Inleiding
Samengevat
Wie verlegen zit om een rappe SATA-ssd, zal door de 870 EVO-serie niet worden teleurgesteld. In een tijd dat SATA-drives als volwassen en bijna uitontwikkeld mogen worden beschouwd, heeft Samsung toch extra performance uit zijn drives weten te persen. Uiteraard is de interface nog altijd de bottleneck en wie een M.2-slot voor NVMe-drives heeft, doet er veel beter aan zo'n drive te kopen; zelfs de langzaamste NVMe-budgetdrive is al sneller dan een SATA-drive. Wie echter aan de SATA-interface gebonden is, of wie een lager verbruik nodig heeft, koopt met de 870 EVO de snelste 2,5"-drive tot dusver, maar goedkoop is dat allerminst.
Samsung heeft in vervolg op zijn 870 QVO-serie SATA-drives ook de 870 EVO-drives geïntroduceerd. Waar de QVO-serie vooral zoveel mogelijk opslagcapaciteit tegen een lage prijs moet bieden, zouden de EVO-drives voor de mainstreammarkt geschikt zijn als standaard-ssd. Voor het hogere segment van de SATA-markt is er nog altijd de PRO-serie van de Zuid-Koreaanse fabrikant.
De grote vraag is echter of je nog steeds een dergelijke segmentering nodig hebt in een voortdurend krimpende markt voor opslag. Wie een SATA-drive koopt, wil immers in de regel gewoon zoveel mogelijk opslag. De bottleneck van de SATA-interface, 600MB/s maximaal, vormt immers een harde grens. Wil je een snelle ssd, dan zul je toch echt moeten uitwijken naar een NVMe-drive.
Waarom brengt Samsung dan toch een EVO-versie van de 870-generatie uit? Kan het zijn omdat qlc-geheugen een inherent kortere levensduur heeft, wegens de hogere spanningen die gedurende langere tijd moeten worden aangehouden vergeleken met tlc-nand om data te schrijven? Kiest Samsung er simpelweg voor om klanten een keus te bieden? Of zit er echt merkbaar prestatieverschil tussen de 870 QVO- en 870 EVO-serie, ondanks de gezamenlijke bottleneck die de SATA-interface ze oplegt?
:strip_exif()/i/2004111332.jpeg?f=imagenormal)
Onder de motorkap
We gaven al even aan dat Samsung in de 870-generatie al de 870 QVO-serie SATA-ssd's voert. De nieuwe 870 EVO-drives hebben veel gemeen met de QVO-serie. Zo is de controller dezelfde; beide drives maken gebruik van Samsungs eigen MKX-controller, die het tlc-nand in de EVO-serie aanstuurt. Veel controllers van andere fabrikanten kennen dat trucje ook; de SM2259-controller van Silicon Motion kan ook overweg met zowel tlc- als qlc-nand, en Phisons PS3112 kan dat eveneens. Details over de MKX-controller, ook al is die al een half jaar uit, zijn er nog steeds nauwelijks. De controller beschikt over acht kanalen en zou net als de MJX-controller zijn opgebouwd rond drie ARM Cortex R4-cores.
Voor de introductie van de 870 QVO-drives werd de kleine upgrade van MJX- naar MKX-controller noodzakelijk wegens de ondersteuning van de MKX-controller voor qlc-nand. De 870 EVO gebruikt uiteraard geen qlc-, maar gewoon tlc-nand, maar de kleine upgrades van de MKX-controller moeten ook de prestaties van EVO-drives verbeteren vergeleken met de vorige generatie. Die 860 EVO-drives hebben niet de MKX-, maar de MJX-controller aan boord.
