Test: Sandisk Ultra Plus SSD mit Marvell-Controller

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teaserUltra Plus könnte auch zwar auch eine neue Benzin-Sorte sein, statt viel Oktan verspricht SanDisk mit der neuen SSD-Serie allerdings hohe Übertragungsraten. Als Basis setzt man dabei auf einen Marvell-Controller, bei dem es sich allerdings um ein neues Modell handelt: Statt des bekannten 9174-Modells kommt in der SanDisk Ultra Plus der Marvell 9175-Controller zum Einsatz. Ob das SanDisk-Laufwerk seinem großen Namen gerecht wird, möchten wir in diesem Artikel untersuchen.

Die Ultra Plus SSD von SanDisk

Zurzeit dominieren drei Hersteller mit ihren Controllern den SSD-Markt. Einer dieser Hersteller ist Samsung, wobei der im eigenen Haus entwickelte Controller auch nur auf den eigenen Laufwerken zum Einsatz kommt. Die anderen sind SandForce und Marvell, die im Gegensatz zu Samsung keine eigenen SSDs herstellen, sondern ihre Technologie verkaufen bzw. lizenzieren. Die Philosophien beider Hersteller sind dabei grundsätzlich verschieden: SandForce bietet eine schlüsselfertige Lösung aus Hard- und Software an, die ein Hersteller eins zu eins übernehmen kann – und meistens sogar muss, denn Änderungen an der Firmware erlaubt SandForce nicht. Die einzige Ausnahme macht man bei Intel.

Während die restriktive Politik von SandForce zu allerlei Laufwerken führt, die eine praktisch bis auf die Nachkommastelle genau gleiche Performance liefern, geht Marvell einen anderen Weg: Die zur Verfügung gestellte Firmware ist lediglich ein Grundgerüst, das der jeweilige Hersteller anpassen muss. Dies hat zur Folge, dass Laufwerke mit Marvell-Controller trotz größtenteils gleicher Hardware sehr unterschiedlich performen können. Es ist also spannend zu sehen, was SanDisk aus der Firmware rausgeholt hat – zusätzlich dazu, dass ein neuer Marvell-Controller zum Einsatz kommt, den wir bisher auf noch keiner anderen SSD gesehen haben.

Die technischen Daten tabellarisch zusammengefasst:

Hersteller und
Bezeichnung
Sandisk Ultra Plus 256 GB
Straßenpreis nicht verfügbar
Homepage www.sandisk.de
Technische Daten
Formfaktor 2,5 Zoll
Kapazität (lt. Hersteller) 256 GB
Kapazität (formatiert) 238 GiB
Verfügbare Kapazitäten 64, 128, 256 GB
Cache 128 MB DDR2
Controller Marvell 88SS9175-BJM2
Chipart MLC (19 nm)
Lesen (lt. Hersteller) 530 MB/s
Schreiben (lt. Hersteller) 445 MB/s
 
Herstellergarantie 3 Jahre
Lieferumfang -

Nimmt man die SanDisk Ultra Plus in die Hand, fällt sofort das niedrige Gewicht auf. Dass das nicht nur an einem leichten Gehäuse liegt, sieht man, wenn man das Laufwerk öffnet: Die ganze Platine der SSD beansprucht lediglich rund ein Drittel des zur Verfügung stehenden Platzes. Ganz oben sehen wir dabei den Cache in Form eines DDR2-SDRAM-Moduls von Samsung mit der Bezeichnung K4T1G164QF-BCF7, was auf eine Kapazität von 128 MB schließen lässt. Direkt darunter befindet sich der Marvell-SSD-Controller mit der vollständigen Bezeichnung 88SS9175-BJM2. Bei den beiden Chips in der unteren Hälfte handelt es sich um die eigentlichen Flash-Bausteine, die von SanDisk selbst hergestellt werden. Gefertigt sind die MLC-(2-bit)-Chips im aktueller 19-nm-Technologie. Alle Bauteile sind über ein großes Wärmeleitpad mit dem Gehäuse verbunden, wobei die Wärmeabgabe selbst unter starker Last nicht nennenswert ist, was auf ein effizientes Design schließen lässt.

