Inleiding: nieuwe Pro-generatie
Samengevat
Samsung heeft met de 850 Pro zijn eerste consumentendrive met 3d-v-nand uitgebracht. Dat type flashgeheugen moet de weg naar goedkopere, grotere ssd's vrijmaken. De 850 Pro is echter nog prijzig, maar wel snel. De iets oudere 840 Evo-serie is goedkoper en, met dezelfde controller aan boord, nog iets sneller. Het wachten is dus op goedkopere drives met v-nand aan boord.
Pluspunten
-
Eerste consumentendrive met v-nand
-
Sneller dan vorige Pro-generatie
-
Geen prestatieverlies
Minpunten
-
840 Evo-drives sneller en goedkoper
Eindoordeel
Samsung mag zich al geruime tijd rekenen tot de grootste levenanciers van solid state drives in Nederland en België. De grote opmars begon met de 830-serie, waarna de 840-serie met de Evo- en Pro-varianten de dominante marktpositie overnam. De Evo-drives gaan de concurrentie met de goedkopere drives van onder meer Crucial aan, terwijl de Pro-drives vooral op prestaties concurreren.
De nieuwste generatie drives uit de Zuid-Koreaanse stal heeft de naam 850 Pro gekregen. De 850 Pro-serie is in versies van 128GB tot 1TB verkrijgbaar, waarbij alle drives het standaardformaat van een 2,5"-drive hebben. De ssd's zijn 6,8 millimeter dik en wegen maximaal 66 gram.
/i/1404073453.jpeg?f=imagenormal)
De 850 Pro-serie moet vanaf 1 juli 2014 verkrijgbaar zijn. Prijzen zijn op het moment van schrijven nog niet bekend, maar zouden niet veel verschillen van die van de 840 Pro. We namen de drives onder handen om te kijken hoe ze zich verhouden tot de vorige generatie Pro-drives en de Evo-serie van Samsung. Daarnaast nemen we enkele high-end drives van Intel en OCZ in de vergelijkingen mee: de 850 Pro moet zich met de snelste drives meten. Drives die vooral op budget concurreren en niet op snelheid, zoals de M500 en M550 van Crucial, hebben we daarom niet meegenomen.
Wat maakt de 850 Pro bijzonder?
De 850 Pro-drives hebben een aantal kenmerken die we nog van de vorige serie, de 840 Pro, kennen. Zo is de interface met sata-600 ongewijzigd, maar belangrijker: de controller is niet nieuw. Hoewel in de 840 Pro nog de MDX-controller werd gebruikt, kreeg de 840 Evo voor het eerst de MEX-controller aan boord. Diezelfde controller wordt nu ook in de 850 Pro gebruikt.
| Drive | 850 Pro | 840 Pro | 840 Evo | 840 |
|---|
| Controller |
MEX |
MDX |
MEX |
MDX |
| Nand |
3xnm 3d-v-nand |
21nm mlc (vlak) |
19nm tlc (vlak) |
21nm tlc (vlak) |
| Cache |
256MB lpddr2 (128GB)
512MB lpddr2 (256GB, 512GB)
1GB lpddr2 (1TB) |
256MB lpddr2 (128GB)
512MB lpddr2 (256GB, 512GB) |
256MB lpddr2 (120GB)
512MB lpddr2 (250GB, 500GB)
1GB lpddr2 (1000GB) |
256MB lpddr2 (120GB)
512MB lpddr2 (256GB, 500GB)
|
| Capaciteiten |
128GB, 256GB, 512GB, 1TB |
64GB, 128GB, 256GB, 512GB |
120GB, 250GB, 500GB, 750GB, 1000GB |
120GB, 250GB, 500GB |
| Garantie |
5 jaar |
5 jaar |
3 jaar |
3 jaar |
Die MEX-controller wordt door Samsung zelf gemaakt en beschikt over drie Cortex R4-cores die op 400MHz werken. De MDX van de 840 Pro werkte op 300MHz, dus theoretisch is de controller in de 850 Pro 33 procent sneller. De controller wordt bijgestaan door 256MB ddr2-cache in de 128GB-drives. In de 256GB- en 512GB-versies is dat 512MB cache en in de 1TB-uitvoering is 1GB cache beschikbaar.
Om die snelheid te benutten is in de 850 Pro-serie ook het nand, of flashgeheugen, aangepast. Samsung maakt niet langer gebruik van 21nm-mlc-geheugen, zoals in de 840 PRo, of van 19nm-tlc-geheugen, zoals in de Evo-serie. In plaats daarvan is Samsung voor de 850 Pro overgegaan op 3d-v-nand, met maar liefst 32 lagen. Nu worden nand-chips al langer opeengestapeld, maar dat betreft individuele dies, die in een verpakking worden gestapeld. Het 3d-v-nand werkt volledig anders dan we gewend waren.
