Inleiding: tot 8TB
Bijna twee jaar geleden alweer, in november 2018, introduceerde Samsung zijn 860 QVO-serie ssd's. Dat waren Samsungs eerste QVO-drives, waar het tot dusver voornamelijk eerst mlc- en later tlc-drives uitbracht, hoewel Intel de primeur van de eerste consumenten-qlc-drive met de 660p in handen had. De belofte die qlc met zich meebrengt, het prijspeil van ssd's richting dat van harde schijven bewegen, is vooralsnog niet helemaal bewaarheid. De belofte dat qlc-drives de capaciteit van harde schijven zouden benaderen, is dat wel. De nieuwe Samsung 870 QVO zal een maximale opslagcapaciteit van 8TB bieden.
Nu zijn er wel harde schijven met meer opslagcapaciteit, maar dat is hoogstens een factor twee. Ssd's lopen niet langer een orde van grootte achter op magnetische opslag. Je zult nog wel even op die 8TB-drive van Samsung moeten wachten, want het Zuid-Koreaanse bedrijf brengt eerst drie kleinere varianten op de markt: van 1TB, 2TB en 4TB. Als die 8TB-drive eenmaal beschikbaar is, naar verwachting vanaf augustus of september, heeft Samsung met de 870 QVO-serie de capaciteit van de 860 QVO verdubbeld. Maar hoe zit het met de prijs?
De 860 QVO-serie had bij introductie adviesprijzen van 140, 270 en 530 euro. Met de prijs per gigabyte is gemakkelijker te rekenen en die bedroeg 14 en 13 cent. Die prijzen zijn inmiddels wat gedaald, naar 10 en 11 cent, maar de verwachte of tenminste gehoopte daling naar een paar cent per gigabyte, zoals bij harde schijven die al vanaf twee cent per gigabyte verkrijgbaar zijn, is nog altijd niet gerealiseerd. De adviesprijzen van de 870 QVO's bedragen namelijk, in capaciteitsvolgorde, 130, 270, 540 en 970 euro, dus nog altijd 12 tot ruim 13 cent per gigabyte. We vergelijken de nieuwe 870 QVO met de vorige serie, de 860 QVO, en zoeken naar de verschillen.
:strip_exif()/i/2003692914.jpeg?f=imagenormal)
De 870 QVO
Op het eerste gezicht lijkt er, afgezien van de capaciteitsverdubbeling, niet veel veranderd aan de 870 QVO-serie. Toch zijn de ssd's in de 870 QVO-serie wel degelijk nieuw. Zo is de tweede generatie qlc-nand, met 96 lagen, gebruikt en dat nand wordt gecombineerd met een nieuwe controller: de MKX-controller. Zoals gebruikelijk komt die uit Samsungs eigen stal en Samsung noemt het nand 4bit-mlc, om negatieve associaties te voorkomen. In de vorige generatie werd qlc-nand met 64 lagen gebruikt naast de MJX-controller, die ook de 860 EVO en PRO aandrijft.
Heel veel details over die nieuwe MKX-controller geeft Samsung niet. Het zou in ieder geval niet dezelfde controller zijn als in de 970 EVO of Pro zit; die wordt door Samsung de Phoenix-controller genoemd. De MKX-controller zou een verbeterd ecc-algoritme hebben vergeleken met de MJX-controller, hoewel zich dat niet vertaalt in een langere levensduur of langere garantie. De total bytes written, of tbw, is hetzelfde als bij de 860 QVO-drives en ook de garantie blijft drie jaar in plaats van vijf zoals bij de tlc-drives. Overigens moet, bij dagelijks 13GB naar de ssd's schrijven, de 870 QVO-serie negentien jaar meekunnen, tegenover vijf jaar voor de 860 QVO-serie. Dat zou mogelijk zijn dankzij een combinatie van de verbeterde controller en verbeteringen in het 96-laags-nand.
Wel zouden de prestaties iets verbeterd zijn ten opzichte van de 860 QVO-drives, maar met een caveat. De cijfers die Samsung bij de 860 QVO-serie opgaf voor de random-schrijfprestaties, de iops dus, zijn afkomstig van Samsungs benchmarks met Windows 7. Met de introductie van de 870 QVO-drives moet Samsung logischerwijs Windows 10 als benchmarkplatform gebruiken, aangezien de ondersteuning voor Windows 7 is gestopt. Daar zit een pijnpuntje voor Samsung, want volgens zijn eigen tests presteren de 860 QVO-drives met Windows 7 beter dan met Windows 10. Dat betekent dat het de iops-cijfers naar beneden moet bijstellen in zijn specificaties en vergelijkingen met de 870 QVO, aangezien Samsungs iops-cijfers daarvan met Windows 10 zijn gemeten. De ssd-latency van Samsungs ssd's zou 13 microseconde bedragen, maar de latency van Windows 7 zou 9,6 microseconde zijn, tegenover 13,9 microseconde van Windows 10.
De sequentiële prestaties liggen in lijn met die van de vorige generatie, vooral doordat de sata-interface net als bij vrijwel alle sata-ssd's het knelpunt vormt. De random-leesprestaties, in iops, zijn iets verbeterd ten opzichte van de vorige generatie. Samsung noemt zelfs een verbetering van dertien procent, terwijl de random-schrijfprestaties gelijk zijn gebleven, als je naar de Windows 10-prestaties kijkt tenminste. Als je puur naar de door Samsung opgegeven productspecificaties kijkt, zijn de 4k-random-schrijfprestaties gezakt van 42 naar 35kiops. Die snelheden zakken overigens aanzienlijk als de cache, waarover zo direct meer, volgeschreven is. Bij langdurige workloads zakt de random-4k-schrijfsnelheid naar iets meer dan 12kiops voor de 870 QVO-serie; voor de 860 QVO zakt die naar ongeveer 10kiops.
Doordat Samsung qlc-nand gebruikt, dat wegens zijn vermogen vier bits per geheugencel kan opslaan in plaats van drie bits van tlc-nand, of twee bits per cel voor mlc, is het geheugen inherent langzamer dan de andere varianten. Voor meer uitleg over qlc, en de 64 en 96 lagen waar fabrikanten het over hebben, kun je dit achtergrondverhaal lezen. In het kort: voor qlc-nand moeten de schrijfspanningen nauwkeuriger worden ingesteld. Doordat de verschillen tussen spanningen voor elke bitcombinatie kleiner zijn dan bij slc, mlc en tlc, duurt het langer om data weg te schrijven. Daardoor is qlc-nand trager dan andere varianten.
Model |
870 QVO 1TB |
870 QVO 2TB |
870 QVO 4TB |
870 QVO 8TB |
Capaciteit |
1TB |
2TB |
4TB |
8TB |
Controller |
Samsung MKX-controlller |
Nand |
qlc-nand, 96-laags (4bit MLC V-Nand) |
Dram cache |
1GB |
2GB |
4GB |
8GB |
Sequentieel lezen |
560Mb/s |
Sequentieel schrijven |
530MB/s |
4k random read (qd1) |
11.000iops |
4k random write (qd1) |
35.000iops |
Opgenomen vermogen lezen |
2,1W |
2,1W |
2,2W |
2,4W |
Opgenomen vermogen schrijven |
2,2W |
3,0W |
3,2W |
3,3W |
Opgenomen vermogen idle |
30mW |
30mW |
35mW |
45mW |
Levensduur (total byte written) |
360TB |
720TB |
1440TB |
2880TB |
Garantie |
3 jaar |
Overige functies |
Trim, smart, garbage collection, aes 256bit-encryptie, tcg/opal 2.0, encrypted drive |
Adviesprijs |
130 euro |
270 euro |
540 euro |
970 euro |
Om dat te compenseren heeft de 870 QVO, zoals ook Samsungs andere series ssd's, TurboWrite aan boord. Dat is een pseudo-slc-cache waarbij het nand met slechts één bit per cel wordt beschreven, waardoor veel hogere snelheden kunnen worden gerealiseerd dan het qlc-nand aankan. Alle prestatiecijfers die worden opgegeven, zijn in principe de TurboWrite-prestaties. De sequentiële schrijfprestaties worden opgegeven als 530MB/s, maar als de TurboWrite-cache vol is, zakt dat tot 80MB/s: de native snelheid van het gebruikte qlc-nand voor de 1TB-drive. De grotere varianten kunnen 160MB/s volhouden doordat meer chips en meer kanalen met de controller zijn verbonden. We zagen net ook de iops, die van 42kiops naar de TurboWrite-cache daalt tot 12kiops direct naar het qlc-nand.
Samsung hanteert geen vaste capaciteit voor die TurboWrite-cache, maar alloceert die dynamisch, op basis van aangeboden workload. Slechts een klein deel van de cache is standaard aanwezig, mits er genoeg ruimte vrij is op de ssd. Voor de 1TB-drive is 6GB standaard gereserveerd voor cache en wordt 36GB dynamisch aan de cache toegewezen, voor een totaal van 42GB. Daarvoor is wel 168GB vrije ruimte nodig. Voor de 2TB, 4TB en 8TB-modellen is eveneens 6GB cache vast gereserveerd, maar kan 72GB extra worden toegewezen, voor een totaal van 78GB TurboWrite-cache. In alle gevallen is dan 312GB vrije schijfruimte nodig.
Testmethode
Testconfiguratie
Moederbord |
Asus Prime X570-A Pro |
Processor |
AMD Ryzen 7 3700X |
Geheugen |
Kingston HyperX Fury 2x8GB DDR4-2666 |
Systeemdrive |
Samsung 850 EVO 500GB |
Videokaart |
Nvidia Quadro K2000 |
Koeler |
AMD Wraith Prism |
Voeding |
Seasonic Prime Titanium 650W |
Windows-versie |
2004, build 19041.330 |
Gebruikte software |
AS SSD 2.0.7316.34247 Atto 4.01.0f1 PCMark 10 2.1.2177 64 NasPT 1.7.1 |
We hebben onze testprocedure voor solid state drives een update en upgrade gegeven. In aanloop naar meer ssd's die met pci-e gen4-interfaces uitgerust worden, en gezien het feit dat we weleens gen4-ssd's getest hadden, maar de resultaten niet honderd procent zuiver konden vergelijken met onze overige testdata, hebben we voor een nieuw platform gekozen met pci-e gen4-lanes en vanzelfsprekend zijn we daarmee uitgekomen op een AM4-systeem met X570-chipset en Ryzen 7 3700X met 2x8GB ddr4-2666-geheugen.
We hebben de nieuwste versie van Windows, de april-update van 2020 ofwel versie 2004, geïnstalleerd en deze uiteraard gefixeerd. Dat hebben we ook met de benchmarksoftware gedaan; de nieuwste versie van AS-SSD, Atto en PCMark zijn geïnstalleerd en worden niet meer geüpdatet om vergelijkingen eerlijk te houden.
We testen de sequentiële lees- en schrijfsnelheid met AS-SSD, vooral om de specificaties die fabrikanten opgeven, te controleren en om enkele eenvoudige cijfers over de prestaties van een ssd te genereren. Met datzelfde programma meten we ook de 4k-randomlees- en schrijfprestaties in iops. Dat doen we met een queue depth van 1, omdat het gros van de consumenten-softwareactiviteit daarmee werkt. Atto gebruiken we om de overdrachtssnelheden met steeds grotere bestandsgroottes in kaart te brengen. De benchmark test de lees- en schrijfsnelheid van een testbestand met oplopende i/o-afmetingen, van 512 bytes tot 64MB. De gebruikte bestandsgrootte is 256MB en de queue depth is 4. Let wel dat Atto comprimeerbare data gebruikt, wat een best-case scenario voor de prestaties oplevert. AS-SSD gebruikt niet-comprimeerbare data en geeft een realistischer beeld, maar veel fabrikanten maken juist vanwege die comprimeerbare data gebruik van Atto.
We hebben twee programma's voor praktijktests. Allereerst hebben we de storagetest uit PCMark 7 vervangen door de vernieuwde PCMark 10-storagetest. Die benchmark is meer toegespitst op het testen van ssd's en heeft gemoderniseerde traces. We draaien de Full System Drive Benchmark van PCMark 10 en op high-end nvme-drives draaien we ook de Drive Performance Consistancy Test, die een zeer zware werklast op de ssd's loslaat. Voor de meeste consumentendrives is dat niet heel relevant en zeker niet voor sata-drives.
Ten slotte draaien we onze eigen traces met behulp van Intels Nas Performance Toolkit, kortweg NasPT, op de test-ssd. Traces zijn opnames van alle bestandssysteembenaderingen, dus lees- en schrijfacties, die tijdens een paar scenario's zijn gegenereerd.
De light desktop workload bestaat uit het starten van het Windows 10-systeem, waarna alledaagse programma's als de Chrome-browser en Office-applicaties worden gebruikt. Om de testduur te verkorten, wordt de idle-tijd tussen transacties beperkt tot maximaal 100ms. De gemiddelde doorvoersnelheid in de trace is, na verkorting van de idle-tijd, 22,9MB/s. In totaal wordt er 1,96GB gelezen en 1,37GB geschreven. 6,8 procent van de transacties is sequentieel.
De Photoshop & Lightroom Heavy Workload is gebaseerd op een trace van Photoshop en Lightroom in een multitaskingscenario. Hierbij wordt gewerkt met Photoshop-bestanden die zeer veel geheugen gebruiken en daarmee een grote aanslag plegen op de scratchfile die gebruikt wordt voor het bijhouden van de history states. Gelijktijdig met het gebruik van Photoshop wordt er gebrowsed door een catalogus met 20-megapixelfoto's in Lightroom, en worden er foto's gekopieerd van een netwerkshare naar de lokale drive en vandaaruit in Lightroom geïmporteerd.
De Photoshop & Lightroom Heavy Workload is een zware trace. Om de testduur te verkorten, wordt de idle-tijd tussen transacties beperkt tot maximaal 100ms. De gemiddelde doorvoersnelheid in de trace is, na verkorting van de idle-tijd, 162,9MB/s. In totaal wordt er 19,1GB gelezen en 56,0GB geschreven. 4,0 procent van de transacties is sequentieel.
De gametrace met de games Grand Theft Auto V en Rise of the Tomb Raider is een relatief lichte workload met veel idle-tijd tussen de transacties. Om de testduur te verkorten, wordt de idle-tijd tussen transacties beperkt tot maximaal vijftien milliseconden. De gemiddelde doorvoersnelheid in de trace is, na verkorting van de idle-tijd, 54MB/s. In totaal wordt er 13,0GB gelezen en 1,3GB geschreven. 31,2 procent van de transacties is sequentieel. Deze test betreft de gemiddelde doorvoersnelheid over de totale duur van de transacties in de trace. Dat wil zeggen dat de tijd waarin de ssd of harde schijf idle is, niet wordt meegeteld.
Prestaties
We vergelijken de 870 QVO's met de vorige generatie qlc-drives van Samsung: de 860 QVO-serie. We zetten er ook Intels qlc-drive, maar dan met nvme-interface, tegenover in de vorm van de 660p. Daarnaast nemen we enkele andere, vergelijkbaar geprijsde ssd's in de vergelijking mee.
We beginnen met de real-worldbenchmarks in de vorm van onze eigen traces voor licht gebruik, gaming en een zware workload. Daarnaast hebben we de nieuwe traces van PCMark 10 gedraaid. We hebben de totaalscores van PCMark, een optelsom van ruim twintig traces, samen met een puntscore, en we geven de uitgesplitste scores in gaming-, bestandsoverdracht- en normaalgebruiktraces weer.
Dan volgen synthetische benchmarks met ATTO en AS SSD, en we sluiten af met het opgenomen vermogen.
- Light desktopworkload - Doorvoer
- Gamingworkload - Doorvoer
- Photoshop & Lightroom heavy workload - Doorvoer
In de eerste light-desktoptrace zijn de nieuwe QVO's marginaal sneller dan de vorige generatie, maar duidelijk minder snel dan tlc-drives. Dat zien we herhaald in de gametraces, maar in de zware-workloadtraces scoren de QVO's prima. Dat is waarschijnlijk te danken aan de aanzienlijke hoeveelheid TurboWrite-cache waarmee Samsung zijn drives uitrust. In alle gevallen zijn de twee geteste nvme-drives overigens minstens twee keer zo snel, aangezien die niet door de sata-interface worden gelimiteerd.
- PCMark 10 - Storage - Totaalscore - Bandbreedte
- PCMark 10 - Storage - Totaalscore
- PCMark 10 - Storage - Totaalscore - Toegangstijd
In de totaalscore van de PCMark-traces komen de 870 QVO's er goed af vergeleken met de concurrerende tlc-drives. Dat lijkt vooral aan de snellere toegangstijden te danken en we kunnen in de uitgesplitste resultaten beter kijken waar de winst zit.
- PCMark 10 - 2,37GB (399 jpegs) leestest
- 2,37GB (399 jpegs) schrijftest
- 2,37GB (399 jpegs) kopieertest
- 20GB (4 ISO's) leestest
- 20GB (4 ISO's) schrijftest
- 20GB (4 ISO's) kopieertest
- PCMark 10 - Starten Windows 10
- PCMark 10 - Gebruiken Adobe Photoshop Light
- PCMark 10 - Gebruiken Microsoft PowerPoint
- PCMark 10 - Gebruiken Microsoft Excel
- PCMark 10 - Starten Adobe Acrobat
- PCMark 10 - Starten Premiere_Pro
- Starten Photoshop
- Starten Lightroom
- Starten After Effects
- Starten Illustrator
- Gebruiken Photoshop Heavy
- Gebruiken InDesign
- Gebruiken Illustrator
- Gebruiken After Effects
Op alle fronten scoren de 870 QVO-drives beter in de Storage-test van PCMark dan de concurrenten. Wel valt op dat de 1TB-drive, met zijn enkele chip en niet-gesatureerde controllerkanalen, duidelijk achterblijft bij de drives met grotere capaciteiten.
Synthetische tests
- Atto - Read - QD 4 - 4kB - Gem. snelheid
- Atto - Read - QD 4 - 64kB - Gem. snelheid
- Atto - Read - QD 4 - 1MB - Gem. snelheid
- Atto - Write - QD 4 - 4kB - Gem. snelheid
- Atto - Write - QD 4 - 64kB - Gem. snelheid
- Atto - Write - QD 4 - 1MB - Gem. snelheid
We gaan verder met de synthetische tests, waarbij ATTO het spits mag afbijten. Deze benchmark geeft een best-casescenario weer, aangezien de test gebruikmaakt van comprimeerbare data. Dat is ook de reden waarom veel fabrikanten data van ATTO gebruiken; hun drive komt er goed af. We geven de overdrachtsnelheden van een 256MB groot bestand bij een queue depth van 4, en i/o-sizes van 4kB, 64kB en 1MB.
Met het lezen van kleine blokken scoren de sata-drives ongeveer de helft van de nvme-drives, maar onderling ontlopen ze elkaar niet veel. Met de grotere block size lopen de ssd's al bijna tegen de sata-interfacelimiet aan en bij 1MB-blokken is het verschil in tienden van procenten niet significant.
Bij het schrijven zijn de 870 QVO-drives wat sneller dan de rest van de geteste sata-drives, maar hoewel de interface niet de bottleneck vormt, zijn de verschillen ook hier erg klein.
AS SSD
- AS-SSD - Read - Sequential
- AS-SSD - Read - 4k-blokken
- AS-SSD - Read - 4k-blokken - 64 Threads
- AS-SSD - Write - Sequential
- AS-SSD - Write - 4k-blokken
- AS-SSD - Write - 4k-blokken - 64 Threads
Met sequentiële data lezen scoren de sata-drives binnen een marge van één procent van elkaar, maar bij het lezen van 4k-blokken zijn de kleinste MX500 en 860 EVO wat sneller dan de qlc-drives. Met 64 threads scoren de 870 QVO-drives weer prima.
Met schrijven is er weer nauwelijks verschil met sequentiële data, maar nestelen de nieuwe drives zich toch in de hogere regionen. Ook in de 4k-tests scoren de 870 QVO's prima. Hierbij zal opnieuw de slc-cache een belangrijke rol spelen.
AS SSD iops
- AS-SSD - Lezen - 16MB
- Lezen - 4k
- Lezen - 4k-64 Threads
- Lezen - 512B
- AS-SSD - Schrijven - 16MB
- Schrijven - 4k
- Schrijven - 4k-blokken - 64 Threads
- Schrijven - 512B
De vorige generatie qlc-drives van Samsung blijft vooral bij 4k-iops wat achter. Met 64 threads is daar niet veel meer van te merken, maar met een enkele i/o-thread is de 870 QVO-serie duidelijk verbeterd ten opzichte van de vorige generatie. Bij het schrijven van data is het verschil in iops-prestaties tussen de twee generaties qlc-drives veel kleiner bij 4k-blokken.
Opgenomen vermogen
- Opgenomen vermogen idle
- Opgenomen vermogen, seq. schrijven
- Opgenomen vermogen, random schrijven
Ten slotte kijken we naar het opgenomen vermogen. We kunnen het zeer geringe idle-vermogen van nvme-drives met onze pci-e-adapter-pcb niet nauwkeurig genoeg uitlezen; voor sata-drives is dat iets gemakkelijker. We kijken vooral naar het opgenomen vermogen tijdens belasting en dan moeten we concluderen dat Samsung zijn zaakjes prima voor elkaar heeft. Het energiegebruik is, vergeleken met de vorige generatie én de concurrentie aanzienlijk teruggedrongen en de QVO's zijn dan ook de zuinigste drives in deze test.
In vrijwel alle gevallen is een budget-nvme-drive zoals de A2000 stukken sneller dan de sata-drives. Ook de voormalige budgetkoning, de 660p van Intel, scoort ondanks het gebruik van qlc-nand in de drive in vrijwel alle gevallen beter.
Conclusie
Laten we eerst, zonder naar resultaten te kijken, bedenken voor wie deze ssd's bedoeld zijn. We nemen de 1TB-variant. Dat is, met het gevaar van open deuren, een sata-drive in de 2,5"-formfactor. Hij is dus vrij fors en je hebt een sata- en een voedingskabel nodig. Is dat een geschikte drive voor clean builds? Niet echt, dan kun je beter een nvme-drive bijna onzichtbaar in je moederbord prikken. Het is eigenlijk ook geen drive die je koopt als je veel opslag voor weinig wil, want de 1TB-versie biedt geen van beide. Met een prijs van pakweg 13 cent per gigabyte is de ssd duurder dan menige mainstream-nvme-drive, die in de regel flink rapper zijn. Is het dan je keus als je zoekt naar een ssd voor een systeem zonder m2-slot? Ook dan kun je snellere én goedkopere 2,5"-drives vinden.
In grote lijnen geldt hetzelfde voor de 2TB-variant. Er zijn inmiddels aardig wat nvme- en sata-drives die 2TB aan capaciteit bieden en bijna altijd zijn ze sneller of goedkoper dan deze qlc-drive. Het wordt pas interessant als je kiest voor de 4TB- of 8TB-variant, als die laatste in augustus beschikbaar komt. De spoeling is redelijk dun in het 4TB-bereik en afgaande op de prijzen van de 860 QVO biedt Samsung dan de beste koop. Als we naar 8TB kijken, is de keus helemaal snel gemaakt. Er is niets onder de duizend euro verkrijgbaar, dus wil je geruisloze opslag die niet al te snel vol is, dan heb je maar één keus.
Als we de resultaten erbij pakken, heeft Samsung het toch voor elkaar gekregen een inherent vrij langzame techniek als qlc-nand redelijk responsief te maken. Dat is uiteraard te danken aan de verbeterde TurboWrite-techniek, de slc-cache dus. Met een keus tussen een 860 QVO en een 870 QVO is die laatste dus de logischere keus, te meer daar de grote prijsdalingen nog op zich laten wachten.
Dat is toch al een beetje de achilleshiel van deze en eigenlijk alle sata-drives: hun prijs. Met prijzen per gigabyte die vergelijkbaar zijn met, zo niet hoger zijn dan die van nvme-drives, is er weinig rechtvaardiging om een sata-drive te kopen. Eigenlijk zijn er maar twee scenario's: of je hebt behoefte aan een grote hoeveelheid opslag op een ssd, in welk geval eigenlijk alleen de 4TB- en 8TB-varianten interessant zijn, of je hebt geen mogelijkheid een nvme-drive te installeren. Want met prijzen die minstens op het niveau van nvme-drives liggen, koop je met deze en vrijwel alle andere sata-drives een ssd die in het beste geval even duur is, maar wel een stuk langzamer dan een nvme-drive.