Das PCB der Ultra Plus fällt äußerst klein aus

Bisher haben wir im Wesentlichen zwei Arten von Caching gesehen: SandForce verzichtet komplett auf einen externen Cache, die Laufwerke arbeiten mit einer sehr kleinen Menge an Speicher, der sich direkt im Controller befindet. Alle anderen Hersteller setzen auf einen (zusätzlichen) Cache in Form von (DDR)-SDRAM-Speicher, in welchem Daten vor dem Schreiben zwischengespeichert werden. Das ist beispielsweise notwendig, um viele kleine Blöcke zu einem großen zusammenzufassen und in einem Rutsch in den nichtflüchtigen Flash-Speicher schreiben zu können (sog. Write Combining).

caching

SanDisk geht bei der Ultra Plus noch einen Schritt weiter und fügt eine weitere Caching-Ebene ein: Den sogenannten nCache, wobei es sich hierbei um einen nichtflüchtigen Zwischenspeicher auf Basis von SLC-Speicherzellen handelt, der zwischen SDRAM-Cache und dem endgültigen Speicherort in Form von MLC-Speicher sitzt. Dieser zusätzliche Cache soll laut SanDisk die immer größer werdende Diskrepanz zwischen physikalischer Blockgröße auf der SSD (> 1 MB) und der Notwendigkeit der Verarbeitung von sehr kleinen Blöcken (im kB-Bereich) ausgleichen.

Man könnte nun fragen, welche Caching-Strategie die beste ist. Letztendlich ist das allerdings etwas, was dem Benutzer im Zweifelsfall egal sein kann. Der SandForce-Controller erreicht praktisch quasi ohne Cache eine in manchen Bereichen immer noch ungeschlagene Performance, andere SSDs mit bis zu einem halben Gigabyte Cache rangieren u.U. nur im Mittelfeld. Mehr Cache heißt bei SSDS nicht automatisch auch mehr Performance. Die beste Caching-Strategie ist also die, die für den jeweiligen Controller funktioniert.

Als nächstes schauen wir uns die Performance der SanDisk Ultra Plus unter starker Last und ohne TRIM an. Im Neuzustand liefert das Laufwerk bei HD Tach konstante Schreib- und Leseraten von 433 bzw. 483 MB/s. Nachdem das Laufwerk stark belastet wurde (Iometer, 4K Schreiben über die gesamte Kapazität mit QD 64), zeigt sich folgendes Bild:

Die durchschnittliche Schreibrate ist auf knapp 57 MB/s gesunken. Das ist zwar kein gutes Ergebnis, allerdings schneiden hier alle aktuellen SSDs ungefähr gleich schlecht ab. Die einzige Ausnahme bilden Laufwerke auf SandForce-Basis, die auch unter extremer Belastung nur bis zu einer bestimmten (deutlich höheren) Grenze einbrechen. Weitere Durchläufe mit HD Tach bringen das Laufwerk wieder auf ein deutlich höheres Niveau, allerdings wird das Ausgangsniveau nicht vollständig erreicht. Schuld daran könnte eine eher zurückhaltende Garbage Collection sein, was wiederum ein Kompromiss zugunsten einer niedrigen Write Amplification ist.


testsys

Hardware

Software

Anmerkungen

Sofern nicht anders angegeben, werden alle Laufwerke an einem SATA-6 Gb/s-Port des P67-Chipsatzes getestet. Um zufällige Schwankungen bei den Messungen zu minimieren, wurden im BIOS SpeedStep, sämtliche C-States sowie der Turbo-Modus deaktiviert. Außerdem wurde LPM (Link Power Management) durch einen Registry-Eintrag deaktiviert.

