Hoe test Hardware.Info harddisks/ssd's?

Alle categorieën


Hardware.Info inventariseert uitvoerig de specificaties van SSD's en harde schijven die in ons testlab arriveren en test de producten dan op de volgende aspecten:

Prestaties

Stroomverbruik

Geluidsproductie (bij harde schijven)

SSD tests

Onze SSD-test bestaat uit verschillende, veelal op Iometer gebaseerde synthetische tests, daarna twee op PCMark gebaseerde praktijktests en verder nog twee continutests. Ons huidige testsysteem bestaat uit een Intel Core i5 op een ASRock Z97 Extreme 6 moederbord Intel Z97 chipset moederbord. Tests worden uitgevoerd onder Windows 8.1. Serial ATA SSD's sluiten we uiteraard aan op een Serial ATA 600 poort met AHCI ingeschakeld. PCI-Express SSD's plaatsen we ofwel in het PCIe 3.0 x4 M.2-slot van het moederbord ofwel in een met de PCI-Express 3.0 lanes van de CPU verbonden PCI-Express slot. In Windows maken we voor SATA600 SSD's gebruik van de Intel RST drivers.

Iometer tests

Middels Iometer bepalen we allereerst de random lees- en schrijfsnelheid met 4k datablokken. Juist deze tests met kleine datablokken zijn als indicatie voor de prestaties van SSD’s in de praktijk erg van belang: in Windows, maar ook in andere besturingssystemen is 4k in de regel de meest gebruikte blokgrootte waarmee harde schijven en SSD’s worden aangestuurd. De test doen we met queue-depth 1, 2, 4, 8, 16 en 32. Deze queue-depth geeft aan hoeveel gelijktijdige instructies er op een SSD worden afgevuurd. Bij QD32 kunnen SSD’s zich van hun beste kant laten zien, maar juist de prestaties bij lage queue-depth zijn van groot belang bij consumententoepassingen.

Met Iometer meten we ook de lees- en schrijfsnelheid bij grote datablokken van 1 MB. Deze test doen we bij QD32, maar juist bij dergelijke datablokken maakt de hoeveelheid parallelle verzoeken weinig tot niets uit, omdat de SSD-controller die uitstekend kan verdelen over meerdere SSD-kanalen.

Verder simuleren we de toegangspatronen van een file server en een database server met Iometer. De database test bestaat geheel uit random operaties ter grootte van 8 kB, waarvan 67% leesopdrachten en 33% schrijfopdrachten. De fileserver test uit 80% leesopdrachten en 20% schrijfopdrachten, waarbij de transfer sizes als volgt zijn verdeeld: 10% 512 bytes, 5% 1 kB, 5% 2 kB, 60% 4 kB, 2% 8 kB, 4% 16 kB, 4% 32 kB en 10% 64 kB. Zowel de file server als database test voeren we opnieuw uit met queue-depth 1, 2, 4, 8, 16 en 32.

Alle Iometer tests voeren we uit met volledig gerandomiseerde data, waardoor SSD-controllers met compressietrucs daar geen profijt uit kunnen behalen. Ook draaien alle verschillende tests minimaal 30 seconden per stuk, veel langer dan vergelijkbare tests die onderdeel uitmaken van diverse benchmark tools.

AS SSD

Hoewel we feitelijk alle relevante synthetische testdata uit IOmeter kunnen halen, draaien we alsnog ook de populaire AS SSD benchmark, dat intern ook is gebaseerd op de prestaties bij 4k datablokken (QD1 en QD64) en sequentiële lees- en schrijfprestaties. Hoewel dus redundant ten opzichte van de Iometer tests, heeft AS SSD twee voordelen: allereerst worden de scores netjes omgezet in een duidelijke totaalscore, die goede eerste indruk van de prestaties van een SSD geeft. Daarnaast kun je AS SSD ook simpel thuis draaien en zo scores eenvoudig vergelijken.

Real-world benchmarks: PCMark

Voor consumententoepassingen zijn real-world benchmarks PCMark7 en PCMark8 veel belangrijker. PCMark7 simuleert de hardeschijftoegang van echte programma's en geeft aan wat de prestaties van de drive zijn in verschillende scenario’s. De totaalscore geeft een maat voor algemeen gebruik, de deelscores geven een indicatie van de snelheid bij verschillende gebruiksmodellen. De zogenaamde traces zijn gebaseerd op software uit het Windows 7 tijdperk. PCMark 7 speelt de scenario’s in real-time af; prestatiewinsten die je in werkelijkheid niet zou bemerken, zie je bij PCMark 7 dan ook niet in de scores terug.

We tonen daarnaast PCMark7 'Raw' scores. Hierbij is de idle-tijd weggelaten, waardoor de scores niet meer één-op-één correleren met de prestaties van de applicaties in de praktijk, maar je kunt wel mooi het daadwerkelijke prestatieverschil tussen SSD's zien.

Voorts draaien we PCMark8, de nieuwste versie van de benchmark. Ook deze benchmark heeft weer een harde schijf/SSD test, opnieuw gebaseerd op traces, maar nu van moderne software. PCMark 8 bevat traces van Adobe Photoshop, Adobe Illustrator, Adobe Indesign, Adobe After Effects, Microsoft Word, Microsoft Excel, Microsoft PowerPoint, World of Warcraft en Battlefield 3.

Continutests

Ten slotte doen we nog een tweetal continutests, waarbij we een workload voor 30 minuten op een SSD draaien, en per minuut de gemiddelde prestaties bepalen. Allereerst doen we dit met de Iometer 4k random write test, daarnaast met de Iometer database simulatie. Beide continutests worden uitgevoerd met QD32 en op een bestand dat 75% van de capaciteit van het aanwezige flashgeheugen beslaat. Voor consumententoepassingen zijn deze continutests van weinig belang, voor het professioneel inzetten van SSD’s – bijvoorbeeld in servers – zijn de resultaten van deze tests juist belangrijker dan welke andere benchmark dan ook.

Consistentietests

Onder consistentie verstaan we hoe de prestaties van seconde tot seconde kunnen afwijken. Om de consistentie in kaart te brengen, draaien we opnieuw een Iometer 4k random write QD32 workload maar in plaats van het iedere minuut bepalen van de prestaties, bepalen we voor iedere seconde een gemiddelde. De consistentie van prestaties is voornamelijk iets wat voor de enterprise markt van belang is. Wie een SSD in een heavy duty database-server plaatst, wil er zeker van zijn dat de prestaties van de gebruikte storage voorspelbaar zijn: grote pieken en dalen kunnen leiden tot onvoorspelbaar gedrag van workloads. Voor consumentengebruik is het eigenlijk (vrijwel) niet van belang, behalve dat de prestatieconsistentie zonder meer een effect heeft op de prestaties van SSD's wanneer je ze in RAID 0 plaatst. Immers, bij een RAID 0 array worden blokken data om en om naar twee of meer disks geschreven en voor de prestaties geldt in feite dat de langzaamste schijf ("de zwakste schakel") het uiteindelijke prestatieniveau bepaalt. Wanneer één schijf een matige consistentie van prestaties heeft, zullen de algehele prestaties van een RAID 0-array relatief laag zijn, aangezien de kans dat één van beide "een dipje" heeft dan relatief groot is.

Stroomverbruik

Het stroomverbruik van SSD’s meten we gebruikmakend van een BTO W540EU laptop gebaseerd op een Intel Core i3 3120M CPU en de Intel H77M chipset. We meten het stroomverbruik van SSD’s zowel idle als tijdens een 4k random write en 1 MB sequential write workload. 

Harde schijf tests

Wij testen harde schijven onder Windows 7 x64 met een testsysteem bestaande uit een Intel Core i3 3220 CPU en een Intel Z77 chipset moederbord. Uiteraard is bij de tests AHCI ingeschakeld en hebben we de Intel RST drivers geïnstalleerd.

Het grootste gedeelte van onze testprocedure bestaat uit prestatiebenchmarks. De HD Tune benchmark toont onder meer de gemiddelde doorvoersnelheid en de gemiddelde toegangstijd van de schijven. Via de Atto benchmark zien we hoe snel schijven zijn bij het lezen en schreven van kleine (4 kB) en grotere (1 MB) datablokken met vier tegelijk. De Atto-benchmark meet de gemiddelde doorvoersnelheid bij het verwerken van data met verschillende blokgroottes, waarbij wij de resultaten bij 4 kB, 64 kB en 1 MB bekijken. Bij de laatste test is het voornamelijk de maximale doorvoersnelheid van harddisks die invloed uitoefent, terwijl bij de 4 kB test juist de toegangstijd een veel groter effect heeft. De resultaten bij de 4 kB test zijn voornamelijk interessant wanneer je de schijf als primaire disk voor OS en programma’s gaat gebruiken, terwijl de resultaten bij de 1MB test voornamelijk van belang zijn voor wie de schijf gaat gebruiken voor dataopslag.

Voor het gebruiksdoel van een primaire schijf, ofwel het starten en gebruiken van programma’s, zijn de PCMark 7 en 8 tests het meest van belang. Deze benchmarks zijn gebaseerd op het hardeschijfgebruik van échte software, bij PCMark 7 uit het Windows 7 tijdperk en bij PCMark 8 uit het Windows 8 tijdperk. 

De geluidsproduct van harde schijven testen we in een geluidsdichte box op een afstand van 10 cm, zowel idle als onder een random workload. De getallen zijn als volgt te interpreteren: alles onder de 30 dB(A) is onhoorbaar stil op normale luisterafstand. Alles onder de 40 dB(A) is fluisterstil op normale luisterafstand. Boven de 40 dB(A) beginnen schijven duidelijk hoorbaar te worden.

Ten slotte meten we ook het stroomverbruik van harde schijven, zowel idle als onder load. 

*