/i/1404072997.jpeg?f=imagenormal)
Met het 3d-v-nand van Samsung wordt het nand binnen de dies gestapeld. Op een enkele wafer zitten dus verschillende lagen geheugencellen. Het nand in de 850 Pro is inmiddels alweer de tweede generatie 3d-v-nand met 32 lagen; de eerste generatie bestond uit 24 lagen. Verrassend genoeg, of zoals straks zal blijken misschien juist niet, gebruikt Samsung een '30nm class'-procedé voor het 3d-nand. Met andere woorden, de lithografie zit tussen de 30nm en 39nm. Dat is een stuk groter dan de 19nm waarop de laatste nand-chips van Samsung gemaakt worden.
Groter, dus beter
Waarom kan Samsung een groter of ouder lithografieproces gebruiken voor modern nand? Daarvoor moeten we een klein stukje de nand-wafer en de flash-cel induiken. In een mlc- of tlc-geheugencel wordt een elektrische lading in een mosfet, een type transistor, opgeslagen. De elektronen zitten daarbij in de geleidende laag van de floating gate. Hoe kleiner het procedé waarmee die transistors gemaakt worden, hoe kleiner het volume waarin die elektronen gevangen kunnen worden. Met mlc- en vooral tlc-geheugen moeten daarom zeer weinig elektronen het ladingsverschil tussen de bits genereren. Bovendien liggen de cellen dicht bij elkaar, wat makkelijk onderlinge interferentie veroorzaakt. Daarnaast slijten de cellen makkelijker, omdat de geleidende gate door zijn geringe dikte makkelijk kan kortsluiten.
/i/1404073392.gif?f=imagenormal)
Met het 3d-nand maakt Samsung gebruik van een ander ontwerp voor de cellen. In plaats van floating-gate-mosfets ontwikkelde Samsung zogeheten charge trap flash-cellen. Daarbij wordt de elektrische lading die de enen en nullen representeert in een isolerende laag om een channel heen opgeslagen, wat de afmetingen van die laag vergroot. Door dat ontwerp verticaal toe te passen, kunnen de individuele cellen kleiner gemaakt worden, terwijl het de kans op interferentie en lekkage verkleint.
/i/1404073059.jpeg?f=imagenormal)
Bovendien is de programmeertijd korter, wat de prestaties moet verbeteren. Bij steeds kleinere procedés werd die programmeertijd juist steeds langer, wat gecompenseerd moest worden met het parallel aansturen van verschillende chips. De huidige generatie 3d-v-nand heeft een capaciteit van 128Gbit, maar in de toekomst zegt Samsung de capaciteit te kunnen opschroeven tot 1Tbit per chip. Die schaalbaarheid is nog zonder stappen naar kleinere procedés en zonder de overstap van mlc naar tlc-nand.
Synthetische benchmarks: AS-SSD
Om de doorvoersnelheid en de random i/o-prestaties met 4kB-blocks te meten maken we gebruik van AS-SSD. Een bijzondere eigenschap van AS-SSD is dat de schrijftests worden uitgevoerd met niet-comprimeerbare data. Zo zijn we ook bij de Sandforce-ssd's, die realtime-compressie toepassen, in staat om de worst-case-schrijfsnelheid te meten.
De 850 Pro-drives staan comfortabel bovenaan met lezen. Het v-nand kan wat sneller data aanleveren dan de andere drive met Samsungs MEX-controller, de 840 Evo. Het schrijven gaat met de 1TB-drive nog iets sneller, terwijl de 128GB-drive wat trager is dan de overige drives. Dat zijn we wel gewend van kleinere drives; de nand-dies kunnen daarin minder parallel worden aangestuurd, simpelweg omdat er minder zijn.
De random-read-prestaties zijn bij de 850 Pro dik in orde, maar de Evo is toch iets sneller. Waar die tien procent bij de Evo vandaan komt, kunnen we niet verklaren. Met schrijven van random data zijn de MEX-controllers van de Evo- en Pro-drives ongeveer even snel, maar de Intel- en Indilinx-controllers voeren de lijst aan.
Synthetische benchmarks: IOMeter
Een transfersize van 4kB, zoals in de AS-SSD-test, is slechts een van de vele soorten transacties die een ssd in de praktijk te verwerken krijgt. Om een compleet beeld van de prestaties te krijgen hebben we met behulp van IOMeter ook de lees- en schrijfsnelheden gemeten bij sequentiële en random-i/o's met een exponentieel oplopende transfergrootte van 512 bytes tot en met 256kB.
