OCZ Vertex LE Limited Edition - High End SSD mit SandForce SF-1500 Controller (2/12)

Der SandForce SSD Controller

Bevor wir zu den eigentlichen Performance Tests kommen, gibt es noch einiges zum SandForce Controller auf der OCZ Vertex LE zu erzählen. Wie gesagt ist SandForce kein SSD Hersteller, sondern steuert hier "nur" den Controller und die Firmware zur SSD bei. Allerdings sind genau dies die entscheidenden Punkte auf dem Weg zu mehr Performance.

Eine SSD hat gegenüber einer Festplatte einen entscheidenden Nachteil. Wird auf eine Festplatte geschrieben, so muss nur genau das geschrieben werden, was an neuen Daten anfällt. Bei einer SSD, besonders MCL SSDs, ist dies nicht der Fall. Will man hier eine Menge X an Daten schreiben, so kann es passieren, dass aufgrund von Reorganisation und technischen Faktoren deutlich mehr Daten geschrieben werden müssen, als ursprünglich angefallen sind. Bei schlechten SSDs kann dies durchaus 10x so viel an Daten sein oder mehr. Man nennt diesen Effekt auch "write amplification", also "Schreibverstärkung". Eine Ursache dafür ist zum Beispiel, dass die MLC SSD nicht jede Speicherzelle einzeln beschreiben kann, sondern direkt immer einen ganzen Block beschreiben muss.

Hier liegen auch Gründe wieso die Performance einer SSD im leeren Zustand besser ist als gefüllt. Ist die SSD leer, braucht sich der Controller um nichts zu kümmern und schreibt die Daten einfach in den Speicher. Sind aber bereits Daten vorhanden, so müssen diese evtl. reorganisiert werden. Sprich es müssen erst bereits vorhandene Daten gelesen, umsortiert, modifiziert und wieder geschrieben werden. So kann besonders die Schreib Performance einer SSD in den Keller gehen.

Worst Case Szenario für solche Bedingungen ist, wenn auf der SSD ständig gleichzeitig gelesen und geschrieben wird, wie in den von uns durchgeführten Pattern Tests. So sind in genau diesen Test sehr alte SSDs teilweise langsamer als Festplatten. Cache Speicher neuerer Modelle können diesen Effekt deutlich vermindern, indem Daten erst dann geschrieben werden, wenn eine bestimmte Menge gesammelt wurde. Komplett beheben konnten sie diesen Mangel aber dennoch nicht.

Was ist nun das besondere am SandForce Controller? SandForce bietet derzeit zwei Modelle seines Controllers an. Der SF-1200 (MLC) und der SF-1500 (SLC und MLC) und entwickelt natürlich auch die Firmware für diese Controller. Genau hier liegt auch der eigentliche Unterschied zwischen SF-1500 und SF-1200. Die Chips dieser Controller sind nämlich prinzipiell identisch, allerdings verfügen sie über ein anderes Feature Set und entsprechende andere Firmware. Man könnte auch sagen, dass beim SF-1200 einige extra Funktionen deaktiviert sind.

Der relevanteste Unterschied für den User dürfte folgender sein: Es gibt einen Performance Unterschied zwischen SF-1200 und SF-1500. Der SF-1200 wird mir 10,000 4K random write IOPS (sustained) angegeben, während der SF-1500 mit 30.000 (sustained) angegeben wird. Hierbei handelt es sich um eine Limitierung, die in der Firmware eingearbeitet ist. Aber ob sich dies in der Praxis überhaupt spürbar auswirkt sei dahingestellt. OCZ hat nun einen speziellen Deal bezüglich der Firmware mit SandForce. So soll laut aussagen von OCZ die Vertex LE keine Limitierungen haben und auch die bald kommende Vertex 2 nicht. Diese Laufwerke haben spezielle Firmware Versionen, die wohl nur OCZ haben dürfte.

Der SandForce Controller verfolgt einen radikalen Ansatz, indem er versucht die Menge an geschriebenen Daten auf der SSD zu verringern, um so die Geschwindigkeit und sogar die Lebensdauer einer SSD zu verlängern. Wenn man zum Beispiel nur die hälfte an Daten schreiben muss, im Vergleich zur Ausgangsdatenmenge, so bedeutet das natürlich gleich fast doppelte Performance und auch doppelte Lebensdauer.

SandForce macht verständlicherweise keine genauen Auskünfte darüber wie genau das funktioniert - sonst würde es wohl jeder sofort nachmachen - aber man kann sich doch eine kleine Vorstellung über die Technik machen.

Der Controller verwendet hierzu Kombinationen aus Echtzeitkomprimierung / Duplikaterkennnung und geschickter Datenspeicherung. Dies zeigt welche Komplexität der SandForce Controller in sich trägt und wie stark hier auch die Firmware eine Rolle spielt. SandForce nennt das Prinzip DuraWrite Engine. Weitere Informationen zu den SandForce Controllern findet man auch auf der Sanforce Webseite

Als Beispiele für den DuraWrite Engine gibt SandForce an, dass der Controller Daten-Duplikate erkennt und anstelle ein komplettes Datenpaket noch einmal zu schreiben, einfach eine Referenz auf ein vorhandenes Datenpaket setzen kann. Oder aber Daten werden in Echtzeit komprimiert und erst dann in den Flash Speicher der SSD geschrieben. Natürlich ist hierzu eine extrem komplexe Speicherlogik mitzuführen, die aber komplett vom Controller erledigt wird. Da der Controller eine entsprechend gute Rechenleistung mit sich bringt ist das Komprimierten und abspeichern von Daten so schneller, als das einfache abspeichern unkomprimierter Daten.

Es leuchtet schnell ein, dass die SSD so einen gewaltigen Performanceschub bekommen kann. Allerdings hängt dieser dann auch von den abgespeicherten Daten ab. Das Abspeichern voll komprimierter Datenströme (MPEG Videos) dürfte also auf einer SanForce SSD auch nicht schneller sein, als auf einer anderen SSD, eventuell sogar langsamer. Aber typischerweise werden solche Daten heute eben noch nicht auf SSDs gespeichert, sondern auf großen Festplatte. Hier stellt sich auch die Frage, in wie weit Benchmarks davon betroffen sind. Würde ein Benchmark nämlich ständig Datenduplikate auf eine SSD schreiben, so würde das einer SSD mit SanForce Controller sehr entgegen kommen, hätte mit der Performance in der Praxis aber wenig zu tun.

Insgesamt ist also bei SandForce basierten SSDs dennoch eine deutlicher bessere Performance bei reinen Schreibzyklen und kombinierten Schreib-Lesezyklen zu erwarten. Während das reine Lesen von Daten auf gleichem Niveau bisheriger SSDs liegen sollte.

Diese ausgefuchste Speichertechnik bringt aber bisher auch einen Nachteil mit sich. SandForce SSDs sind nämlich 50, 100 oder 200 GB Versionen, da ein großer Teil der SSD-Kapazität als "Verwaltungsspeicher" genutzt wird. So wird aus einer 128 GB SSD dann eine 100 GB SSD. Die Kapazität der SSD fällt also im Vergleich zur Konkurrenz geringer aus. Auch ein Grund warum SandForce Controller SSDs gemessen an der Kapazität einen hohen Preis haben.

OCZ Vertex LE - Technische Daten

Die OCZ Vertex Turbo SSD ist in 50,100, und 200 GB verfügbar. Alle Versionen haben 64 MB Cache Speicher und sind im 2,5'' Format mit SATA und SATA Power Anschluss versehen.