Inleiding
De fabrikanten van solid state drives hebben in het afgelopen jaar een ware stormvloed van producten op de markt gebracht. Het professionele segment werd verrijkt met een aantal uitstekend presterende drives, waarvoor echter fors in de buidel getast moest worden. Voor het uitbrengen van goedkopere ssd's stortten de fabrikanten zich massaal op het reproduceren van referentieontwerpen op basis van de JMicron JMF601 en JMF602, maar de prestaties van ssd's met deze controllers zijn doorgaans ronduit teleurstellend gebleken: op het ene moment konden de drives razendsnel aanvoelen, terwijl ze op het andere moment niet vooruit te branden waren. Omdat de goedkopere ssd's van de verschillende fabrikanten alle op dezelfde referentieontwerpen waren gebaseerd, verschilden ze bar weinig van elkaar. Om zich toch enigszins te onderscheiden en de prestaties wat op te krikken, bedachten sommige fabrikanten zelf creatieve constructies. Zo smeedde OCZ twee JMicron-controllers met een raidchip aan elkaar, maar in onze review van de OCZ Apex concludeerde Tweakers.net al dat ook dit concept geen soelaas biedt. Het bleef wachten op een solid state drive die én goed presteert én betaalbaar is.
Toen OCZ in december aankondigde dat zijn Vertex-serie zou beschikken over een geheel nieuw type controller met 64MB cache en leessnelheden van maximaal 200MBps, ging het erop lijken dat het geduld beloond zou worden. Voor de Vertex zou OCZ naar de Barefoot-controller van de Koreaanse ontwikkelaar Indilinx grijpen. De ontwikkeling van de Barefoot was in het tweede kwartaal van 2008 afgerond en OCZ had een deal met de Koreanen gesloten die OCZ het recht gaf om als eerste fabrikant een ssd met deze controller uit te brengen. Terwijl de marketingafdeling van OCZ uitstekend werk deed om potentiële kopers van de nieuwe ssd op te warmen, werd het geduld van die kopers weer stevig op de proef gesteld: het zou nog tot halverwege maart 2009 duren voordat de Vertex verkrijgbaar werd.

Firmwarefiasco
De marktintroductie van de Vertex verliep echter niet zonder horten en stoten. Anand Lal Shimpi van AnandTech kreeg een pre-release exemplaar van de Vertex in handen en constateerde dat de prestaties ervan bij het uitvoeren van kleine schrijfacties net zo slecht waren als die van ssd's met de verguisde JMicron JMF602. Anand deed zijn beklag bij OCZ, dat geschrokken reageerde en het probleem doorschoof naar de firmwareontwikkelaars van Indilinx. Binnen enkele dagen toverde de Koreaanse chipbakker nieuwe firmware, versie 1122, uit de hoge hoed. De nieuwe firmware zorgde voor een drastische verbetering van de random schrijfprestaties, helaas wel ten koste van de sequentiële doorvoersnelheid. Ondertussen werd de levering van de Vertex opgehouden totdat alle voor de consument bestemde exemplaren van de nieuwe firmware voorzien konden worden.
OCZ en Indilinx bleven knutselen aan de firmware en brachten na enige tijd versie 1199 uit. Deze versie bleek echter een kapitale bug te bevatten, die tot gevolg had dat bij hoge belasting de ssd's vastliepen en voor het systeem onzichtbaar werden. Alleen door een power cycle konden de ssd's weer tot leven worden gewekt. De crashende drives zorgden bij heel wat gebruikers voor beschadigde bestanden en soms zelfs voor het defect raken van de Windows-installatie.