Mit Ausnahme von PCMark werden alle Benchmarks mit der zu testenden SSD als sekundärem Laufwerk durchgeführt. Für PCMark wird ein vorgefertigtes Image auf die zu testende SSD eingespielt, da die komplette Benchmarksuite nur durchgeführt werden kann, wenn das zu testende auch gleichzeitig das Systemlaufwerk ist.


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 32 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 3

 iometer 4k write 3

 iometer 4k read 32

 iometer 4k write 32

 iometer seq read

 iometer seq write

Die Prioritäten scheinen für SanDisk klar zu sein: Lesen ist wichtiger als Schreiben. Das stimmt für die meisten Systeme auch, eine etwas höhere Schreibleistung (in allen Bereichen) wäre allerdings nicht verkehrt.


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 read 64

 as ssd 4k write 64

 as ssd seq read

 as ssd seq write

Kleine Blöcke liest die SanDisk Ultra Plus recht schnell, das Schreiben geht hingegen deutlich langsamer. Sequenziell liefert die SSD recht brauchbare Werte.


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

Obwohl die SanDisk Ultra Plus bei den sequenziellen Transferraten ganz passabel aufgestellt ist, landet sie beim Kopieren nur im Mittelfeld.


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

Beim praxisnahen PCMark-Benchmark bewegt sich die Sandisk Ultra Plus leider bestenfalls im Mittelfeld.


Die SanDisk Ultra Plus bietet eine zeitgemäße Performance, bei drei Benchmarks scheitert sie knapp an der Samsung SSD 840 Pro Series und landet auf dem zweiten Platz. Insgesamt ist die Ultra Plus allerdings nicht das vielleicht erhoffte Non-Plus-Ultra: Beim Kopieren von Daten rangiert sie lediglich im Mittelfeld und auch beim PCMark 7 Storage-Benchmark schafft sie es lediglich in einen Bereich der Rangliste, der ansonsten von Mainstream-SSDs bevölkert wird. Gerade diese Benchmarks sind mittlerweile aber als wichtig zu bewerten, denn etwas mehr oder weniger Datenrate beim Lesen und Schreiben von kleinen Blöcken ist zumindest für Desktop-Systeme nicht relevant. Auch hohe Anfragetiefen (größer als drei) sind für Desktop-Systeme unwichtig, da es nahezu unmöglich ist, eine so hohe Last im Alltagsbetrieb zu erzeugen. Lediglich Server können hier noch profitieren.

Das Gehäuse der SSD besteht aus Plastik und Aluminium

Da das Kopieren von Dateien jedoch selten durch die CPU limitiert wird, wird eine schnellere SSD das Kopieren auch stets schneller erledigen, wodurch sich ein echter Mehrwert ergibt. Der Trace-Benchmark von PCMark 7 ist ein Indikator für die Performance, wenn keine anderen limitierenden Faktoren (CPU, RAM, etc.) im System vorhanden sind. Da die Daten in einem System allerdings nicht beliebig schnell verarbeitet werden können, ist die sich bei diesem Benchmark ergebende Reihenfolge allerdings nicht gleichzusetzen mit der tatsächlich gefühlten Geschwindigkeit.

Die Sandisk Ultra Plus ist also eine durchaus brauchbare SSD, wobei eine Kaufempfehlung letztendlich vom Preis abhängt. Eine Spanne von 150 bis 200 Euro kann als gerechtfertigt angesehen werden, wobei ebenfalls zu beachten ist, dass SanDisk auf die Ultra Plus nur eine dreijährige Garantie gibt, wohingegen viele Hersteller (wie Intel, Samsung und OCZ) zumindest ihre High-End-Laufwerke inzwischen mit einer fünfjährigen Garantie ausstatten.

 

Positive Aspekte der SanDisk Ultra Plus 256 GB:

Negative Aspekte der SanDisk Ultra Plus 256 GB: