Sinds de beschikbaarheid van moederborden met PCIe Gen4-ondersteuning - lees: AM4-borden met Ryzen 3000-processors - medio 2019, zijn solid state drives met Gen4-interface te koop. De eerste lichting van die drives was in de regel echter niet zo snel als menig tweaker had gehoopt, maar langzamerhand komt daar verandering in. De tweede golf is namelijk wél aanzienlijk sneller dan Gen3-drives en tikt snelheden van ruim 7000MB/s aan.
Een van de recentste ssd's die onder die tweede golf Gen4-drives valt, is de 7000s-serie van Gigabyte. Dat nemen we als aanleiding om de Gen4-drives eens op een rijtje te zetten en hun prestaties met elkaar te vergelijken. Daarbij is het gros van de vroege lichting gebaseerd op de E16-controller van Phison en is een deel van de tweede lichting gebaseerd op de E18, eveneens van Phison.
Gigabyte heeft zowel die E16- als de E18-controller gebruikt, maar inmiddels heeft Samsung zijn 980 PRO-drives met propriëtaire controller uitgebracht, en ook WD gebruikt voor de SN850 een afwijkend ontwerp. Voordat we naar de prestaties van Gen4-drives met capaciteiten van 1 en 2TB kijken, duiken we dieper in de Aorus Gen4 7000s van Gigabyte. De drives zijn sinds ongeveer half maart verkrijgbaar in een 1TB- en een 2TB-model. Vooralsnog staat slechts één winkel met beide drives in de Pricewatch, en dat levert prijzen op van respectievelijk 210 en 404 euro. Omgerekend dus iets meer dan 20 cent per gigabyte en dat is vergeleken met andere Gen4-drives een schappelijke prijs. Dat doet de vraag rijzen: hoe presteren die 7000s-drives vergeleken met andere Gen4-drives?
:strip_exif()/i/2004301376.jpeg?f=imagenormal)
Gigabyte bracht al in het najaar van 2019 zijn eerste Gen4-ssd uit: de toepasselijk genaamde Aorus NVMe Gen4 SSD. Die was gebaseerd op de Phison E16-controller, net als menig andere ssd van die eerste golf gen4-drives, zoals de MP600 van Corsair. En net als die andere drives kon ook Gigabytes eerste drive niet echt overtuigen wat snelheid betreft. Daar moet de nieuwe Gigabyte Aorus Gen4 7000s verandering in brengen.
Gigabyte kondigde de nieuwe generatie 7000s afgelopen januari aan en zoals de naam al doet vermoeden, moeten de drives overdrachtssnelheden tot 7000MB/s mogelijk maken. Dat komt vervaarlijk dicht in de buurt van de snelheid die door de PCIe Gen4-interface met vier lanes ondersteund wordt. Elke lane kan immers 16GT/s aan. Met 128/130-encoding is dat ongeveer 1,97GB/s en met vier lanes is dat 7,88GB/s. Een ssd die ruim 7GB/s haalt, heeft dus geen zeeën van extra speelruimte meer.
We gaven het net al even aan: in de eerste Gen4-ssd's gebruikte Gigabyte een E16-controller van Phison. Dat was een geüpgradete E12-controller voor PCIe gen3, die voorzien was van een Gen4-interface. De onderliggende techniek en snelheid van die controller waren dus niet geoptimaliseerd om de hogere doorvoersnelheden van de nieuwe generatie PCI Express te benutten.
In de 7000s-drives heeft Gigabyte de geheel nieuwe E18-controller van Phison gebruikt. Deze PS5018-E18 is van meet af aan ontworpen voor PCIe gen4-interfaces en moet daarom betere prestaties leveren. De controller ondersteunt acht kanalen met 32 chip enables en heeft uiteraard een PCIe gen4-interface. Om voor voldoende rekenkracht voor de datastroom te zorgen, is de controller uitgerust met drie Arm Cortex R5-cores en uiteraard worden technieken als encryptie en slc-caching ondersteund.
