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Comparatif SSD 2011: Crucial M4, OCZ Vertex 3, Intel 510/320
StockageSSD
Publié le Lundi 18 Avril 2011 par Marc Prieur

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Page 1 - Introduction, La Flash 25nm



Les SSD évoluent rapidement, et il en va de même pour les stars du marché. En 2009, les Intel X25-M et OCZ Vertex / Crucial M225, respectivement à base de contrôleurs Intel et Indilinx, étaient à la fête. En 2010, la donne a été chamboulée par l'arrivée de nouveaux acteurs sur le marché des contrôleurs : Marvell, qui équipait le C300 de Crucial, ainsi que SandForce qui est utilisé entre autre sur les Vertex 2 d'OCZ et les Force Series de Corsair.


Qui sera la star de 2011 ?
C'est ce que nous allons essayer de savoir au travers de ce comparatif !
Des SSD de 120 à 300 Go
Comme à chaque lancement ou presque, les constructeurs nous envoient en premier lieu des versions aux capacités assez importantes et qui ne sont pas forcément celles que vous allez acheter. Fer de lance de la gamme, ils affichent généralement des performances supérieures aux versions plus raisonnables que la plupart des gens vont acquérir.

Ce fut ainsi le cas de Crucial qui nous a envoyé une version 256 Go du M4, d'Intel avec un SSD 320 300 Go et un SSD 510 250 Go et d'OCZ avec un Vertex 3 240 Go. Faire un comparatif de SSD, c'est bien. Faire un comparatif des SSD qui vont être achetés, c'est mieux ! Heureusement, dans un second temps nous avons pu obtenir en sus les Crucial M4 128 Go, Intel SSD 320 120 Go, Intel SSD 510 120 Go et OCZ Vertex 3 120 Go, qui sont à nos yeux bien plus intéressants et qui nous permettent de vous offrir ce comparatif.
La flash 25nm
Exception faite de l'Intel SSD 510, ces nouveaux SSD font usage d'une nouvelle mémoire Flash produite par IMFT, la filiale Intel / Micron, en 25nm. L'intérêt d'une finesse de gravure inférieure est simple, comme l'illustre ce schéma comparant deux puces de 4 Go en 34nm, une puce 8 Go en 25nm et une puce 8 Go en 20nm :


Plus on grave finement, moins les transistors prennent de place, idem donc pour la puce finale ! Il fallait compter 172mm² pour 4 Go en 34nm, 167mm² sont nécessaires pour 8 Go en 25nm et 8 Go en 20nm ne prennent que 118mm². Au final ceci se traduit par une baisse des coûts de production, et à terme, une baisse du prix de vente au Go des SSD.

Cette finesse de gravure n'est pas sans contrepartie, puisqu'elle affecte négativement l'endurance des cellules Flash MLC. En 34nm, ces dernières sont en effet généralement garanties pour 5000 écritures, contre 3000 pour une puce 25nm. Sur un SSD de 120 Go disposant d'un contrôleur répartissant correctement l'usure au travers des cellules (wear leveling) et dotées d'une amplification en écriture de 1, on peut ainsi en théorie écrire 360 To de données, soit … 197 Go par jour ! Il s'agit bien entendu d'un cas idéal, et Intel indique une endurance de 20 Go par jour pendant 5 ans, contre 20 Go pour le M4 64 Go et 40 Go pour les autres chez Crucial. Sachant qu'un usage typique se situe plutôt entre 5 et 10 Go, ce n'est donc pas vraiment un problème.

Reste un dernier point concernant la mémoire Flash 25nm. L'arrivée de puces 8 Go est combinée à des modifications structurelles, puisque par rapport à une puce 4 Go 34nm la taille d'une page passe de 4 à 8 Ko et la taille d'un bloc de 512 Ko à 1 voir 2 Mo. Lors de la lecture ou de l'écriture, le SSD se base sur les pages, la charge n'est donc "que" doublée. Mais la réécriture se passe au niveau d'un bloc : dans le pire des cas, pour réécrire 4 Ko dans un bloc déjà utilisé, il faut le lire (2 Mo), combiner les anciennes données avec les nouvelles, puis le réécrire (2 Mo, encore). Autant dire que les contrôleurs ont tout intérêt à prendre de l'avance sur la libération des pages non utilisées, le TRIM aidant, afin d'éviter de se retrouver dans ce cas de figure.


Page 2 - Crucial M4 128 Go et 256 Go en test

Crucial M4
Micron a annoncé le RealSSD C400 lors du CES, le 4 janvier dernier. Evolution du RealSSD C300, ce SSD arrive sous la dénomination commerciale M4 chez Crucial, la filiale grand public de Micron. Lancé un an plus tôt, le C300 se distinguait des autres SSD par l'exploitation de la norme SATA 6 Gbits, qui permet d'atteindre en théorie les 600 Mo /s, contre 300 Mo /s pour le SATA 3 Gbits. Combiné à une tarification agressive et des performances de haut vol dans le domaine des accès aléatoires, il fut l'un des SSD phare de 2010.

Le M4 reprend la même base, à savoir un contrôleur Marvell 88SS9174 mais de révision BLD2 ou BKK2 alors qu'il est en révision BJP2 sur le C300. D'après Crucial c'est le firmware qui fait la différence entre C300 et M4, et non la révision du contrôleur qui est accessoire. Nous avons d'ailleurs pu avoir entre les mains une version 256 Go en BLD2 et BKK2 et les performances étaient identiques. Il est accompagné de 256 Mo de DRAM faisant office de cache, contre 128 Mo sur le C300, et la mémoire utilisée est désormais de la 25nm IMFT, alors qu'il s'agissait auparavant de mémoire 34nm IMFT.

Voici les chiffres annoncés par Crucial en terme de performances :


Les débits en lecture augmentent de 16,9% à capacité égale contre 26,7 à 20,9% de mieux en écriture. Si les écritures aléatoires augmentent également (+11,1 à 33%), ce n'est toutefois pas le cas des lectures aléatoires puisque l'on passe de 60000 IOPS sur le C300 à 40000 IOPS sur le M4.



Le Crucial M4 128 Go testé combine un contrôleur Marvell 88SS9174, une puce DRAM Micron (au verso) et 16 puces flash Micron 29F64G08CFACB. Ces puces sont gravées en 25nm et combinent deux die 32 Gb. La taille des pages est de 4 Ko, et celle d'un bloc de 1 Mo.



Le Crucial M4 256 Go se distingue de la version 128 Go par les puces Flash, qui sont des 29F128G08CFAAB. Leur capacité est doublée, du fait de l'utilisation de deux die de 64 Gb. Cette fois les pages passent à 8 Ko et le bloc à 2 Mo.

Sur les Crucial M4, 6,9% environ de l'espace Flash est utilisé pour le wear leveling et les optimisations internes, ce qui correspond à l'espace résultant de l'écart de comptage entre la taille des puces Flash (annoncés sur une base 1 Ko = 1024 octets) et les capacités des SSD (annoncés sur un base 1 Ko = 1000 octets).


Page 3 - OCZ Vertex 3 120 Go et 240 Go en test

OCZ Vertex 3
Le Vertex 3 d'OCZ est le premier SSD utilisant la nouvelle génération de contrôleur SandForce SF-2000. OCZ et SandForce sont très proches depuis la sortie des Vertex 2, qui étaient également les premiers SSD équipés de la génération de contrôleur précédente. Ce SSD fut comme le C300 l'un des SSD phare de 2010.

Ce nouveau contrôleur permet selon SandForce d'atteindre 500 Mo /s en lecture comme en écriture, soit le double de la génération précédente, alors que les IOPS sont également doublées et passent de 30 000 à 60 000. En pratique, OCZ combine sur le Vertex 3 la version grand public la plus haut de gamme, le SF-2281, avec de la mémoire 25nm IMFT. Comme sur les Vertex 2, le SandForce se passe de mémoire externe pour son fonctionnement, ce qui rend le SSD moins cher à produire.

Pour le moment, seules les capacités de 120, 240 et 480 Go sont disponibles, ce qui laisse le champ libre au Crucial M4 du côté des versions 60/64 Go. On note des disparités en termes de performances entre ces trois modèles puisqu'ils atteignent respectivement :

- Lecture : 550, 550 et 530 Mo /s
- Écriture : 500, 520 et 450 Mo /s
- Lecture aléatoire : 20K, 40K et 50K IOPS
- Écriture aléatoire : 60K, 60K et 40K IOPS

Tous ces chiffres sont ceux obtenus avec des données fortement compressibles, ce qui représente donc le cas le plus favorable. Pour rappel, les contrôleurs SandForce, contrairement aux autres, compresse les données avant de les écrire en mémoire Flash. Si cela marche très bien avec des fichiers compressibles (fichiers textes par exemple), la recompression n'est pas vraiment efficace avec des fichiers déjà compressés qui sont généralement les plus volumineux (fichiers audios, photos, vidéos, ou tout simplement fichiers de type RAR/ZIP).

Malgré ce cas qui est le plus favorable, on peut voir que la version 120 Go a un déficit en termes de lecture aléatoire par rapport aux versions 240 et 480.




Dans sa version 120 Go, le Vertex 3 utilise un contrôleur SandForce SF-2281TB1-SDC, la fin du nom de code étant masquée, combiné à 16 puces Intel 25nm 29F64G08ACME2. Malheureusement nous ne connaissons pas l'organisation interne de ces puces.



La version 240 Go testée, un modèle de présérie, utilise pour sa part un contrôleur numéroté SF-2281VA1-SDC-ES. ES, voilà ce qui doit être masqué sur le modèle 120 Go issu lui du commerce ! OCZ semble donc utiliser des puces SandForce ES, soit des prototypes pour des SSD pourtant vendus dans le commerce. Ce n'est pas une première, et pas forcément problématique car il n'y a pas forcément eu de nouvelle révision avant la finale, mais cela explique pourquoi les Vertex 3 sont en avance sur les autres modèles. Les puces Flash sont des Micron 25nm 29F128G08CFAAB, combinant deux die de 64 Gb et disposant de pages de 8 Ko et de blocs de 2 Mo.

Sur les Vertex 3, de l'espace Flash est utilisé pour le wear leveling, les optimisations internes et la technologie RAISE de SandForce qui a pour but d'éviter la perte de données en cas de défaillance d'une partie de la mémoire Flash.


Page 4 - Intel SSD 320 120 Go et 300 Go en test

Intel SSD 320
L'Intel SSD 320 est la nouvelle dénomination commerciale de ce qui est en fait un X25-M de 3è génération. Lancé en septembre 2008 avec de la Flash 50nm, les premiers X25-M avaient été remplacés par une seconde version, nom de code Postville, a l'été 2009. Ces nouveaux SSD utilisaient de la mémoire 34nm, ce qui permettait de baisser le prix de vente, et supportaient le TRIM. Ils ont dominés le marché des SSD en 2009 avec les Vertex d'OCZ, basés sur le contrôleur Indilinx Barefoot.

Ce qu'Intel nommait sur ces roadmap "Postville Refresh" est en fait une remise au goût du jour des actuels X25-M de seconde génération. Toujours à la norme SATA 3 Gb/s et basé sur un contrôleur Intel PC29AS21BA0, ils sont cette fois dotés de mémoire Flash 25nm. Par rapport à la mémoire 34nm, cette dernière à pour intérêt d'être moins onéreuse au Go mais également moins endurante. Le MTBF reste à 1.2 millions d'heures, sans toutefois qu'Intel ne communique de chiffre en volume de données qu'il est possible d'écrire sur le SSD si ce n'est, quelque soit le modèle, un minimum de 20 Go par jour sur 5 ans (en utilisation typique on est plutôt à 5 - 10 Go).

Côté performances, voici les chiffres annoncées sur la gamme qui va de 40 à 600 Go (!) :


Voici pour comparaison les spécifications des actuels X25-V/X25-M :


Les performances annoncées sont en hausse, notamment en ce qui concerne l'écriture séquentielle puisque l'on passe par exemple de 28% à 65% en vitesse par rapport à la génération précédente. C'est également le cas en aléatoire avec 48 à 144% de mieux ! En lecture séquentielle le gain est de 8 à 17%, contre 8 à 20% en aléatoire. La latence est par contre en légère hausse, sauf sur la version 40 Go en écriture, alors que la consommation au repos augmente aussi de manière négligeable.



Le SSD 320 120 Go intègre un contrôleur Intel PC29AS21BA0, une puce DRAM Hynix de 64 Mo. Côté Flash, l'organisation est assez originale puisqu'on trouve 4 puces Flash Intel 25nm 29F64G08ACMEI de 8 Go pièce et 6 puces 29F16B08CCMEI de 16 Go pièce, soit un total de 128 Go de Flash. Intel a du utiliser cette combinaison car son contrôleur ne peut a priori fonctionner qu'avec 5 ou 10 Flash, ce qui ne permet avec des puces de même capacité que d'avoir 80 à 120 Go d'espace.



La version 300 Go intègre pour sa part 20 puces Flash Intel 25nm 29F16B08CCMEI, soit des puces de 16 Go pièce intégrant 2 die de 64 Gb.

Sur les Intel SSD 320, 12,7% environ de l'espace Flash est utilisé pour le wear leveling et les optimisations internes.


Page 5 - Intel SSD 510 120 Go et 250 Go en test

Intel SSD 510
En conservant peu ou prou le même contrôleur depuis septembre 2008, Intel s'est clairement fait dépasser en termes de performances. En attendant un éventuel nouveau contrôleur maison, le constructeur a lancé il y a peu une nouvelle gamme de SSD SATA 6 Gbps, les Intel SSD 510 Series.

Utilisant de la mémoire Flash 34nm, ils utilisent comme le C300 et le M4 de Crucial un Marvell 88SS9174. Ce n'est toutefois pas la même révision, puisqu'il s'agit de la BKK2, alors que le C300 est en BJP2 et le M4 en BL02. Crucial comme Intel précisent toutefois que ce n'est pas la révision la plus importante, mais le firmware, qu'ils indiquent tout deux co-développer avec Marvell.

Les performances annoncées sont les suivantes :


Les débits séquentiels sont très bons, puisqu'ils 10 à 20% supérieurs à ceux affichés par le M4, mais ceci se fait au dépend des accès aléatoires qui sont 2 à 6 fois inférieurs. Par rapport aux Intel SSD 320 Series, les débits sont également en forte hausse, alors que les accès aléatoires sont en baisse.



La version 120 Go du SSD 510 d'Intel intègre donc un contrôleur Marvell 88SS9174-BKK2, 128 Mo de DRAM Hynix et 16 puces de Flash Intel 34nm 29F64G08CAMDD.



La version 250 Go se distingue de part l'utilisation de puces 29F16B08JAMDD.

12,7% environ de l'espace Flash est utilisé pour le wear leveling et les optimisations internes sur la version 120 Go, contre 9,1% sur la version 250 Go.


Page 6 - Protocole de test

Protocole de test
Comme indiqué dans notre article SSD, TRIM et IOMeter, tester les SSD de manière correcte, qui plus est dans un environnement compatible TRIM, n'est pas forcément évident. Divers paramètres son ainsi à prendre en compte, et la présence de contrôleurs SandForce intégrant des algorithmes de compression de données n'arrange pas les choses.

Certains outils tel que le populaire CrystalDiskMark donnent des résultats clefs en mains, mais ils ne sont malheureusement que partiels. Par exemple, le fichier de test n'est "que" de 4 go, ce qui est logique pour un test rapide, mais cela entraine d'une part des résultats assez variables et d'autre part les tests aléatoires n'adresse le support que sur un espace somme toute restreint.

D'autres outils tels que h2bench, HD Tune ou HD Tach ont été prévus à la base pour les disques durs et peuvent opérer sur des supports vierges de données. Ils peuvent alors êtres trompés lors des mesures de lectures, les lectures aléatoires étant transformées en lectures séquentielles par certains contrôleurs quand le SSD est vide !


Les performances dites synthétiques sont effectuées à l'aide de cette formidable boite à outil qu'est IOMeter. Les performances sont mesurées dans plusieurs cas :

- Lectures séquentielles par blocs de 2 Mo
- Lectures séquentielles par blocs de 4 Ko
- Lectures aléatoires par bloc de 4 Ko
- Ecritures séquentielles par blocs de 2 Mo
- Ecriture séquentielles par blocs de 4 Ko
- Ecritures aléatoires par bloc de 4 Ko

Ceci permet de voir le débit du support de stockage en terme de débit d'une part, mais aussi en terme d'entrées / sorties. Les tests sur des blocs de 4 Ko sont fais avec 1, 2, 4, 8, 16 et 32 commandes simultanées afin de mettre en avant la possibilité qu'à le contrôleur de paralléliser ces accès.

Viennent ensuite des tests pratiques, avec pour commencer l'écriture et la lecture de divers ensembles de fichiers. Ces fichiers sont composés de la sorte :

- Extra : 731,17 Mo de moyenne
- Gros : 5,20 Mo de moyenne
- Moyens : 800,88 Ko de moyenne
- Petits : 48,78 Ko de moyenne

La source ou la cible lors de la lecture ou de l'écriture sur le SSD est un Ramdisk. Vu la rapidité des SSD récents et afin d'avoir des résultats moins sujets à variation, nous utilisons Robocopy avec un logiciel maison qui permet de faire les tests en boucle.

Suivent pour finir des tests purement pratiques, à savoir diverses opérations chronométrées après installation de Windows 7 64 bits sur chacun des SSD :

- Démarrage de Windows 7
- Installation de Photoshop CS 5
- Démarrage de 3D Studio Max
- Démarrage de 3D Studio Max + Photoshop + Word + Excel
- Lancement d'une partie de Civilization V
- Lancement d'une partie de Crysis 2

En cours de comparatif, nous avons essayé d'intégrer un autre test, à savoir un traitement par lots d'images sous Photoshop. Le problème, c'est que même avec un traitement simple comme la recompression JPEG, les performances des différents supports n'ont pas d'impact notable.

Les tests qui sont à moitié entre le synthétique et le pratique, tels que PC Mark Vantage ou tous les autres logiciels qui répètent des accès enregistrés, appelés traces, ne sont pas utilisés. Nous ne pensons pas que ces résultats sont pertinents, puisqu'il s'agit de faire effectuer au support de stockage des accès le plus rapidement possible. Au final, on sait que c'est le support X qui le fait le plus rapidement, mais si au final les performances pratiques sont limitées par le temps de traitement de la machine, quel est l'intérêt ?

Typiquement si nous avions enregistré les accès effectués par Photoshop dans le traitement par lot et utilisé un tel logiciel, nous aurions pu avoir des écarts allant du simple au double entre les SSD, alors qu'à l'usage il n y a pas de différence. Enfin, ces traces se contentent de répertorier le type d'accès sans prendre en compte leur contenu, ce qui peut avantager les contrôleurs SandForce qui sont alors mis dans un cas favorable si le logiciel génère des données compressibles alors que l'utilisation servant de trace se basait sur des données déjà compressées.

La machine de test est un Core i7-2600K monté sur une Intel DP67BG accompagnée de 16 Go de DDR3-1333 et d'une Radeon HD 5870. Les tests synthétiques et de copie de fichier sont effectuées sous Windows 7 64 bits avec le système de stockage en disque secondaire, le disque de boot étant un Crucial M225 64 Go, le tout avec les drivers Intel RST 10 en mode AHCI. Les autres tests sont effectués en disque primaire.

A titre de comparaison, nous avons également intégré dans ce comparatif les SSD stars de l'ancienne génération, à savoir :

- Corsair Force 120 Go (SandForce SF-1200 + Flash IMFT 34nm)
- Crucial C300 128 Go (Marvell 88SS9174 + Flash IMFT 34nm)
- Crucial C300 256 Go (Marvell 88SS9174 + Flash IMFT 34nm)
- G.Skill Falcon II 128 Go (Indilinx Barefoot + Flash IMFT 34 nm)


Page 7 - Débits séquentiels

Débits séquentiels
Nous commençons les tests par les écritures séquentielles, mesurées à l'aide de IOMeter. Nous testons des accès par bloc de 2 Mo, en lecture et en écriture. Comme c'est le cas dans d'autres pages du comparatif, nous vous proposons plusieurs graphiques de performances consultables en passant la souris sur les liens situés en bas du graphique. Sont ainsi disponibles :

- 3G/6G - Données incompressibles :
Résultats sur le port Intel SATA 6G de la carte mère, donc en SATA6G sur les SSD le supportant, ou en SATA3G sur les autres. Donnée aléatoires utilisées dans IOMeter, ce qui les rends peu compressibles par les contrôleurs SandForce.

- 3G/6G - Données compressibles :
Pour le SSD SandForce, on utilise cette fois des données non aléatoires (une suite de 0 ou de 1) qui sont de fait très compressibles sur les SSD à base de SandForce. Cela ne change pas les résultats sur les autres SSD et on reporte donc les mêmes résultats que précédemment.

- 3G - Données incompressibles :
Résultats sur le port Intel SATA 3G de la carte mère pour les SSD SATA 6G, afin de les limiter à cette vitesse de transfert, avec des données aléatoires.

- 3G - Données compressibles :
Résultats sur le port Intel SATA3G de la carte mère pour les SSD SATA 6G SandForce, avec données non aléatoires.


[ 3G/6G - Données Incompressibles ]  [ 3G/6G - Données Compressibles ]
[ 3G - Données Incompressibles ]  [ 3G - Données Compressibles ]

Les deux Vertex 3 sont les seuls SSD à dépasser les 500 Mo /s en lecture, quelque soit la typologie des données. On note d'ailleurs que contrairement à ce qui se passe sur la génération précédente, le type de donnée n'a que peu d'influence en lecture. Suivent les Intel SSD 510, les Crucial M4 et le C300, seule gamme SATA 6G d'ancienne génération. Si les C300 parvenaient à 350 Mo /s, en SATA 3G le plus rapide était le X25-M avec 262 Mo /s. Les SSD 320 ne font pas vraiment mieux avec 271 Mo /s.

En écriture ces derniers apportent par contre un gain, puisqu'a capacité égale, soit 120 Go, on passe de 111 à 131 Mo /s. C'est toutefois très loin du SSD 510 250 Go qui atteint les 316 Mo /s, suivi par le Vertex 3 240 et le M4 256 Go. En version 120-128 Go, le SSD 510 reste en tête mais le M4 passe devant le Vertex 3.

Le Vertex 3 120 Go voit en effet ses performances en net retrait comparativement à la version 240 Go dans le domaine des écritures séquentielles, contrairement à ce que laisse transparaitre ses caractéristiques officielles. Il est vrai qu'en se basant sur des données fortement compressibles, les Vertex 3 240 et 120 Go explosent les compteurs avec respectivement 462 et 451 Mo /s, laissant loin derrière tous les concurrents. Cet exercice de style n'est malheureusement pas très utile en pratique, les gros fichiers que nous manipulons sur nos machines étant dans la très grande majorité des cas peu compressibles par le contrôleur SandForce car déjà compressés (audio, photo, vidéos, etc.).

En passant en SATA 3G les SSD de nouvelle génération, ces derniers sont logiquement fortement bridés. On se retrouve ainsi à des niveaux comparables à la vieille garde en lecture, mais les gains sont toujours visibles en écriture.


Page 8 - Lectures aléatoires

Lectures aléatoires
Ce sont maintenant les accès aléatoires qui nous intéressent, avec en premier lieu la lecture. Il faut savoir qu'en utilisation classique, les lectures sont très majoritaires sur les écritures, et que dans le cadre d'un disque système les accès aléatoires sont primordiaux, surtout en cas de multitâche intensif. Directement lié au temps d'accès, la capacité qu'à un support de stockage à traiter un grand nombre d'accès aléatoires lui permet en effet de ne pas ralentir le reste du PC si on lui demande d'accéder à des données situées à plusieurs endroits en même temps.

Un disque dur classique affichant un temps d'accès de 10ms ne pourra ainsi pas dépasser les 100 opérations par seconde (IOPS), alors que les SSD sont mesurés entre 0.13 et 0.23ms, soit 7800 à 4300 IOPS. Un gouffre ! Nous mesurons comme dans le test précédent les accès aléatoire sur un port Intel SATA 6G, sur un port Intel SATA 3G en sus pour les SSD 6G, et avec des données compressibles ou incompressibles pour les SSD SandForce.

Les tests sont effectués avec 1, 2, 4, 8, 16 et même 32 accès simultanés (QD1 à 32 dans les graphiques). Ceci permet de mettre en évidence la capacité du SSD à traiter en parallèle ces accès, le cas idéal étant que les performances soient doublées entre 1 et 2, entre 2 et 4, etc. Si ces chiffres sont intéressants il ne faut toutefois pas perdre de vue qu'en utilisation classique le niveau d'accès simultanés se situe plutôt entre 1 et 4.

Mo /s : [ 3G/6G - Incomp. ]  [ 3G/6G - Comp.]  [ 3G - Incomp. ]  [ 3G - Comp. ]
IO/s : [ 3G/6G - Incomp. ]  [ 3G/6G - Comp.]  [ 3G - Incomp. ]  [ 3G - Comp. ]


Mo /s : [ 3G/6G - Incomp. ]  [ 3G/6G - Comp.]  [ 3G - Incomp. ]  [ 3G - Comp. ]
IO/s : [ 3G/6G - Incomp. ]  [ 3G/6G - Comp.]  [ 3G - Incomp. ]  [ 3G - Comp. ]

Alors que la nouvelle génération de SSD apporte des gains substantiels en termes de débits séquentiels, ce n'est pas le cas en débits aléatoires. Pire, aucun des nouveaux SSD ne parvient au niveau de performances atteint par le C300 !

C'est notamment le cas du Crucial M4, qui est pourtant le plus véloce de nouveaux SSD testés. La version 128 Go obtient d'ailleurs des résultats nettement supérieurs à la version 256 Go. L'explication est en fait assez simple, elle se situe au niveau des puces mémoire utilisées. Sur le 128 Go, les puces utilisées sont organisées avec des pages - soit la plus petite unité lisible - de 4 Ko, alors que la version 256 Go, ce sont des pages de 8 Ko. Dès lors, pour lire les 4 Ko demandés lors du test, la version 256 Go doit en fait accéder à une page complète de 8 Ko.

L'Intel SSD 320 arrive en deuxième position, avec des performances assez proches entre les deux capacités. Par rapport au X25-M, les performances sont globalement comparables en QD1 à QD8, et supérieures au-delà.

Les Intel SSD 510 et Vertex 3 sont les moins rapides de ces SSD de nouvelle génération. Les premiers sont plus rapides en QD1 à QD4, soit les charges les plus courantes en usage standard, alors que les second sont devant au-delà.

On note une différence sur les SSD SandForce en fonction du type de donnée, mais elle reste faible. L'impact d'un passage en mode 3G sur les SSD 6G est également faible, mais notable, surtout sur les C300 256, C300 128 et M4 128 qui sont alors limités à 190 Mo /s en QD32 alors qu'ils peuvent atteindre 220 – 236 Mo /s en SATA 6G.


Page 9 - Ecritures aléatoires

Ecritures aléatoires
Après les lectures aléatoires, c'est au tour des écritures aléatoires d'être testées. Comme nous l'avons déjà indiqué, les lectures sont généralement très majoritaires en usage desktop, et avoir un haut niveau de performance en écritures aléatoires est surtout utile pour un usage de type serveur. Mais qui peut le plus peut le moins, et cela permet de vérifier un domaine de performances qui a parfois fait défaut aux premiers SSD (les tristement célèbres OCZ Core à base de JMicron JMF602).

Comme lors du test précédent, on effectue les tests sur le port Intel SATA 6G, soit en 6G sur les SSD supportant ce mode ou en 3G sur les autres, mais aussi sur un port 3G afin de limiter les SSD 6G dans ce mode. Sur les SSD SandForce, on effectue les mesures avec des données compressibles ou incompressibles. Pour finir, on effectue les tests avec 1, 2, 4, 8, 16 ou 32 accès simultanés.

Mo /s : [ 3G/6G - Incomp. ]  [ 3G/6G - Comp.]  [ 3G - Incomp. ]  [ 3G - Comp. ]
IO/s : [ 3G/6G - Incomp. ]  [ 3G/6G - Comp.]  [ 3G - Incomp. ]  [ 3G - Comp. ]


Mo /s : [ 3G/6G - Incomp. ]  [ 3G/6G - Comp.]  [ 3G - Incomp. ]  [ 3G - Comp. ]
IO/s : [ 3G/6G - Incomp. ]  [ 3G/6G - Comp.]  [ 3G - Incomp. ]  [ 3G - Comp. ]


Les plus attentifs auront remarqués que les performances sont nettement supérieures à celles en lecture. Pourquoi ? Lorsqu'on écrit de manière aléatoire sur un SSD, ce dernier écrit en fait les données de manière séquentielle, tout en réorganisant sa table d'allocation interne pour faire correspondre les adresses connues par l'OS sur le système de stockage (les LBA) avec les bonnes cellules mémoire.

Cette fois la nouvelle génération offre des gains par rapport à la génération précédente. Avec des données incompressibles, ce sont ainsi les Crucial M4 qui prennent les commandes, mais les Vertex 3 sont devant en QD1 ainsi qu'avec des données compressibles, avec un avantage pour le 120 Go sur le 240 Go. Ce comportement bizarre est également observé sur le SSD 510, la version 120 Go étant devant la 250 Go. Au passage, on remarque que les performances des SSD Intel ne sont qu'en très légère augmentation par rapport à la génération précédente et qu'elles sont assez éloignées des nouveaux leaders. Le passage en SATA 3G ne limite vraiment les performances que sur le M4 256 Go et les Vertex 3 lorsqu'ils ont à faire à des données compressibles.


Page 10 - Pratique : Fichiers

Pratique : Fichiers
On passe désormais aux tests pratiques, avec pour commencer l'écriture et la lecture de divers ensembles de fichiers. Ces fichiers sont composés de la sorte :

- Extra : 731,17 Mo de moyenne
- Gros : 5,20 Mo de moyenne
- Moyens : 800,88 Ko de moyenne
- Petits : 48,78 Ko de moyenne

La source ou la cible lors de la lecture ou de l'écriture sur le SSD est un Ramdisk. Vu la rapidité des SSD récents et afin d'avoir des résultats moins sujets à variation, nous utilisons Robocopy avec un logiciel maison qui permet de faire les tests en boucle.

[ 3G/6G - Lecture ]  [ 3G - Lecture ]
[ 3G/6G - Ecriture ]  [ 3G - Ecriture ]

[ 3G/6G - Lecture ]  [ 3G - Lecture ]
[ 3G/6G - Ecriture ]  [ 3G - Ecriture ]

En lecture, les plus gros débits sont logiquement atteints avec les fichiers les plus gros. On atteint ainsi 399 Mo /s sur les Vertex 3 240 et Intel 510 250, le Crucial M4 arrivant derrière. Avec les fichiers de 5,2 Mo, les écarts se réduisent et si le Vertex 3 garde l'avantage, les Intel 510 et Crucial M4 sont assez proches.

Les résultats sur les petits fichiers sont très intéressants puisque seuls les OCZ Vertex 3 et Intel SSD 510 font mieux que les C300, qui étaient auparavant les plus véloces. A contrario, le Crucial M4 voit ses performances baisser nettement, même si on reste à des niveaux corrects, avec un 128 Go plus véloce que le 256 Go. Les Intel SSD 320 Series sont par contre très à la traine !

En passant tous les SSD en SATA 3 Gbps, les écarts sont bien entendu lissés, et on peut voir que même les transferts sur les petits fichiers sont impactés négativement par le changement d'interface.

Avec de fichiers volumineux, c'est l'Intel SSD 510 Series 256 qui s'en sort le mieux, suivi du Vertex 3 240 et du Crucial M4 256. L'écart entre les deux est assez faible, et en versions 120/128 Go c'est le M4 qui prend même l'avantage. Si les spécifications annoncées sont confirmées par ces tests, avec notamment un M4 bien plus rapide que le C300, ce n'est pas le cas chez tout le monde !

En effet, en écriture malgré des débits annoncés à 500 Mo /s ou plus, le Vertex 3 est clairement en dessous, et c'est encore plus vrai pour la version 120 Go qui est 3 fois moins rapide ! Voilà toute la problématique de ces chiffres théoriques obtenus avec des données fortement compressibles alors que nos fichiers de tests ne sont des fichiers photos, audios et vidéos … soit la plupart des gros fichiers que l'on trouve sur nos PC.

A contrario, avec les petits fichiers qui sont eux plus facilement compressibles, le Vertex 3 domine la situation comme le faisait le Corsair F120 avant lui. Sans compression de données, l'Intel SSD 510 est toutefois très proche ! Le M4 est cette fois en retrait, et est même un peu moins véloce que le C300.


Page 11 - Pratique : Applications

Pratique : Applications
Suivent pour finir des tests purement pratiques, à savoir diverses opérations chronométrées après installation de Windows 7 64 bits sur chacun des SSD :


- Démarrage de Windows 7
- Démarrage de 3D Studio Max
- Démarrage de 3D Studio Max + Photoshop + Word + Excel
- Lancement d'une partie de Civilization V
- Lancement d'une partie de Crysis 2
- Installation de Photoshop CS 5

Nous avons fait notre maximum pour limiter au maximum les variations, toutefois, sachant que le chronométrage se fait à la main, et que par essence les résultats peuvent varier d'eux même légèrement, il y'a forcément une petite marge d'erreur. Comme vous le verrez, les résultats entre les différents SSD sont très proches et il était dès lors vain de tenter de trouver des différences entre SATA 3G et SATA 6G : seuls les résultats en 6G sont donc présentés.

En cours de comparatif, nous avons essayé d'intégrer d'autres tests, par exemple un traitement par lots d'images sous Photoshop. Le problème, c'est que même avec un traitement simple comme la recompression JPEG, les performances des différents supports n'ont pas d'impact notable : c'est la vitesse du traitement qui limite, pas celle du support de stockage. De même, nous avions pensé à combiner certaines mesures avec en parallèle une écriture de fichier à 5 Mo /s, simulant un téléchargement, mais l'impact était faible et rentrait dans l'écart possible lié au chronométrage.

A titre d'information nous avons ajouté un disque dur, le très véloce Western Digital Caviar Black 2 To, mais aussi celui obtenu sur un Ramdisk de 8 Go ! Avec des débits séquentiels mesuré à plus de 5 go /s et 100 000 IOPS en accès 4K aléatoire (en QD1), le Ramdisk est 10-15x plus rapide que les meilleurs SSD !


Le démarrage de Windows 7 est chronométré depuis l'apparition de l'écran de chargement jusqu'au chargement complet du bureau (disparition du sablier). Les résultats sont très proches puisque le moins bon SSD, le Falcon II, démarre Windows en 15 secondes, contre 13,8 secondes dans le meilleur des cas pour le Crucial C300 256 Go. En fait, seuls 3 SSD font moins bien que 14,5 secondes : le Falcon II, mais aussi les SSD 320 120 et 300 Go.

Les résultats pour le lancement de 3D Studio Max sont également assez proches, variant entre 19,5 secondes sur le Vertex 3 240 et 22,7 secondes sur le Falcon II, qui n'est accompagné que par les SSD 320 dans les durées supérieures à 22 secondes.

En ce qui concerne le lancement combiné de 3D Studio Max, Photoshop, Word et Excel, on se place également dans un intervalle réduit de 20 à 23,8 secondes, sans commune mesure avec les 71,5 secondes observées sur le disque dur !

C'est ce dernier test qui est en fait le plus représentatif de ce qu'apportent les SSD au quotidien, même si au final ce quadruple lancement n'est pas quelque chose d'habituel. Certes, comme on a pu le voir sur Windows ou 3ds seuls, un SSD est plus rapide qu'un HDD, mais c'est encore plus vrai lorsque l'on multiplie les accès : le fait de lancer les trois applications supplémentaires n'a quasiment pas d'influence sur le lancement de 3ds sur SSD (0,4 à 1,1 secondes), alors qu'il rajoute 37,2 secondes sur HDD. Avec un SSD, la réactivité de votre machine restera au même très bon niveau même en cas de multitâche intensif, ce qui ne sera pas le cas avec un HDD.

Il est par contre difficile de distinguer les SSD entre eux tant les temps obtenus sont proches. Si le G.Skill Falcon II, qui est d'ancienne génération, est un peu derrière, c'est également le cas des tout nouveaux SSD 320 d'Intel, qui sont plus lents en pratique que le X25-M. Leurs mauvais résultats en lecture de petits fichiers ne doit pas y être étranger. Les OCZ Vertex 3, Crucial M4 et Intel SSD 510 sont pour leurs parts très proches, mais ne font pas vraiment mieux qu'un C300 de génération précédente.

Le Ramdisk permet pour sa part des gains de performances, mais ils restent assez faibles étant donné l'écart de performances gigantesque le séparant des SSD sur le papier, et pour cause : accéder à toute allure aux données, c'est bien, mais il faut tout de même qu'elles soient traitées par le système quand il ne s'agit pas de simples lecture/écritures !


Page 12 - Pratique : Applications (suite)

Pratique : Applications (suite)
Nous passons maintenant au chargement de parties. Nous utilisons pour se faire deux jeux, Crysis 2 et Civilization V.


Comme dans les tests précédents, les écarts sont très faibles entre les SSD, et cette fois le gain est moins important par rapport à un disque dur classique. Charger des données rapidement, c'est bien, mais encore faut-il les traiter, et c'est ce qui prend le plus de temps lors du chargement d'une partie dans un jeu. Les petites différences placent une nouvelle fois les Intel SSD 320 en retrait, alors que les Vertex 3, M4 et SSD 510 et C300 sont très proches. Le Ramdisk apporte un peu sous Crysis 2, mais c'est négligeable sous Civilization V. Bien entendu les SSD peuvent permettre de réduire les éventuels chargement in-game, ce qui est toujours appréciable. Dans certains jeux comme WoW, ils peuvent aussi nettement améliorer le temps de chargement, mais nous n'avons pas pu l'intégrer dans notre suite de test du fait du caractère aléatoire des chargements lié vu que le nombre de personnes dans un lieu peut varier.

Le dernier test est le chronométrage de l'installation de Photoshop CS5 faite à partir de l'archive téléchargée depuis le site d'Adobe. Cette installation se déroule en deux phases, d'une part la décompression de l'archive, puis l'installation à proprement parler.


L'avantage des SSD sur le HDD est réduit, ce dernier étant même plus rapide pour les SSD les moins véloces. Globalement les performances se tiennent à peu de choses, et l'apport du Ramdisk reste limité.


Page 13 - Tenue des performances & TRIM

Tenue des performances & TRIM
Nous l'avons déjà évoqué à multiples reprises, notamment au sein de cet article, les performances d'un SSD peuvent se dégrader au fur à et mesure de son utilisation. A ceci plusieurs causes, la première est structurelle : un disque dur peut lire, écrire (une zone vierge) ou réécrire (une zone occupée) les données par paquet de 4 Ko. Avec la flash, on ne lit, écrit ou réécrit que par paquet de 4 Ko, 4 Ko et … 512 Ko (voir 8 Ko, 8 Ko et 2048 Ko pour une puce Flash 25nm de 8 Go).

Quand il faut réécrire une zone déjà occupée par un fichier, cela pose donc quelques problèmes de performances ! Pire, si le fichier a été effacé par l'OS et que ce dernier n'est pas compatible TRIM, alors le SSD ne sait pas que c'est le cas et devra donc faire comme si il devait réécrire les données plutôt que les écrire. Avec la commande TRIM, cet écueil est toutefois résolu puisque l'OS indique au SSD que la zone est de nouveau à considérer comme vierge.

Ce comportement structurel est accentué par la présence d'optimisations au sein des SSD visant à améliorer les performances en écriture aléatoires et l'amplification en écriture. Pour faire simple, lorsqu'on demande d'écrire de manière aléatoire des données à un SSD, celui-ci les écrits en séquentiel au niveau de la Flash, s'arrangeant au niveau de sa table d'allocation interne pour faire correspondre les adresses connues par l'OS (les LBA) et les pages Flash correspondantes. Pour qu'un tel mécanisme soit efficace, il faut toutefois que des blocs de mémoire Flash soient disponibles, ce qui est plus délicat en l'absence de TRIM.

Qu'en est-il en pratique ? Tester l'usure des performances d'un SSD n'est pas chose évidente. Nous avons toutefois fait quelques expériences avec les versions 120/128 Go des Intel SSD 510, Intel SSD 320, OCZ Vertex 3 et Crucial M4.

L'idée est simple, il s'agit de mettre le SSD dans une situation extrême. Pour se faire, nous créons une première partition ne laissant que 10 Go de libre sur le SSD, que nous remplissons de fichiers vidéo. En ne laissant que peu de Flash disponible sur le SSD, on accélère l'éventuelle dégradation des performances.

Sur les 10 Go restants, on va ensuite effectués plusieurs tests, pendant 3 minutes avec IOMeter et des données peu compressibles :

- Des écritures aléatoires (= Graphique "neuf")
- Des écritures séquentielles (= Graphique "usé")
- Un formatage des 10 Go, ce qui envoie la commande TRIM
- Des écritures séquentielles (= Graphique "TRIM")
- Des écritures aléatoires (= Graphique "usé")
- Un formatage des 10 Go, ce qui envoie la commande TRIM
- Des écritures aléatoires (= Graphique "TRIM")

Enfin, on reset le SSD, et après l'avoir remis dans le même état, on effectue des écritures séquentielles sur le SSD (= Graphique "neuf")

Voici les résultats que l'on en tire :


[ Neuf ]  [ Usé ]  [ Trim ]

Pour les écritures aléatoires, le fait d'être sur une zone préalablement utilisée pour écrire séquentiellement n'a que peu d'impact comme le montre la différence entre les graphiques neuf et usé. L'efficacité du TRIM ne peut pas du coup être mise en évidence. On remarque par contre que le SSD 320 d'Intel dont les performances résistent le mieux, puisqu'elles ne baissent qu'en fin de test.

En fait les performances du SSD 320 baissent après 210 secondes, à un moment ou le SSD a déjà écrit 7,59 Go sur la partition de 10 Go (mais il faut rajouter l'amplification en écriture). C'est sur le Vertex 3 que la baisse est en fait la plus tardive en termes de volume de donnée puisque si elle arrive après 180 secondes, on lui a déjà demandé d'écrire 13,5 Go sur la partition de 10 Go, sans pour autant l'aider avec le TRIM ! Sur les SSD 510 et Crucial M4, la baisse intervient rapidement, après 60 et 90s, soit respectivement 3,9 et 6,4 Go d'écrits. On reste dans tous les cas à de très bon niveaux de performances.


[ Neuf ]  [ Usé ]  [ Trim ]

Les choses changent avec l'écriture séquentielle. Sur un SSD neuf, les performances sont stable au long du test, alors qu'on écrit de 30 à 45 Go en boucle sur les 10 Go de partition. Seule exception à la règle, le Vertex 3 voit ses performances baisser après 60s (soit 9,4 Go écrits) pour passer de 161 à 142 puis 132 Mo /s.

Une forte baisse se fait ressentir si on écrit en séquentiel sur une zone préalablement écrite en aléatoire, sauf sur le SSD 320 qui n'est que peu impacté. On atteint ainsi 120 Mo /s sur le SSD 510, 83,1 Mo /s sur le M4 et 48,3 Mo /s sur le Vertex 3 sur les 30 premières secondes ! Le fait de continuer à écrire remet toutefois les choses en ordre progressivement, et à la fin du test tous se rapprochent de leurs performances initiales.

Le fait d'effectuer un TRIM permet pour sa part de repartir directement sur les performances initiales sur les Crucial M4, Intel SSD 320, 510, mais pas complètement sur le Vertex 3. Ce dernier reste en effet autour des 130 Mo /s (contre 160 Mo /s "neuf"), avec même quelques pics moins haut lors des tests. Il ne faut toutefois pas oublier qu'il s'agit d'un cas extrême pour le contrôleur SandForce, puisque l'on utilise des données peu voir pas compressibles, que ce soit les vidéos stockées sur la première partition ou les écritures faites avec IOMeter.

Au final le comportement de ces nouveaux SSD est plutôt bon, et même si l'utilisation d'un OS compatible TRIM est conseillé, il n'est pas inenvisageable de les utiliser hors de ce cadre.


Page 14 - Consommation

Consommation
La dernière mesure concerne la consommation, que nous évaluons à l'aide d'une pince ampèremétrique. Elle est mesurée au repos d'une part, mais aussi dans l'une des charges qui demande le plus au SSD, soit une écriture séquentielle.


Au repos, c'est un SSD d'ancienne génération, le Falcon II, qui est le plus économe avec seulement 0,4 watts là ou le Vertex 3 240 est le plus gourmand avec 1,65 watts ! Il faut toutefois rappeler que le Vertex 3 240 est un modèle de présérie et que son firmware ne semble donc pas intégrer les modes d'économie d'énergie en inactivité, contrairement à la version 120. Sur la version finale les chiffres devraient être proches.

En écriture séquentielle, le Corsair F120 et l'Intel SSD 320 120 sont les moins gourmands. Ils sont toutefois également parmi les moins performants dans ce domaine, au contraire des SSD 510 250 et Vertex 3 240 qui affichent des consommations supérieures à 4w. C'est également le cas du C300 256 Go, mais le M4 256 parvient lui à être nettement plus économe malgré des écritures séquentielles en hausse. Dans tous les cas on reste loin des disques classiques 3"1/2 qui peine à descendre en dessous de 3w au repos et peuvent monter jusqu'à 8w en charge en version 1 To par exemple.


Page 15 - Conclusion

Conclusion
Affichant des débits pouvant atteindre les 500 Mo /s, les SSD de nouvelle génération sont alléchants sur le papier. Ces débits séquentiels sont toutefois à relativiser, et ils ne sauraient masquer le recul du côté des accès aléatoires en lecture qui sont en baisse par rapport au Crucial C300.


Au global, aucun de ces nouveaux SSD ne tire réellement l'épingle du jeu par rapport aux autres. Les Vertex 3 sont les plus performants en lecture séquentielle, mais ce sont les SSD 510 qui dominent lors des écritures, dès lors que l'on travaille sur des données incompressibles par le contrôleur SandForce, ce qui est plus réaliste. Il faut noter au passage le grand écart du Vertex 3 120, qui passe de 500 Mo/s annoncés à 451 Mo /s mesuré avec des données fortement compressibles mais seulement 163 Mo /s avec des données incompressibles ou nos fichiers de tests.

Les lectures aléatoires sont le domaine privilégié du Crucial M4, avec un net avantage pour la version 128 Go sur la version 256 Go, l'architecture des puces mémoires utilisée aidant (pages de 4 Ko vs 8 Ko). En écritures aléatoires Vertex 3 et Crucial M4 se partagent la tête de course.

Vous noterez que l'Intel SSD 320 n'est jamais cité, et pour cause, il n'est jamais le plus performant. Limité au SATA 3G, il affiche en sus dans les tests pratiques des performances en retrait par rapport au X25-M, que ce soit en lecture de petits fichiers ou lors des différents chronométrages applicatifs. Voilà donc un modèle à éviter si son tarif n'est pas sensiblement inférieur.

A contrario dans nos tests pratiques, les performances des Crucial M4, OCZ Vertex 3 et Intel SSD 510 sont en fait très proches. Cette nouvelle génération n'offre pas de gain mesurable par rapport au Crucial C300 en tant que disque système, et dans l'absolu l'écart reste très faible même par rapport aux vieux de la vieille que sont les G.Skill Falcon II (base Indilinx Barefoot) et X25-M ! Comme le montre nos mesures effectuées sur un Ramdisk, pourtant 15x fois plus rapide, la marge de progression est en fait très réduite : accéder au données est une chose, encore faut-il ensuite prendre le temps de les traiter si il ne s'agit pas de simple lectures / écritures.

Quel SSD de nouvelle génération choisir entre les Crucial M4, OCZ Vertex 3 et Intel SSD 510 ? Finalement c'est le prix qui vous permettra de trancher entre ces trois excellentes solutions. Pour le moment, l'avantage semble être à Crucial puisqu'il faut compter 220 et 430 € pour les versions 128 et 256 Go, alors que chez Intel et OCZ il faut compter 10-15% de plus pour les versions 120/250 et 120/240 Go ! Autre point positif pour le Crucial M4, une version 64 Go est au catalogue, alors qu'une telle déclinaison n'est pas encore annoncée du côté des SSD 510 et des Vertex 3.


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