SSD-Controller im Vergleich: Marvell gegen Samsung gegen SandForce

AS SSD Benchmark

Der AS SSD Benchmark ist das relativ junge Werk eines deutschen Programmierers. Er betrachtet wie der Crystal Diskmark verschiedene Leistungsaspekte von SSDs und Festplatten, gibt aber statt der maximal erreichten Werte den Durchschnitt aus mehreren Durchgängen an, wodurch die Ergebnisse eher der Realität entsprechen.

Beim sequentiellen Lesen zeigen sich fast alle Ergebnisse wie erwartet: Die Ergebnisse ähneln bis auf die SandForce-SSD den Werten aus dem ATTO-Benchmark. Crucials RealSSD kann auch hier mit einer maximalen Lesegeschwindigkeit von 337 MB/s beeindrucken. Etwas enttäuschend ist das Abschneiden der Corsair Force F40, die gerade einmal auf 146 MB/s kommt. Damit ist sie knapp 30 Prozent langsamer als eine SandForce-SSD mit 100 (bzw. 120 GB), die hier durch die Vertex 2 repräsentiert wird.

Im ungenutzten Zustand zeigt sich abgesehen von der Corsair Force F40 das gleiche Bild, wie es auch schon ATTO suggeriert hat. Die Samsung SSD 470 erreicht hier mit 243 MB/s einen neuen Bestwert und liegt 37 Prozent vor der P128. Die C300 war in diesem Test im SATA-III-Modus ein wenig langsamer, was aber am Marvell-Treiber der Controller-Karte gelegen haben könnte. Die kleine SandForce-SSD kommt im Anfangszustand auf knapp 70 MB/s, sackt dann aber einmalig wie erwartet um etwa 40 Prozent ab. Mit 43 MB/s liegt sie somit ungefähr auf einem Niveau mit Intels X25-V, die wir bereits im April diesen Jahres getestet hatten. Verblüfft hat uns bei diesem Test die P128. Ohne TRIM verringerte sich die sequentielle Schreibrate der 128-GB-Version im genutzten Zustand um 43 Prozent auf etwa 100 MB/s. Es ist nicht auszuschließen, dass der GC-Algorithmus der älteren Samsung-SSD sehr langsam arbeitet und dass sich die Schreibrate irgendwann wieder erholt hätte, aber in unserem Test konnte die P128 hier nicht überzeugen.

Da in unserem Forum trotz der vorangegangenen Artikel immer wieder gefragt wird, warum die Schreibrate bei den SandForce-SSDs einmalig sinkt und auch mit TRIM nicht wieder steigt:
TRIM ist eine Benachrichtigung des Betriebssystems an den SSD-Controller, dass bestimmte Bereiche nicht-valide (also eigentlich gelöschte) Daten bzw. Dateien enthalten. Die Nachricht nutzen die meisten Controller um valide Daten zusammenzufassen (ähnlich der Defragmentierung bei Festplatten) und Blöcke mit nicht-validen Daten zu löschen, damit stets leere Blocke vorhanden sind, die somit immer mit der gleichen sequentiellen Geschwindigkeit beschrieben werden können.

Nach unserem Verständnis werden diese TRIM-Nachrichten vom SandForce-Controller zwar verarbeitet, führen aber nicht automatisch zum Leeren von Blöcken. Sobald alle Zellen einmal beschrieben wurden, dauert das erneute Beschreiben länger, da entsprechende Blöcke immer erst geleert bzw. gelöscht werden müssen, um mit neuen Daten befüllt werden zu können. Der Vorteil dieser Vorgehensweise liegt darin, dass insgesamt weniger Löschvorgänge nötig sind und somit die Lebenserwartung der Flash-Chips bzw. der SSD erhöht wird. Da Blöcke also erst bei Bedarf vom Controller geleert werden, ist das Anheben der sequentiellen Schreibleistung auf das Ursprungsniveau nicht mehr ohne weiteres möglich.