In Gigabytes 7000s-implementatie wordt de E18 gecombineerd met 96-laags-tlc-nand van Micron en DDR4-cache van SK Hynix. Het 2TB-model heeft 2GB cache en de 1TB-versie is voorzien van een 1GB-chip. Het nand is aanzienlijk sneller dan in de Aorus Gen4-ssd. Daarin zat tlc-nand met doorvoersnelheden van 800MT/s, terwijl in de 7000s-drives nand van 1200MT/s gebruikt wordt.
Uiteraard moet de geproduceerde warmte van de controller en het nand gedissipeerd worden om thermal throttling tegen te gaan. Gigabyte heeft daarom voor een dubbele aluminium heatsink gekozen. Met aluminium boven en onder de ssd is de totale hoogte 11,4mm. Dat moet laag genoeg zijn om geen ruzie met videokaarten of koelers te krijgen, maar het kan geen kwaad dat even te dubbelchecken in je systeem. Voor wie dat nog niet genoeg vindt, heeft Gigabyte ook een alternatieve koeler met heatpipes aangekondigd, maar verkrijgbaar is die nog niet. We hebben dan ook de drive met reguliere heatsink getest.
We maken uiteraard gebruik van een platform met PCIe Gen4-ondersteuning om onze ssd's zonder bottlenecks te testen. We gebruiken een ASUS Primee X570-A Pro-moederbord met een Ryzen 7 3700X-processor en 16GB geheugen. Op de Samsung EVO 500GB-systeemschijf is Windows 10 2004 geïnstalleerd en voor de benchmarks zorgen we voor een update van de ssd-firmware indien beschikbaar.
We maken gebruik van een mix van synthetische en praktijkbenchmarks. Daarnaast gebruiken we TinkerForge-bricks om het opgenomen vermogen van de drives te meten. Die bieden voldoende resolutie om ook idle-vermogens van M.2-drives te meten.
AS SSD
De synthetische benchmarks bestaan uit AS SSD en ATTO. AS SSD maakt gebruik van niet-comprimeerbare data, zodat we vooral uit de sequentiële lees- en schrijftests realistischer data krijgen dan de data die fabrikanten graag specificeren. Met AS SSD draaien we voornoemde sequentiële tests, maar we kijken ook naar de minstens zo belangrijke 4kB-tests: dataoverdrachten van kleine bestanden. Die tests draaien we met hoge en lage queue depth, ofwel met veel respectievelijk weinig opdrachten die gelijktijdig naar de ssd worden gestuurd.
ATTO
Met ATTO Disk Benchmark wordt anders dan met AS SSD van comprimeerbare data gebruikgemaakt. Dat leidt tot hogere doorvoersnelheden dan bij AS SSD, reden voor fabrikanten om vaak met data van deze benchmark te adverteren. Met een combinatie van tests met comprimeerbare en niet-comprimeerbare data geven deze twee synthetische benchmarks een indicatie van de bandbreedte waarbinnen ssd's kunnen werken.
Omdat synthetische benchmarks slechts een indicatie van prestaties geven, draaien we ook een aantal praktijkbenchmarks, die laten zien welke prestaties de ssd's bij daadwerkelijk, normaal gebruik neerzetten.
NasPT-traces
Daartoe maken we gebruik van een set traces die we zelf ontwikkeld hebben. Traces zijn opnames van alle driveactiviteit die terug te spelen zijn. Alle schijfactiviteit die bijvoorbeeld bij het starten van een game plaatsvindt, hebben we vastgelegd en kunnen we met NAS Performance Toolkit afspelen. Dat levert een score in bandbreedte op: hoe sneller een drive is, hoe hoger de bandbreedte bij het afspelen.
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 de traces in drie groepen verdeeld, waarbij we verschillend gebruik van pc's hebben samengevoegd.
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 wordt gebruikt voor het bijhouden van de history states. Gelijktijdig met het gebruik van Photoshop wordt door een catalogus met 20-megapixelfoto's in Lightroom gebrowsed, en worden foto's van een netwerkshare naar de lokale drive gekopieerd 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.
PCMark 10
We draaien ook de nieuwste versie van PCMark, dat ook gebruikmaakt van traces om de prestaties van ssd's in kaart te brengen. Ook de PCMark-benchmark levert een bandbreedte voor de drives op.
