AMD Radeon R7 SSD im Test

Während AMD im Feld der PC-Komponenten bereits mit CPUs, Grafikkarten und Arbeitsspeicher aufwarten kann, fehlte noch eine Dauerspeicherkomponente. Und da bei der Marke Radeon die Performance im Vordergrund steht, holte sich AMD dafür keinen Festplatten-, sondern gleich einen SSD-Hersteller ins Boot. Daraus resultierte die AMD Radeon R7 SSD-Serie, die dann doch ein paar Überraschungen im Gepäck hat, wie unser Test zeigt.

Intro

Wie auch die Radeon-Hauptspeicher-Produkte, fertigt AMD die SSD-Reihe Radeon R7 nicht selbst. Ein Einstieg in den überfüllten Consumer-SSD-Markt wäre schlicht zu teuer und riskant. Stattdessen ist AMD eine Kooperation mit OCZ eingegangen. Dies wird auch nicht groß hinter OEM-Kürzeln versteckt, sondern ist auf der Rückseite des Radeon-R7-Laufwerks groß aufgedruckt. AMD hat dabei auch nicht nur einfach ein OCZ-Produkt gekauft und umgelabelt. Stattdessen unterscheidet sich die Radeon R7 von der OCZ ARC 100 und Vector 150 in einigen Punkten.

Lediglich das Grundrezept ist das gleiche: ein Controller von OCZ, (dafür hatte man ja vor einiger Zeit den Controller-Spezialisten Indilinx übernommen) und NAND-Flash von der neuen OCZ-Mutter Toshiba. Dazu gibt es die OCZ-Garantie ShieldPlus. Die ARC 100 wird dabei als Gerät für Einsteiger positioniert, die Radeon R7 soll Gaming-Rechnern Dampf machen, und die Vector 150 ist für absolute Enthusiasten gedacht.

Wir werden zwar wahrscheinlich nicht rausbekommen, warum das Marketing dem Produkt mit „R7“ einen Namen gegeben hat, der schon für ein anderes Radeon-Produkt – einer Grafikkartenserie – verwendet wurde. Aber wir werden sehen, wie die Leistungen dieser R7 SSD einzuordnen sind und wie sie gegen ihre Mitbewerber besteht.

SSD-Lesezeichen:

• Struktur
• Leer oder frei?
• Wear Leveling
• Die Wurzel allen Übels: Read-Modify-Writes-Müllabfuhr
• Spare Area und Überprovisionierung
• TRIM löscht nicht!
• Geschwindigkeit
• SLC, MLC, eMLC, TLC
• SSD-Caching – How-to

Jüngste SSD-Reviews:

• OCZ ARC 100 mit 256 GB
• Crucial MX100 mit 256 GB
• Corsair Force LX mit 256 GB
• Crucial M550 mit 256 GB und 1 TB
• SanDisk Extreme II und Ultra Plus
• Samsung 840 Pro und EVO
• SSD-Reboot

Der Testkandidat

Eckdaten und Technik

Beim Studieren der technischen Daten bemerkt man sofort die technische Verwandschaft zwischen der Radeon-R7-SSD und der ARC 100. Während der verwendete Flash-NAND der gleiche ist, wird in der Radeon R7 eine höher getaktete Version des Barefoot-3-Controllers eingesetzt. Zudem wird der 480-GB-Variante mehr DRAM spendiert.

Während die ARC 100 beim Verarbeiten sequentieller Daten entweder baulich oder per Firmware noch etwas eingeschränkter war, verspricht OCZ für das Performance-Modell deutlich höhere Lese- und Schreibraten.

Ausstattung

Die SSD verschlüsselt zwar Daten mit 256-Bit-AES, unterstützt aber leider nicht die TCG-Opal-Spezifikationen, welche zum Beispiel für den Einsatz von Microsofts eDrive-Standard notwendig sind. Ebenso fehlt leider die Unterstützung für die zusätzlichen Energiesparmodi wie DevSleep und HIPM+DIPM. Nimmt man das Laufwerk in die Hand, fällt einem auf, dass es sich mit einem Gewicht von 115 Gramm im Vergleich zu Konkurrenzmodellen (etwa Samsungs 850 Evo mit 66 Gramm) schwerer anfühlt. Beide Faktoren machen es nicht gerade zu einem idealen Laufwerk für Notebooks, aber da es sich um ein Modell für den Performance-Bereich handelt, wiegen diese beiden Punkte hier weniger schwer. In einem Gamer-PC (Radeon-Zielgruppe!) oder einer Workstation sind Gewicht und 1 Watt Unterschied im Idle vernachlässigbar.

Lebensdauer

Werfen wir nun einen Blick auf die Haltbarkeit. OCZ sagt hier dem Kunden eine durchschnittliche Schreibmenge von 30 GB pro Tag über vier Jahre „bei typischen Enduser-Lasten“ zu. Als Einsatzgebiet werden vom Hersteller dabei auch explizit Workstations genannt. Unter dem Strich kommt man rechnerisch auf eine zugesicherte Schreibmenge von knapp 44 Terabyte.

Bereits beim Test der ARC-100-Laufwerke haben wir auf den Ausdauertest der Webseite Kitguru.net verweisen, welche fünf ARC-100-Laufwerke zur Verfügung gestellt bekommen hat. Beim Verfassen dieser Zeilen haben dabei alle fünf Laufwerke bereits die 300-Terabyte-Marke überschritten. Da Radeon R7 und die ARC 100 den gleichen Flash einsetzen und der Controller der R7 „nur“ höher getaktet ist, kann man – zumindest ganz vorsichtig – davon ausgehen, dass die Radeon R7 im Mittel ebenfalls ein Vielfaches der zugesagten Schreibmenge packt. Es ist aber nicht ungewöhnlich, dass SSDs in Ausdauertests ein Vielfaches ihrer zugesagten Schreibmengen schaffen.

Impressionen

Abgesehen von dem Key für die Acronis-Software (siehe Software-Ausstattung) liegt der SSD noch ein 3,5″-Einbaurahmen bei.

 

Bild: AMD Radeon R7 SSD im Test

 

Der NAND-Flash-Speicher wurde bei der 256-GB-Ausführung auf 16 Packages verteilt, jeweils 8 auf der Vorder- und der Rückseite. Demzufolge befinden sich in der 480-GB-Variante mehr Dies in den einzelnen Packages.

Die ShieldPlus-Garantie

OCZ bietet für die neueren Modelle die ShieldPlus-Garantie. Diese gilt für die ARC 100 und Vertex 460A jeweils drei Jahre lang, sowie vier Jahre für die AMD Radeon-R7-SSD. In der Praxis läuft die Prozedur so ab: Wenn man ein Problem mit der SSD hat, kontaktiert man den Support. Als Legitimation reicht die Seriennummer des Modells, es wird kein Kaufbeleg gefordert. Wenn der Support feststellt, dass offenbar ein Defekt vorliegt, wird dem Kunden direkt eine neue SSD zugesendet, zusammen mit einem Retourenschein für die kostenlose Rücksendung der alten SSD.

Software-Austattung

Zusammen mit der Radeon R7 bekommt der Kunde Acronis True Image HD im Bundle geliefert. Mit diesem Image-Programm soll der Umzug von Partitionen auf die SSD unterstützt werden. Weiterhin ist auch wieder die OCZ Toolbox dabei, ein Tool zur Firmware-Aktualisierung und Überprüfung der SSD-Eigenschaften. Ein YouTube-Video illustriert diesen Vorgang. Die OCZ Toolbox kann für Microsoft Windows 7 und 8(.1), Linux und Mac OS heruntergeladen werden. Acronis True Image HD steht für die Windows-Versionen von XP bis 8 bereit.

Wer möchte, kann sich aber auf anderem Wege vergewissern, dass die Betriebsumgebung optimal auf die SSD-Laufwerke abgestimmt ist. Wichtige Parameter dabei sind:

• Läuft der SATA-Port im AHCI-Modus?
• Unterstützt das Betriebssystem TRIM?
• Ist eine eventuelle automatische Defragmentierung des Betriebssystems deaktiviert?

Testumgebung

Hardware

Teststation:

• CPU: Intel Core i3 3220 – 2 x 3,3 GHz (Turbo: off) [Amazon-Angebote]
• Mainboard: ASUS P8H77M (H77-Chipsatz) [Amazon-Angebote]
• Speicher: 8 GByte (4 x 2 GB) Team Xtreem – SPD-Betrieb: DDR3-1333 9-9-9-24-1T bei 1,5 Volt [Amazon-Angebote]
• Netzteil: NZXT 650 Watt HALE82 Series [Amazon-Angebote]
• Boot-Laufwerk: OCZ Vertex-2-SSD als Boot-Laufwerk [Amazon-Angebote]

Der Testkandidat:

• MD Radeon R7 240 GB (Amazon-Angebote)

Vergleichsmodelle:

• Corsair Force LX 256 GB (HT4U-Test / Amazon-Angebote)
• Corsair GTX 480 GB (HT4U-Test / Amazon-Angebote)
• Crucial M550 256 GB (HT4U-Test / Amazon-Angebote)
• Crucial M550 1 TB (HT4U-Test / Amazon-Angebote)
• OCZ ARC 100 2406 GB (HT4U-Test / Amazon-Angebote)
• Samsung 840 120 GB (HT4U-Test / Amazon-Angebote)
• Samsung 840 EVO 250 GB (HT4U-Test / Amazon-Angebote)
• Samsung 840 Pro 256 GB (HT4U-Test / Amazon-Angebote)
• SanDisk Extreme 240 GB (HT4U-Test / Amazon-Angebote)
• SanDisk Extreme II 240 GB (HT4U-Test / Amazon-Angebote)
• SanDisk Ultra Plus 256 GB (HT4U-Test / Amazon-Angebote)

Software

Unser Benchmark-Parcours

Unser Benchmark-Parcours soll folgende Fragen beantworten:

• Wie schnell ist die SSD beim sequenziellen Lesen und Schreiben großer Dateien und beim zufälligen Lesen und Schreiben kleiner Dateien?
• Wie wirken sich nach starker Schreiblast fragmentierte Blöcke (nicht mit Dateifragmentierung verwechseln!) und die daraus resultierenden Read-Modify-Writes auf die Performance aus?
• Wie schnell ist die SSD bei einem Dauerlastszenario (Steady-State)?
• Kann TRIM die volle Performance wiederherstellen?
• Wie effektiv ist die Garbage-Collection?
• Wie schnell ist die SSD, wenn bestimmte Mischungen großer und kleiner Blöcke auftreten?

Synthetische Benchmarks

Die Verwendung von synthetischen Benchmarks lässt sich nicht umgehen, da nur mit diesen die technischen Limits der SSDs sichtbar werden. Sie zeigen das erreichbare Maximum auf.

Bei diesen Benchmarks ermitteln wir die Performance in den folgenden Zuständen:

Auf diese Weise wird ersichtlich, ob und wie stark die Leistung der SSD abfällt und ob TRIM die ursprüngliche Performance wiederherstellen kann.

Es ist dabei unerheblich, ob man ein paar hundert MP3- oder Videodateien kopiert oder diese Arbeit durch Iometer simuliert, für die SSD ist der Aufwand der gleiche. Unterschiede, die aus dem Dateisystem des Betriebssystems resultieren, betreffen dann alle SSDs gleichermaßen, so dass die Verhältnisse der Leistungsunterschiede gleich bleiben.

Trace-Benchmarks

Das reale Leben lässt sich dagegen eher durch Trace-Benchmarks wie PCMark oder Iometer-Profile, welche Anwendungsfälle simulieren, nachstellen. Mit diesen Tests werden praxisnahe Zugriffe reproduzierbar durchgeführt.

Für praxisnahe Ergebnisse führen wir diese Tests durch, nachdem die SSD bereits mehrmals mit Lastprofilen beschrieben wurde und bis auf einen Rest von 10 GB mit aktiven Daten belegt ist. Damit erhält man Leistungswerte einer SSD, die bereits genutzt wurde und momentan zum größten Teil gefüllt ist.

Anwendungen

Per Anwendung selbst testen wir weniger. Das hat hauptsächlich zwei Gründe: Erstens wird durch das Limit der CPU der Leistungsabstand zwischen den SSDs verfälscht. Etwa dann, wenn bei einem Anwendungsstart die SSD darauf warten muss, dass die CPU erst bestimmte Daten verarbeiten muss, bevor die SSD weiterarbeiten kann. Aufgrund des CPU-Limits rücken die SSDs hier im Ergebnis näher aneinander, als es später mit schnelleren CPUs der Fall wäre. Zweitens lassen sich viele Anwendungen nur per Stoppuhr messen, was uns zu ungenau ist, vor allem da die Ergebnisse teilweise nur Zehntelsekunden auseinanderliegen. Wir führen aber unseren altgedienten OpenOffice-Kopiertest durch, da er gut reproduzierbar ist. Wir haben dort lediglich die Menge der Daten um den Faktor 12 vergrößert. Es handelt sich nun um eine Datenmenge von 3,06 GB in über 48.000 Dateien unterschiedlichster Größe, die auf dem Testlaufwerk dupliziert wird.

Dauerlast-Messungen

Wie im Abschnitt „Lastverhalten“ beschrieben, brechen SSDs unter kontinuierlicher zufälliger Schreiblast dann ein, wenn die Garbage-Collection nicht schnell genug freie Blöcke bereitstellen kann. Ein solches Lastverhalten tritt freilich nur selten im normalen Heimbetrieb auf. Für den einen oder anderen Leser mag es aber interessant sein, ob eine SSD auch für einen etwas härteren Einsatz geeignet ist. Etwa als Datenträger für einen Virtualisierer, wo durchaus sehr viele kleine Zugriffe parallel auftreten können, oder als Platte für eine Datenbank-Testumgebung.

Für diesen Test lassen wir per Iometer so viele 4k-Schreibzugriffe wie nur möglich auf die SSD los und erstellen einen Graphen, der die Leistung über die Zeit darstellt. Diesen Test wiederholen wir nach 30 Minuten beziehungsweise 12 Stunden Pause, um zu sehen, ob in dieser Zeit die Garbage-Collection wieder ausreichend freie Blöcke für eine hohe Performance bereitstellen konnte. Da Iometer mit einer großen Testdatei arbeitet, die dabei zu keinem Zeitpunkt gelöscht, sondern nur überschrieben wird, sind Einflüsse durch TRIM bei diesen beiden Wiederholungsläufen ausgeschlossen. Die Leistungssteigerung durch TRIM selbst wird anschließend in einem vierten Durchlauf gemessen. Dieser findet nach einer Schnellformatierung statt, wodurch das Laufwerk „getrimt“ wird. Die Testdatei wird dann neu angelegt.

Wir möchten ausdrücklich darauf hinweisen, dass dies deutlich über die normalen Anforderungen an SSDs für den Heimeinsatz hinausgeht. Wenn eine SSD hier nicht so gut abschneidet, wird dies daher nicht negativ angerechnet. Wir wollen aber herausfinden, welche SSDs aus der Masse positiv hervorstechen. Zudem kann man an diesem Test besser erkennen, inwiefern die Garbage-Collection arbeitet.

MByte/s oder IOPS?

Im Normalfall geben wir die Messergebnisse in Megabyte pro Sekunde an. Bei den Profiltests geben wir jedoch die Ergebnisse in IOPS (Input/Output Operations per Second = Ein- und Ausgabebefehle pro Sekunde) an. Ein Eingabe- oder Ausgabebefehl kann das Lesen oder Schreiben eines Blockes bedeuten. Der Vergleichbarkeit tut das keinen Abbruch. Wenn ein Datenträger bei einem Schreibtest mit 128-KB-Blöcken 1.000 IO pro Sekunde schafft, dann ergeben sich daraus rechnerisch eben 1.000 * 128 kB = 128 MB pro Sekunde. Wenn ein Betriebssystem MP3-Dateien oder Videos schreibt, dann tut es dies ebenfalls in Blöcken, und die Blockgrößen hängen am Ende von der Größe der Dateien und der Formatierung des Dateisystems ab. Bei vielen kleinen Dateien limitiert so unter Umständen die Anzahl der IOPS und bei großen Dateien die maximale Schreibrate der SSD. Daher ist der Einsatz der Angabe von IOPS überall dort sinnvoll, wo eine hohe Anzahl von Lese- und Schreiboperationen stattfindet und/oder unterschiedliche Blockgrößen anliegen.

Bei den Dauerlast-Messungen hat die Angabe in IOPS den zusätzlichen Vorteil, dass man hier direkt die von den Herstellern üblicherweise beworbenen maximalen IOPS-Angaben den realen Resultaten gegenüberstellen kann.

Messergebnisse

Sequentielles Lesen

Auch die Radeon R7 gehört nicht zu den lesestärksten SSDs. Die in den Datenblättern angekündigten 550MB/s basierten auf dem Atto-Benchmark. Iometer und AS SSD liefern spürbar niedrigere Werte. Man sollte aber dabei auch nicht aus den Augen verlieren, dass der messbare Unterschied mit 3 % zur Spitze des Feldes bei Iometer so gering ist, dass er in der Praxis nicht spürbar ist. Der Unterschied bei AS SSD liegt bei 10 %. Das ist schon etwas deutlicher, aber bedeutet bei den 1 GB großen Testdateien von AS SSD letztlich auch nur einen Unterschied zwischen 1,9 und 2 Sekunden.

Sequenzielles Schreiben

Bei der sequenziellen Schreibleistung sieht man deutlich, dass die R7 eine hohe Schreibleistung mit geringem Leistungsverlust unter Last kombiniert. Die beiden OCZ-SSDs weisen mit Abstand den geringsten Leistungseinbruch im Bereich der 240/256-GB-SSDs auf. Im AS SSD-Benchmark mit seinen sehr kurzen sequenziellen Schreibschüben kann sich noch der EVO-Mitbewerber mit seinem TurboWrite-Mechanismus vordrängeln, ansonsten bleibt die Verteilung aber mehr oder weniger gleich.

Zufälliges Lesen

Die Messwerte für das zufällige 4k-Lesen zeigen deutlich, dass sich der Barefoot-3-Controller hier nicht wirklich profilieren kann. Sowohl bei Iometer als auch bei AS SSD befindet man sich hinter der Kokurrenz. In der Praxis sieht das nicht so nachteilig aus. Wie wir im späteren leselastigen Webserver-Benchmark sehen werden, spielt die Radeon R7 dort im vorderen Feld mit. Offenbar optimieren viele Hersteller ihre Firmware auf 4k-Zugriffe und schwächeln dann bei anderen Blockgrößen.

Zufälliges Schreiben

Sehr gute Ergebnisse sind beim zufälligen 4k-Schreiben zu sehen, wobei der vergleichsweise geringe Einbruch unter Last zu erkennen ist. Dabei sind die anderen Probanden im vorderen Feld alle mit deutlich mehr Flash ausgestattet, was durch die größeren Spare Areas vorteilig ist. Bei den kurzen Schreibschüben von AS SSD liegt die Radeon R7 im eng beieinander liegenden Feld direkt vorne.

Webserver, Fileserver, Workstation

Der Webserver-Benchmark lässt ununterbrochen Daten verschiedener Blockgrößen lesen und zeigt, dass sich die geringere synthetische Lese-Performance in der Praxis nicht so negativ auswirkt, wie die synthetischen Benchmarks es suggerieren. Im Einsteigersegment muss sich die ARC 100 nur der Samsung EVO geschlagen geben.

Hier zeigen sich deutlich die Stärken der Barefoot-3-Modelle von OCZ. Bei den beiden schreiborientierten Tests übertrumpft die Radeon R7 deutlich die Konkurrenz. Sie weist sogar eine höhere Leistung als die 1-TB-Variante der M550 von Crucial auf, obwohl diese mit deutlich größeren Spare Areas einen Vorsprung hat. Welchen Einfluss die Laufwerksgröße hat, wird deutlich, wenn man mit dem Messwert der 256-GB-Variante der M550 vergleicht. OCZs Versprechen einer hohen dauerhaften Schreibleistung unter Last kann man auch hier als erfüllt ansehen.

HT4U-OpenOffice-Kopiertest

Im einfachen Kopiertest läuft der Proband ohne Auffälligkeiten im Mittelfeld mit.

PCMark7 Tracebenchmarks

Mit der leichten Leseschwäche und dem starken Schreibverhalten kann sich die Radeon R7 bei den eher leseorientierten Praxistests nicht wirklich von der Konkurrenz absetzen. Die Prioritäten liegen bei diesem Laufwerk eben bei den schwereren Lasten.

Dauerlast-Verlaufskurven

Bei Betrachtung des Graphen bekommt man den Eindruck, als ob die SSD anfangs auf einem Level von 73.000 bis 75.000 IOPS künstlich zurückgehalten wird, denn zu Beginn der Übergangsphase legt das Laufwerk noch mal auf über 80.000 IOPS zu. Wie bei jeder SSD fällt in der Übergangsphase die Leistung ab, wenn keine freien Blöcke mehr vorhanden sind und die Garbage-Collection auch während des Schreibens aktiv für freie Blöcke sorgen muss. Die Radeon R7 fällt dabei auf einen Mittelwert von 20.000 IOPS, womit sie deutlich vor der Konkurrenz liegt. Der Vorsprung vor der ARC 100 ist dabei wahrscheinlich der höheren Taktung des Controllers zu verdanken. Die M10-Version des Barefoot 3 auf der ARC 100 taktet mit 352 MHz, die M00-Version auf der Radeon 7 dagegen mit 397 MHz.

Des Weiteren kann man festhalten, dass der Controller in Idle-Zeiten einen Teil der Blöcke per Garbage-Collection freiräumt. Dass dies nicht selbstverständlich ist, zeigte der Test der Samsung 840 Pro, die deshalb auch im Lastszenario bei dem sequenziellen Iometer-Schreibtest für ein Performance-Modell relativ schlecht abschnitt.

Leistungsaufnahme

Die Idle-Werte sind mit Ergebnissen um 0,6 Watt nicht sehr hoch. Da zusätzliche Energiesparmodi wie DevSleep nicht unterstützt werden, ist der Energieverbrauch aber nicht weiter absenkbar.

Technologisch bedingt ist Schreibarbeit am leistungshungrigsten, da dann die Zellen ge- und entladen werden müssen und der Controller am meisten Rechenaufwand hat. 5 Watt Verbrauch klingt viel für SSDs, aber man sollte nicht die Tatsache aus den Augen verlieren, dass diese in den meisten Fällen vor sich hinidlen, und wenn mal etwas zu tun ist, sind es überwiegend Lesezugriffe. Man sollte diese Ergebnisse daher immer in Relation zur eigenen Nutzung der SSD sehen.

Fazit

Fassen wir zusammen, wie sich das Laufwerk in den einzelnen Kategorien schlägt: Während die einfachen Performance-Angaben der sequenziellen Lese- beziehungsweise Schreibraten sich von den Produkten des Wettbewerbs nicht sonderlich abheben, lässt die Radeon-R7-SSD die Konkurrenzprodukte unter Last deutlich hinter sich. Dafür schwächelt sie beim zufälligen Lesen im Vergleich mit den anderen Modellen aus dem Performance-Segment, fällt aber auch beim zufälligen Schreiben umso positiver auf.

Vom Marketing wird die Radeon-R7-SSD als Laufwerk für Gamer platziert. Für diesen ist diese SSD nicht schlechter geeignet, als es auch die Konkurrenzprodukte sind. Die messbare Leseschwäche wirkt sich auch in der Praxis nur mess-, aber nicht spürbar aus. Die Radeon R7 fällt aber positiv durch ihre im Vergleich zum Wettbewerb sehr viel bessere Performance in Lastszenarien auf. Also gerade der Bereich, wo sich heutzutage noch die Spreu vom Weizen trennt.

Zusätzlich ist ihr Preis seit der Markteinführung massiv gefallen. Zwar gibt es im Feld der Performance-Modelle günstigere Kandidaten wie die Crucial M550 mit 256 GB. Diese aber weist geringere Schreibraten und erst recht eine geringe Performance unter Last auf. Während die Radeon R7 sich in wenig belasteten Systemen kaum von der Konkurrenz abheben kann, spricht nichts gegen ein Bundle in einem Gamer-Rechner. Aber so richtig unschlagbar ist ihr Preis-Leistungs-Verhältnis als günstige SSD im Workstation-Einsatz.

[ri], 14. Februar 2015