Besonderheit bei SandForce-SSDs:

Beim zufälligen Lesen 4 KB großer Dateien liegen der Marvell-Controller der C300 sowie Indilinx zusammen auf dem ersten Platz. Dahinter folgt die ältere P128 noch vor den beiden SandForce-SSDs. Samsungs SSD 470 liegt mit 17 MB/s etwa 40 Prozent hinter der Spitze, ist aber immer noch schneller als die SSDNow V+ mit Toshiba-Controller. Beim zufälligen Schreiben sieht dies ganz anders aus. Hier liegen die C300 und die SSD 470 ungefähr gleich auf und knapp hinter der Force F40. Hier hat Samsung einen großen Schritt nach vorn gemacht und die Leistung gegenüber der Vorgängerversion um den Faktor neun gesteigert.

Der "4K_64Thrd" zeigt auf, wie gut die SSD mit zufälligen Zugriffen mit einer Größe von 4 KB umgehen kann, wenn sie mit einer Warteschlange von 64 Befehlen bzw. Anfragen von der CPU konfrontiert wird. Hierbei spielt „Native Command Queuing“ (NCQ) eine zentrale Rolle, da damit die eigentlich zufällig über den Speicher verteilten Zugriffe per Software optimiert werden, um einen maximalen Durchsatz zu ermöglichen. Dies wird durch eine Überprüfung und Neuordnung der Befehlskette erreicht. Beim Lesen erreichen alle aktuellen SSDs mit Hilfe des NCQ sehr gute Leistungswerte. Die C300 sichert sich mit bis zu 170 MB/s die Führung, gefolgt von Samsung und SandForce. Auch bei diesem Test fällt jedoch auf, dass die 40-GB-Version der Force-Serie signifikant hinter der Vertex 2 mit 100 GB zurück bleibt. Beim Schreibtest mit hoher Last wird das noch deutlicher. Hier beträgt der Abstand etwa 40 Prozent. Marvell und SandForce liefern hier die besten Ergebnisse. Die SSD 470 liegt mit 56 MB/s im Mittelfeld.

Erläuterung zu diesem Test:
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass eine Warteschlange von 64 Befehlen bei einer SSD in einem Consumer-PC ein unrealistisch hoher Wert ist. Der Bootvorgang von Windows stellt zum Beispiel eine sehr hohe Belastung für eine Festplatte oder SSD dar. Doch selbst mit unserem Q9550, welcher mit 4 GHz getaktet ist, lag die Warteschlange für eine Ultradrive GX praktisch immer zwischen 0 und 10. Um auf eine Warteschlangenlänge von 64 Befehlen bzw. Anfragen zu kommen, bräuchte man mindestens einen massiv übertakteten Corei7, wenn nicht sogar mehrere CPUs, da aktuelle SSDs die Anfragen von der CPU einfach zu schnell abarbeiten. Das ist auch der Grund, warum eine SSD einen Desktop-PC mit einem Quadcore stärker beschleunigt als ein Notebook mit einem niedrig getakteten DualCore. Die SSD ist so schnell, dass sie die Befehlsschlange zum Teil schneller abarbeitet als sie von der CPU verlängert wird.

Bei den Lesezugriffen liegt Samsung knapp vor Crucial. Die Force F40 bildet mit 0,158 Millisekunden das Schlusslicht, wenngleich man sagen muss, dass die Zugriffszeiten von SSDs so niedrig sind, dass wir in der Vergangenheit keine Korrelation zwischen diesem Benchmark und den Realtests feststellen konnten. Die Zugriffszeiten beim Schreiben zeigten einige Überraschungen. Auch hier konnte Samsung ordentlich nachlegen und liegt mit 0,06 Millisekunden ganz vorn. Crucials C300 bildet mit 0,74 bzw. 0,75 Millisekunden das Schlusslicht.

Der Kopiertest des AS SSD Benchmarks besteht aus drei Gruppen. „ISO“ bedeutet, dass eine große Datei auf der SSD kopiert wird. „Spiel“ testet das Kopieren gemischter Dateigrößen und „Programm“ zeigt die Kopierleistung mit vielen kleinen Dateien. Der ISO-Test ist erwartungsgemäß die Domäne der 100- bzw. 128-GB-SSDs, da diese die höchsten sequentiellen Transferraten bieten.

Bei diesem Test kann die Samsung SSD 470 glänzen. Unabhängig von der Dateigröße liegt sie beim Kopieren stets auf dem ersten Platz. Entsprechend den niedrigen sequentiellen Transferraten der Force F40 benötigt diese für die Kopiervorgänge wesentlich länger als die restlichen Testkandidaten.