Soll der PC-Speicher aktualisiert werden? Wie Solidigm 670p-Laufwerke im Vergleich zur Konkurrenz abschneiden

Whitepaper: Arbeitsspeicher und Datenspeicher

 

 

Benchmark-Tests haben gezeigt, dass das Solidigm 670p bei realen Workloads sehr gut dasteht.

Es gibt keine Frage, dass moderne Solid-State-Laufwerke (SSDs) mehr Leistung und Zuverlässigkeit bieten als herkömmliche Festplattenlaufwerke (HDDs). Mit der SSD hat der Leistungsvorteil nur zugenommen. Diese Reifegrad hat auch zu zahlreichen konkurrierenden SSD-Produkten, Preisbereichen und Leistungswerten geführt, die die Wahl des richtigen Gleichgewichts aus Leistung und Preis erschweren können.
 

Solidigm hat NAND-Arbeits- und Datenspeichertechnologie von Intel erworben und stellt jetzt das Solidigm 670p Laufwerk her. ¹ In jüngsten Tests einer Reihe von Produkten von konkurrierenden Herstellern von SSDs und HDDs hat Solidigm festgestellt, dass das Solidigm 670p ein überzeugend ausgewogenes Preis-Leistungs-Verhältnis in Kapazitäten bis zu 2 TB bietet.
 

 

 

NAND-Technologie erhöht SSD Dichte und Belastbarkeit bei gleichzeitiger Senkung

Als rein elektronische Geräte ohne bewegliche Teile haben SSDs eine nachgewiesene Erfolgsbilanz bei der Belastbarkeit über die von HDDs hinaus. HDDs verwenden physisch rotierende Festplatten und bewegliche Lese-/Schreibköpfe, die sich im Laufe der Zeit abnutzen und dann versagen. Ganz gleich, ob die HDD Daten lest oder schreibt schreiben wird, wenn diese Teile abtragen, treten Datenfehler auf, und die Laufwerke dann unbrauchbar.

HDDs können auch durch Vibration oder Fall beschädigt werden. Wenn beispielsweise ein Laptop-PC mit einer HDD fallen gelassen wird, können die Festplatten und Lese-/Schreibköpfe falsch ausgerichtet werden, oder die Lese-/Schreibköpfe auf die rotierenden Festplatten stoßen und diese und die von ihnen enthaltenen Daten beschädigen werden.

SSDs sind derartigen physischen Einschränkungen von Festplatten nicht unterworfen, da sie keine beweglichen Teile enthalten. Im vorherigen Beispiel eines fallengelassenen Laptop-Computers würde das SSD wahrscheinlich einen Schaden erleiden, da es keine sich drehenden Platten oder drive enthält, die beschädigt werden können.

 

SSD 670p Drives
Wie NAND Flash-Speicher Daten speichert

SSDs haben eine lange Entwicklungsgeschichte, die bis in die 1970er Jahre zurückreicht, aber die jüngsten Fortschritte bei SSDs konzentrieren sich auf NAND-Flash-Speicher. Ähnlich wie herkömmliche HDDs ist NAND-Flash-Speicher eine nicht-flüchtige Speichertechnologie, die die Daten verwahrt, selbst wenn die Stromversorgung des Geräts unterbrochen wird. NAND-Flash-Speicher wird in Speichereinheiten unterteilt, die Zellen genannt werden. Frühe SSDs mit NAND-Technologie verwendeten Single-Level-Cell Flash-Speicher oder SLC-Technologie. Diese Art von NAND enthält ein Bit pro Zelle und zeichnet sich durch schnelle Lese-/Schreibleistung und hohe Zuverlässigkeit aus.

SSDs mit höherer Kapazität wechselten zu Multi-Level-Cell (MLC) Flash-Speicher, der die Speicherkapazität auf zwei Bit pro Zelle verdoppelt hat. MLC-Flash-Speicher wurde in den späten 1990ern und frühen Nullerjahren erstmals vorgestellt. Die Hersteller arbeiteten in ihren Prozessen so, dass mehrere Zellen in der Lage sein konnten, was zu mehr Zellendichte und erhöhter Kapazität führt.

