Testikokoonpano & suorituskykymittaukset: CrystalDiskMark 3

15.05.2014 16:31 |

Testeissä käytettyjen SSD-asemien firmware-versiot olivat seuraavat:

  • Intel 730-series 240 Gt – L2010410
  • Intel 730-series 480 Gt – L2010400
  • Crucial M550 256 Gt – MU1
  • Crucial M550 512 Gt – MU1
  • ADATA SP920 256 Gt – MU1
  • ADATA SP920 512 Gt – MU1
  • OCZ Vector 150 240 Gt – 1.0
  • OCZ Vertex 450 256 Gt – 1.0
  • OCZ Vertex 460 240 Gt – 1.0
  • Samsung 830 256 Gt – CXM03B1Q
  • Samsung 840 250 Gt – DXT08B0Q
  • Samsung 840 Pro 256 Gt – DXM05B0Q
  • Samsung 840 EVO 750 Gt – EXT0AB0Q
  • Seagate 600 240 Gt – B660

Huomatuksena tähän väliin, että alla oleva testimetodien kuvaus on kopioitu edellisistä SSD-artikkeleista, joten vakiolukijat voivat hypätä suoraan itse tuloksiin. Ainoana erona edellisiin testeihin on haittaohjelmatarkastustestin poisjäänti, sillä uudemmat tulokset nopeutuivat useammalla minuutilla eikä testi ollut enään luotettava.

Helmikuussa 2014 esiteltiin Muropaketin uusi SSD-testialusta ja käytössä on nyt Haswell-pohjainen kokoonpano. Kokoonpanosta löytyy Intelin Core i7-4770K -prosessori, Asuksen Z87 Deluxe -emolevy, kaksi Corsairin kahdeksan gigatavun Vengeance DDR3-1866 -muistikampaa ja Corsairin 750-wattinen CX750M-virtalähde. Näytönohjaimena toimi prosessoriin integroitu Intel HD Graphics 4600 -grafiikkaohjain. Biosista kytkettiin prosessorin C-virtatilat eli virransäästötilat pois päältä, sillä SSD-aseman suorituskyky ei välttämättä saavuta huippua, jos prosessori on virransäästötilassa. Muut BIOS asetukset jätettiin vakioiksi.

  • Intel Core i7-4770K –prosessori (4/8 ydintä/säiettä; 3,5GHz; Turbo Boost 2.0: maks. 3,9GHz)
  • ASUS Z87 Deluxe –emolevy (BIOS-versio: 1707)
  • 16 Gt (2x8Gt) Corsairin Vengeance DDR3-1866-muistia (9-10-9-27 2T)
  • Intel HD Graphics 4600 –näytönohjain (350MHz, Turbo Boost: maks. 1250MHz)
  • Corsair CX750M–virtalähde

Testit suoritettiin asentamalla 64-bittinen Windows 7 Ultimate ja SP1–päivitys apuasemana toimineelle Corsair Force LS –SSD-asemalle. Lisäksi testikokoonpanoon asennettiin uusimmat versiot tarvittavista ajureista sekä testiohjelmista. Asennuksen jälkeen koko asema kloonattiin Acronis True Image HD –ohjelmalla testattaville levyille, joille oli suoritettu Secure Erase –toiminto ennen kloonausta. Itse testauksessa ei käytetty apuna toista asemaa, vaan testattava asema oli testauksen aikana ainut kokoonpanoon liitettynä ollut levy.

  • Intel Rapid Storage Technology 12.9.0.1001
  • Intel Chipset Device Software 9.4.0.1026
  • Intel HD Graphics Driver 15.33.8.64.3345

Muropaketin SSD-testeissä on kolme eri testauslähtökohtaa: tyhjä, 90% täysi ja ”käytetty”. Kuten kiintolevyjen, myös SSD-asemien suorituskyky hidastuu aseman täyttyessä. Ei siis ole realistista testata asemaa niin, että asennettuna on vain Windows ja testiohjelmat, jotka täyttävät asemasta yhteensä vain 84,5 gigatavua. Aseman täyttämisessä käytettiin apuna Iometer-ohjelmaa, joka on hyvin yleinen SSD-asemien ja kovalevyjen testiohjelma arvosteluissa, mutta peruskäyttäjälle sen käyttö on turhan haastavaa lukuisten parametrien takia. Yleensä Iometeriä käytetään ns. RAW-tilassa eli asemalle ei ole luotu tiedostojärjestelmää, mutta ohjelma tukee myös NTFS-tiedostojärjestelmää. Tiedostojärjestelmällä testattaessa ohjelma luo iobw.tst-tiedoston, jonka koko riippuu 512 tavun tarkkuudella määritellystä levyn koosta. ”90% täysi” -testissä levyn koko määriteltiin siten, että testattavalle asemalle jäi noin 10 % tyhjää tilaa ja täyttödata oli perättäisiä 128 kilotavun kirjoituksia. Kun Iometer oli täyttänyt levyn, ajettiin asemalle samat testit kuin tyhjälle asemalle.

Hätäisimmät jo varmaan pelästyivät listattujen ja Windowsissa näkyvien kapasiteettien eroja, mutta kyseessä on vain ero gigatavun määrittelyssä. Windows määrittelee gigatavuksi 1024^3 tavua, joka juontuu tietokoneiden binäärisyydestä (kaikki kapasiteetit kulkevat kahden potensseissa). Kovalevy- ja SSD-valmistajat sen sijaan määrittelevät gigatavun 1000^3 tavuksi, jolloin listatun ja Windowsissa näkyvän kapasiteetin eroksi jää noin 7 %. Kumpikaan määrittelyistä ei ole väärin, sillä Windowsin käyttämä pohjautuu JEDEC:in standardiin, kun taas valmistajien juontaa juurensa SI-järjestelmään. Tosin kuluttajalle asia saattaa aiheuttaa sekaannusta ja esimerkiksi Apple on vaihtanut 1000^3 määrittelyyn välttääkseen sekaannusta.

Aseman täyttäminen simuloi hyvin kevyen käyttäjän tilannetta, jossa valtaosa datasta on staattista, mutta ei huomioi tehokäyttäjälle tyypillistä dynaamisen datan tilannetta. Staattisessa tilanteessa kerran kirjoitettu data ei muutu, joka pätee erimerkiksi musiikki- ja videotiedostoihin. Monet ohjelmat kuitenkin jatkuvasti päivittävät muun muassa eri logitiedostoja, josta aiheutuu kirjoituksia asemalle. Toisin kuin kovalevyissä, SSD-asemissa dataa ei voi suoraan ylikirjoittaa, vaan jos asema on täynnä eikä tyhjiä sivuja (pages) ole jäljellä, täytyy koko lohko (yleensä 128-512 sivua) ensin tyhjentää. Tämä vie huomattavasti enemmän aikaa, sillä lohkon sisältö täytyy ensin lukea välimuistiin, jotta se voidaan tyhjentää. Vasta tyhjentämisen jälkeen haluttu data päästään kirjoittamaan, mutta kyseisessä lue-muuta-kirjoita (read-modify-write) operaatiossa menee huomattavasti kauemmin kuin pelkässä kirjoitusoperaatiossa.

Aseman ”roskienkeruun” (garbage collection) on tarkoitus pitää huoli, että tyhjiä sivuja ja lohkoja on aina riittävästi, ettei aseman tarvitsisi turvautua hitaaseen lue-muuta-kirjoita sykliin. Hyvin toteutettu aktiivinen roskienkeruu pitää aseman suorituskyvyn tasaisena ja jatkuvasti uudelleenjärjestelee dataa, jolloin suorituskyky ei pääse laskemaan huomattavasti. Sen sijaan huonosti toteutettuna roskienkeruu ei välttämättä aktivoidu ennen kuin asema on liian täynnä ja tällöin ei ole muuta vaihtoehtoa, kuin turvautua lue-muuta-kirjoita operaatioon. Tämä näkyy käyttäjälle hitautena, sillä asema ei pysty käsitellä isännältä (host) tullutta luku- tai kirjoitusoperaatiota ennen kuin lue-muuta-kirjoita operaatio on suoritettu. Yhden isäntäoperaation kohdalla tämä ei vielä haittaa, mutta jatkuvasti toistuvana käyttökokemus kärsii huomattavasti.

Valtaosa sivustoista käyttää suorituskyvyn tasaisuuden testaamisen pelkästään synteettistä testiä, jossa koko aseman kapasiteetille kirjoitetaan satunnaista neljän kilotavun dataa jononsyvyydellä (queue depth) 32. Tämä on toimiva keino asemien arkkitehtuurien tutkimiseen ja sopii myös yritysasemien testaamiseen, missä koko kapasiteetin käyttö, pienet satunnaiskirjoitukset ja suuri jononsyvyys ovat normaalia. Kuluttajan näkökulmasta tämä ei kuitenkaan ole kovin realistista, sillä SSD-asemia käytetään pääasiassa käyttöjärjestelmälevyinä, jolloin aseman koko käyttö on epätodennäköistä ja asemalla on myös aina jonkin verran staattista dataa (aseman koko kapasiteettia ei tällöin voi käyttää satunnaiskirjoitustestissä).

Koska Muropaketin SSD-testien lähtökohtana on käyttäjäläheisyys, päätettiin suorituskyvyn tasaisuutta katsoa hieman eri kantilta kuin muut sivustot. Apuna käytettiin jälleen Iometer –ohjelmaa, jolla pyrittiin simuloimaan käytettyä asemaa kirjoittamalla asemalle satunnaista neljän kilotavun dataa jononsyvyydellä 32 yhden tunnin ajan, jonka jälkeen asemalle ajettiin samat testit kuin tyhjälle ja 90% täydelle asemalle. Käytettävä levytila rajattiin samaksi kuin pelkässä 90% täyttötestissä, jotka on listattu yllä olevassa taulukossa. Tämäkin testi on todennäköisesti rankempi, kuin mitä tehokäyttäjä tekee asemallaan eikä sen vuoksi ole täysin realistinen, mutta antaa kuvan siitä, mitä suorituskyky voi pahimmillaan olla. Toistettavuuden takia käyttöä jouduttiin simuloimaan Iometerillä, sillä muuten olisi vaikea taata, että kaikki asemat olisivat lähtökohtaisesti samassa tilassa.

  • CrystalDiskMark 3.0.3 x64
  • Adobe Lightroom 5.3 64-bit
  • Battlefield 4
  • BootRacer 4.6
  • Iometer 2010.03.25

Synteettiseen testaukseen käytettiin kuluttajienkin keskuudessa suosittua CrystalDiskMark-ohjelmaa, joka mittaa sekä perättäistä että satunnaista luku- ja kirjoitusnopeutta. Käytännönläheisempinä testeinä käytettiin erikokoisten tiedostojen kopiointia, Lightroomin asentajan purkua, ohjelman asennusta seka kuvien tuontia ohjelmaan, Battlefield 4 –pelin ja kampanjan latausaikaa ja viimeisenä Windowsin käynnistysaikaa.

 

CrystalDiskMark 3

Intelin 730-sarja pärjäsi perättäisessä lukunopeudessa yllättävän kehnosti ja 240 gigatavun malli jäi vain noin 450 megatavun sekuntinopeuteen. Myöskään RAID 0 –tilassa 730-sarja ei yltänyt yli yhden gigatavun siirtonopeuksiin, kun taas kaikki muut RAID 0 –konfiguraatiot ylsivät jopa yli 1,1 gigatavun nopeuksiin.

Perättäisessä kirjoitusnopeudessa 480 gigatavun Intel SSD 730 pärjäsi hieman paremmin, mutta 240 gigatavun malli oli verrattuna moniin muihin asemiin hidas. Osasyynä tähän on 128 gigabitin NAND-piirit, mutta vastaavat piirit ovat käytössä myös 256 gigatavun ADATA SP920:ssä, joka oli Inteliä selvästi nopeampi. Ero ADATA:n ja Crucialin 256 gigatavun malleilla oli myöskin melko huomattava, joka johtuu juuri NAND-piirien tallennuskapasiteettien erosta, sillä asemat ovat muuten identtiset.

RAID 0 –tilassa suorituskyky oli odotetusti noin kaksinkertainen yhteen asemaan verrattuna. Ainoa erikoisuus oli siirryttäessä kolmen aseman RAID 0 –konfiguraatioon, jossa suorituskyky ei juurikaan noussut kahden levyn konfiguraatiosta.

Sekä Crucialin että Intelin kohdalla oli havaittavissa pientä hidastumista käytön jälkeen. Pienoisena yllätykensä tuli Intelin hidastuminen, sillä suuren ylivarauksen vuoksi aseman suorituskyvyn olisi voinut olettaa suoriutuvan parempi. Toisaalta pieni hidastuminen on välttämätöntä ylivarauksen määrästä riippumatta ja on mahdollista, että aseman sisäiset roskienkeruu -algoritmit hidastavat isäntäoperaatioiden suorittamista.

Crucialilla oli pieni etumatka Inteliin nähden 512 kilotavun satunnaisluvussa, mutta molemmat pärjäsivät testissä hyvin. Huomattavaa on, että datan muuttuessa satunnaiseksi RAID 0:n skaalautuvuus ei enää ole lähelläkään täydellistä ja RAID 0 –konfiguraatiolla saavutettiin enää vain noin 60 % prosentin etu yhteen asemaan nähden.

512 kilotavun satunnaiskirjoituksessa erot kasvoivat jälleen ja erityisesti Intelin 730-sarjan 240 gigatavun malli jäi muiden jalkoihin. Myös käytöstä aiheutuva hidastuminen on hyvin esillä ja hieman yllättäen Intelin 730-sarja hidastui jopa noin 40 prosenttia, kun Crucialin M550 hidastui vain noin 25 prosenttia. RAID 0 –tilassa suorituskyvyn skaalautuvuus oli hieman paremmalla mallilla kuin edellisessä lukutestissä, mutta käytöstä johtuvaa hidastumista oli havaittavissa.

4K satunnaisluvussa erot asemien välillä olivat marginaalisia, mutta tässä testissä RAID 0:sta oli itseasiassa enemmän haittaa kuin hyötyä. Testin jononsyvyys on vain yksi, joten RAID 0:sta aiheutui vain ylimääräistä viivettä, sillä kerralla luettavan datan määrä on niin pieni, ettei sitä voi lukea rinnakkain kahdelta asemalta.

4K satunnaiskirjoituksessa RAID 0 –tilasta oli myöskin lähinnä haittaa juuri pienen jononsyvyyden vuoksi. Parempaan suorituskykyyn päästiin kaikkien asemien kohdalla ilman RAID 0 –tilaa, vaikka RAID 0 ei sinänsä hidastanut suorituskykyä huomattavasti. Muuta huomioitavaa testissä on Crucialin M550 erinomainen suorituskyky tyhjänä, mutta asemaa täytettäessä ja käytettäessä suorituskyvyn lasku oli melko suuri.

Vaikka jononsyvyys nousee 32:een, oli RAID 0 –tilasta vieläkin vain haittaa. Tämä on sinäsä outoa, koska jononsyvyyden kasvaessa rinnakkaisuuden merkityksen tulisi myös kasvaa ja näin ollen RAID 0 –tilasta pitäisi olla hyötyä myös suorituskyvyssä. Näin ei kuitenkaan ollut eikä allekirjoittanut itsekään tiedä tarkalleen miksi. Yksi mahdollinen syy on ohjelmistobugi, sillä CrystalDiskMark ei muutenkaan toimi erityisen hyvin eri jonosyvyyksillä eikä sen tulokset ole usein verrattavissa esimerkiksi Iometerillä saataviin tuloksiin.

Samoja outouksia löytyi myös 4K-32 satunnaiskirjoitustestistä eikä monissa tuloksissa ollut mitään järkeä. Esimerkiksi Intelin 730-sarjan 480 gigatavun malli oli testin mukaan noin 35% hitaampi tyhjänä kuin täytenä, kun taas 240 gigatavun mallilla tämä oli päinvastoin.

Sisältö

  1. Intel SSD 730 & Crucial M550
  2. Intel SDD 730 –sarjan SSD-asemat
  3. Crucial M550 -sarjan SSD-asemat
  4. RAID 0 -lohkokokojen vertailua
  5. Testikokoonpano & suorituskykymittaukset: CrystalDiskMark 3
  6. Tiedostojen kopiointi, Lightroom, Battlefield 4 & Windowsin käynnistyminen
  7. Loppuyhteenveto