Firmware 1199 werd geleverd op een deel van de Vertexen van de eerste lichting, waaronder de twee exemplaren die Tweakers.net op 20 maart in bezit kreeg. Reeds twee uur na ingebruikname van de eerste Vertex werden we met een crashende drive geconfronteerd. De bug maakte het onmogelijk om onze standaard benchmarksuite op de beide Vertexen te voltooien. OCZ reageerde gelukkig adequaat door nog in de week nadat de problemen aan het licht kwamen een fix uit te brengen. Het uitvoeren van de update naar firmware 1275 bleek echter geen sinecure. Niet alleen zorgde de update voor het verlies van alle gegevens op de ssd, ook was het noodzakelijk om een - niet meegeleverde - jumper op de printplaat te plaatsen. Notebookgebruikers werden hierdoor genoodzaakt om hun drive uit te bouwen.
Ondanks de omslachtige updateprocedure adviseren we alle bezitters van een Vertex met firmware 1199 om zo snel mogelijk over te stappen naar de nieuwe firmware. De oude firmware maakt de Vertex tot een tijdbom die op onverwachte momenten voor een crash en mogelijk verlies van belangrijke gegevens kan zorgen. Eenmaal stabiel heeft de Vertex heel wat in huis, zoals op de komende pagina's zal blijken.
Specificaties en prijs
De OCZ Vertex is dankzij het nog exclusieve gebruik van de Indilinx Barefoot de eerste ssd met cachegeheugen in het lagere marktsegment. De serie is verkrijgbaar met een capaciteit van 30, 60, 120 en 250 gigabyte. OCZ belooft een maximale lees- en schrijfdoorvoersnelheid van respectievelijk 230 en 135MBps bij de modellen met 30 en 60GB capaciteit. De grotere modellen lezen met maximaal 250MBps en schrijven onder gunstige omstandigheden met 180MBps. Aanvankelijk zouden de twee kleinste modellen van 32MB cache voorzien worden en zouden de grotere modellen uitgerust worden met 64MB cache, maar later besloot OCZ om alle versies van een buffer van 64MB te voorzien. Een belangrijk verschil met de Intel X25-M en X25-E, die eveneens over dram beschikken, is dat de OCZ-ssd's het vluchtige geheugen ook gebruiken om userdata te cachen: de Intels gebruiken het dram enkel voor het optimaliseren van mappings en wear levelling, waardoor de kans op verlies van gebruikersdata door het cachen in principe veel kleiner is. Binnenin de Barefoot-controller stuurt een energiezuinige ARM7-core een vierkanaals flashcontroller aan. Het dram-geheugen in de Vertex dient ook als werkgeheugen voor de processor.
OCZ heeft de Vertex een aantrekkelijke prijs meegegeven. Het kleinste model, 30GB, is momenteel ongeveer tien euro duurder dan de Core V2, die over een enkele JMicron-controller beschikt. De grotere modellen zijn consequent goedkoper dan de OCZ Apex met een dubbele JMicron-controller, terwijl de Vertex per gigabyte pakweg de helft kost van wat voor de Intel X25-M betaald moet worden. Ssd's uit de Mobi 3500-serie van Mtron zijn ruim drie keer zo duur bij een capaciteit van 64GB en 40 procent duurder bij een capaciteit van 32GB.
Capaciteit | Core V2 | Apex | Vertex | Intel X25-M | Mtron Mobi 3500 |
30/32GB |
Onbekend |
|
Onbekend |
|
Onbekend |
60GB |
Onbekend |
Onbekend |
Onbekend |
|
|
80GB |
|
|
|
Onbekend |
|
120GB |
Onbekend |
Onbekend |
Onbekend |
|
|
160GB |
|
|
|
Onbekend |
|
250GB |
Onbekend |
Onbekend |
Onbekend |
|
|
Testprocedure
De Vertex werd getest op ons nieuwe testplatform met een Core i7 920-processor en een Intel ICH10R-southbridge. Op de komende pagina's worden de prestaties vergeleken met de Intel X25-M, Mtron Pro 7000, OCZ Apex, A-Data Series 300 en de Memorycorp SF4. De laatste drie ssd's in dit rijtje zijn gebaseerd op de JMicron JMF602, waarbij de eerste twee ssd's mlc-geheugen gebruiken en de laatste het snellere slc-flash. Aan de Samsung SpinPoint F1 1TB is de taak de eer van de traditionele mechanische harde schijf hoog te houden.