Ebenso erweiterten die Hersteller die NAND-Flash-Speicherkapazität durch Erhöhung der Datenmenge, die eine einzelne Zelle aufnehmen kann. Heutige SSDs sind häufig mit Triple-Level-Cell Flash-Speicher (TLC) ausgestattet, der seit den frühen 2010er Jahren von Herstellern integriert wird. TLC Flash-Speicher liefert drei Bit pro Zelle. Der neuere Quad-Level-Cell (QLC) Flash-Speicher erhöht die Speicherkapazität auf vier Bit pro Zelle, und bietet 33 Prozent mehr Bit pro Zelle als TLC NAND. Der Vorteil dieses of ist, dass die erhöhte Speicherdichte die SSD-Kapazität erhöht, und gleichzeitig die Kosten pro Gigabyte senkt.

 

Gleichgewicht von Leistung und Belastbarkeit

Im Vergleich zu SLC variieren NAND-Technologie, die mehr Bit pro Zelle speichert, in ihren Leistungsmerkmalen. Mit steigender Anzahl der Bit pro Zelle dauert es auch länger, Daten in eine Zelle zu schreiben. SSDs, die mit TLC NAND-Flash-Speicher konfiguriert sind, schreiben drei Bit Daten in jede Zelle. Im Gegensatz dazu erfordern SSDs mit QLC NAND, dass vier Bit in eine Zelle geschrieben werden. Da TLC eine niedrigere Anzahl von Bit in jede Zelle schreiben soll, geht es im Allgemeinen schneller, Daten auf TLC NAND als auf QLC NAND zu schreiben.

Mit der Zeit bauen auch SSDs ab, da die Zellen, auf denen Daten gespeichert werden, über eine limitierte Anzahl von Program/Erase (P/E)-Zyklen verfügen. Ein P/E-Zyklus tritt ein, wenn Daten in eine Zelle geschrieben werden. Jede Zelle verliert ihre Fähigkeit, eine elektrische Ladung aufrechtzuerhalten, sobald sie den Grenzwert ihrer P/E-Zyklen erreicht, was dann dazu führt, dass die Zelle unbrauchbar wird. Zudem bedeuten mehr Bit pro Zelle auch mehr Schreibvorgänge pro Zelle. SLC und MLC haben höhere P/E während TLC und QLC niedrigere P/E haben.

QLC NAND-basierte SSDs tragen dazu bei, die Zellenabnutzung durch die Verteilung des P/E-Zyklusverschleißes auf eine größere Anzahl von Zellen zu minimieren. SSDs mit QLC NAND können aufgrund ihrer erhöhten Speicherkapazität den Verschleiß auf eine größere Anzahl von Zellen verteilen. Auch wenn P/E-Zyklen zwangsläufig zur Abnutzung der Zellen führen, gilt dies nicht für Lesezyklen. Daten können aus jeder Zelle gelesen werden, ohne dass die Zelle sich abnutzt, wodurch QLC NAND-basierte SSDs zur idealen Wahl für gemischte reale Workloads sind.

 

Solidigm 670p-Laufwerke: Ein überzeugender Wert für die meisten realen Workloads

Solidigm 670p Laufwerke verwenden Intel QLC 3D-NAND-Technologie mit 144-Schichten, die hohe Speicherdichte und Leistung für reale Computing-Umgebungen bietet. Solidigm 670p Laufwerke sind in 512 GB, 1 TB und 2 TB erhältlich und sind in einem einseitigen M.2 2280 Formfaktor für PCIe 3.0 x4 mit NVM Express (NVMe) Schnittstelle ausgelegt. Dieser Formfaktor und die Schnittstelle wurden von den Herstellern für die meisten Mobil- und Desktop-Plattformen eingesetzt, was Solidigm 670p-Laufwerke mit einer breiten Palette von Geräten kombiniert.