Om te onderzoeken in hoeverre de ssd's voor command queuing geoptimaliseerd zijn, zijn de tests met een queue-diepte van achtereenvolgens een en acht gelijktijdige i/o's uitgevoerd. Een wachtrij van acht i/o's kan in zware multitaskingscenario's voorkomen. Een grotere queue-diepte is voor desktopgebruik onwaarschijnlijk.
Random-read-prestaties
De verschillen tussen de nieuwe en oude Pro-drives zijn zeer gering. De Samsung-drives zijn als groep een flink stuk sneller dan de overige geteste drives. Bij qd=8 zijn de Samsung-drives nog altijd dominant.
Random-write-prestaties
De 850 Pro-serie presteert een stuk beter dan de 840-ssd's, waarbij zelfs de 128GB-drive goed meekomt. Vooral bij een hogere queue depth presteren de nieuwe Pro's prima.
Vooral bij het lezen van grotere blokken laten de Samsung-drives, en in het bijzonder de 850 Pro-serie, de concurrentie achter zich. De verschillen worden nog eens uitvergroot bij qd=8, waarbij de snelheid van de Pro-drives de rest ver achter zich laat.
Bij sequentieel schrijven zijn de verschillen tussen de drives, zeker bij geringe queue depth, niet zo uitgesproken. Zodra meer wordt gemultitasked bewijzen de 850 Pro-drives zich de snellere, maar de Vertex-drives van OCZ scoren hier ook uitstekend.
Realworld-benchmarks: traces
Om een beeld te geven van de praktijkprestaties van de ssd's gebruiken we de door Tweakers ontwikkelde StorageMark-benchmarks. Het hoe en waarom van deze trace-based benchmarks vind je in deze .plan.
Boot StorageMark 2011
Boot StorageMark 2011 laat de prestaties zien van een bootdrive waarop het besturingssysteem, applicaties en games zijn geïnstalleerd, en waarop een kleine hoeveelheid gebruikersdata aanwezig is.
Het indexcijfer bestaat voor zestig procent uit de resultaten van twee traces van het booten van Windows 7 en het starten van veelgebruikte applicaties. De resultaten van de desktopworkload-trace worden voor vijftien procent meegewogen. In deze trace worden webbrowsers, e-mailprogramma's, eenvoudige beeldbewerkingsprogramma's en kantoorapplicaties gebruikt. Twintig procent wordt bepaald door gametraces. De resterende vijf procent komt voor rekening van een trace waarin een groot softwarepakket wordt geïnstalleerd, terwijl er downloads plaatsvinden en lichte applicaties worden gedraaid, zoals een browser. De traces worden uitgevoerd door Intels NAS Performance Toolkit, die niet-comprimeerbare data genereert.
Samsung heeft met zijn Evo-drive nog steeds de snelste drive in onze gewogen Boot-traces in handen. De nieuwe Pro-drives volgen echter op korte afstand en zijn sneller dan de vorige Pro-generatie.
Home & Office StorageMark 2011
Deze index geeft een indicatie van het gebruik van een disk als primair opslagmedium voor het besturingssysteem, applicaties en data, ingezet voor kantoor- en webgebruik. De desktop-workload-trace is goed voor zestig procent van de index. Voor deze trace worden 90.000 lees- en 33.000 schrijfbewerkingen uitgevoerd, die voor de helft uit sequentiële bewerkingen bestaan. In de index zijn verder boot-, game-, kopieer- en software-installatietraces meegenomen.
Ook in de Home & Office StorageMark, een reflectie van dagelijks gebruik, scoort de Evo veruit het best. De nieuwe Pro-drives zijn weer een stuk sneller dan de 840-generatie, maar moeten de Evo-drives wel voor zich dulden.
Workstation StorageMark 2011
De Workstation StorageMark geeft een beeld van de prestaties van de primaire drive in een systeem dat wordt gebruikt voor professionele beeld- en videobewerking. De index wordt voor 55 procent bepaald door twee traces van respectievelijk een grafisch workstation en een video-editing-workstation. Het zwaartepunt van deze benchmark wordt gevormd door 370.000 random leesacties en 250.000 random schrijfacties.
In de beeldbewerkingstrace wordt gewerkt aan zeer grote Photoshop-bestanden en worden fotocollecties met grote raw-bestanden bekeken en bewerkt in Lightroom. Deze trace bestaat voor 55 procent uit schrijftransacties. Als we naar het datavolume kijken, komt zelfs twee derde van het verkeer voor rekening van de schrijfacties. Het gaat daarbij overwegend om niet-sequentiële schrijfacties op de scratchfile van Photoshop en de pagefile van Windows. Voor de videobewerkingstrace wordt Sony Vegas Pro losgelaten op een groot videoproject, met tientallen lossless gecomprimeerde full-hd-videofragmenten. Deze trace bestaat bijna helemaal uit niet-sequentiële leestransacties.
Met een geringere weging maken ook de desktop-workload-, boot-, filecopy- en software-installatietraces deel uit van deze index.
De verschillen tussen de Evo-drive en de nieuwe 850 Pro-drive zijn niet gigantisch, maar voor workstation-workloads is de Pro toch de betere drive. Zeker vergeleken met de oude serie is de 850 Pro een duidelijke verbetering.
Voor gamers is de 850 Pro-serie eveneens een prima keuze, maar gezien de prijs kunnen zij beter kijken naar de Evo-serie, die meer capaciteit voor minder geld biedt.
Performance-degradatie
Om normaal gebruik van een ssd te simuleren worden tijdens de benchmarks vier runs gedraaid. Tijdens de eerste run staat er 80GB data op de schijf. Tijdens de tweede run is de halve ssd gevuld en tijdens de derde run zorgen we ervoor dat er nog maar 10GB vrije ruimte beschikbaar is. Tijdens run vier wordt de ssd helemaal volgeschreven, op 4GB na, die nodig is om tijdens de test nieuwe bestanden te kunnen wegschrijven.
We hebben de resultaten van de eerste drie runs gemiddeld en deze vervolgens verwerkt in de StorageMark-indices. De vierde run is uitsluitend bedoeld om te kijken of de prestaties afnemen als de ssd nagenoeg vol is.
De 840 Pro-generatie liet nog flinke prestatieverminderingen zien naarmate de drive volliep, maar met de introductie van de MEX-controller is dat verleden tijd. Zowel de 840 Evo- als de 850 Pro-serie heeft weinig last van degradatie, afgezien van een dipje bij de 512GB-uitvoering.
De 840 Pro liet bij de Home & Office-test nog flinke prestatievermindering zien, maar daarvan is bij de 850 Pro geen sprake meer. Alleen heeft de 512GB-uitvoering opnieuw een dipje in de derde run.
De 840 Pro liet nog flinke degradatie zien. Met de 850 Pro is de huishouding van de MEX-controller veel beter in orde. Ook bij een vrijwel volle drive presteert de 850 Pro nog vrijwel als nieuw.
Met games is de 850 Pro de snelste keus en dat zonder degradatie. Gezien de flinke meerprijs ten opzichte van de 840 Evo zal die laatste toch de betere keus zijn voor gamers; dat geld kun je beter aan een videokaart besteden.
Energiemetingen
We meten het opgenomen vermogen van de drives direct aan de sata-voedingskabel met behulp van digitale multimeters. Dat doen we terwijl de drives niets doen, terwijl ze willekeurige data schrijven en tijdens de meest intensieve operatie, het schrijven van sequentiële data.
Wie een laptop van een ssd wil voorzien, kan waarschijnlijk het best voor een willekeurige Samsung-drive kiezen. Ze zijn idle allemaal een stuk zuiniger dan de concurrentie en idle is over het algemeen toch de meestvoorkomende activiteit van een systeem.
Moet de ssd toch aan de bak, dan is de 850 Pro-serie niet meer de zuinigste optie. Vergeleken met de vorige serie, de 840 Pro, verstoken ze zelfs meer energie. Zeker de grotere capaciteiten lusten wat extra's.
In het worst-case-scenario, sequentiële schrijfacties, is de nieuwe Pro-serie ook wat minder zuinig dan de vorige generatie. Alleen de kleinste drive, met minder chips, is wat zuiniger dan de 840 Evo.
Conclusie: een nieuwe weg
We kunnen de gecombineerde resultaten van de traces, die de voor de praktijk meest relevante indicatie van de prestaties bieden, samenvatten in de StorageMark-index die we hieronder weergeven. Daarin zijn de verschillende traces meegenomen.
De kleinste drive, de 128GB-versie, is logischerwijs altijd iets trager, maar door de 3d-v-nand-toepassing lijdt deze drive nauwelijks aan gebrek aan parallelisme. Samen met de Evo-drive zijn de nieuwe 850 Pro-drives veruit de snelste ssd's die momenteel te koop zijn. Van degradatie van de trace-prestaties is nauwelijks sprake en vooral idle zijn de drives zeer zuinig.
Wie de snelste drives in zijn systeem wil hebben, moet toch naar de 840 Evo uitkijken. Voor meer zakelijk gebruik, bijvoorbeeld in een workstation, is de nieuwe 850 Pro de betere keus. Voor de drive moet wel meer betaald worden; je krijgt dan echter geen drie, maar vijf jaar garantie. De prijs van de nieuwe 850 Pro is de grootste beslissende factor. Op het moment van schrijven is die echter nog niet bekend, maar volgens Samsung zou die op het niveau van de 840 Pro, of iets daaronder liggen. Daarmee is de 840 Evo stukken goedkoper, maar ook de Vertex 460 en Vector 150 zijn voor minder te krijgen. Die zijn echter, de 840 Evo uitgezonderd, allemaal trager dan de nieuwe 850 Pro.
De goedkoopste is de nieuwe 850 Pro dus niet en veelal is de minder dure 840 Evo, met dezelfde controller, sneller. Op de 850 Pro zit echter meer garantie en voor sommige werklasten is hij wat sneller. De drive markeert echter een nieuwe groei in flashgeheugen met de overstap naar v-nand. Daarmee liggen hogere capaciteiten in het verschiet, zouden de cellen robuuster zijn dankzij grotere lithografische processen en op termijn gaat daarmee ook lager geprijsd geheugen gepaard. Omdat de drives niet de snelste, of de goedkoopste zijn, trekken we een punt af van de maximumscore. Dat punt is weer terug te verdienen als Samsung goedkopere, snellere drives met 3d-v-nand uitbrengt.
Samengevat
Samsung heeft met de 850 Pro zijn eerste consumentendrive met 3d-v-nand uitgebracht. Dat type flashgeheugen moet de weg naar goedkopere, grotere ssd's vrijmaken. De 850 Pro is echter nog prijzig, maar wel snel. De iets oudere 840 Evo-serie is goedkoper en, met dezelfde controller aan boord, nog iets sneller. Het wachten is dus op goedkopere drives met v-nand aan boord.
Pluspunten
-
Eerste consumentendrive met v-nand
-
Sneller dan vorige Pro-generatie
-
Geen prestatieverlies
Minpunten
-
840 Evo-drives sneller en goedkoper
Eindoordeel
:fill(white):strip_exif()/i/1404216270.jpeg?f=thumblarge)
:fill(white):strip_exif()/i/2000794415.jpeg?f=thumbmedium)
:fill(white):strip_exif()/i/1348497023.jpeg?f=thumbmedium)
:strip_icc():strip_exif()/i/2001771575.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/i/2000594767.jpeg?f=fpa_thumb)
/u/431528/1399887431.png?f=community)
:strip_exif()/u/362497/2924.gif?f=community)
:fill(white):strip_exif()/i/1404216270.jpeg?f=thumbmedium)
:strip_icc():strip_exif()/i/2000578319.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/i/2000566296.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/i/1386942419.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/i/1374671335.jpeg?f=fpa_thumb)
/i/1368619744.png?f=fpa)
/i/1235037691.png?f=fpa)
/i/1236764309.png?f=fpa)
:strip_exif()/i/1296474747.gif?f=fpa)
/i/1302857598.png?f=fpa)
/i/1360328488.png?f=fpa)
/i/1263213631.png?f=fpa)
/i/1252913645.png?f=fpa)
/u/247151/moppersmurf-60px.png?f=community){kind=small}
/u/1/femme.png?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/378992/Frozen.jpg?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/78725/train-icon3.jpg?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/200296/crop6893856e4e7de_cropped.jpg?f=community){kind=small}
/u/75323/5procentoog.JPG?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/25867/no_bugs_small.jpg?f=community){kind=small}
/u/422698/low%2520density%2520sprinklers.png?f=community){kind=small}
:strip_exif()/u/70909/BlueKachina_60x60.gif?f=community){kind=small}
/u/413002/keyboard.png?f=community){kind=small}
/u/416523/fotos_in_de_cloud_android.png?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/435516/crop6596ad6d651f2.jpg?f=community){kind=small}
/u/503684/crop61cb79825d112_cropped.png?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/225415/crop55bfb1675c064.jpeg?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/525103/crop5acd45f55c032_cropped.jpeg?f=community){kind=small}
/u/325211/avatar.png?f=community){kind=avatar}
:strip_icc():strip_exif()/u/116283/crop5814e3224425d_cropped.jpeg?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/423538/Vector_Mario_Bros1_UP_Mushroom_by_chris_a-300x300.jpg?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/12169/crop5f6b926faa837_cropped.jpeg?f=community){kind=small}
/u/112537/crop5e54218d79906_cropped.png?f=community){kind=small}
/u/3447/crop64602bcd911af_cropped.png?f=community){kind=small}