Low-level-prestaties
Op een schone drive, die net een update naar firmware 1299 heeft gekregen, haalde de Vertex moeiteloos de beloofde sequentiële lees-transferrate van 230MBps. Winbench 99 toonde zelfs een doorvoersnelheid van 235MBps. Zodra de drive is volgeschreven en de controller meer moeite krijgt met het optimaliseren van de mappings, nemen de transferrates overigens snel af. Na de volledige eerste run van onze benchmarks, waarin er zo'n 150GB aan data naar de Vertex werd geschreven, liep de leessnelheid terug naar ongeveer 110MBps.
De Intel X25-M spant nog steeds de kroon als het om sequentiële leessnelheid gaat. Op de derde plaats volgt de OCZ Apex. De score van de Apex in Winbench 99 bleef ver verwijderd van het maximum van 240MBps dat de Apex in ATTO Disk Benchmark haalde. De twee ssd's van Mtron kunnen hun grijze haren niet verbloemen; ze blijven zelfs achter op het resultaat van de Samsung SpinPoint F1. Hierbij moet wel de kanttekening worden geplaatst dat de transferrate van de Samsung nabij het einde van de platter afloopt tot 58MBps.
De Vertex heeft een uitstekende schrijf-transferrate en gaat alle andere ssd's - de Intel X25-M incluis - ruim voorbij. De Apex komt in deze test, die werd uitgevoerd in IOMeter, opnieuw tot een teleurstellend resultaat. In ATTO Disk Benchmark haalt hij wél een bevredigende sequentiële schrijfsnelheid, van 171MBps.
De leestoegangstijd van de Vertex blijft enkele tientallen microseconden achter bij de twee Mtron-ssd's, die zijn gebaseerd op slc-geheugen. Dit geheugen, waarbij één bit per cel wordt opgeslagen, heeft een lagere latency dan het goedkopere multi level cell-geheugen in de Vertex. Met het resultaat van 90 microseconden bevindt de Vertex zich op hetzelfde niveau als de Intel X25-M en is hij tweemaal zo snel als de ssd's met een JMicron JMF602.
Wellicht de beste indicatie voor de praktijkprestaties van een flash-ssd is de gemiddelde schrijfresponstijd. Solid state drives met een JMicron-controller presteren catastrofaal slecht op deze grootheid. Om te voorkomen dat, door de grote verschillen, de grafiek onleesbaar wordt, zijn de resultaten van de snelle en de trage ssd's opgeknipt. De Indilinx Barefoot haalt met een schoon flashgeheugen een fantastisch lage schrijfresponstijd van 140 microseconde. Kennelijk beschikt de controller over een goed functionerende methode om willekeurige schrijfacties te converteren naar sequentiële i/o. Ook de Intel X25-M beheerst dit trucje en haalt een nog wat beter resultaat. Voor de Mtron Mobi 3000 en Pro 7000 geldt dat de prestaties net boven het niveau van een harde schijf met write-back cache liggen.
De Vertex en X25-M zullen hun uitstekende resultaten overigens alleen halen wanneer hun controllers direct naar lege geheugenpages kunnen schrijven: een reeds volgeschreven ssd zal minder goed presteren. In onze voorgaande ssd-reviews is de achtergrond van dit verschijnsel al uitgebreid besproken.
De vier getallen in de onderstaande grafiek tonen in één oogopslag waarom de JMicron JMF602 in de praktijk zo problematisch presteert en de Vertex wél potentie heeft. De gemiddelde schrijfresponstijd van bijna 200 milliseconde zorgt ervoor dat de gebruiker van een OCZ Apex bij een ongelukkige opeenstapeling van schrijfacties soms secondenlang op respons van zijn systeem moet wachten. Het slc-geheugen in de Memorycorp SF4 helpt wel wat om de ellende te beperken maar kan door de onbekwaamheid van de ssd-controller niet voorkomen dat de schrijflatencies onacceptabel hoog blijven.
De fileserver-simulatie van IOMeter bestaat uit een mix van willekeurig uitgevoerde i/o's met een verhouding van 80/20 tussen lezen en schrijven en een transfergrootte van 512 bytes tot 64kB. De test worden uitgevoerd met een queue van 1 tot 64 uitstaande i/o's, waarna een gewogen gemiddelde wordt berekend. De Vertex levert goed werk af en neemt ruim afstand van alle ssd's behalve de X25-M, die ook in deze benchmark onverslaanbaar blijkt. De JMicron JMF602 zet dramatisch slechte cijfers op de klok.
Performance-degradatie
Hoewel flashgeheugen vergeleken met mechanische harde schijven een erg korte leestoegangstijd heeft en dankzij meerkanaals controllers uitstekend kan presteren op sequentiële i/o, vormen de schrijfprestaties de achilleshiel. Schrijven gaat prima zolang het in grote blokken plaatsvindt of wanneer er direct naar lege geheugenpages geschreven kan worden, maar het aanbrengen van kleine, willekeurige wijzigingen in flashgeheugen gaat door de grote overhead doorgaans erg traag. In onze vorige artikelen is deze beperking van flashgeheugen uitgebreid toegelicht.
Om de prestaties van willekeurige schrijfacties te verbeteren, beschikken de betere ssd-controllers over algoritmen waarmee willekeurige schrijfacties worden omgezet naar sequentiële i/o. In plaats van gegevens ter plekke te wijzigingen worden deze gemapt naar vrij geheugenpages, die snel en zonder overhead geprogrammeerd kunnen worden. Deze methode werkt effectief zolang er voldoende vrije geheugenpages beschikbaar zijn. Een ssd die eenmaal is volgeschreven zal minder goed presteren. In de praktijk gebeurt dit sneller dan verwacht. Bij het verwijderen van bestanden in het bestandssysteem worden alleen de verwijzingen naar het bestand weggehaald; de feitelijke gegevens blijven op hun plaats totdat deze door nieuwe nullen en enen worden overschreven. Ssd-controllers hebben vooralsnog geen weet van de gegevens die door het bestandssysteem ongeldig zijn verklaard; daardoor zullen ze de hoeveelheid vrije ruimte krapper 'inschatten' dan het bestandssysteem.
T13, de organisatie die verantwoordelijk is voor de ontwikkeling van de ATA-standaard, heeft enige tijd geleden de ATA8-ACS-specificatie voorgesteld, die van het trim-commando is voorzien. Dit nieuwe commando voorziet in een methode om ATA-apparaten op de hoogte te brengen van ongeldig verklaarde gegevensblokken. Deze informatie stelt het opslagmedium in staat vervolgens interne optimalisaties uit te voeren. De ssd kan besluiten de blokken te wissen en hoeft geen overbodige wear levelling meer te doen, wat zowel de prestaties als de levensduur van de ssd ten goede komt. Windows 7 zal het trim-commando ondersteunen, en Microsoft heeft voorgesteld om ondersteuning van ATA8-ACS verplicht te stellen voor apparaten die in aanmerking willen komen voor het Windows 7 Storage-logo. De Linux-kernel kan sinds versie 2.6.28 met het commando overweg.
De test
Van de ssd's die we tot op heden hebben getest zijn de Intel X25-M en de OCZ Vertex gevoelig voor performance-degradatie. Om tot een eerlijke vergelijking met de andere ssd's te komen, werden de X25-M en de Vertex onderworpen aan drie runs van onze benchmarks, waarin praktijktraces van disk-i/o worden afgespeeld. Gedurende een periode van drie tot zes uur, afhankelijk van de snelheid van de drive, wordt er ongeveer 150GB aan gegevens weggeschreven. Rustpauzes in de originele trace worden verkort tot maximaal 50 milliseconde, waardoor de drives onder een continue belasting staan en geen tijd voor 'onderhoudswerkzaamheden' hebben. De ssd's worden dus zwaarder belast dan in de praktijk ooit voor zal komen.
Ons exemplaar van de Vertex is, met een capaciteit van 30GB, de kleinste variant. De Vertex is hierdoor in het nadeel ten opzichte van de X25-M, die 80GB aan opslagruimte biedt en dus langer over onbeschreven geheugenpages kan beschikken. Zowel de X25-M als de Vertex tonen een stevige prestatieafname. Bij de X25-M zet deze door in de derde run, terwijl er bij de Vertex reeds na de tweede run een kentering plaatsvindt. In de derde run worden de prestaties weer beter. De afname is het sterkst bij omstandigheden waarin er veel schrijfacties plaatsvinden, bijvoorbeeld bij de traces uit de Workstation Index, waarin databewerking van onder andere audio- en videoapplicaties plaatsvindt. In de Boot & Launch Index verliest de Vertex tussen de eerste en de slechtste run 47 procent; bij de X25-M is de afname 48 procent. In de Workstation Index liggen de afnames op respectievelijk 65 en 59 procent.
Voor het correct interpreteren van deze scores is het belangrijk te begrijpen dat de prestatieafname juist wordt veroorzaakt door pogingen van de ssd-controller om de prestaties te optimaliseren. Het is dus een feature die onder de testomstandigheden als bug naar voren lijkt te komen. Zonder optimalisaties zou de ssd echter altijd op een lager niveau presteren, tenzij er een grote hoeveelheid reservecapaciteit aangehouden zou worden. De gebruiker kan zelf hieraan bijdragen door de Vertex of X25-M gedeeltelijk te partitioneren. Op de komende pagina hebben we het gemiddelde van de drie runs gebruikt om de prestaties van de Vertex en de X25-M met de andere ssd's te vergelijken.
Desktopprestaties
De OCZ Vertex levert uitstekende prestaties in de workloads die samen de Desktop StorageMark 2006 Index vormen. De index representeert het intensieve gebruik van solid state drives in laptops waarbij zowel programma's als data op de drive worden geplaatst. Na drie runs zet de Vertex een gemiddelde neer dat een procent of acht achterblijft bij de Intel X25-M, maar beter is dan dat van de Mtron-drives. De prestatiewinst ten opzichte van een Samsung SpinPoint F1 is overtuigend. Dit kan niet gezegd worden van de resultaten van de ssd's met een JMicron JMF602: die zijn ronduit belabberd. De hoge wachttijden die optreden bij het uitvoeren van kleine schrijfacties doen deze ssd's de das om en maken de mlc-versies meer dan twee keer zo traag als de Samsung.
Ssd's zullen vanwege hun hoge prijs per gigabyte niet snel voor hardcore workstation-workloads ingezet worden, althans niet voor de databewerking die daarbij hoort. Gebruikers die de kostbare opslagruimte van een Vertex toch graag willen gebruiken voor het bewerken van audio- en videobestanden, zullen merken dat de prestaties gemiddeld genomen 80 procent beter zijn dan die van de Samsung SpinPoint F1. Dit is een prima resultaat gezien de beperkingen van flashgeheugen bij het halen van hoge schrijfprestaties. De Vertex presteert in de workstation-index op hetzelfde niveau als de Intel X25-M en de Mtron Pro 7000. Het prestateniveau van de Vertex is ook hier wederom een enorme stap voorwaarts ten opzichte van de Apex.
De meest voorkomende toepassing van ssd's in desktopsystemen is die als boot- en applicatieschijf. In de Boot & Launch Index zijn traces opgenomen van diverse office-applicaties en games. De prestaties in deze workloads zijn met name afhankelijk van de lees- en schrijflatencies. Hoge sequentiële transferrates zijn van minder belang. De Intel X25-M plaatst hier een demarrage die door de andere ssd's niet kan worden beantwoord. De OCZ Vertex zet desalniettemin hoge prestaties neer, die beter zijn dan die van de beide Mtron's. Ten opzichte van de Samsung SpinPoint nemen de i/o-prestaties gemiddeld met een factor drieënhalf toe, en vergeleken met de Apex is de Vertex zelfs bijna zes keer sneller. Dat zijn verschillen die ertoe doen.
Hoewel mlc-geheugen een prima keuze is voor thuisgebruik, blijft slc de aangewezen technologie voor intensief servergebruik. Slc-geheugen kan ongeveer tien keer zoveel schrijfacties verdragen als mlc en heeft lagere latencies. De Vertex wordt om die reden niet in de markt gezet als een component voor professionele toepassing. Toch is het interessant om te kijken hoe de Barefoot-controller presteert in server-workloads.
Database-applicaties hebben zeer veel baat bij de lage latencies van solid state drives. Een voorwaarde is wel dat de schrijfprestaties in orde zijn, wat niet het geval is bij de ssd's met een JMicron-controller: die overtroeven traditionele harde schijven alleen als er vrijwel uitsluitend leesacties plaatsvinden. Hoewel de Vertex niet kan tippen aan de superieure databaseprestaties van de Intel X25-M, zijn de prestaties geen reden voor schaamte: ze liggen op het niveau van de twee slc-drives van Mtron. Slc-ssd's gebaseerd op de Indilinx Barefoot zullen puike serverprestaties bieden.
Energieverbruik
Een laag energieverbruik is een van de beloofde voordelen van solid state-opslag. De OCZ Apex stelde met zijn hoge energieverbruik ernstig teleur: de twee JMicron-controllers en de extra JMicron JMB390-raidchip bleken een energieverslindend trio. De ontwikkelaars van Indilinx daarentegen hebben wat betreft het energieverbruik voortreffelijk werk afgeleverd. Ondanks een onboard cache van 64MB vraagt de Vertex in idle een vermogen van slechts 0,41W - de laagste vermogensopname die we tot nu bij ssd's hebben gemeten. Het energieverbruik van de Mtron-ssd's en de Intel X25-M kon helaas niet worden bepaald.
De meting van het energieverbruik onder load vond plaats tijdens het draaien van de IOMeter-fileserversimulatie. De Vertex neemt genoegen met een vermogen van 0,72 watt, terwijl de Apex met een opname van 6,18 watt belachelijk veel meer stroom nodig heeft. Zelfs desktopschijven met een toerental van 5400rpm zijn zuiniger.
Conclusie
OCZ levert met de Vertex eindelijk het product waarop vele tweakers sinds het verschijnen van de eerste snelle en peperdure ssd's hebben gewacht: een ssd die niet alleen betaalbaar is, maar ook presteert. Het is spijtig dat een gebrekkige kwaliteitscontrole bij OCZ sommige vroege kopers opzadelde met een product dat nog moest worden afgebakken, maar eenmaal voorzien van stabiele firmware levert de Vertex solide prestaties en toont hij zich dankzij de voortreffelijke schrijfprestaties sterk in elke discipline. Het geringe energieverbruik maakt de Vertex bovendien geschikt voor toepassing in notebooks en netbooks.
De prestaties van de Vertex blijven in de meeste benchmarks weliswaar achter bij die van de Intel X25-M, maar het verschil in snelheid wordt ruimschoots goedgemaakt door de veel lagere prijs die OCZ voor zijn drives vraagt. Voor pakweg 170 euro, een prijs die power users gewend waren te betalen voor 10.000rpm-disks met een beperkte capaciteit, biedt de Vertex voldoende opslagcapaciteit voor een Vista-installatie, applicaties en een paar games.
Binnenkort zal Tweakers.net nader onderzoek doen naar de prestaties van de Vertex in raid-0. Twee exemplaren van 60GB evenaren de prijs van de X25-M en leveren de helft meer opslagcapaciteit. Veel aanstaande ssd-kopers twijfelen tussen een Vertex in raid en een X25-M; dat maakt het interessant te bekijken hoe deze opties zich wat betreft prijs en prestaties tot elkaar verhouden.