Solidigm 670p Laufwerke bieten ein hohes Niveau an Schreibbelastbarkeit und sind für Zuverlässigkeit in Umgebungen mit gemischten Workloads ausgelegt. Gemessen in geschriebenen Terabyte (TBW) pro 512 GB misst die Belastbarkeit, wie viele Terabyte im Laufe der prognostizierten Lebensdauer pro 512 GB auf ein SSD geschrieben werden können. So hat beispielsweise das 512 GB Solidigm 670p einen TBW-Wert von 185, d. h. 185 TB können im Laufe seiner Lebensdauer auf das Laufwerk geschrieben werden. Das wären mehr als 100 GB an geschriebenen Daten pro Tag im Laufe der Fünf-Jahres-Garantielaufzeit für das Laufwerk und übersteigt somit deutlich die Datenmenge, die die meisten Benutzer in typischen Homeoffice- oder Büroumgebungen schreiben würden. Auch steigen die TBW mit steigender Laufwerkskapazität. Das 1 TB Solidigm 670p hat eine TBW von 370, während das 2 TB Solidigm 670p eine TBW von 740 hat.

 

Dynamisches SLC-Cache-Speichern verbessert die Leistung

QLC Flash-Speicher unterscheidet sich von SLC-Flash-Speicher, da in eine QLC-Flash-Speicherzelle viermal mehr Daten geschrieben werden als in eine SLC-Flash-Speicherzelle. Das Schreiben von mehr Daten in jede Zelle dauert länger, was den SLC-Flash-Speicher gegenüber dem QLC-Speicher beschleunigt. Solidigm 670p Laufwerke verwenden QLC Flash-Speicher in einem SLC-vergleichbaren dynamischen Cache, was die Leistung steigert. Dieser Speicher imitiert einen SLC-Flash-Speicher, da in jeder QLC-Zelle statt vier Bit nur ein Bit gespeichert wird, was die Leistung steigert und ein besseres, reaktionsschnelleres Endbenutzererlebnis bietet.

Jedes SSD enthält neben einem dynamischen SLC-Cache eine statische Menge an SLC-Cache, wie in Tabelle 1 dargestellt. Ein neues Laufwerk enthält die vollständige Cache-Größe, während ein a mostly voller ist, nicht weniger als die statische Cache-Größe enthält.

Der verbesserte dynamische SLC-Cache unterscheidet sich vom statischen SLC-Cache darin, dass die Menge des dezidiert für den dynamischen Cache-Speicher vorgesehenen Speichers variabel ist. Wenn mehr Daten auf das SSD geschrieben werden, kann die Speichermenge im dynamischen Cache auf die zusätzlichen Daten angepasst werden. Der dynamische Cache kann dann wieder auf seine ursprüngliche Größe ausgehen, wenn Daten gelöscht werden.

 

[ Tabelle 1. Feste und dynamische SLC-Cache-Größen für 512 GB, 1 TB und 2 TB Solidigm 670p-Laufwerke ]

Intel SSD 670p Drive

Die Kombination aus besserem Caching und erhöhter QLC-Leistung führt zu höherer sequenzieller Lese- und Schreibleistung im Vergleich zu Intel SSD 660p-Generation. Das Solidigm 670p bietet eine Lesebandbreite von bis zu 3.500 Megabyte pro Sekunde (MB/s) im Vergleich zu 1.800 MB/s für Intel SSD 660p, während die Schreibbandbreite von 1.800 MB/s auf 2.700 MB/s steigt. ²
&

nb

sp;

Intel SSD 670p Drive

Abbildung 2. Solidigm 670p Lese- und Schreibleistung im Vergleich zu Intel SSD 660p-Laufwerken²

 

Auf Mainstream-Workloads abgestimmt

Solidigm 670p-Laufwerke sind auf niedrige Queue-Tiefe (QD) abgestimmt, wodurch sie sich gut für well-suited wie Gaming und Produktivität eignen. QD bezeichnet die Anzahl der noch wartenden Datenspeicherzugriffe, die ein Workload generiert. Wenn eine Anwendung oder ein Betriebssystem Daten lesen oder schreiben muss, gibt das SSD die gewünschten Daten an die Anwendung oder das Betriebssystem zurück oder schreibt die Daten in den Arbeitsspeicher.

Diemeisten Mainstream-Anwendungen generieren im Allgemeinen niedrige QDs von vier oder darunter. Darüber hinaus generieren die meisten realen Workloads in erster Linie zufällige Lesevorgänge, d. h. Anwendungen lesen Daten von einer SSD häufiger als Daten an die Daten schreiben. Solidigm 670p-Laufwerke sind auf diese üblichen real-world abgestimmt, die niedrige real-world mit wahlfreien Leseoperationen, die die meisten von einer real-world ausmachen.

 

Leistungstests

Solidigm hat kürzlich einen Benchmarkvergleich mit mehreren wertorientierten SSDs und einer Laptop-HDD der Verbraucherklasse durchgeführt. Die SSDs verwenden verschiedene NAND-Technologien wie QLC und TLC, während die HDD eine Standardfestplatte mit 7.200 Umdrehungen pro Minute (RPM) ist. Die Leistungstests setzten branchenübliche Benchmarking-Tools und -Methodik.


Testkonfigurationen und Methodik

Solidigm Ingenieure führten eine Reihe von Benchmark-Tests durch, um verschiedene Arten geläufiger Workloads zu simulieren, darunter PCMark 10 Version 2.1.2523.64, CrystalDiskMark 8, Final Fantasy XIV: Endwalker Benchmark und BAPCo MobileMark 2018 Version 1.0.2.46. Die Ingenieure nahmen auch Anwendung und Dateien der führenden Produktivitäts- und media in Ihrem Büro vor, darunter Adobe Photoshop, Adobe Lightroom, Adobe Premiere Pro, Microsoft Word for Microsoft 365, Microsoft Excel for Microsoft 365 und Microsoft PowerPoint for Microsoft 365. Abschließend führten die Ingenieure von Solidigm einen Akkuentladungstest durch.

 

[ Tabelle 2. Laufwerke im Solidigm-Leistungsbenchmark ]

Intel SSD 670p Drive

 

Die Laufwerke wurden mit zwei Laptop-PCs getestet, beide mit der folgenden Konfiguration:

System: ASUS Vivobook

Prozessor: Intel® Core™ i7-1065G7 Prozessor

Arbeitsspeicher:

Grafik: Intel HD Graphics 6000 •

Betriebssystem: Windows 11, Buche 22000.194

mit den neuesten Updates

 

 

Ein Laptop wurde für die Leistungs-Benchmark-Tests verwendet, während der zweite Laptop für die Anwendungsstart- und Akkulaufzeittests verwendet wurde.

Jeder Benchmark-Test mit Ausnahme der Akkuleistungs- und Akkuentladungstests wurde dreimal durchgeführt. Aus den Ergebnissen wurden der Median- und der Mittelwert errechnet, um für jedes Ergebnis eine ± 5-Prozent-Abweichung zu ermitteln. Das endgültige Ergebnis ist der result aller drei Benchmark-Ergebnisse.

Bevor die Benchmarks ausgeführt wurden, setzten Solidigm Ingenieure auch Iometer, Cinebench R20 Einzel- und Multithread- und Cinebench R23 Einzel- und Multithread, um die Laptop-PCs zu kalibrieren.

 

Benchmark-Testergebnisse

In den folgenden Abschnitten werden die Leistungsergebnisse für jede der Benchmark-Tests, der Anwendungsstart- und load und der tests, besprochen.


PCMark 10 Leistungsbenchmark

PCMark 10 bietet eine vollständige Suite von Benchmarks, die verschiedene PC-Systemkomponenten ausüben. Um die Leistung der Laufwerke zu testen, führten Solidigm Ingenieure zwei PCMark Storage Benchmarks aus: das PCMark Quick System Drive Benchmark und das PCMark Full System Drive Benchmark. Diese Benchmarks verwenden reale Traces geläufiger Anwendungen und tasks. 

 

Intel SSD 670p Drive

Abbildung 3. PCMark 10 Quick System Drive Benchmark-Ergebnisse

 

Das PCMark Quick System Drive Benchmark ist dem PCMark Full System Drive Benchmark ähnlich, aber es ist ein kürzerer Test mit einem kleineren Satz realer Traces. Das Benchmark konzentriert sich auf Dateikopieroperationen unterschiedlicher Dateitypen in Microsoft Excel, Adobe Illustrator und Adobe Photoshop. Ähnlich wie das PCMark Full System Drive Benchmark gibt das PCMark Quick System Drive Benchmark einen Wert aus, der aus der Bandbreite und den durchschnittlichen Zugriffszeitwerten berechnet wird. ³

 

 

Intel SSD 670p Drive

Abbildung 4. PCMark 10 Full System Drive Benchmark-Ergebnisse

 

Die Ergebnisse des PCMark Quick System Drive Benchmarks zeigen, dass das Solidigm 670p alle anderen SSDs und die HHD, die getestet wurden, übertroffen hat. Das Solidigm 670p schnitt 76 Prozent besser als das Western Digital WD_Black SN750 SE SSD, 3 Prozent besser als das Samsung 980 SSD und 231 Prozent besser als das Crucial MX500 SSD ab. Das Solidigm 670p hat die Seagate BarraCuda HDD um 1.715 Prozent übertroffen.

 

Das PCMark Full System Drive Benchmark bietet die größte Palette realer Traces, um SSD- und HDD-Leistung umfassend bewerten zu können. Dieses Benchmark ist so ausgelegt, dass es die Leistung an den häufigsten SATA- und PCIe-Schnittstellen messen kann, und umfasst 23 geläufige Anwendungs- und Task-Traces wie das Booten von Windows, das Kopieren verschiedener Dateitypen und den Einsatz verschiedener Adobe und Microsoft Office-Anwendungen. Das Benchmark gibt einen Wert aus, der aus der Bandbreite und den durchschnittlichen Zugriffszeitwerten berechnet wird. ⁴

CrystalDiskMark 8 Leistungsbenchmark

 

CrystalDiskMark 8 ist ein beliebtes Benchmark-Tool, das auf dem DiskSpd-Tool von Microsoft basiert. Die Software misst unter Einsatz verschiedener Muster sequenziell und wahlfrei die Lese, Schreib- und gemischte Lese-/Schreibleistung. Die Solidigm führten die folgenden Lesetests durch:

• SEQ1M Q1T1: Misst sequenzielle 1 MB Lese- und Schreibvorgänge mit einer Warteschlange und einem Thread. Die Testergebnisse sind in MB/s zu finden.

• RND4K Q1T1: Misst wahlfreie 4 KB Lese- und Schreibvorgänge mit einer Warteschlange und einem Thread. Die Testergebnisse enthalten sowohl MB/s, Input-/Output-Operationen pro Sekunde (IOPS) als auch die durchschnittliche Latenz. ⁵

 

Intel SSD 670p Drive

Abbildung 5. CrystalDiskMark 8 SEQ1M Q1T1 Benchmark-Ergebnisse

Das Solidigm 670p hat alle anderen Laufwerke in den CrystalDiskMark Benchmarks deutlich übertroffen. Beim SEQ1M Q1T1 MB/s-Test führte das Solidigm 670p durch:

• 47 Prozent schneller

• 64 Prozent schneller

• 550 Prozent schneller

Darüber hinaus war der Solidigm 670p 1.369 Prozent schneller als die Seagate HDD.

Intel SSD 670p Drive

Abbildung 6. CrystalDiskMark RND4K Benchmark-Ergebnisse

 

Bei den RND4K Q1T1 MB/s, IOPS-Tests wurde das Solidigm 670p, mit 82 MB/s und 20.032 IOPS durchgeführt:

• 52 Prozent schneller

• 24 Prozent schneller

• 161 Prozent schneller

• 13.583 Prozent schneller