Kingston SSDNow V+200 alla prova dei fatti

E' inutile negarlo: anche senza escludere tutta una serie di problematiche, l'arrivo dei dischi allo stato solido (SSD) ha costituito una vera rivoluzione nel settore dello storage che fino a prima aveva vissuto solo di piccole evoluzioni. Eliminando tutte le parti meccaniche in movimento, gli SSD sono riusciti ad offrire tempi di accesso random ai dati altrimenti impossibili per un modello tradizionale fatto di piatti e testine magnetiche.

Certo, i dischi con memorie allo stato solido devono ancora lottare contro problemi legati all'affidabilità e, si sa, quando si parla di dati anche un piccolo, piccolissimo fallimento del mezzo dove essi sono memorizzati fa drizzare i capelli. Gli utenti chiedono sì prestazioni elevate ma senza mai dimenticare l'aspetto legato alla sicurezza dei dati: l'impegno di tutti i produttori di SSD in questo senso è massimo ma fino a che non si avrà la certezza assoluta della bontà delle soluzioni tecnologiche adottate sarà difficile vincere la diffidenza di chi deve acquistare. Anche perché l'esborso non è di poco conto almeno se confrontato con quello necessario per l'acquisto di un disco rigido meccanico. Se però la scelta è fra l'upgrade di una CPU o di una VGA, a parità di prezzo il sistema riceverebbe benefici prestazionali ben più importanti da un SSD.

Negli ultimi tempi i prezzi degli HDD sono però aumentati per via di fattori climatici avversi, ma anche dopo la fine della "tempesta" il livello di prezzi non è più tornato sui valori precedenti ad essa. Questo fattore potrebbe giocare un ruolo importante nelle decisioni degli utenti anche se ne restano ancora altri due: la capacità di memorizzazione e - come detto - l'affidabilità.

Kingston è una delle aziende sulla cui robustezza dei prodotti difficilmente si possono muovere critiche. Principalmente impegnata nella fornitura di dispositivi professionali, l'azienda offre ormai da tempo prodotti anche al mercato retail, SSD compresi. Le ultime novità in tal senso sono da cercare nella linea V+200 SSDNow sotto la quale sono raccolte soluzioni di qualità, con performance elevate e prezzi abbordabili ideali sia per gli utenti business che per quelli consumer.

Leggendo le specifiche di questa serie di SSD, notiamo che essi includono quanto di meglio sia oggi in grado di mettere in campo la tecnologia fra cui interfaccia Serial ATA 3.0, fattore di forma da 2,5 pollici adatto sia per notebook che per desktop, controller SandForce multicanale e celle di memoria NAND Flash a 25nm. Viste le premesse abbiamo deciso di mettere sul nostro banco di prova due modelli di questa serie, uno da 90GB e l'altro da 240GB con l'intento di valutarne le prestazioni, la rispondenza alle specifiche e metterne in risalto le differenze oltre a quelle ovvie legate alla capacità di memorizzazione ed al prezzo d'acquisto.

Questi SSD possono essere reperiti anche con una serie di accessori in dotazione che ne permettono una facile installazione e soprattutto garantiscono una migrazione veloce di sistema operativo, dati e applicazioni. Qualora ne abbiate la necessità Kingston offre un bundle che comprende un cassettino USB porta SSD, un DVD con applicazioni di backup, una slitta per installare il disco da 2,5 pollici in uno slot da 3,5 pollici e cavi dati e alimentazione.

Specifiche tecniche

Nella tabella seguente abbiamo riportato le caratteristiche tecniche dei due SSD che analizzeremo in dettaglio all'interno di questa recensione, modelli Kingston SSDNow V+200 da 240GB e da 90GB.

I due SSD sono contenuti all'interno dello stesso package metallico che prevede una verniciatura a fuoco grezza di colore grigio antracite sul quale un adesivo ne riporta le esatte caratteristiche. Le dimensioni sono quelle di un modello da 2,5 pollici, esattamente pari a 69,85 x 100 x 9,5mm mentre il peso è decisamente importante per un prodotto di questo genere.

Lo chassis è composto di due parti tenute assieme mediante 4 viti: Kingston ha dato sfogo alla fantasia utilizzando delle viti a stella francesi abbinate ad una punta centrale che impedisce l'utilizzo dei comuni strumenti per smontarle.

La connessione al sistema avviene mediante interfaccia Seriala ATA sia per la parte di alimentazione che per quella dati, per quest'ultima in particolare utilizzando lo standard SATA 3.0 che garantisce una banda di 6Gbps.

La componentistica interna

Le due parti dello chassis, una volta disaccoppiate, spiegano il perché della scelta di materiali metallici. Esse fungono da dissipatore per i componenti interni che sono posti termicamente a contatto con le due pareti mediante altrettanti pad termici. Lo spessore delle lamiere dello chassis, inoltre, influisce sul peso e sulla robustezza del prodotto.

I componenti elettronici principali sono stati saldati su ambo i lati del PCB: ci riferiamo in particolare ai chip di memoria NAND flash che, nel modello da 240GB, sono presenti in numero di 16.

Il controller SandForce SF-2281 si occupa di gestire tutti i moduli flash, le comunicazioni dal computer host e le modalità di funzionamento che gli algoritmi di base devono mettere in atto (da quel che sappiamo Kingston non ha richiesto particolari aggiustamenti al firmware).

Questo controller ad 8 canali indipendenti include alcune tecnologie molto interessanti, fra cui quelle riprese da Kingston nei suoi SSD V+200 sono:

• Durawrite e Intelligent Wear levelling: permettono di ottimizzare la scrittura sulle celle di memoria facendo sì che non si insista sempre sulle stesse. Le memorie NAND Flah hanno un limitato numero di cicli di programmazione dunque una gestione efficiente del disco può garantire una vita media molto più elevata.
• Garbage Collector: l'integrazione di un algoritmo come questo fa sì che anche con file system che non supportano le funzionalità TRIM, le prestazioni vengano mantenute inalterate nel tempo indipendentemente se sul disco si è scritto o no.
• RAISE (Redundant Array of Independent Silicon Elements): grazie alla possibilità di gestire 8 canali, le celle di memoria sono collegate al controller in modalità RAID sia per incrementare le prestazioni che per migliorare la sicurezza dei dati permettendo di recuperarli anche a seguito di danneggiamento totale di un intero blocco NAND Flash.

I chip di memoria flash utilizzati da Kingston recano il marchio 29F16B08CCME3: si tratta della terza generazione di chip MLC prodotti da Intel con processo a 25nm, che prevedono 3.000 cicli di programmazione e cancellazione P/E (abbiamo incontrato altri SSD con celle flash da 5.000 cicli ma crediamo che anche 3.000 cicli sia un valore sufficientemente elevato per qualunque utente medio) e densità di 16 gigabytes ciascuno per un totale di 96GB per il disco da 90GB e 256GB per quello da 240GB. Il fattore di over provisioning (differenza fra la capacità di memoria del disco e la reale capacità utilizzabile dopo la formattazione) è necessario per ottenere un miglioramento delle prestazioni ed un incremento della vita media del disco.

In aggiunta, i chip 29F16B08CCME3 dovrebbero poter essere configurati per funzionare sia in maniera asincrona (ONFi v1.x) che sincrona (ONFi v2.x): in quest'ultimo caso viene utilizzato un circuito di temporizzazione centralizzato molto simile a quello delle memorie DDR che permette di eseguire un'operazione sul fronte di salita del clock ed una sul fronte di discesa.

In parole povere i chip ONFi 2.0 sono in grado di raggiungere una banda dati fino a 133MB/s mentre quelli ONFi 1.0 si fermano a 50MB/s e, seppure nella realtà questi numeri non sempre siano così fortemente indicativi delle prestazioni di un SSD perché influenzano particolarmente i trasferimenti relativi a dati incomprimibili (jpg, mp3, avi, ...) e perché i controller SandForce comprimono sempre i dati prima di scriverli sulle memorie, è bene tenerne conto nelle nostre valutazioni. La configurazione nell'una o nell'altra modalità dipende - da quel che ne sappiamo - dalle connessioni e dalla circuiteria esterna, dunque non è possibile agire a livello firmware.

I due SSD Kingston sul nostro banco di prova pare utilizzino questi chip in modalità asincrona (non ne abbiamo la certezza perché questa informazione non viene divulgata dal produttore, anche se lo verificheremo nel corso dei nostri test).

Sistema e metodologia di prova

I dischi SSD sono stati provati su un sistema SATA 3 così configurato:

La nostra metodologia operativa prevede quanto segue:

• Sul sistema sono stati installati solo i componenti necessari quali CPU, memoria RAM, scheda video ed hard disk.
• L'hard disk di sistema è stato formattato, sono stati poi installati il sistema operativo, i driver per le periferiche ed i software di analisi
• Sull'SSD viene effettuata una prima serie completa di test anche se i dati che ne derivano vengono utilizzati solo per scopi secondari. I risultati veri e propri saranno quelli che derivano dalle altre serie di test effettuate solo dopo aver riempito completamente l'SSD ed averlo formattato
• Ogni test è stato ripetuto per tre volte e nel caso in cui valori di qualcuno di essi mostri una varianza troppo elevata il test stesso viene nuovamente ripetuto ma non prima di aver individuato le cause dell'errore
• Fra un test e l'altro il sistema viene riavviato

• I dischi sono impostati per funzionare in modalità AHCI e con tecnologia TRIM funzionante

Software di analisi:

• ATTO Disk Benchmark: software di benchmark per hard disk che misura ne le prestazioni utilizzando file di diversa dimensione e scrivendoli e leggendoli da punti a caso del disco
• AS SSD: tool di misurazione delle prestazioni appositamente progettato per mettere sotto stress gli SSD con operazioni di copia e compressione oltre che di misurazione della banda dati. Utilizza un set di dati misto comprendente sia file comprimibili che non comprimibili
• IOMeter 2006.07.27: Iometer è un software di rilevazione delle prestazioni del sottosistema di I/O sviluppato inizialmente da Intel Corporation e poi portato avanti come un progetto Open Source. Con questo tool abbiamo realizzato due serie di test con 4 thread attivi contemporaneamente. La prima serie comprende blocchi da 4KB (corrispondenti alle dimensioni minime che il File System è in grado di gestire) mentre la seconda prende in considerazione blocchi da 2MB per valutare le con operazioni sequenziali. I valori che osserveremo sono:
  • Total I/Os per Second (IOps): rappresenta la media rispetto al tempo di esecuzione del benchmark del numero delle operazioni di I/O al secondo. Questo test prevede anche uno spaccato per la lettura (Read I/Os per Second, Read IOps) e per la scrittura (Write I/Os per Second, Write IOps).
  • Total MBs per Second (MBps): rappresenta la media in termini di Megabytes letti e scritti al secondo calcolata su tutto il tempo di esecuzione del test. Questo test prevede anche uno spaccato per la lettura (Read MBs per Second, Read MBps) e per la scrittura (Write MBs per Second, Write MBps).
  • Average I/O Response Time: rappresenta il valore medio del tempo fra l'inizio ed il completamento di una operazione di I/O mediato su tutta la lunghezza del test e misurato in ms (millisecondi). Questo test prevede anche uno spaccato per la lettura (Avg. Read Response Time) e per la scrittura (Avg. Write Response Time).
  • % CPU Utilization: rappresenta la percentuale di tempo di CPU speso nell'eseguire i threads relativi ai test sul disco.
• PCMark 7: esegue una serie di test sintetici basati però su applicazioni reali per misurare tempi di caricamento ed esecuzione
• Windows Copy: misurazione di tempi di copia di file e cartelle (cartella da 5,36GB contenente 4.379 file di diversa dimensione e tipologia come immagini, testo, html, video, foto, applicazioni e 536 sottocartelle, file compresso da 4,87GB)
• AppTimer: misurazione dei tempi di avvio di applicazioni di fotoritocco come GIMP e di sviluppo software come Eclipse

Benchmark sintetici

AS SSD ci permette di valutare le prestazioni degli SSD in prova guardando al loro comportamento in diverse situazioni (banda dati sequenziale, banda dati con file da 4KB, tempi di accesso, copia di file, compressione).

HDD	SSD SuperTalent	SSD King 90	SSD King 240

I risultati mostrati da AS SSD mettono subito in luce quale sia la situazione effettiva. Considerando il disco rigido solo come riferimento cerchiamo di capire da cosa derivano i valori complessivi ottenuti. Si parte da uno score di appena 17 punti per il disco rigido tradizionale oppure dai 108 punti dell'SSD SuperTalent di prima generazione con interfaccia SATA 2 per raggiungere i 346 punti del Kingston da 90GB ed i 452 punti del Kingston da 240GB.

La banda dati sequenziale rilevata raggiunge i 212MB/s in lettura ed i 123MB/s in scrittura per il modello Kingston V+200 da 240GB. Tali valori si riducono a 201MB/s ed 83MB/s rispettivamente per il modello da 90GB. Il confronto con l'SSD di precedente generazione è nettamente vinto anche se ci saremmo aspettati numeri ben più elevati vista anche la connessione di tipo SATA 3. Molto interessante osservare anche il comportamento dei due dischi in prova con pacchetti da 4kB in quanto essi sembra non siano in grado di raggiungere le stesse prestazioni del "vecchio" SuperTalent nelle operazioni di lettura mentre in scrittura la situazione è nettamente ribaltata. Quando vengono attivati numerosi thread, però, i due dischi Kingston rispondono davvero bene.

Infine i tempi di accesso: in lettura sono più o meno allineati con quelli del SuperTalent da 120GB SATA 2 mentre in scrittura esiste un vantaggio importante.

HDD	SSD SuperTalent	SSD King 90	SSD King 240

Nelle operazioni di copia di file, AS SSD mette immediatamente in luce quale sia il vantaggio, non solo in termini di banda dati, ma anche di tempo impiegato. In questo caso vogliamo anche mettere in risalto come un SSD di prima generazione non è detto che offra numeri migliori rispetto ad un tradizionale disco rigido. I due SSD Kingston V+200 riescono invece ad abbassare i tempi di copia quasi di un ordine di grandezza; ma nonostante ciò, anche stavolta le prestazioni registrate non sono all'altezza di quanto pubblicizzato.

HDD	SSD SuperTalent	SSD King 90	SSD King 240

La banda dati nelle operazioni di compressione risulta essere davvero molto elevata per i due SSD di casa Kingston tanto da raggiungere valori massimi di circa 450MB/s in lettura e 400MB/s in scrittura, distaccando nettamente il disco rigido tradizionale e l'SSD di passata generazione e raggiungendo quasi quanto ci aspettiamo guardando le specifiche tecniche.

HDD	SSD SuperTalent	SSD King 90	SSD King 240

ATTO mostra valori di transfer rate per pacchetti di più grossa dimensione fino a circa 515MB/s nelle operazioni di lettura e 430MB/s in quelle di scrittura. Anche in questo caso nulla possono gli SSD SATA 2 che si fermano sui 200MB/s né tanto meno gli hard disk tradizionali che sono a circa un ordine di grandezza di distanza. Finalmente i numeri indicati rispecchiano all'incirca quanto afferma il produttore.

IOMeter

Passiamo dunque ad IOmeter. Con blocchi da 4KB i due SSD Kingston riescono a distinguersi sia dal disco rigido tradizionale che dall'SSD SuperTalent SATA 2. Il numero di operazioni di I/O al secondo raggiunge quasi il valore di 15.000 per il modello da 240GB e 10.000 per quello da 90GB. Per confronto l'SSD SuperTalent è fermo a poco più di 1.000. La banda dati si muove di conseguenza così come i tempi di risposta, incredibilmente bassi.

Il peso dovuto alla gran mole di operazioni e di dati spostati si fa però sentire sulla CPU: i due SSD Kingston presentano un'occupazione del tempo di CPU che non è possibile considerare irrisoria come accade nel caso di disco rigido tradizionale o di un SSD come il SuperTalent.

Considerando invece blocchi di dati da 2MB, lo scenario pur restando a favore dei due dischi allo stato solido di nuova generazione, non mostra più differenze come quelle esaminate in precedenza. Il numero di operazioni al secondo scende a poco meno di 80 e 50 rispettivamente per il Kingston V+200 da 240GB e da 90GB mentre il SuperTalent è fermo a meno di 20. La banda dati questa volta si porta sopra i 150MB/s per il modello più capiente e sui 100MB/s per quello da 90GB mentre i tempi di risposta salgono a valori di 200-300 ms.

La percentuale di occupazione della CPU invece scende a numeri che stavolta si possiamo considerare irrisori.

Benchmark reali

Quali sono i benefici che dischi allo stato solido come i due modelli Kingston che stiamo esaminando apportano nella realtà? Ecco alcuni casi rappresentativi.

Nella copia di file e cartelle i tempi impiegati dai due SSD Kingston sono eccezionali, in special modo quelli del modello da 240GB che riesce a terminare la copia della cartella da oltre 5GB in poco più di un minuto e con una decina di secondi in meno quella del file compresso. Il modello da 90GB ci mette quasi il doppio del tempo mentre il SuperTalent da 120GB mostra risultati indecenti, ben peggiori anche di quelli di un tradizionale disco fisso.

Sui tempi di avvio di applicazioni software, ove ai dischi sono principalmente richieste operazioni di lettura, gli SSD sono imbattibili. In particolare i due modelli di casa Kingston dimostrano di poter far avviare GIMP in maniera immediata (al disco rigido tradizionale servono oltre due secondi) ed Eclipse in circa 5 secondi (al SuperTalent ne servono quasi 7 ed al disco Hitachi ben 14).

A conclusione di questi test proponiamo i risultati ottenuti con PCMark 7 il quale stressa i dischi avviando applicazioni e caricando file per poi creare un indice che dovrebbe dare una indicazione delle prestazioni. I due SSD Kingston si posizionano a breve distanza l'un dall'altro ad oltre 4500 punti mentre il modello SATA2 di SuperTalent è fermo a poco più di 3800 punti. Il disco rigido tradizionale nulla può garantendo appena 1350 punti.

Questione di prima volta?

Tutti i test sugli SSD vengono effettuati non utilizzando il prodotto vergine ma effettuando prima due cicli di scrittura e formattazione. Questo ci è utile per riflettere i casi di utilizzo pratico: crediamo che non sia corretto valutarne le prestazioni considerando i numeri che vengono fuori da uno scenario di primo utilizzo perché l'utente si troverà di fronte ad una simile situazione solo nelle prime ore di utilizzo dell'SSD. Ma per capire se ci sono delle reali differenze prestazionali fra la situazione di primo utilizzo e quelle seguenti abbiamo effettuato alcuni test registrando i valori ottenuti con il disco vergine, dopo averlo riempito e formattato una volta e dopo averlo riempito e formattato una seconda volta.

SSD vergine	Dopo prima form.	Dopo seconda form.

Dai risultati è chiaro che i problemi sono da individuare nelle operazioni di scrittura, come da teoria. Con l'utilizzo le prestazioni del disco in lettura restano praticamente costanti mentre quelle di scrittura peggiorano, nonostante l'utilizzo della modalità TRIM e la presenza di un algoritmo di garbace collector fornito dal controller.

SSD vergine	Dopo prima form.	Dopo seconda form.

Tutto ciò si riflette nelle operazioni di copia dei file che impiegano via via un tempo superiore. Le differenze non sono in realtà e mostrano che dopo il primo riempimento e formattazione in effetti il decadimento quasi non esiste più.

SSD vuoto	SSD pieno al 50%

Abbiamo altresì analizzato il comportamento di questi SSD quando sono vuoti e quando invece sono parzialmente riempiti. Quello che è emerso è un quadro molto confortante che mostra prestazioni abbastanza indipendenti dal fattore di riempimento.

SSD vuoto	SSD pieno al 50%

Anche le operazioni di copia dei file confermano quanto appena visto.

Chip sincroni o asincroni?

Per capire se Kingston ha impostato i chip di memoria Flash per funzionare in maniera sincrona o asincrona, confrontiamo i valori ottenuti dagli SSD in prova (in particolare il modello da 240GB) con un modello che utilizza per certo chip di memoria sincroni (29F16B08CCME2) e lo stesso controller SandForce.

SSD Kingston V+200 240GB	SSD con chip di memoria sincroni

Basta una rapida occhiata per capire che questa serie di SSD di casa Kingston utilizza chip di memoria asincroni.

SSD Kingston V+200 240GB	SSD con chip di memoria sincroni

Per essere certi delle nostre affermazioni guardiamo i valori ottenuti con ilò benchmark di CrystalDiskMark che usa solo dati incomprimibili. Le differenze fra i due SSD sono ancora una volta nette e questo ci permette di fugare ogni dubbio.

Conclusioni

La nuova generazione di dischi allo stato solido sta portando questi prodotti a registrare progressi molto importanti che vanno non solo a migliorare quanto di buono era già possibile con i modelli più datati ma anche a colmare certi gap importanti. Ad esempio la banda dati superiore che si ottiene grazie ai controller SATA3 ed ai nuovi chip di memoria Flash permette di raggiungere e superare le prestazioni dei migliori dischi rigidi anche nelle operazioni di trasferimento dati mentre l'affidabilità viene incrementata attraverso l'adozione di nuovi algoritmi per la distribuzione ottimale dei dati. Da questo punto di vista manca ancora un serio intervento sull'hardware che dovrebbe portare ad un incremento dei cicli di scrittura sulle celle NAND Flash ma ormai anche questo traguardo comincia a profilarsi all'orizzonte.

Ottimi avanzamenti si sono avuti anche riguardo i costi di acquisto, ormai scesi a circa un euro per GB. Se a questa tendenza contrapponiamo quella al rialzo vissuta negli ultimi tempi dai dischi rigidi tradizionali è facile capire che il gap fra le due tecnologie comincia a farsi più sottile. Resta da sciogliere ancora il nodo dello spazio di storage visto che, come le vecchie generazioni di dischi, anche in questo caso ci troviamo di fronte a limiti dell'ordine dei 480GB.

Ma venendo allo specifico dei due modelli Kingston V+200 da 90GB e 240GB abbiamo visto come essi siano in grado di offrire prestazioni mediamente superiori - sia come tempi di risposta che come banda dati - rispetto a quelli di SSD di passata generazione e, ovviamente, a quelli di hard disk tradizionali. A differenza di quanto si legge nei dati del produttore, però, esistono differenze di performance fra i due modelli: quello dalla capienza maggiore è anche quello più veloce grazie evidentemente all'utilizzo di chip flash con due die e dunque utilizzanti la modalità di interleaving.

In aggiunta i numeri non sempre sono all'altezza delle prestazioni attese. Questo è dovuto all'utilizzo di chip di memoria flash impostati in modalità asincrona i quali non permettono di scrivere e leggere a velocità elevate quanto quelle di chip sincroni (ONFi 2.x), nonostante il controller SandForce effettui sempre e comunque una compressione di tutti i dati che arrivano dal sistema host. In sostanza, anche se i tempi di risposta restano su livelli eccezionali considerando l'ambito di applicazione, la banda dati invece è a metà strada fra quella di SSD SATA2 e quella di SSD SATA3 con chip sincroni.

Gli SSD Kingston utilizzano poi delle celle di memoria NAND Flash Intel da 3.000 cicli P/E che, nonostante sia un valore che garantisce un utilizzo sicuro e duraturo nel tempo per tutti gli utenti finali, è comunque inferiore a dischi che invece integrano memorie da 5.000 cicli P/E. L'affidabilità è comunque migliorata da un set di tecnologie attivate attraverso il controller SandForce, comprese quelle RAISE. E soprattutto i 3 anni di garanzia Kingston con supporto H24 non sono da trascurare.

Per capire per cosa pagate è bene controllare non solo le prestazioni, le feature, il supporto e gli accessori, ma anche il reale spazio di memorizzazione a disposizione dell'utente. Il prezzo medio sul mercato italiano di questi due dischi è pari a 95 euro per il modello da 90GB e 250 Euro per quello da 240GB. Lo spazio effettivamente messo a disposizione dell'utente si riduce a 83GB circa per il modello da 90GB e 224GB per quello da 240GB.

  

Modello da 90GB

• prezzo per GB nominale (95 Euro / 90GB) = 1,06 Euro
• prezzo per GB effettivo (95 Euro / 83GB) = 1,45 Euro

Modello da 240GB

• prezzo per GB nominale (250 Euro / 240GB) = 1,04 Euro
• prezzo per GB effettivo (250 Euro / 224GB) = 1,12 Euro