Der Computerelektronikhersteller Western Digital hat sein High-End-Angebot für 3D-NAND-SSDs um zwei neue NVMe-SSDs mit 64-Schicht-SAND-NAND-3D-Flash-Speicher von SanDisk erweitert. Selbst mit der Veröffentlichung der SATA-SSD (Western Digital führte 3D-NAND erstmals auf dem Einzelhandelsmarkt ein) führte das Unternehmen das gleiche Laufwerk für zwei Marken mit identischer Hardware ein: WD und SanDisk.
Die Namen sind bekannt: WD Black und SanDisk Extreme PRO. Denken Sie daran, dass die WD Black SSD die erste NVMe für den Einzelhandelsmarkt von Western Digital war. Es wurde ein Marvell-Controller und ein planares 15-nm-TLC-NAND verwendet. Infolgedessen ging das Gerät an den letzten Stellen in der Leistungsbewertung unter NVMe-SSDs "verloren". Außerdem wurde versucht, unter höheren Arbeitslasten signifikante Vorteile gegenüber SATA-SSDs zu erkennen auch fehlgeschlagen. Der Name SanDisk Extreme PRO ist seit langem nicht mehr bekannt, hat aber mittlerweile ein reiches Erbe: Der ursprüngliche SanDisk Extreme PRO war ein SATA-SSD-Laufwerk mit MLC NAND im High-End-Segment und ein würdiger Konkurrent des Samsung 850 PRO. SATA SanDisk Extreme PRO kam vor dem 850 PRO auf den Markt und war das erste SSD-Laufwerk auf dem Verbrauchermarkt mit einer 10-jährigen Herstellergarantie, die Samsung dazu zwang, die gleiche Garantie für seinen 850 PRO zu geben.
Die Wiederverwendung von Namen ohne eindeutigen Indikator für Generationen oder Modelljahr der Produktion führt leicht zu Verwirrung. Western Digital hat zumindest dafür gesorgt, dass sich die Kapazität der neuen Laufwerke von ihren Vorgängern unterscheidet: der WD Black der ersten Generation - 256 GB und 512 GB, der ursprüngliche Extreme PRO - 240 GB, 480 GB und 960 GB sowie der neue WD Black und der SanDisk Extreme PRO - 250 GB, 500 GB und 1000 GB. Trotzdem wird WD Black, das letztes Jahr veröffentlicht wurde, noch einige Monate mit dem Modell dieses Jahres koexistieren, obwohl es sich im Wesentlichen um völlig andere Produkte handelt.
Die neuen SSDs WD Black und SanDisk Extreme PRO basieren auf derselben Plattform wie die SS7 Western Digital SN720, die Anfang dieses Jahres angekündigt wurde. Die neuen SSDs wechseln nicht nur vom planaren 15-nm-TLC-NAND zum 64-Schicht-BiCS-3D-NAND, sondern verfügen auch über den neuen Western Digital SSD-Controller anstelle des Marvell-Controllers. Dies ist eine ernsthafte Verschiebung in Richtung vertikaler Integration für Western Digital / SanDisk. Wir können sagen, dass dies die beste Strategie des Unternehmens zur Differenzierung seiner Produkte ist. Der Markt ist jetzt mit Dutzenden von Marken überfüllt, die Steuerungen oder sogar das gesamte Antriebsdesign verwenden, die von einer sehr kleinen Gruppe von Lieferanten erhalten wurden.
Gemäß den angegebenen technischen Merkmalen von WD Black und SanDisk Extreme PRO verfügen wir über ein Hochleistungslaufwerk mit einer sequentiellen Lesegeschwindigkeit von 3+ GB / s, selbst bei einem Modell mit einer Kapazität von 250 GB sowie mit hohen Direktzugriffsraten bei Modellen mit einer Kapazität von 500 GB oder mehr. Die Ausdauerbewertungen der Rekorde sind ebenfalls auf einem ziemlich hohen Niveau: Sie liegen fünf Jahre lang bei 0,3 bis 0,4 pro Tag. MSRP positioniert WD Black als direkten Konkurrenten zum Samsung 960 EVO und umgeht die meisten der neuesten NVMe-SSDs. Es ist erwähnenswert, dass Solid-State-Laufwerke der Einstiegsklasse, die das NVMe-Protokoll verwenden, das am schnellsten wachsende Marktsegment einnehmen und sich Hersteller verschiedener Marken darauf konzentrieren.
Der neue WD Black kann (zumindest für einen Moment) die Leistungsgrenzen des Formfaktors M.2 erreichen. Was wichtig ist, Western Digital verwendet ein ungewöhnliches „Design“ anstelle eines Kühlers: Der Controller befindet sich in der Mitte der Halterung und ist auf beiden Seiten von einem NAND-Flash-Speicher umgeben. Diese Anordnung der Späne verhindert eine Überhitzung.
Zunächst werden Laufwerke mit Kapazitäten von 250 GB bis 1 TB angeboten, obwohl Versionen unter der Marke SanDisk das Vorhandensein eines 250-GB-Modells ausschließen. Die Lieferungen sollten bis Ende des Monats beginnen. Obwohl Western Digital seine Pläne für die Veröffentlichung von 2-TB-Modellen bei Bedarf nicht erwähnt hat, werden Laufwerke mit dieser Kapazität das Licht der Welt erblicken, zumal das Unternehmen zuvor die Veröffentlichung des SN720 mit einer Kapazität von 2 TB angekündigt hat.
Western Digital NVMe-Architektur - NAND & Controller
Bemerkenswerte Aspekte der WD Black 3D NAND-SSD sind der neue interne SSD-Controller und der neueste 64-Lagen-BiCS 3D-NAND in einer der NVMe-SSDs. Das 64-Schicht-3D-NAND (BiCS 3) repräsentiert die dritte Generation von 3D-NAND SanDisk / Toshiba. Die ersten beiden Generationen hatten 24 bzw. 48 Schichten, wurden jedoch in "bescheidenem" Maßstab veröffentlicht. Keine der vorherigen Generationen wurde in einer Menge hergestellt, die ausreicht, um das planare NAND Toshiba / SanDisk 15 nm zu verdrängen. Was kann man nicht über die Produktion der 64-Lagen-Version sagen, die schneller wächst. Western Digital hat bereits Ende letzten Jahres 64-Layer-NAND in seinen SanDisk Ultra 3D- und WD Blue 3D-SATA-SSDs verwendet.
Mit der BiCS-Technologie (Bit Cost Scalable) können Sie die Packungsdichte um das 1,4-fache erhöhen und die Anzahl der Schichten auf 64 erhöhen. Diese Zellen basieren auf Zellen mit einer Ladungsfalle - ein komplexes Design, das fast alle Nachteile von planarem NAND beseitigt. Die Bitdichte kann aufgrund der vorhergesagten vertikalen und horizontalen Skalierung von einer 3D-Generation zur nächsten zunehmen. Das Vorhandensein von mehr Elektronen pro NAND-Zelle im Design mit einer Ladungsfalle im Vergleich zum Design von Floating Gates in planarem NAND (bei sehr kleinen Geometrien) garantiert ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der 3D-NAND-Zelle im Vergleich zu den besten Beispielen für planares NAND. Der Nachteil sind die hohen Kosten für die Aufrüstung von 2D-NAND-Geräten zur Herstellung von 3D-NAND-Platten.
Obwohl das Produktionsvolumen von BiCS 4 (96-Lagen) schnell wächst, wird 64-Lagen-BiCS 3 NAND in diesem Jahr den Platz von Western Digital einnehmen, und dies ist Gegenstand dieser Überprüfung.
Bei den Controllern entschied sich Western Digital für einen Wechsel von einem Marvell-Produkt zu einem eigenen Design. Der Hauptgrund ist die Schaffung einer Architektur, die für BiCS-Flash optimiert wird: Der Controller muss NAND von anderen Anbietern nicht unterstützen, sondern wird unter Berücksichtigung der Entwicklung der BiCS-Linie entwickelt. NVD-SSDs haben Leistungsbeschränkungen, daher ist es wichtig, einen Weg zu finden, um jede mögliche Leistung aus dem verfügbaren NAND zu extrahieren.
Es ist nicht verwunderlich, dass fast alle Flash-Hersteller ihrer Flaggschiff-NVMe-SSDs über einen eigenen Controller verfügen. Samsung verwendet auf allen SSD-Geräten eigene Controller, Intel für die SSD-900p (Optane) einen eigenen Controller. Selbst herkömmliche SSDs und SSDs mit geringer Leistung von Top-Anbietern werden, obwohl sie den gekauften Controller-Chip verwenden, mit einer intern entwickelten integrierten Firmware geliefert. Durch die vertikale Integration (von der Flash-Herstellung über die IC-Montage bis zur Systemintegration als NVMe- oder SATA-SSDs) können Verkäufer die Leistung ihrer Produkte optimieren.
Der neue Controller verfügt über eine Drei-Kern-Architektur (möglicherweise unter Verwendung von Arm Cortex-R-Kernen), die unter Verwendung der 28-nm-Prozesstechnologie hergestellt wird. Es ist skalierbar und ausgelegt - der aktuelle Controller kann wie beim Western Digital SN520 über PCIe 3.0 x4-Link oder x2-Link mit dem Host kommunizieren. Die Controller-Architektur ermöglicht es zukünftigen Produkten (unter Verwendung von Controller-Variationen), schneller auf den Markt zu kommen und ihnen neue Funktionen hinzuzufügen. Western Digital kann jetzt seinen NVMe-Produktstapel segmentieren. Der Controller in der Western Digital Black 3D-NAND-SSD ist für Client-Workloads optimiert, einschließlich Computerspielen und kommerziellen Hochleistungsanwendungen. Das Unternehmen ist zuversichtlich, dass die neue Controller-Architektur existieren wird, zumindest bis die NVMe-SSDs über die PCIe 3 x4-Schnittstellen hinausgehen.
Im Gegensatz zu anderen Herstellern von NVMe-SSD-Controllern achtete Western Digital weniger auf Firmware und mehr Hardwarebeschleuniger, um den Datenaustausch zwischen Host und Flash-Speicher sicherzustellen (Verarbeitung des NVMe-Befehls und Übertragung von Daten vom Flash zum Host). Energieverwaltung und Wärmesteuerung werden ohne die Hilfe von Prozessorkernen durchgeführt. Die Firmware wird nur zur selektiven Verarbeitung von Befehlen verwendet (z. B. zum Abrufen von SMART-Daten, zum FTL-Algorithmus (Flash Translation Layer) und zur Ausnahmebehandlung). Wenn Sie den Prozessor nicht für alle kritischen Aufgaben verwenden, tritt dem Controller kein Stromausfall auf.
Um die Leistung zu verbessern, implementiert die NVMe WD SSD-Architektur Multi-Level-Caching (nCache). WD Black 3D NAND NVMe SSD verwendet nCache 3.0 (im Vergleich zu nCache 2.0 enthält es viele Updates).
Bevor wir auf Details eingehen, ist es interessant, einen Blick darauf zu werfen, wie sich die nCache-Technologie in den letzten Jahren entwickelt hat. In der ersten Generation wurde nCache entwickelt, um die NAND-Zuordnungstabelle und kleine Datensätze (weniger als 4 KB) im SLC-Segment in der Matrix zwischenzuspeichern. In der zweiten Version (erstmals in SanDisk Ultra II eingeführt) wurden alle Schreibvorgänge in den Pseudo-SLC-Cache abgefangen, dessen Volumen pro 120 GB Speicherkapazität auf 5 GB erhöht wurde, und das direkte Kopieren von Daten aus dem SLC-Puffer in die TLC wurde auf Bypass-Bypass implementiert Controller, der die Verwendung eines wirtschaftlicheren Controller-Modells ohne Leistungseinbußen ermöglichte. nCache 2.0 hat die NAND-Zuordnungstabelle im SLC-Cache-Bereich platziert.
Darüber hinaus ist die 3D-DC-Leistung für Produkte der nächsten Generation im Vergleich zur planaren DC bei langen Aufnahmesitzungen akzeptabler. Das gleiche Bild ist mit Ausdauer. Anstatt alles wie in nCache 2.0 über den SLC-Cache zu senden, ermöglicht nCache 3.0 das Schreiben in den TLC-Bereich nach dem Ausfüllen des SLC-Segments.
Ein weiterer Vorteil von nCache 3.0 gegenüber nCache 2.0 ist das Fehlen der On-Chip-Kopierfunktion, die in flachen DC-Matrizen verwendet wird. Da 3D-TLC bei langen Aufzeichnungen direkten Zugriff bietet, wird die optionale On-Chip-Kopierfunktion, die zuvor für die Übertragung von Daten aus dem SLC-Cache zum TLC verantwortlich war, nicht mehr benötigt.
Schließlich verwendet nCache 3.0 Western Digital immer noch einen SLC-Cache mit fester Größe. Western Digital gibt die Größe der SLC-Caches für WD Black nicht bekannt, aber es sieht so aus, als hätten unsere 1-TB-Testbeispiele etwa 20 GB SLC-Cache.
Wie es sich für einen guten und modernen SSD-Controller gehört, bietet die neue Western Digital-Architektur mehrere Ebenen der Fehlerkorrektur. Die ersten drei Ebenen sind unterschiedliche Fehlerkorrekturcodes im LDPC-Stil zur Verarbeitung der Anzahl von Bitfehlern, deren Wachstum zu einer Erhöhung des Energieverbrauchs und einer Verringerung der Leistung führt. Die grundlegende Ebene der Fehlerkorrektur ist der LDPC-Code. Controller mit LDPC-Unterstützung erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass Daten aus dem TLC-NAND mehrmals korrekt gelesen werden. Der LDPC-Fehlerkorrekturcode verbessert die Erkennung von in Zellen gespeicherten Daten erheblich im Vergleich zu dem grundlegenden BCH-Fehlerkorrekturmechanismus, der vor dem Aufkommen von TLC NAND in fast allen SSDs verwendet wurde. Diese Fehlerkorrekturstufe ist die einzige, die für den normalen Betrieb des Frequenzumrichters während des größten Teils seiner Lebensdauer erforderlich ist. Die zweite und dritte Korrekturstufe sind darauf ausgelegt, die erhöhte Fehlerhäufigkeit zu bewältigen, die bereits in den letzten Bedingungen der Verwendung von SSD aufgetreten ist. Diese Codes werden vollständig von den dedizierten Geräten auf der Steuerung verarbeitet, ohne die Ressourcen der Prozessorkerne zu nutzen.
Um schwerwiegende Datenverluste zu beheben, die nicht den drei LDPC-Ebenen unterliegen, bietet der Controller eine Datenwiederherstellung in XOR-Segmenten ähnlich dem herkömmlichen RAID5. Dies reicht zwar nicht aus, um dem „Ausfall“ der gesamten NAND-Matrix standzuhalten. Der ECC-Fehlerkorrekturspeicher stellt die Datenintegrität im SRAM der Steuerung und im externen DRAM sicher.
AnandTech Drive Test - Der Zerstörer
Der Destroyer ist ein extrem langer Test, der zeigt, wie sich eine SSD unter intensiven Workloads mit großen Mengen an E / A verhält. Der Destroyer ist seit fast zwei Jahren ein fester Bestandteil der Anandtech-Testsuite. Ziel ist es, „alle Gewächshausbedingungen zu zerstören“, indem das System auf der Suche nach SSDs mit den besten Leistungsmerkmalen geladen wird. Wie unter realen Bedingungen wurde den Laufwerken Zeit zum Entspannen eingeräumt, um die gesammelte Speicherbereinigung zu löschen und den Cache zu bereinigen. Nur die Ausfallzeiten wurden auf 25 ms reduziert, und daher haben wir die Ergebnisse innerhalb einer Woche nicht erhalten. AnandTech Storage Bench (ATSB) -Tests beinhalten nicht den Start realer Anwendungen, die Workloads generieren. Daher ändert sich die Leistung bei Änderungen der CPU- und RAM-Leistung nicht wesentlich. Der Übergang zu einer neueren Version von Windows und neuen Treibern kann sich jedoch auf das "Bild" auswirken. Test.
Die Bewertung der Leistung dieses Tests hängt vom durchschnittlichen Durchsatz des Frequenzumrichters, der durchschnittlichen Verzögerung der Eingabe-Ausgabe-Vorgänge und dem Gesamtenergieverbrauch des Frequenzumrichters während des Tests ab.
Die durchschnittliche Datenübertragungsrate des neuen WD Black während des Destroyer-Tests ist fast so hoch wie die des Samsung TLC 960 EVO und seines neuen PM981-OEM-Laufwerks. Und wenn die ursprüngliche WD Black NVMe-SSD eindeutig eines der langsamsten NVMe-Laufwerke war und während unseres Tests Ergebnisse auf SATA-SSD-Ebene zeigte, sieht die neue WD Black unter den schnellsten Modellen ziemlich wettbewerbsfähig aus.
Die durchschnittliche Verzögerung bei WD Black liegt ungefähr auf dem Niveau von Samsung TLC-Laufwerken, und gemäß den Ergebnissen der p99-Verzögerung haben wir das beste Ergebnis, das wir bei jeder Flash-basierten SSD mit einer solchen Kapazität gesehen haben.
Die durchschnittliche Leselatenz von WD Black auf The Destroyer ist so gut wie bei jeder anderen von uns getesteten Flash-basierten SSD. Die durchschnittliche Aufnahmeverzögerung ist niedrig, aber die Top-End-Laufwerke von Samsung sind deutlich schneller.
Bei den Leseverzögerungen für p99 zeigt WD Black bessere Ergebnisse als die weniger geräumige Intel Optane SSD 900P. In Bezug auf die Verzögerungen bei der Aufzeichnung von p99 stehen WD-Produkte jedoch an zweiter Stelle.
Der Stromverbrauch der neuen WD Black ist im Vergleich zur vorherigen SSD mit dem gleichen Namen dramatisch gesunken. Das neue Modell verbraucht weniger als die Hälfte der Energie im Vergleich zum Vorgängermodell und liegt damit auf dem ersten Platz, etwas dahinter - dem Toshiba XG5.
AnandTech Drive Test - Schwer
Unser Test "Heavy" im Gegensatz zum "Destroyer" soll den Betrieb von SSD unter schwerer Last in kürzerer Zeit demonstrieren. Die Gesamtmenge der während des Heavy-Tests aufgezeichneten Daten füllt die Festplatte nicht, wodurch die SSD nicht in einen stabilen Zustand versetzt wird. Die Testergebnisse werden in Spitzenzeiten erheblich von der Antriebsleistung beeinflusst. Detaillierte Daten zum Heavy Test finden Sie im entsprechenden Artikel zu AnandTech. Dieser Test wird zweimal ausgeführt, einmal auf einem vollständig gereinigten Laufwerk und einmal nach dem Befüllen des Laufwerks mit kontinuierlicher Aufzeichnung.
Die durchschnittlichen Datenübertragungsgeschwindigkeiten der neuen WD Black SSD im Heavy-Test liegen sehr nahe am Samsung 960 EVO. Premium-Produkte wie Samsung 960 PRO und Intel Optane SSD 900P sind schneller, aber WD Black- und SanDisk Extreme PRO NVMe-SSDs können sicher dem High-End-Segment zugeordnet werden.
Die Auswertung der durchschnittlichen und p99-Latenzen von WD Black während Heavy liefert einige der besten Ergebnisse auf jedem Solid-State-Flash-Laufwerk. Darüber hinaus zeigt die Latenzrate des p99 WD Black-Rekords bei einem vollen Laufwerk einen viel geringeren Leistungsverlust als beim Toshiba XG5 oder Samsung 960 EVO.
WD Black ist eines der besten Laufwerke für die durchschnittliche Leselatenz, und die durchschnittliche Schreiblatenz ist etwas höher als beim Samsung 960 EVO. Der Leistungsverlust beim Testen auf einer vollständigen Festplatte entspricht in etwa dem der meisten MLC-basierten Laufwerke.
Die neue Western Digital-Controller-Architektur bietet eine hervorragende QoS für Lesevorgänge mit Verzögerungen im 99. Perzentil, die geringer sind als bei jedem anderen Flash-Laufwerk. Das 99. Perzentil der Aufnahmeverzögerung steht ebenfalls ganz oben in der Wertung, fällt aber unter den Speed-Champions nicht mehr so deutlich auf.
WD Black und SanDisk Extreme PRO sind mit dem Toshiba XG5 und mehreren anderen NVMe-Solid-State-Laufwerken vergleichbar, deren Stromverbrauch im Vergleich zu guten SATA-SSDs sehr gering ist. Die während des schweren Tests verbrauchte Gesamtenergie ist geringfügig höher als die der Crucial MX500- und Western Digital SATA-Laufwerke mit demselben 64L 3D TLC NAND.
AnandTech Drive Test - Licht
Unser Test für Light-Laufwerke hat relativ mehr aufeinanderfolgende Sitzungen und eine kürzere Warteschlangentiefe als The Destroyer oder Heavy. Dies ist der kürzeste Test. Es basiert hauptsächlich auf Anwendungen, die nicht sehr stark von der Leistung des Laufwerks abhängen. Die Ergebnisse spiegeln daher höchstwahrscheinlich die Zeit wider, zu der die Anwendungen gestartet und die Dateien heruntergeladen wurden. Dieser Test kann als Summe aller kleinen Verzögerungen im täglichen Gebrauch betrachtet werden. Wenn die Ausfallzeit jedoch auf 25 ms reduziert wird, dauert die Ausführung weniger als eine halbe Stunde. Detaillierte Informationen zum Lichttest finden Sie im entsprechenden Artikel zu AnandTech. Wie beim ATSB Heavy-Test wird dieser Test zweimal ausgeführt: auf einem Laufwerk, das vollständig gereinigt wurde, und nachdem das Laufwerk mit sequentieller Aufzeichnung gefüllt wurde.
Während des Testlaufs auf einem leeren Laufwerk ist die durchschnittliche Datenübertragungsgeschwindigkeit des WD Black-Laufwerks geringfügig niedriger als die des Samsung 960 EVO und umgekehrt, wenn das Laufwerk voll ist. Samsung PM981 ist das einzige Laufwerk, das in beiden Fällen den Vorteil hat, wenn auch nicht besonders wichtig. Selbst bei der schlechtesten Leistung liegt die Leistung des neuen WD Black deutlich unter der des letztjährigen WD Black.
Die durchschnittlichen WD Black-Latenzen während des Light-Tests sind so niedrig wie bei den meisten modernen SSDs. Das Ergebnis des 99. Perzentils der Verzögerungen ist etwas schlechter als das der schnellsten Laufwerke von Samsung, außer dass die Leistung eines vollen Laufwerks besser ist als die des 960 EVO.
Es gibt einige SSDs mit einer durchschnittlichen Leseverzögerung in der Nähe von WD Black, und selbst NVMe-SSDs mit niedrigem Pegel haben eine durchschnittliche Leseverzögerung von einem Bruchteil einer Millisekunde (gemäß unserem Light-Test). In Bezug auf die durchschnittliche Aufnahmeverzögerung teilt WD Black zu Recht den ersten Platz mit einem Laufwerk von Samsung.
WD Black zeigt beim Light-Test eine unglaublich geringe Schreibverzögerung (99. Perzentil), da der SLC-Cache niemals voll ist. Die Leseverzögerung (99. Perzentil) zeigt keinen solchen Rekordwert an, aber das Ergebnis auf einem vollen Laufwerk ist immer noch sehr gut.
Wie beim Heavy-Test ist die Toshiba XG5 die einzige getestete NVMe-SSD, die mit der Energieeffizienz des WD Black verglichen werden kann. Diese Laufwerke sind viel schneller als SATA und verbrauchen weniger Strom.
Zufälliger Lesetest
Unser erster zufälliger Leseleistungstest verwendet sehr kurze Betriebsreihen, die einzeln außerhalb der Reihe ausgeführt werden. Die Antriebe erhalten zwischen solchen „Bursts“ eine ausreichende Ausfallzeit, um eine Gesamtzykluszeit von 20% zu erreichen, sodass eine Wärmeregulierung nicht möglich ist. Jedes Paket hat eine Größe von 32 MB, gelesen aus zufälligen 4-Kilobyte-Blöcken, aus 16 GB Festplattenbereich. Die Gesamtdatenmenge beträgt 1 GB.
Der WD Black-Indikator für die zufällige Leseleistung bricht keine Rekorde, ist aber immer noch besser als der letztjährige WD Black SSD und nur geringfügig hinter dem Samsung 960 EVO.
Unser Leseleistungstest ähnelt dem Test aus dem Satz von 2015: Warteschlangentiefen von 1 bis 32 werden überprüft, und die durchschnittliche Leistung und Energieeffizienz in QD1, QD2 und QD4 bestimmen die wichtigsten Testergebnisse. Jede Warteschlangentiefe wird auf eine Minute oder 32 GB übertragener Daten überprüft, was schneller ist. Nach Überprüfung der Warteschlangentiefe wird das Laufwerk zum Abkühlen für bis zu eine Minute heruntergefahren, sodass die Wärmespeicherung die große Tiefe der Warteschlange nicht beeinträchtigt. Separate Lesevorgänge funktionieren weiterhin mit 4-KB-Blöcken und decken das 64-Gigabyte-Intervall des Laufwerks ab.
Die zufällige Leseleistung von WD Black ist gegenüber dem Vorjahresmodell leicht verbessert. Dies reicht jedoch noch nicht aus, um Samsung einzuholen. Darüber hinaus liegt der kürzlich veröffentlichte Intel 760p etwas vor WD Black.
Die Energieeffizienz des WD Black bei zufälligen Lesevorgängen ist besser als bei jedem anderen DC-Laufwerk. Sein Verbrauch ist nicht viel höher als der des SATA-Laufwerks, wie aus den laufenden "Tests" hervorgeht.
Western Digital WD Schwarz 1 TB (3D NAND)
Intel SSD 760p 512 GB
Samsung 960 EVO 1 TB
Samsung 960 PRO 1 TB
Patriot Hellfire 480 GB
Samsung PM981 1 TB
OCZ RD 400 1 TB
ADATA XPG SX8000 512 GB
Western Digital WD Schwarz 512 GB (2D NAND)
SanDisc Extreme PRO 1 TB
Toshiba XG5 1 TB
Samsung 860 EVO 2 TB M.2
Entscheidender MX500 1 TB
SanDisc Ultra 3D 1 TB
Intel Optane 900P 280 GB
Western Digital WD Black 7200 U / min 1 TBBei tieferen Warteschlangenebenen sind Samsung-Laufwerke WD Black etwas überlegen, aber die meisten anderen Laufwerke bleiben mit zunehmender Warteschlangentiefe merklich zurück.
Zufällige Schreibleistung
Der Leistungstest für das Schreiben zufälliger Daten wurde ähnlich wie der Lesetest geplant, aber jetzt ist jedes Paket nur noch 4 MB groß und die Gesamtdatensatzlänge beträgt 128 MB. Zufällige 4-KB-Schreibvorgänge werden über den 16-Gigabyte-Bereich des Laufwerks verteilt und einzeln ohne Warteschlangen ausgegeben.
Unsere WD Black-Probe zeigte plötzlich ein viel besseres zufälliges Aufnahmeergebnis als SanDisk Extreme PRO, obwohl dies im Wesentlichen dasselbe Gerät ist. Obwohl die Leistung beider Laufwerke ganz oben in der Tabelle steht.
Wie beim Lesetest dauert unser konstanter 4-KB-Test zum zufälligen Schreiben bis zu einer Minute oder 32 GB pro Warteschlangentiefe und deckt 64 GB Festplattenbereich ab. Das Laufwerk verfügt außerdem über eine Ausfallzeit von bis zu 1 Minute zwischen den Tiefen der Warteschlange, wodurch die Caches ständig überschrieben und eine Überhitzung vermieden werden kann.
Der neue WD Black demonstriert lediglich die Leistung eines Champions in einem zufälligen Aufnahmetest und übertrifft damit die aktuellen Einzelhandelsangebote von Samsung bei weitem. Er kommt den Ergebnissen des OEM-Laufwerks PM981 sehr nahe, das die Grundlage für das Laufwerk der nächsten Generation von Samsung bildet. Der WD Black im letzten Jahr war nicht viel schneller als SATA-Laufwerke.
Bei einer vollständigen Überarbeitung von NAND und Controller wurde WD Black vom unteren Rand der Leistungstabelle (wo sich das Modell des letzten Jahres befindet) ganz nach oben gehoben und übertraf schließlich sogar das Toshiba XG5 und das Samsung 960 PRO.
Western Digital WD Schwarz 1 TB (3D NAND)
Intel SSD 760p 512 GB
Samsung 960 EVO 1 TB
Samsung 960 PRO 1 TB
Patriot Hellfire 480 GB
Samsung PM981 1 TB
OCZ RD 400 1 TB
ADATA XPG SX8000 512 GB
Western Digital WD Schwarz 512 GB (2D NAND)
SanDisc Extreme PRO 1 TB
Toshiba XG5 1 TB
Samsung 860 EVO 2 TB M.2
Entscheidender MX500 1 TB
SanDisc Ultra 3D 1 TB
Intel Optane 900P 280 GB
Western Digital WD Black 7200 U / min 1 TBDie zufällige Schreibleistung von WD Black ist auf QD4-Ebene gesättigt, während Samsung-Laufwerke und einige andere Modelle weiter zunehmen und bei größerer Warteschlangentiefe höhere Leistungsniveaus erreichen können. Trotzdem hat WD Black hervorragende Eigenschaften für die zufällige Aufnahme, was wichtiger ist - geringe Warteschlangentiefen.
Sequentielle Leseleistung
Unser erster sequentieller Leseleistungstest verwendet 128 MB kurze Bursts, die als 128 KB-Blöcke ohne Warteschlangen ausgeführt werden. Der Test mittelt die Leistung über acht Bursts für nur 1 GB Daten, die von einer Festplatte mit 16 GB Daten gelesen werden. Die Ausfallzeit des Laufwerks zwischen den einzelnen Bursts reicht für einen Gesamtbetriebszyklus von 20% aus.
Wie wir sehen können, ist die sequentielle Lesegeschwindigkeit von WD Black um ein Vielfaches höher als im Vorjahresmodell, aber noch weit davon entfernt, Rekorde aufzustellen.
Der sequentielle Lesetest verwendet Warteschlangentiefen von 1 bis 32, während Leistung und Leistung als Durchschnitt von QD1, QD2 und QD4 berechnet werden. Jede Warteschlangentiefe wird für eine Minute oder 32 GB (was schneller ist) von einer Festplatte mit 64 GB Daten überprüft.
Beim Testen von sequentiellen Lesevorgängen haben Samsung NVMe-Laufwerke definitiv einen Vorteil gegenüber WD Black.
In Bezug auf die Energieeffizienz des sequentiellen Lesens liegt WD Black viel näher an der Spitze, nur Samsung 960 PRO liegt spürbar zurück.
Western Digital WD Schwarz 1 TB (3D NAND)
Intel SSD 760p 512 GB
Samsung 960 EVO 1 TB
Samsung 960 PRO 1 TB
Patriot Hellfire 480 GB
Samsung PM981 1 TB
OCZ RD 400 1 TB
ADATA XPG SX8000 512 GB
Western Digital WD Schwarz 512 GB (2D NAND)
SanDisc Extreme PRO 1 TB
Toshiba XG5 1 TB
Samsung 860 EVO 2 TB M.2
Entscheidender MX500 1 TB
SanDisc Ultra 3D 1 TB
Intel Optane 900P 280 GB
Western Digital WD Black 7200 U / min 1 TBDie sequentielle Leseleistung von WD Black ist in QD1 sehr mittelmäßig, wächst jedoch stetig auf QD16 an und übertrifft hier alle außer der Optane-SSD. Das Toshiba XG5 zeigt ein ähnliches Zoomverhalten, kann jedoch nicht mit dem neuen WD Black mithalten.
Sequentielle Schreibleistung
Der Test für die sequentielle Schreibleistung ähnelt dem vorherigen - dem sequentiellen Lesetest. Jedes Paket schreibt 128 MB Daten in Form von 128 KB-Operationen, die in QD1 veröffentlicht wurden. Dies entspricht insgesamt 1 GB Daten, die auf eine Festplatte mit 16 GB Daten geschrieben wurden.
Wie beim Random-Write-Test zeigen unsere Doppel-Discs einen erstaunlichen Geschwindigkeitsunterschied bei der sequentiellen Aufnahme. WD SanDisk Extreme teilt sich mit dem Samsung 960 EVO den zweiten Platz, während WD Black dem Samsung PM981 ebenbürtig ist (der den 960 Evo ersetzte, die Schreibgeschwindigkeit ist etwa 40% schneller als die 960 Evo SSD).
Der kontinuierliche sequentielle Schreibtest ist mit Ausnahme der Datenübertragungsrichtung identisch zum sequentiellen Lesetest aufgebaut. Die Tiefe der Warteschlange variiert zwischen 1 und 32, und jede Tiefe wird für eine Minute oder 32 GB überprüft. Danach wird eine Minute Ausfallzeit für die korrekte Entwicklung der Speicherbereinigungstechnologie eingeplant. Durch eine solche Unterbrechung kann das Laufwerk abkühlen. Der Test ist auf einen Laufwerksbereich von 64 Gigabyte beschränkt.
Die Leistung der kontinuierlichen sequentiellen Aufnahme von WD Black steht nicht an erster Stelle, ist aber weit vor allem außer den besten Discs von Samsung und Intel. WD Black ist fast doppelt so schnell wie das Toshiba XG5, das im Wesentlichen denselben Blitz verwendet.
Trotz der Tatsache, dass das Testprodukt beim Testen der sequentiellen Aufzeichnung keine Spitzenleistung zeigte, ist WD Black ein klarer Gewinner in Bezug auf Energieeffizienz. Mit einem Stromverbrauch von etwas mehr als 4 Watt hat es absolut keinen Stromausfall. In dieser Richtung wurde so viel Arbeit geleistet, dass der Antrieb alle Wettbewerber bei der Prüfung der Effizienz übertreffen konnte.
Western Digital WD Schwarz 1 TB (3D NAND)
Intel SSD 760p 512 GB
Samsung 960 EVO 1 TB
Samsung 960 PRO 1 TB
Patriot Hellfire 480 GB
Samsung PM981 1 TB
OCZ RD 400 1 TB
ADATA XPG SX8000 512 GB
Western Digital WD Schwarz 512 GB (2D NAND)
SanDisc Extreme PRO 1 TB
Toshiba XG5 1 TB
Samsung 860 EVO 2 TB M.2
Entscheidender MX500 1 TB
SanDisc Ultra 3D 1 TB
Intel Optane 900P 280 GB
Western Digital WD Black 7200 U / min 1 TBDie sequentielle Schreibgeschwindigkeit von WD Black ist über einen weiten Bereich von Warteschlangentiefen ziemlich stabil und zeigt einen leichten Anstieg von QD1 auf QD2, ohne Anzeichen einer Verschlechterung aufgrund einer übermäßigen Speicherbereinigung, nachdem der SLC-Cache voll ist.
Gemischte zufällige Leistung
Der Test für gemischte zufällige Lese- und Schreibvorgänge besteht aus Mischungen, die vom reinen Lesen bis zum reinen Schreiben in Schritten von 10% reichen. Jede Mischung wird bis zu 1 Minute oder 32 GB übertragener Daten getestet. Die Tests werden mit einer Warteschlangentiefe von 4 durchgeführt und sind auf einen Laufwerksbereich von 64 Gigabyte beschränkt. Der Antrieb ist zwischen den Mischungen bis zu einer Minute im Leerlauf, so dass der Gesamtbetriebszyklus 50% beträgt.
WD Black zeigte eine hervorragende gemischte zufällige E / A-Leistung, ist jedoch immer noch langsamer als die besten Laufwerke von Samsung, während sich die Optane SSD in einer völlig anderen Liga befindet.
Die Energieeffizienz des WD Black mit gemischten zufälligen E / A-Tests entspricht in etwa der des Samsung 960 PRO und ist der Optane SSD trotz des großen Unterschieds im absoluten Leistungsniveau etwas unterlegen.
Western Digital WD Schwarz 1 TB (3D NAND)
Intel SSD 760p 512 GB
Samsung 960 EVO 1 TB
Samsung 960 PRO 1 TB
Patriot Hellfire 480 GB
Samsung PM981 1 TB
OCZ RD 400 1 TB
ADATA XPG SX8000 512 GB
Western Digital WD Schwarz 512 GB (2D NAND)
SanDisc Extreme PRO 1 TB
Toshiba XG5 1 TB
Samsung 860 EVO 2 TB M.2
Entscheidender MX500 1 TB
SanDisc Ultra 3D 1 TB
Intel Optane 900P 280 GB
Western Digital WD Black 7200 U / min 1 TBDie Leistung von WD Black wächst sehr langsam, wenn sich die Last von Lesen zu Schreiben verschiebt. Gegen Ende des Tests macht eine gute Implementierung des SLC-Schreib-Caching WD Black zu einem Gewinner. Der Stromverbrauch beträgt für den größten Teil des Tests weniger als 2 Watt und erreicht am Ende nicht 4 Watt.
Gemischte sequentielle Leistung
Unser Test für gemischtes sequentielles Lesen und Schreiben führt im Gegensatz zum vorherigen E / A-Test sequentielle Aufrufe mit einer Größe von 128 KB (anstelle von 4 KB an zufälligen Stellen) durch und wird auch in der Warteschlangentiefe 1 durchgeführt. Der Bereich der getesteten Mischungen hat sich nicht geändert, das Timing und die Einschränkungen von Die Datenübertragung erfolgt wie oben beschrieben.
Die Leistung der gemischten sequentiellen Workloads von WD Black ist überraschend hoch und der Optane-SSD kaum unterlegen, weit vor anderen Flash-Laufwerken.
WD Black verbraucht während eines gemischten sequentiellen Tests ungefähr die gleiche Leistung wie andere SSDs. In Kombination mit einer hervorragenden Leistung führt der Antrieb zu einer führenden Energieeffizienz.
Western Digital WD Schwarz 1 TB (3D NAND)
Intel SSD 760p 512 GB
Samsung 960 EVO 1 TB
Samsung 960 PRO 1 TB
Patriot Hellfire 480 GB
Samsung PM981 1 TB
OCZ RD 400 1 TB
ADATA XPG SX8000 512 GB
Western Digital WD Schwarz 512 GB (2D NAND)
SanDisc Extreme PRO 1 TB
Toshiba XG5 1 TB
Samsung 860 EVO 2 TB M.2
Entscheidender MX500 1 TB
SanDisc Ultra 3D 1 TB
Intel Optane 900P 280 GB
Western Digital WD Black 7200 U / min 1 TBDas Diagramm der Leistungsänderung von WD Black im gemischten sequentiellen Test sieht sehr seltsam aus. Viele Laufwerke weisen an beiden Enden des Tests eine konkave Kurve mit maximaler Leistung auf, wenn die Arbeitslast entweder ein klares Schreiben oder nur ein Lesen ist und die schlechteste Leistung in der Mitte des Tests liegt. Im Gegenteil, das WD Black-Leistungsdiagramm beginnt von unten, wächst jedoch in der ersten Hälfte des Tests schnell und behält seinen Maximalwert in der zweiten Hälfte bei.
Energieverwaltung
In der realen Welt bleibt die SSD im Lademodus des Heimlaufwerks die meiste Zeit inaktiv. Dies bedeutet, dass die zuvor in diesem Test vorgestellten Wirkleistungsmessungen nur einen Teil der Ermittlung der Laufwerksqualität bei Verwendung von Batteriestrom zeigen. Bei leicht belasteten Anwendungen hängt die Energieeffizienz der SSD davon ab, wie viel Strom im Standby-Modus eingespart werden kann.
SATA-SSDs werden getestet, wenn die SATA-Energieverwaltung ausgeschaltet ist, um ihren aktiven Standby-Verbrauch zu messen und anschließend den tiefen Standby-Verbrauch und die Aufweckverzögerung zu bewerten. Unser Prüfstand kann wie jedes Desktop-System den tiefsten Inaktivitätsstatus DevSleep (den Modus mit dem niedrigsten Stromverbrauch) nicht starten.
Das Verbrauchsmanagement im Leerlauf für NVMe-SSDs ist viel komplizierter als für SATA-SSDs. NVMe-SSDs haben verschiedene Leerlaufzustände, sie unterscheiden sich hinsichtlich Energieverbrauch und Verzögerungen, die auftreten, wenn eine Komponente in einen aktiven Zustand zurückkehrt. WD Black unterstützt die APST-Technologie (Standalone Power Status Change).
Wir messen den Inaktivitätsverbrauch auf zwei Arten. Aktives Warten ist die Arbeit eines typischen Desktop-PCs, der keine der erweiterten PCIe- oder NVMe-Energiesparfunktionen verwendet, und das Laufwerk ist sofort bereit, neue Befehle zu verarbeiten. Der Standby-Stromverbrauch wird bei eingeschalteter Stromstatus-L1.2-PCIe und aktiviertem NVMe-APST gemessen.
Wie die meisten NVMe-SSDs hat WD Black einen ziemlich hohen Standby-Verbrauch - dies ist der Preis für die Unterstützung eines aktiven PCIe 3x4-Busses. Der Verbrauch an aktivem Standby ist etwas höher als bei der vorherigen WD Black SSD, entspricht jedoch den Laufwerken von Samsung, Toshiba und Phison.
Das Aktivieren aller erweiterten PCIe- und NVMe-Energieverwaltungsfunktionen hat nicht die gewünschten Auswirkungen auf das untersuchte WD Black-Laufwerk. Der Verbrauch wird nur um die Hälfte (noch weniger) reduziert und sollte mindestens eine Größenordnung "sinken". Das vorherige WD Black SSD-Modell verwendete eine aggressive Energieverwaltung, unabhängig davon, ob das Betriebssystem dies anforderte. Der neue WD Black konnte anscheinend nicht viel Energie auf unserem Desktop-Stand sparen, unabhängig von der angeforderten Systemleistung. Wir werden mit Western Digital zusammenarbeiten, um die Ursache für dieses abnormale Verhalten zu ermitteln. WD Black ist nicht das einzige NVMe-Laufwerk, bei dem Probleme mit der Energieverwaltung auftreten. Intel und Samsung konnten Laufwerke mit sehr geringer Standby-Leistung erstellen, wie aus den Testergebnissen hervorgeht.
Da WD Black eindeutig nicht alle Energieverwaltungsfunktionen an unserem Stand nutzen kann, ist es nicht verwunderlich, dass die Weckverzögerung recht gering ist. Dies ist nicht das Minimum von ~ 15 μs, das wir bei Laufwerken beobachten, die im Prinzip nicht versuchen, Energie zu sparen, aber ~ 230 μs sind immer noch eine sehr schnelle Weckzeit.
Fazit
Aus den Tests des letzten Jahres haben wir etwas über Western Digital- und Toshiba XG5-SATA-Laufwerke erfahren, bei denen der 64-Schicht-3D-TLC im Vergleich zum planaren NAND einen großen Sprung zeigte und wohl der schnellste und energieeffizienteste TLC-NAND war. Jetzt ist es offensichtlich, dass diese Festplatten nicht einmal versucht haben, das volle Potenzial des neuen Flashs auszuschöpfen. Mit dem neuen Controller an Bord funkelt der Western Digital BiCS 3 TLC wie ein Diamant. Die neuen WD Black und SanDisk Extreme PRO sind zweifellos hochwertige NVMe-SSDs, die dem 960 EVO-Level von Samsung entsprechen und manchmal sogar den 960 PRO übertreffen.
Zusätzlich zu einigen enttäuschenden Punkten in den WD Black-Testergebnissen kann sich die Tatsache, dass sich das Laufwerk nicht auf dem ersten oder zweiten Platz befindet, über den NVMe-Laufwerken mit niedrigem Pegel nur freuen. Die beiden größten Probleme sind ein schlechter Start des sequentiellen Lesetests und eine Reihe von NVMe-Energieverwaltungsfehlern, die Sie möglicherweise im Laufe der Zeit beheben können. Viele NVMe-Festplatten verhalten sich in Bezug auf die Steuerung der Leerlaufleistung wunderbar. Sie müssen zugeben, dass es einen scharfen Kontrast zu der nahezu universellen und einwandfreien Unterstützung zwischen SATA-Festplatten gibt, zumindest für den Ruhezustand, sowie zwischen DevSleep (das auf dem Desktop nicht verwendet werden kann) Computer).
Die Energieeffizienz von WD Black unter Last ist ausgezeichnet. Wir können mit Sicherheit sagen, dass der Western Digital NVMe-Controller kein Energiefresser ist. Den Testergebnissen zufolge hat WD Black unerwartet alle unsere Erwartungen übertroffen, insbesondere während des gemischten sequentiellen E / A-Tests: Keines der getesteten Laufwerke konnte sich damit vergleichen.
Samsung war in der Anfangsphase des Rennens unter den NVMe-SSDs führend und hält weiterhin den ersten Platz. In dieser Zeit haben viele Marken versucht, Hochleistungs-NVMe-SSDs mit planarem NAND oder sogar erfolglosem Intel / Micron 3D-NAND der ersten Generation zu implementieren. Zu den erfolglosen Versuchen gehört die ursprüngliche WD Black NVMe SSD aus dem letzten Jahr, die eine planare 15-nm-DC verwendete und ein anständiges SATA-Laufwerk kaum übertreffen konnte.
UVP (empfohlener Verkaufspreis) WD Black entspricht in etwa den aktuellen Verkaufspreisen für das Samsung 960 EVO, das ein direkter Konkurrent des getesteten Geräts ist. Keines dieser Laufwerke hat einen klaren Leistungsvorteil mit einer Kapazität von 1 TB, WD Black hat einen bescheidenen Vorteil in Bezug auf die Energieeffizienz (trotz der Probleme, die bei Inaktivität auftreten). Intel 760p liegt in dieser Preisklasse, ist aber eindeutig nicht wettbewerbsfähig.
Plextor M9Pe wurde nach dem offiziellen Start Anfang dieses Jahres für Kunden verfügbar. Mit einem Toshiba 64L TLC und einem Marvell-Controller wird genau angezeigt, was der neue WD Black ohne die Einführung eines eigenen internen Digital Western-Controllers sein könnte. Bald werden wir vorläufige Ergebnisse für M9Pe haben.
Die Bemühungen von Western Digital, 3D-NAND und seinen neuen NVMe-Controller zu entwickeln, haben sich seit vielen Jahren ausgezahlt. Auch hier verdienen sie es, in den großen Ligen zu sein, und auch ihren neuesten SATA-SSDs geht es recht gut. In diesem Jahr ist der SSD-Markt in nahezu jeder Preisklasse stark umkämpft.
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