PCMark 10 kent ook een zeer zware test: de consistencytest. Die brengt de worstcaseprestaties van een ssd naar boven, aangezien de drive langdurig en extreem zwaar belast wordt. Optimalisaties van prestaties, zoals garbagecollection, caching, trim, en andere trucs werken dan niet meer. Is dat punt bereikt, dan presteert de drive op zijn steadystateniveau.
Vooraf wordt de hele schijf twee keer volledig met data beschreven. Dit gebeurt twee keer om ervoor te zorgen dat ook de volledige overprovisioning ‘bezet’ is. Gedurende de acht degradatiefasen van de test wordt de volledige PCMark 10-benchmark gedraaid, met daartussenin telkens een constante workload van random schrijfopdrachten gedurende achtereenvolgens 10, 15, 20 en zo verder tot maximaal 45 minuten. Gedurende de steady-statefase wordt de benchmark nogmaals drie keer gedraaid, met telkens opnieuw vooraf 45 minuten random schrijfworkloads. Tijdens de recoveryfase mag de schijf weer ‘op adem’ komen en wordt de benchmark vijf keer gedraaid met telkens 5 minuten idle-tijd vooraf. Gedurende die tijd kan de ssd de garbagecollector en andere interne optimalisaties hun werk laten doen.
Opgenomen vermogen
Voor de stroommetingen meten we de idle-vermogens met TinkerForge PowerBricks. Met een samplerate van maximaal 1ms en een resolutie van 1mW kunnen we idle- en loadmetingen doen en die middelen in software. Voor de load-metingen gebruiken we IOMeter, dat we 100-procent-random writes van 4kB-data laten doen en sequential writes met 1MB-blokken.
Voor deze test hebben we de drives met de eerste golf Gen4-controllers, in de praktijk de Phison E16, lichtblauw gemaakt en de drives met de tweede generatie Gen4-controllers donkerblauw of, in het geval van de Gigabyte 7000s, groen.
We kijken eerst naar de AS SSD-scores en zetten daarbij de totaalscore van deze synthetische benchmark bovenaan. Zo krijg je een indruk van de algemene prestaties en die zijn voor de 2TB-versie van de 7000s niet verkeerd, terwijl de 1TB-uitvoering aanzienlijk lager scoort. Wel zien we mooi dat de E16-drives duidelijk minder scoren dan de nieuwe lichting.
We zoomen even in op de AS SSD-prestaties, waarbij opvalt dat de S70 met Innogrit-controller uitstekend meekomt met de Phison E18- en overige Gen4-drives. Tenminste, in sequentiële prestaties, want door de tegenvallende random-prestaties eindigt vooral de 1TB-versie van de S70 vrij laag wat totaalscore betreft. De 2TB-uitvoering van de Gigabyte 7000s is regelmatig de snelste drive van het stel en gaat in AS SSD nek aan nek met de MP600 PRO van Corsair. Niet zo gek, aangezien dat bijna dezelfde drive is.
- Read - Sequential
- Read - 4K
- Read - 4K - 64
- Write - Sequential
- Read - Access time
- Write - 4K
- Write - 4K - 64
- Write - Access time
ATTO Disk Benchmark
Ook in ATTO is weer een mooie scheiding tusssen de eerste en tweede generatie Gen4-drives te zien, die bij de sequentiële lees- en schrijfsnelheden veel duidelijker is dan bij de random prestaties. De controller en de nand-interface zijn bij die oudere generatie wat meer gelimiteerd bij sequentiële acties dan bij random acties.
- ATTO - Read - QD 4 - 1MB - Gem. snelheid
- Read - QD 4 - 4kB - Gem. snelheid
- Write - QD 4 - 1MB - Gem. snelheid
- Write - QD 4 - 4kB - Gem. snelheid
In de index voor licht gebruik nemen we de prestaties in AS SSD, ATTO, onze eigen traces en de Storage-test van PCMark 10 mee. In de index voor zwaar gebruik voegen we daar de prestaties van de Consistency-test aan toe.
In de index met Consistency-test voert de SN850 van WD de lijst aan, gevolgd door de 980 PRO en de MP600 PRO. De 7000s van Gigabyte zit daar net onder, maar alle drives van de nieuwe lichting zijn duidelijk sneller dan de eerste serie Gen4-drives.
In de index voor licht gebruik is het weer de SN850 die het snelst is, maar dit keer volgen twee E18-drives de WD op de voet: de MP600 PRO is nipt sneller dan de 7000s van Gigabyte, en de E16-drives zijn een procent of 10 trager in deze index.
- Prestatie-index zwaar gebruik
- Prestatie-index licht gebruik
De tweede golf ssd's op basis van Gen4-controllers begint langzamerhand gestalte te krijgen. Het aanbod is inmiddels redelijk, en de prijzen en prestaties zijn dat ook. Vergeleken met de eerste Gen4-drives op basis van de Phison E16-controller zijn de doorvoersnelheden van nieuwe drives inmiddels aardig opgelopen en overschrijden ze in ieder geval sequentieel de 7GB/s.
Gigabytes 'echte' Gen4-drive, met Phison E18-controller, is daar een prima voorbeeld van. De ssd is minstens 10 procent sneller dan zijn voorganger en afhankelijk van de workload is het verschil nog groter. De evenknie van Corsair is, net als ten tijde van de Aorus Gen4 en de MP600, een zeer vergelijkbare drive en de prestaties op basis van de 2TB-uitvoering zijn dat ook.
De Gigabyte Aorus Gen4 7000s is nog niet goed verkrijgbaar, en als we op basis van de prestaties én de voorlopige prijs een oordeel moeten vellen, dan zijn concurrerende drives aantrekkelijker. De twee op zelfontwikkelde controllers gebaseerde drives zijn zowel goedkoper als door de bank genomen sneller: de WD Black SN850 en de Samsung 980 PRO. Die laatste is ongeveer 15 euro goedkoper in de 1TB-uitvoering, maar de SN850 is de snellere drive.
Tot de 7000s beter, of überhaupt, verkrijgbaar is en de prijs richting het niveau van die twee snellere concurrenten zakt, zijn de Samsung- en WD-drives voorlopig de aantrekkelijkste opties voor de allersnelste én goedkoopste Gen4-drives.
:strip_exif()/i/2004301376.jpeg?f=imagegallery)
:strip_exif()/i/2004301394.jpeg?f=imagegallery)
:strip_exif()/i/2004301392.jpeg?f=imagegallery)
:strip_exif()/i/2004301396.jpeg?f=imagegallery)
:strip_exif()/i/2004189774.png?f=thumbmedium)
:strip_icc():strip_exif()/i/2005117522.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/i/2003009536.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/i/2004674928.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/i/2004555020.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/i/2004354664.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/i/2004159710.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/i/2004127016.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/i/2004059572.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/i/2003910730.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/i/2003880572.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/i/2003277216.jpeg?f=fpa_thumb)
/u/164119/crop5a5a2a556d2af_cropped.png?f=community){kind=small}
/u/247151/moppersmurf-60px.png?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/384807/crop64230383615bf_cropped.jpg?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/116283/crop5814e3224425d_cropped.jpeg?f=community){kind=small}
/u/314709/crop64ca7636c15ff_cropped.png?f=community){kind=small}
:strip_exif()/u/285020/crop6085b8acc4f0d_cropped.gif?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/151537/crop5db7498ca4eda_cropped.jpeg?f=community){kind=small}
:strip_exif()/u/199591/crop67714e65d41e0_cropped.webp?f=community){kind=small}
:strip_exif()/u/144385/wallpaper-556.gif?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/126804/crop60008216c7eb0_cropped.jpeg?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/2580/KOMPAKTicoon.jpg?f=community){kind=small}
/u/208684/crop5d9c7a25578e1.png?f=community){kind=small}
/u/669281/crop61ec109c82449_cropped.png?f=community){kind=small}
/u/1199540/crop677c3c8f2c048_cropped.png?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/299339/anonpict.jpg?f=community){kind=small}
:no_upscale():strip_icc():fill(white):strip_exif()/f/image/GV5W72DfLHFN0zUB32Sl4dKu.jpg?f=user_large){kind=link}
