hoch und vor allem unabhängig von der Komprimierbarkeit der Daten.

Gegen die Intel SSD 520 Series könnte ansonsten nur noch der Preis sprechen. Das 240-GB-Modell ist momentan (06.02.12) mit 449 Euro gelistet, ein vergleichbares SandForce-Laufwerk wie die günstigen Patriot Pyro SE oder extrememory XLR8 Express kosten momentan lediglich 334 Euro. Da die 520 Series allerdings erst heute offiziell verfügbar ist, wird der Preis wahrscheinlich noch deutlich sinken, womit dieser Kritikpunkt verschwinden würde.

Ansonsten darf man sich bei der 520 Series auf eine sehr hohe Alltagsperformance und vermutlich auch auf eine für Intel typische hohe Zuverlässigkeit freuen.

excellent_award

Positive Aspekte der Intel SSD 520 Series:

Negative Aspekte der Intel SSD 520 Series: