Sm951: Günstigster Einstieg in den High-End-Bereich

Samsung SM951 256 GB SSD Test und Test: umstrittenes Flaggschiff

Inhaltsverzeichnis

  • Einführung
  • Hintergrund
  • Testbericht Samsung SM951
    • Verpackung, Montage und Sichtprüfung
    • Software und praktische Bedienung
    • Geschwindigkeitsstabilität
  • Auswahl der Gegner
  • Prüfstand und Software
  • Leistungstest
    • Futuremark PCMark 7
    • AS SSD-Benchmark
    • CrystalDiskMark (64bit) 3.0.1
    • Intel NAS Performance Toolkit 1.7.1
  • Operationen mit verschiedenen Dateitypen im Laufwerk
  • Zugriffszeit für zufällige Lese- und Schreibvorgänge
  • Fazit

Einführung

Der Wettlauf um die Geschwindigkeit ist eine inhärente Sache der Entwicklung des Unterhaltungselektronikmarktes. Hersteller übertakten absolut alles, auch LCD-Monitore. Sie überlebten 60 Hz, dann 100 Hz, dann 144 Hz und jetzt sprechen sie von 200 Hz . ..

Speichergeräte haben auch viele Veränderungen in Formfaktoren, Hardware und Schnittstellen erfahren. Die Krönung des Massenfortschritts sind heute Modelle mit Flash-Speicher im M.2 NGFF-Formfaktor, die auf der PCI-Express 3.0 x4-Schnittstelle und auf dem NVMe-Protokoll arbeiten. Zwar sind solche Lösungen noch selten: Tatsächlich ist nur das Samsung SM951 für den Massenverbraucher verfügbar und muss noch „gejagt“ werden.

Aber NVMe hat noch ein paar weitere Features: Man braucht einen Treiber für das Betriebssystem und die Unterstützung dieses Protokolls durch Mainboards ist noch nicht vollständig debuggt, was man den Beschreibungen der regelmäßig veröffentlichten BIOS-Updates entnehmen kann. Zum Glück Samsung SM951 wird in zwei Versionen präsentiert: nicht nur NVMe, sondern auch AHCI. Hier ist die neueste Version, die wir berücksichtigen werden.

Vorgeschichte

Die Computerindustrie lebt seit vielen Jahren im Wettlauf der Geschwindigkeit. Immer schneller – das ist das Motto ihres ganzen Lebens. Und Speichermedien sind vollständig betroffen. Wer von denen, die diese Zeilen lesen, erinnert sich daran, dass vor relativ kurzer Zeit ein PC von einem Tonbandgerät geladen wurde? Ich vermute, dass die jüngere Generation nicht einmal weiß, wie eine Audiokassette aussieht. Was ist mit Disketten? Was ist mit Lochkarten? Aber jetzt ist alles Geschichte.

Allein im letzten Vierteljahrhundert haben viele verschiedene Formfaktoren und Schnittstellen das Licht der Welt erblickt. IDE (auch bekannt als PATA) in einer ganzen Reihe von Versionen von 33 bis 133 MHz, mit breiten Standardkabeln, die jede Menge Staub ansammelten und die Luftzirkulation störten, „Master | Slave“-Modi mit manueller Jumper-Einstellung, die viel Blut tranken von Benutzern. Dann, bereits zu Beginn unseres Jahrhunderts, kam SATA in Heim-PCs – kompakte schmale Kabel und kein „Master | Slave“. Auch in seinem Fall gab es Updates: SATA, SATA2 und schließlich das aktuelle SATA 6 Gb/s. Dementsprechend wuchs auch der Durchsatz: 150, 300 und 600 MB/s.

Empfehlungen

Aber nicht umsonst wurde oben von „Bandbreite“ gesprochen und nicht nur von „Geschwindigkeit“. Mit der Geschwindigkeit war es nur ein wenig eng: Die ersten Festplatten mit SATA-Schnittstelle waren nicht einmal eine solche – auf der Leiterplatte war ein IDE-SATA-Controller-Konverter installiert. Erst später verbreiteten sich Festplatten, deren Controller zunächst SATA unterstützte. Doch das nützte wenig: Magnetplatten sind an sich keine besonders schnelle Sache. Infolgedessen wuchsen selbst die linearen Lese- und Schreibgeschwindigkeiten erst mit der Einführung magnetischer Platten mit zunehmender Dichte und wurden nicht durch die Schnittstelle begrenzt. Selbst heute, im Jahr 2015, liefern nur wenige Festplatten mindestens 250 MB/s, obwohl sie mit einer SATA-6-Gbit/s-Schnittstelle ausgestattet sind.

Doch in den Tagen von SATA2 begann eine bis dahin unbekannte Kuriosität den Massenmarkt zu erobern – Flash-Speicherlaufwerke, genannt „SSD“. Die Erstlinge der neuen Architektur zeichneten sich weder durch hohe Geschwindigkeit noch durch großes Volumen aus und waren daher eher für Computerfreaks gedacht, die alles neu haben wollten. Und der Preisfaktor eliminierte zusätzlich zufällig begehrte und untätig neugierige verantwortungslose Bürger.

Allerdings begann sich die Preis- und Mengensituation schnell zum Besseren zu ändern, und die Geschwindigkeit begann auf dem Weg zu wachsen, was in Bezug auf die Bandbreite sehr bald an die Grenzen der SATA2-Fähigkeiten stieß. Die Situation wurde zunächst durch die 2008 erschienene dritte Version der Schnittstelle gerettet, die die Geschwindigkeitsgrenze verdoppelte, doch SSD-Laufwerke nahmen dies schnell ein. Es genügt, an die Ende 2011 erschienenen Plextor M3-Modelle zu erinnern. Und das ist alles: In den letzten vier Jahren haben Hersteller mit alternativem Erfolg an komplexeren Szenarien feilen: Zugriffszeit, Multithread-Lasten. Allerdings wird man damit nicht mehr am Leben bleiben, und sie sind in eine Falle getappt, haben von Anfang an hohe Geschwindigkeiten versprochen und die nächsten Neuheiten kaum verkauft. Und es stellte sich heraus, dass es unmöglich war, SATA unbegrenzt zu übertakten.

Und dann erinnerten sich die Hersteller an die PCI-Express-Schnittstelle, die durch hohen Durchsatz, Verbreitung und Debugging verführerisch aussah. Aber sie haben das Rad nicht neu erfunden, sondern ein fertiges genommen: NGFF wurde für das Segment der mobilen Geräte (Laptops, Tablets usw.) entwickelt, später M.2 genannt, was eigentlich ein einfaches mSATA/mPCIe-Upgrade war , und SATA-Express wurde für Desktop-PCs implementiert, wobei ein Bündel von zwei SATA genommen und ihnen ein weiteres Kabel hinzugefügt wurde.

Dadurch wurde eine vorübergehende Kompatibilitätsbreite erreicht: Das neue SATAe und M.2 enthielten sowohl PCI-Express- als auch SATA-Verbindungsleitungen. Das einzige ist, dass man alte SATA-Laufwerke an SATAe anschließen kann, aber für M.2 und mSATA benötigt man einen Adapter, und die Abmessungen des Sitzes für mSATA lassen dies nicht immer zu. Aber es gibt Adapter, beide Typen – sowohl mSATA>>M.2 als auch M.2>>mSATA.


Einfaches, aber lustiges „Sandwich“: mSATA>>SATA-Adapter, M. 2>>mSATA-Adapter ist darin installiert, und in letzterem ist Transcend MTS800 installiert. Der Link ist übrigens voll funktionsfähig.


Und in SATAe können die üblichen Kabel direkt angeschlossen werden. Und die alte Festplatte wird funktionieren.

Sie müssen verstehen, dass dieses Phänomen nur vorübergehend ist: In Zukunft wird die SATA-Unterstützung verschwinden. Tatsächlich beginnt dies bereits zu geschehen.

Und hier gibt es einen Vorfall: Hersteller von „Desktop“-Motherboards haben den mSATA-Formfaktor unterschätzt – nur Gigabyte hat einst darauf gesetzt, erst später haben sich Zotac, MSI und ASRock hochgezogen und selbst dann nur näher dran Debüt von M.2 und nicht zu viele Modelle, wenn wir über ATX und mATX sprechen. Aber vergebens: Obwohl Modifikationen von mSATA-SSDs in der Regel teurer waren als die üblichen Versionen des 2,5-Zoll-Formfaktors, boten sie ein unbestreitbares Plus – das völlige Fehlen von Kabeln. Wenn das bei einem Full-Size-Gerät nicht so beängstigend ist Systemeinheit, dann spielt in einem kleinen PC eine wichtige Rolle.0045

Mit der Massenfreigabe von M.2 geschah etwas, dem mSATA nicht gerecht wurde: In den allermeisten Mainboards der mittleren und höheren Preisklasse gibt es dafür Plätze. Darüber hinaus ist M.2 auch dort zu finden, wo kein SATAe vorhanden ist (z. B. auf ASUS H97-Plus und MSI H97 Guard-Pro). Wie wir sehen, hat M.2 im Allgemeinen viel Unterstützung erhalten: Es gibt sowohl Laufwerke dafür als auch die Sitze selbst auf Motherboards. Und SATAe… Was ist SATAe? Selbst wenn ein entsprechender Stecker vorhanden ist, gibt es einfach nichts, was man daran anschließen könnte.

Doch auch bei M.2 ist nicht alles so einfach: Tatsächlich funktionieren die allermeisten M.2-SSDs dafür über die SATA-Schnittstelle. Der Grund dafür ist, dass PCIe-Controller teurer sind als SATA. Gleichzeitig ging man im Streben nach der Image-Komponente sogar so weit, einen zusätzlichen Controller auf dem Laufwerk zu installieren, der SATA-Signale in PCIe umwandelt. Dies ist beispielsweise der Controller-Chip Super Talent NGFF DX1: SATA <> PCI-e ASMedia ASM1061, über den der JMicron JMF667H-Controller (SATA 6 Gbit/s) arbeitet. Im Allgemeinen wird ASM1061 zur Implementierung zusätzlicher SATA-Ports auf Motherboards verwendet. Dieser Controller nutzt nur eine PCI-E 2.0-Lane und überschreitet bei linearen Lese-/Schreibvorgängen kaum die Schwelle von 400 MB/s und bleibt damit leistungsmäßig hinter SATA 6 Gbit/s zurück.

Hier ist eine kleine Liste von M.2-SSDs mit PCI-E-Schnittstelle, die im Einzelhandel erworben werden können (Name, Rahmengröße, Schnittstelle, Protokoll):


Modell

Merkmale
Super Talent NGFF DX1 M.2, PCI-E 2.0 x1, AHCI (JMicron JMF667H SATA-Controller + ASMedia ASM1061 Bridge, daher bedingt PCI-E)
Plextor M6e M. 2, PCI-E 2.0 x2, AHCI
Samsung XP941 M.2, PCI-E 2.0 x4, AHCI
LiteON EP1 M.2, PCI-E 2.0 x4, AHCI
Plextor M6e Black Edition M.2, PCI-E 2.0 x2, AHCI
Kingston HyperX Predator M.2, PCI-E 2.0 x4, AHCI
Samsung SM951 AHCI Edition M.2, PCI-E 3.0 x4, AHCI
Samsung SM951 NVMe Edition M.2, PCI-E 3.0 x4, NVMe

Super Talent NGFF DX1 ist so selten im Angebot, dass es keine triviale Aufgabe ist, sein Besitzer zu werden. LiteON EP1 ist auf Serveranwendungen ausgerichtet und auch im regulären Einzelhandel sehr selten zu finden. Samsung XP941 war eine günstigere Lösung, die jedoch nicht nach Russland gelangte und daher von uns nicht getestet wurde. Alles andere stand auf unserem Prüfstand:

  • Plextor M6e – nicht einmal, sondern zweimal – zuerst 256 GB, dann 512 GB;
  • Plextor M6e Black Edition im Test und Test der Plextor M6e Black Edition 256 GB SSD;
  • Kingston HyperX Predator im Test und Test der Kingston HyperX Predator 480 GB SSD: Shaking the Foundation oder Kingston Plus Marvell.

Bleibt nur noch die Samsung SM951 zu testen, die bisher technologisch fortschrittlichste und schnellste SSD. Es gibt nur ein Problem: Diese Lösung ist offiziell nicht für den Verkauf über Einzelhandelsketten vorgesehen, was zusammen mit der begrenzten Verfügbarkeit und dem hohen Interesse der Käufer zu einem gewissen Umsatzdefizit führt. Nun, in Russland ist es überhaupt nicht verfügbar.

Wie wir bereits wissen, ist das Samsung SM951 in zwei Versionen erhältlich: AHCI und NVMe. Am fortschrittlichsten ist natürlich NVMe, aber es ist selten und teurer. Darüber hinaus sind damit einige unangenehme Features verbunden: Es wird ein Treiber für das Betriebssystem benötigt und die Unterstützung dieses Protokolls durch Motherboards ist noch nicht vollständig debuggt. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass das Muster ursprünglich und hauptsächlich zum Testen von Motherboards und in Deutschland gekauft wurde, wurde beschlossen, keine Probleme zu riskieren und bei der AHCI-Option anzuhalten.

Der südkoreanische Industrieriese Samsung ist ein Riese im wahrsten Sinne des Wortes: Beim Verkauf von SSDs steht das Unternehmen weltweit an erster Stelle – verschiedenen Schätzungen zufolge werden 30 bis 40 % der verkauften Geräte unter dieser Marke veröffentlicht. Und gleichzeitig ist es ein Kompletthersteller: von der Entwicklung über die Halbleiterproduktion bis zur Endmontage. Es verfügt über einen eigenen Controller, einen eigenen DRAM und einen eigenen NAND. Bis heute ist es der einzige SSD-Hersteller, der völlig unabhängig ist und nur seine eigenen Fähigkeiten nutzt.


HDD Samsung SpinPoint WU32163A 2,16 GB und SSD Samsung SM951 256 GB: 17 Jahre, 120-facher Volumenunterschied und technologische Abgründe.

Dieser WU32163A ist ziemlich kaputt, scheint aber immer noch voll funktionsfähig zu sein. Wird dieser SM951 im Jahr 2032 das Gleiche können?

Übersicht über Samsung SM951

Verpackung, Verpackung und Sichtprüfung

Das Samsung SM951 ist offiziell nicht für den Einzelhandel bestimmt und daher ist die Verpackung vollständig vom Geschäft abhängig. In meinem Fall war es ein einfacher kleiner antistatischer Beutel. Das Paket fehlt komplett.

Formfaktor – M.2 NGFF mit Abmessungen von 22 x 80 mm (also Größe 2280). Die einseitige Leiterplatte und die gesamte Elementbasis werden vollständig durch einen Aufkleber mit Informationen zu einem bestimmten Exemplar verdeckt: Produktcode, Seriennummer, Revision, werkseitige Firmware-Version, Produktionsdatum.

Im Prinzip ist alles ganz klar, bis auf einen Punkt: Fünf Zeichen am Ende des Produktcodes sind ein charakteristisches Merkmal von Samsung-OEM-Laufwerken. Sie verschlüsseln den Code des Kunden, für den diese Kopie angefertigt wurde, fünf Nullen – ein unpersönliches Los.

Durch das Löten aller Elemente auf nur einer Seite der Platine kann der Hersteller einige Einsparungen bei der Herstellung erzielen, was sich jedoch in der Verwendung von Flash-Speicherchips mit höherer Kapazität und einer dichteren Anordnung der Elemente auf der Platine niederschlägt. Und für den Endbenutzer kann dies bedeuten, dass es zu einer lokalen Überhitzung des Geräts kommt.

Eine selbstklebende Rückseite ist immer eine negative Folge für Markierungen, die nahezu unleserlich werden.

Die Rolle des Controllers übernimmt der SALM058A01-8030-Chip – also der Samsung UBX-Controller.

Technisch „kommuniziert“ es mit dem System über vier PCI-Express-3.0-Leitungen (es besteht Abwärtskompatibilität mit PCI-E 2.0 und weniger Leitungen) und kann sowohl NVMe als auch AHCI als Protokoll verwenden – die entsprechende Einstellung ist gesetzt programmgesteuert auf der Ebene Firmware. So kann Samsung die Eigenschaften je nach Bedarf flexibel variieren – einfach indem es den Laufwerken die gewünschte Firmware-Version vorgibt.

Ein weiteres technisches Merkmal der Firmware besteht darin, dass sie keinen Code enthalten, der es dem Gerät ermöglicht, bootfähig zu sein – diese Funktionalität sollte laut Samsung-Ingenieuren auf der BIOS-Ebene des Motherboards implementiert werden.

Eine solche technische Feinheit löscht automatisch fast alle Motherboards, die auf Chipsätzen basieren, die vor Intel Z97/H97 und Intel X99 veröffentlicht wurden, aus der Liste der kompatiblen. Was in diesem Fall mit der AMD-Plattform passiert, ist sogar beängstigend vorstellbar. Obwohl vielleicht die neuesten Innovationen (wie MSI 990FXA Gaming, ASUS M5A97 Plus oder ASRock Fatal1ty 970 Performance) enthalten das erforderliche Zusatzmodul in ihrem BIOS. Leider habe ich keines dieser Boards mehr zur Verfügung, sodass es keine Möglichkeit gibt, die Leistung in der Praxis zu überprüfen.

Genau in der Mitte der Leiterplatte befindet sich ein zweiphasiger Stromrichter, der von einem A0M4QD-PWM-Controller gesteuert wird, der jedoch nicht identifiziert werden konnte. Er wird von zwei Mikroschaltungen begleitet, für die üblicherweise der Name „Dr.Mos“ verwendet wird (zwei Mosfets sind in einem einzigen Gehäuse untergebracht) – Texas Instruments TI RB8966.

Wir sehen außerdem einen 256 MB großen Pufferspeicherchip LPDDR3-1600, den der Samsung UBX-Controller zur Zwischenspeicherung häufig geänderter Servicedaten (Repeater-Tabellen) nutzt.

Das Flash-Speicher-Array wird durch nur zwei Samsung K9UKGY8SCD-DCKO-Chips repräsentiert.

Eine ungewöhnliche Lösung für den SSD-Einzelhandelsmarkt. Zum einen handelt es sich hierbei um den klassischen planaren MLC ToggleNAND, hergestellt nach der 16-nm-Prozesstechnologie – im Einzelhandelssortiment von Samsung sind inzwischen auch SSDs vertreten, die ausschließlich 3D-V-NAND nutzen. Und den 16-nm-Prozess von Samsung haben wir überhaupt nicht gesehen: Die neuesten Solid-State-Modelle dieses Unternehmens, die auf dem klassischen Layout des 840 Pro und 840 EVO basieren, verwendeten 19nm-Prozesstechnologie. Zweitens beträgt die Anzahl der NAND-Kristalle in jedem der Mikroschaltkreise sechzehn – das ist viel, das findet man nur in älteren Modellen von Toshiba 19-nm-Speicherlaufwerken mit einer Kapazität von 960 GB – 1 TB im mSATA-Formfaktor. Möglicherweise führt eine solch dichte Anordnung zu einer erhöhten Erwärmung der inneren Schichten der Mikroschaltungen.

Das reale Gesamtvolumen des betrachteten Samsung SM951 beträgt, wie sich leicht berechnen lässt, 256 GB. Um das Nutzervolumen anzugeben, wird für Laufwerke jedoch das traditionelle Dezimalzahlensystem verwendet (1 GB entspricht 1.000.000.000, nicht 1.073.741.824 Bytes), sodass in Wirklichkeit nur 238,47 GB verfügbar sind. Die Differenz zwischen diesen Zahlen stellt einen verborgenen Bereich dar, der von der Controller-Firmware für Verschleißausgleichs- und Leistungsverbesserungsalgorithmen sowie als Ersatzpool für Zellen verwendet wird, die aufgrund von Verschleiß ausgefallen sind.

Softwareteil und praktischer Betrieb

Die Stärke der Samsung-Lösungen ist eine gut gestaltete und funktionale Anwendung namens Samsung Magician. Aufgrund der Fokussierung des Samsung SM951 auf das Samsung Magician OEM-Segment wird dieses Laufwerk jedoch überhaupt nicht erkannt. Es stehen lediglich allgemeine Informationen und Leistungstests zur Verfügung.

Der praktische Betrieb des Samsung SM951 offenbart einen weiteren gravierenden Nachteil – sehr starke Erwärmung bei mehr oder weniger starker Belastung:

Die eigene eingebaute Überwachung spiegelt im Prinzip die Messwerte des Pyrometers und der taktilen Empfindungen wider:


Aber auch ohne intensive Lese-/Schreibvorgänge macht sich dieses Feature bemerkbar:

Schon eine einfache Kopie des 35-GB-Steam-Ordners bringt die Temperatur des Laufwerks auf 60–65 °C. Ich habe keine Möglichkeit, eine vollständige thermische Untersuchung des gesamten Geräts durchzuführen, aber den Pyrometerwerten zufolge liegt der heißeste Bereich an der Stelle des mit A0M4QD gekennzeichneten PWM-Controllers und des daneben platzierten Flash-Speicherchips. Der zweite Flash-Speicherchip hat eine kühlere Temperatur.

Aus Sicherheitsgründen wurden alle Tests im Rahmen des Testberichts mit gerichtetem Luftstrom und einem zusätzlichen Lüfter durchgeführt.