A TLC és a 3D V-NAND egybekel

A Samsung több mint két esztendeje rukkolt elő a piac első, TLC NAND-ra épülő SSD-sorozatával, a 840-essel, amit néhány hónappal később a szintén TLC-re épülő 840 EVO követett. Eközben a konkurensek csak valahol a fejlesztési és tesztelési fázisban jártak, ami röviden azt jelenti, hogy még ma is nagyítóval kell keresni a többi gyártó TLC-s megoldásait, ergo lemaradásuk tetemes.

Pedig a piac mindegyik szereplőjének nagy szüksége van a TLC által nyújtott gazdaságosabb NAND lapkákra, hisz ez az olcsóbb SSD-k, és ezzel az árverseny egyik kulcsa. Mindeközben a Samsung mérnökei gőzerővel dolgoztak tovább, így tavaly ősszel már a kiskereskedelmi piacon is felbukkanhatott a Samsung 850 PRO sorozatában a 3D V-NAND, ami jelenleg a másik fontos kulcs a NAND lapkák gyártási költségének további csökkentéséhez.

[+]

Mivel a Samsung számára egy ideje már mindkét technológia rendelkezésre áll, így kézenfekvő volt, hogy amint lehet, egyesítik a TLC és a 3D V-NAND fejlesztéseket. Az első TLC-s SSD megjelenésének alkalmával alaposan kiveséztük az SLC, MLC és TLC közti egyes különbségeket. A TLC nagy előnye, hogy egyetlen cellában 3 bitnyi adatot képes tárolni, ami azonos területű NAND lapkára levetítve 50%-os kapacitásbeli előnyt jelent az MLC-vel szemben. A megoldás hátulütője, hogy a 3 bit megállapításához szükséges nyolc feszültségszint miatt a cella hamarabb elfáradhat, kevesebb programozási ciklust képes elviselni az MLC-hez képes.

Ezt az értéket az egyre kisebb csíkszélesség csak tovább rontotta, ugyanis minél közelebb kerültek egymáshoz az egyes cellák, annál inkább nőtt a töltésük közti áthallás (interferencia). Fizikai törvényszerűség, hogy minél kisebb egy cella, annál kevesebb elektron fér el benne. Az aktuálisan legkisebb, 20 nm alatti csíkszélességen készülő cellákban nagyjából már csak 20 elektron kaphat helyet, ami a többszintes (MLC, TLC) megoldások esetén eloszlik az egyes bitek között. Amennyiben az egyetlen bithez tartozó összes elektron elszabadul, úgy az adott cella használhatatlanná válik.

[+]

A közelmúltban bemutatott, illetve kivesézett 3D V-NAND az utóbbi problémára is megoldást nyújt, hisz a korábban alkalmazott, rendkívül alacsony csíkszélességű planáris elrendezéssel szemben vertikális, jelenleg 32 rétegű felépítést használ, amihez jóval nagyobb (egyelőre 42 nm) csíkszélesség is elegendő. Ez értelemszerűen jelentősen csökkenti az áthallást, illetve egy cellában több elektron fér el, így azok több programozási ciklust képesek elviselni, miközben az adott területen elhelyezhető cellák száma is jelentősen nő, ami a gyártási költségekre is kedvező hatással van.

[+]

A leírtak ismeretében könnyen kikövetkeztethető, hogy a TLC és a 3D V-NAND kombinációja jelenleg verhetetlen adatsűrűséget tesz lehetővé egységnyi területű szilíciumlapkán, miközben a 3D V-NAND kompenzálja a TLC hátrányát, az alacsonyabb számú programozási ciklust.

A Samsung 850 EVO

A TLC-vel (vagy más néven 3 bit MLC-vel) megspékelt, és közben 3D V-NAND-ot is alkalmazó első Samsung SSD sorozat a 850 EVO nevet kapta. A széria egyelőre 2,5"-os, SATA csatolós kivitelben érhető el, 120, 250, 500 és 1 TB-os kapacitással.

[+]

Az egyszerű fehér dobozban az SSD mellett egyéb említésre méltó kiegészítőt nem találtunk, ami a költséghatékonyság tekintetében nem meglepő.

[+]

A meghajtó külsőre szinte teljesen megegyezik a 850 PRO esetében látottakkal, csupán márkajelzés alatti négyzet színe más. A ház tehát most is alumíniumból készült, melynek magassága 7 milliméter, míg a meghajtó egészének tömege kapacitástól függően csupán 60 gramm körül alakul.

[+]

Tesztlaborunkban a 250 és az 500 GB-os modell járt, melyek közül a kisebbet tudtuk szétszedni. A NYÁK rendkívül kisméretű, aminek az az oka, hogy a negyed terabájthoz már elég csupán két darab, 42 nanométeres, 32 rétegű TLC 3D V-NAND chip. Egyetlen chipben 8 darab lapka található, azaz a Samsung egyelőre 16 lapkából oldja meg a 250 GB-os tárhelyet. Nem maradt ki a 840 EVO-nál megismert TurboWrite SLC puffer, ami a 250 GB-os esetében 3, míg az 500 GB-os modellnél 6 GB-ot takar. Ennek segítségével a puffer kapacitásának erejéig 520 MB/s-os írási tempóra képes az SSD, ami főleg a két kisebb modell esetében jöhet jól.

A 120, 250, illetve 500 GB-os verziókban egy újabb, MGX jelzésű vezérlő kapott helyet, ami alacsonyabb csíkszélességen készül, illetve eggyel kevesebb ARM magot tartalmaz, mint az 1 TB-os verzióban, illetve a 840 EVO és 850 PRO széria tagjaiban található, MEX jelzésű központi egység. Az MGX kontroller két maggal is elboldogul a kisebb kapacitású modellekkel, miközben minden funkciót támogat, amire manapság szükség lehet, emellett energiatakarékosabb, nem utolsósorban pedig előállítása olcsóbb. A vezérlő mellett szokás szerint egy DRAM chip (cache) látható, mely egy energiatakarékos LPDDR2-1066 szabványú Samsung egység, a 250 és 500 GB-os modell esetében 512 MB kapacitással.

[+]

Szokás szerint nagy kérdés, hogy vajon hány programozási (P/E) ciklusra képesek a NAND cellák, de ahogy az esetek 90%-ban, úgy erre vonatkozóan most sem áll rendelkezésre hivatalos információ. A fellelhető különféle egyszerű tesztek és adatok alapján valahol 2-3000 között vagy környékén lehet ez az érték, ami nagyjából megfelel a 20 nm alatti planáris MLC lapkák képességének.

Tesztkörnyezet, specifikációk

Az SSD-tesztekhez használt állandó konfigurációnkat legutóbb 2012 decemberében frissítettük. Az alaplap szerepét akkor az MSI Z77 MPOWER modell vette át, míg a processzor feladatát egy fixen 4,3 GHz-re tuningolt Intel Core i7-3770K kapta meg, hogy minél többet ki tudjunk passzírozni az SSD-kből. A rendszermemória mérete továbbra is 16 GB, de a G.Skill RipjawsX modulok órajele 1333-ról 1866 Mhz-re emelkedett. A különféle turbó és energiagazdálkodási opciókat egytől egyig kikapcsoltuk, hogy azok biztosan ne befolyásolhassák a méréseket. Ezen lépésünkkel a 2012. november 24-e előtti SSD tesztjeink eredményei nem összevethetőek az azt követő cikkeinkben találhatókkal.

[+]

IOMeter, AS SSD

A szekvenciális olvasás – és írás – kap szerepet a nagyobb fájlok másolásánál, illetve az ilyen méretű állományokkal dolgozó alkalmazásoknál; ha elsősorban rendszerlemezt keresünk, akkor ez egy sokadrangú szempont lehet számunkra. A két 850 EVO itt a középmezőnyben végzett.

Írásban viszonylag jól muzsikáltak a tesztalanyok, különösen az 500 GB-os verzió.

A véletlenszerű műveletekre vonatkozó értékek az SSD-gyártók egyik vesszőparipája, imádnak az IOPS értékekkel dobálózni, bár ez egy átlagfelhasználó asztali vagy mobil számítógépe esetében különösebben nem számít. Ezzel szemben bizonyos kiszolgálók esetében már döntő szempont lehet ez az érték. Ebben a tesztben nem brillíroztak az új EVO-k, bár lemaradásuk nem volt túlságosan nagy.

A fentiekből következik, hogy a véletlenszerű írás egy átlagos PC-s felhasználó számára szintén nem túlságosan lényeges szempont. Itt nagyjából az előd, a 840 EVO értékeit hozták az újabb SSD-k.

A kevés általunk használt benchmark egyike az AS SSD. Ennek is csak a beépített másolási tesztjét alkalmaztuk, mert ezt akár otthon az olvasó is le tudja mérni magának. Amit erről érdemes tudni: ez a meghajtón belül másol; az ISO-teszt nagy ISO fájlokkal operál, a Program-teszt sok kis fájllal, a Game-teszt pedig vegyesen. Itt is az előd széria tempójához volt közel a 850 EVO.

Windows 7 használat

A valós használatot reprezentáló teszteléshez egy valódi, többhónapos használatot megélt Windows 7-es rendszert vetettünk be. Ez nem egy sebtiben feltelepített Win 7, hanem egy már alaposan teleszemetelt, sok feltelepített és uninstallált programot tartalmazó rendszer háttérben futó ESET Smart Securityvel (vírusírtó és tűzfal). Ezt mentettük le a "szektorról szektorra" módszerrel, majd töltöttük vissza a teszt szereplőire; így egyenlő eséllyel indult az összes versenyző. A rendszer teljes mérete nagyjából 30 GB, ami egy 37 GB-os partíción foglalt helyet. A partíciót mentés előtt töredezettségmentesítettük, a SuperFetch és a Prefetch pedig be volt kapcsolva. A pontosabb eredmények érdeklében minden tesztet háromszor ismételtünk meg.

A Windows 7 betöltési idejét a post után eltűnő "Boot from CD-ROM" felirattól mértük odáig, hogy teljesen felállt a rendszer, tehát betöltődött az összes ikon, az összes gadget és a tálcára az összes program (ESET, ATI Catalyst Control Center stb.). Ez a "teszt" (mondhatnánk inkább használatot is) leginkább a véletlenszerű olvasásra koncentrál. Itt a 850-es SSD-k (és az 1 TB-os 840 EVO) kisajátították az első helyet.

A "3D-s programcsokor" főként a kis fájlok elérésére koncentrál, ugyanis ezek a programok rengeteg kis plugint töltenek be, ergo a szekvenciális sebesség itt nem annyira fontos.

Az "újságírói programcsokorban" megint a pici fájlok kapnak szerepet; talán ez a legjellemzőbb a mindennapi használatra, mert itt nem csak a fájlok, de maguk a programok is viszonylag kisméretűek. Ennek ellenére ezen tesztünkben nem igazán tudtunk különbséget kimérni az egyes SSD-k között.

A "webdesigner programcsokor" már jobban támaszkodik a szekvenciális elérésre, mert a Photoshop és az Illustrator is egy-egy, igencsak nagyméretű dokumentummal együtt nyílik meg.

Az "újságírói programcsokor" megnyitása után hibernáltuk a gépet; ezek a programok együtt kb. 2 GB memóriát foglalnak. Már korábbi cikkeinkben is megjegyeztük, hogy a hibernálás elvileg a szekvenciális írási sebességtől függ (hiszen a memória tartalmát ki kell írni a hiberfil.sys-be). Igen ám, de a memória tartalma tömörítve kerül a lemezre, és ehhez a Microsoft operációs rendszerei a Windows 7-ig bezárólag csak egyetlen processzormagot képesek használni, ami sajnos már korlátozhatja a művelet sebességét. Hibernálásban nem remekelt egyik Samsung sem, bár lemaradásuk nem volt túlságosan nagy.

Másolásos tesztek, játékok

A két következő "teszt" (másolás) eredetileg még a SandForce vezérlőinek olykor becsapós teljesítménye miatt született meg. Lemértük, hogy egy már tömörített Windows 7-et tartalmazó képfájl mennyi idő alatt másolódik át a tesztelendő háttértárra. A képfájlokat egy 128 GB-os Plextor M5 Prón helyeztük el, amivel az egyes meghajtók írási teljesítményét nem korlátoztuk.

Az 500 GB-os 850 EVO a PRO szintjét hozta, míg a 250 GB-os valamivel gyorsabb volt az előd 840 EVO-nál.

Tettünk egy próbát a Photoshop telepítőjének RAMDiskre másolásával – ez lényegében az SSD olvasási sebességét méri, hiszen az SSD-ről másolunk a RAMDiskre.

Ezután a RAMDiskről feltelepítettük a Photoshopot, amivel az SSD-k írását teszteltük, de ez felhasználóközelibb mérés, mert egy telepítés idejét mértük le.

A játékbetöltési időkhöz a már jól bejáratott STALKER-t és az SSD-tesztünkben nem túl réginek számító Crysis Warheadet használtuk.

Virtualizáció és végszó

Egy korábbi ötletből született következő tesztünk, ami a virtualizációval kapcsolatos. Aki már foglalkozott otthon a témával, az tapasztalhatta, hogy a háttértár sebessége nagyon sokat számít, ha egynél több VM (virtuális gép) van üzemben. Igazából már egyetlen VM is le tudja "ölni" a rendszert, ha telepítünk rá, nem kell ehhez kettő sem, pláne, ha a VM egy merevlemez "hátsó" 10-20%-án helyezkedik el, ahol a HDD feleolyan gyors, mint a külsején. Készítettünk négy Windows XP-s VM-et, és beütemeztük rajtuk, hogy egyidőben indítsák el a .NET Framework 3.5 telepítését. A telepítés témája teljesen véletlenszerű volt, annál fontosabb infó viszont, hogy ez a teszt alapjában véve inkább a meghajtók véletlenszerű és kis részben szekvenciális írási sebességét teszteli. A futási időt a time paranccsal mérjük le, így az eredmény minden esetben meglehetősen pontos.

A két tesztalany nagyon jól szerepelt, az 500 GB-os egészen az első helyig jutott.

Telepítés után beállítottuk, hogy 0 mp-es időközökkel induljanak el a VM-ek, és lemértük a négy VM együttes bootidejét.

Végszó

Ahogy tesztünk elején elmondtuk, a 850 EVO NAND chipjeiben a TLC és a 3D V-NAND képességeit egyesíti. Ennek egyértelmű célja, hogy (idővel) a lehető legalacsonyabb szintre szorítsák le a gyártási költségeket, miközben az élettartam nagyjából a konkurens gyártók aktuális MLC-alapú meghajtóinak szintjén, vagy bizonyos esetekben akár a fölött maradjon.

[+]

Az élettartamot tekintve a Samsung továbbra is magabiztos, ugyanis a garanciát 5 évre emelték (a 840 EVO esetében még csak 3 évet adtak), miközben a 120 és 250 GB-os modellekhez 75 TB (41 GB/nap), míg az 500 GB-os és 1 TB-os verziókhoz 150 TB írási mennyiséget társul. Utóbbi megegyezik(!) a 850 PRO modellek értékeivel. Ez idáig elég jól hangzik, illetve méréseink alapján a tempóra sem lehet panasz, így már csak az árazás kérdéses. Jelenleg a 250 GB-os modellért nagyjából 37 000 forintot kell leszurkolni, amit mi az 5 év garancia ellenére is sokallunk, hisz 28-30 000 forintért jó néhány hasonló kapacitású SSD-t lehet kapni, igaz, kevesebb garanciával.

Ilyen téren a 68 000 forintért megvásárolható gyorsabb, 500 GB-os verzió már jobban áll, hisz így legfeljebb csak 5-6000 forinttal kerül többe a hasonló méretű konkurens termékeknél, mely különbözet már megérheti a több garanciát, amivel ez a modell a hosszabb távra tervezőknek részünkről ajánlott választás. Mindent összevetve szerintünk jól sikerült a 850 EVO sorozat, ugyanakkor a TLC és a 3D V-NAND által nyújtott előnyöket figyelembe véve a jelenleginél kedvezőbb árazást várnánk, ami remélhetőleg mihamarabb, a gyártás felfutásával el is fog érkezni.

Samsung SSD 850 EVO 500 GB SSD	Samsung SSD 850 EVO 250 GB SSD

Oliverda

A tesztelt két Samsung SSD 850 EVO-t a Samsung magyarországi képviselete bocsátotta rendelkezésünkre.