Drive |
870 EVO |
870 QVO |
860 EVO |
860 PRO |
860 QVO |
Introductie |
19 januari 2021 |
30 juni 2020 |
23 januari 2018 |
23 januari 2018 |
27 november 2018 |
Capaciteiten |
250GB 500GB 1TB 2TB 4TB |
1TB 2TB 4TB 8TB |
250GB 500GB 1TB 2TB 4TB |
256GB 512GB 1TB 2TB 4TB |
1TB 2TB 4TB |
Nand |
136-laags tlc |
92-laags qlc |
64-laags tlc |
64-laags mlc |
64-laags qlc |
Controller |
Samsung MKX |
Samsung MKX |
Samsung MJX |
Samsung MJX |
Samsung MJX |
Cache |
512MB Lpddr4 (250GB/500GB) 1GB Lpddr4 (1TB) 2GB Lpddr4 (2TB) 4GB Lpddr4 (4TB) |
1GB Lpddr4 (1TB) 2GB Lpddr4 (2TB) 4GB Lpddr4 (4TB) 8GB Lpddr4 (8TB) |
512MB Lpddr4 (250GB/500GB) 1GB Lpddr4 (1TB) 2GB Lpddr4 (2TB) 4GB Lpddr4 (4TB) |
512MB Lpddr4 (250GB/500GB) 1GB Lpddr4 (1TB) 2GB Lpddr4 (2TB) 4GB Lpddr4 (4TB) |
1GB Lpddr4 (1TB) 2GB Lpddr4 (2TB) 4GB Lpddr4 (4TB) |
Endurance (TBW) |
150TB (250GB) 300TB (500GB) 600TB (1TB) 1200TB (2TB) 2400TB (4TB) |
360TB (1TB) 720TB (2TB) 1440TB (4TB) 2880TB (8TB) |
150TB (250GB) 300TB (500GB) 600TB (1TB) 1200TB (2TB) 2400TB (4TB) |
300TB (256GB) 600TB (512GB) 1200TB (1TB) 2400TB (2TB) 4800TB (4TB) |
360TB (1TB) 720TB (2TB) 1440TB (4TB) |
Garantie |
5 jaar |
3 jaar |
5 jaar |
5 jaar |
3 jaar |
Dat tlc-nand is weer van de nieuwste generatie. Samsung maakte voor de QVO-drives nog van 96-laags-nand gebruik en in de 860 EVO maakte Samsung gebruik van zijn tlc-nand met 64 lagen. In de 870 EVO-drives heeft Samsung 136-laags-nand, wat betekent dat Samsung hogere capaciteiten op een gelijkblijvende chipoppervlakte kan realiseren. De zesde generatie nand in de 870 EVO moet ongeveer 10 procent sneller zijn dan de vijfde generatie uit 2018, met schrijfoperaties die onder de 450 microseconden blijven en leesacties die binnen 45 microseconden voltooid kunnen worden.
De MKX-controller wordt weer geholpen door een dram-buffer, die uit Lpddr4-geheugen bestaat. Voor de twee kleinste drives is 512MB beschikbaar en de overige drives komen op de gebruikelijke 1GB dram per terabyte nand uit. De drives zijn dus in capaciteiten van 250GB tot 4TB verkrijgbaar, en de 2TB- die niet leverbaar was, en de tamelijk oninteressante 250GB-versies uitgezonderd, hebben we alle capaciteiten getest.
De firmware van Samsung maakt uiteraard weer de bekende trucjes mogelijk, zoals TurboWrite, encryptie en huishoudelijke taken als trim en garbagecollection. Voor encryptie worden standaarden als AES256 en TCG/Opal ondersteund. Turbowrite lichten we even uit, want dat is de functie waar je als doorsnee gebruiker de meeste profijt van hebt. De techniek alloceert immers een deel van het nand als slc-cache, dat veel sneller beschreven kan worden dan de rest van het tlc-nand. TurboWrite is weer opgesplitst in een standaardreservering en een Intelligent TurboWrite-deel dat variabel kan worden ingezet.
Als de slc-cache van TurboWrite vol is, wordt het nand weer direct aangesproken, wat de prestaties aanzienlijk vermindert, tenminste, bij de kleinere drives. De versies met 1TB of meer capaciteit hebben voldoende parallelliteit om de bescheiden snelheid van de SATA-interface bij te benen. De 250GB- en 500GB-drives zakken dan ook zonder TurboWrite van 530MB/s schrijfsnelheid naar 300MB/s, terwijl de grotere drives die 530MB/s kunnen volhouden. Datzelfde zagen we in 2018 overigens ook al bij de 860 EVO-drives. Ook de garantie, vijf jaar, en de endurance in TBW zijn gelijkgebleven tussen de 860 EVO en 870 EVO.
Testmethode
Voor onze testprocedure voor solid state drives maken we gebruik van een AM4-systeem met X570-chipset en Ryzen 7 3700X met 2x8GB DDR4-2666-geheugen.
We hebben de april-update van 2020 voor Windows 10, ofwel versie 2004, geïnstalleerd en deze uiteraard gefixeerd. Dat hebben we ook met de benchmarksoftware gedaan; de nieuwste versies van AS-SSD, ATTO en PCMark zijn geïnstalleerd en worden niet meer geüpdatet, om vergelijkingen eerlijk te houden.
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 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 worden 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 worden 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 worden 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.
AS SSD en ATTO Disk Benchmark
We hebben als vergelijkingsmaterial voor deze review Samsung als belangrijkste concurrent; de 870 QVO heeft dezelfde controller aan boord en de 860 EVO is de directe voorganger van de 870 EVO-serie. We hebben ook de 860 PRO meegenomen. Verder zitten de SATA-drives die in onze recente round-up van 2,5"-drives als beste uit de bus kwamen, in de test: de Patriot Burst-drives, uiteraard de MX 500 van Crucial, de P210 van Patriot en de WD Blue.
We beginnen het testen met de synthetische benchmarks AS SSD en ATTO. In die eerste is in de sequentiële prestaties geen wezenlijk verschil te zien; alle drives presteren binnen 1 procent onderling verschil van elkaar. In de 4k-prestaties is de 870 EVO met lezen duidelijk sneller dan de voorganger, de 860 EVO, en de met dezelfde controller uitgeruste 870 QVO. Zelfs de PRO-drive wordt voorbijgestreefd. In de 4k-schrijfprestaties zijn de onderlinge verschillen veel kleiner en nauwelijks significant te noemen. Met 64 threads worden de controllers compleet verzadigd en zijn het opvallend genoeg QVO-drives die aan kop gaan met lezen, terwijl voor de schrijfprestaties niet echt significante verschillen genoteerd kunnen worden. De twee Patriot Burst-drives vormen een uitzondering; de random schrijfprestaties met 64 threads van die drives zijn uitzonderlijk goed.
- AS-SSD - Read - Sequential
- Write - Sequential
- Read - 4K blokken
- Write - 4K blokken
- Read - 4K - 64 Threads
- Write - 4K - 64 Threads
Met een queue depth van vier en oplopende transfersizes scoren de 870 EVO-drives net als alle geteste drives vrijwel identiek in zowel lezen als schrijven. Wel zijn het opnieuw de Burst-drives die in de regel net iets beter scoren.
- ATTO - Read - QD 4 - 4 kB
- Read - QD 4 - 64 kB
- Read - QD 4 - 1 MB
- Write - QD 4 - 4 kB
- Write - QD 4 - 64 kB
- Write - QD 4 - 1 MB
Traces en PCMark 10
We gaan verder met onze eigen traces en die van PCMark. In onze eigen traces laten we de opentijd van bestanden weg en kijken we puur naar de (virtuele) doorvoersnelheid op basis van lees- en schrijfacties.
In de lichte workload gaan de PRO-drives aan kop, gevolgd door de nieuwe 870 EVO's. Vrijwel hetzelfde zien we in de gamingtraces, maar daar vormt de 250GB 870 EVO een opvallende verschijning boven de PRO-drives. In de zware workload vinden we die kleinste capaciteit terug waar we hem verwachten: onderaan de lijst. In deze trace presteren de nieuwe Samsungs uitstekend.
- Light desktop workload
- Gaming workload
- Photoshop & Lightroom heavy workload
De PCMark 10 Storage-test bestaat uit een groot aantal deeltests en traces, waarvan we de samenvatting in de vorm van de bandbreedte, totaalscore en latency tonen.
De 870 EVO-drives scoren wat bandbreedte betreft bovenaan, maar de twee grootste capaciteiten van de QVO-serie scoren hier ook erg goed; het optimaal benutten van de combinatie van alle controllerchannels en TurboWrite werkt voor deze workloads prima. Dezelfde verdeling zien we logischerwijs in de totaalscore en de latencies tonen eenzelfde beeld.
- PCMark 10 - Bandbreedte
- Totaalscore
- Toegangstijd
PCMark 10 Consistency
De Consistency-test van PCMark 10 is een zeer zware test die voor een SATA-drive eigenlijk een brug te ver is. We verwachten niet dat een SATA-drive aan een dergelijke werklast onderworpen zal worden, maar we draaien de test om verschillen inzichtelijk te maken.
De nieuwe 870 EVO-drives presteren aardig. De 1TB is sneller dan de overige drives en de kleinere 870 EVO-drives scoren vanzelfsprekend wat minder, doordat ze de load over minder capaciteit kunnen verdelen. De 870 EVO met 4TB-opslagruimte imponeert echter met zijn score. De read- en write-latencies zijn aanzienlijk lager dan bij de overige drives en de bandbreedte die de ssd in deze test kan volhouden, is indrukwekkend.
- Steady state bandwidth
- Steady state read latency
- Steady state write latency
Opgenomen vermogen
We meten het opgenomen vermogen van SATA-ssd's tegenwoordig net als bij NVMe-drives met behulp van logging met TinkerForge PowerBricks. Dat levert nauwkeurigere data dan voorheen mogelijk was.
Idle zien we een bijzonder laag verbruik van eigenlijk alle Samsung-drives. Tussen de tien en twintig milliwatt is prima voor gebruik in bijvoorbeeld laptops. Crucial is, zoals we gewend zijn, iets minder zuinig, maar de P210-drives vallen enorm uit de toon.
Ook onder load blijven de drives, met uitzondering van de MX500-serie met sequentieel schrijven, ruim onder de 2W en bij random schrijfacties komen ze niet boven de 1,5W. Dat is een fors verschil met het opgenomen vermogen van NVMe-drives, die zeker met sequentiële data het dubbele verstoken.
- Opgenomen vermogen, idle
- Sequentiëel schrijven
- Random schrijven
Prestatie-index
We berekenen de prestatie-index voor SATA-drives aan de hand van een mix van eigen en PCMark-traces en de synthetische benchmarks. Voor de NVMe-index tellen we ook de resultaten van de consistencytest mee.
De 870 EVO-drives, uitgezonderd de 250GB-uitvoering, scoren in ons indexcijfer boven de eerdere SATA-drives van Samsung, maar doordat alle drives met de SATA-bottleneck kampen, zijn de verschillen niet groot. Omdat de consistencytest meetelt in de NVMe-index, scoort de 4TB-drive aanzienlijk hoger. De 250GB-uitvoering is wat minder. Dat de nieuwe generatie mainstream-EVO-drives hoger scoort dan de dure PRO-drives van de vorige generatie, laat zien dat er toch nog kleine winstjes in SATA-prestaties te behalen zijn.
- Prestatie-index sata (2020)
- Prestatie-index NVMe (2020)
Conclusie
Je moet het Samsung nageven: in een tijd dat NVMe-drives al lang en breed gemeengoed zijn geworden en niet alleen PCIe 4-drives, maar ook de nieuwe lichting daarvan alle snelheidsrecords verbreken, komt het bedrijf met een SATA-drive die toch weer een verbetering laat zien ten opzichte van de vorige generatie. In een inmiddels zeer volwassen en ogenschijnlijk uitontwikkelde markt is dat best knap.
De vraag is alleen voor wie dat interessant is. Wie heeft anno 2021 behoefte aan een snelle SATA-drive? Daarbij is 'snel' met een interface die beperkt is tot 600MB/s, natuurlijk zeer relatief. Er is een handjevol moederborden uitgekomen in 2020 zónder M.2-slot, en in die paar budgetborden ga je niet direct een premium-ssd inbouwen. Als het op een extreem laag budget moet, kies je ook voor een budgetdrive natuurlijk.
Een van de weinige scenario's om voor een snelle SATA-ssd te kiezen, zou een laptop zijn. Ook daarvoor geldt dat alle semicourante exemplaren een NVMe-drive aan boord hebben, maar als dat is vastgesoldeerd, kun je wellicht met een knappe SATA-drive uitbreiden. En met een vrij laag verbruik zit je met de nieuwe generatie Samsung-drives wel goed, net als met de rest van de SATA-drives van het bedrijf overigens.
Ook wat de overige prestaties betreft scoort de 870 EVO prima. Hoewel vrijwel alle geteste SATA-drives tegen de interfacelimiet aanhikken, weet de 870 EVO over de hele linie net iets betere prestaties uit het nand te persen dan de rest. De vraag die dan rijst is: hoeveel extra ben je bereid te betalen voor net iets betere prestaties? Samsung-ssd's zijn bij introductie nooit goedkoop geweest en als je de volle mep voor de 870 EVO-serie betaalt, krijg je een disproportioneel laag rendement op je investering.
Daarmee lijkt de 870 EVO een uitstervend ras: relatief goede prestaties in een segment dat wordt beperkt door zichzelf. Wie echt goede prestaties wil, kan een goedkope NVMe-drive kopen en SATA-drives ver achter zich laten. En wie toch SATA-drives nodig heeft, zal dat waarschijnlijk niet voor de prestaties doen, maar voor zoveel mogelijk opslag voor zo min mogelijk geld. Juist voor degenen die toch de beste prestaties op SATA-gebied zoeken, is de strategie van Samsung misschien wel de beste. Waar andere fabrikanten verwikkeld zijn in een 'race to the bottom', biedt Samsung met de 870 EVO meerwaarde.