Il passaggio da una tecnologia meccanica ad una elettronica nel settore dello storage, ha aperto le porte per un certo numero di applicazioni impensabili fino ad ora. D’altro canto anche le necessità di banda sono mutate: i dischi SSD, specie quelli di nuova generazione, offrono velocità per cui è necessario utilizzare interfacce innovative che riescano a supportarle. Oppure si può cambiare prospettiva e magari pensare di saltare qualche passaggio .
I controller Serial ATA, almeno quelli di seconda e terza generazione, sfruttano un canale PCI Express per dialogare con il chipset della scheda madre. Qualcuno ha perciò pensato bene di realizzare dischi SSD da collegare direttamente ad una porta PCI Express includendo al loro interno anche il controller con la possibilità di sfruttare un canale a velocità decisamente superiore.
OCZ RevoDrive e RevoDrive X2
OCZ punta su questa idea e da essa tira fuori i prodotti della famiglia RevoDrive , giunti ormai già alla loro terza versione. Sotto questo marchio si nascondo SSD con capacità da 50GB a 960GB e interfaccia di connessione PCI Express x4. Abbiamo a disposizione sul nostro banco di prova due modelli, il RevoDrive da 110GB ed il RevoDrive X2 da 240GB .
In test: OCZ RevoDrive e RevoDrive X2
L’idea di realizzare i dischi RevoDrive nasce dalla volontà di OCZ di offrire un prodotto che possa essere in grado di garantire prestazioni simili a quelle di più SSD in RAID 0 ma con costi più contenuti rispetto all’acquisto di dischi separati.
Tali dispositivi sono realizzati utilizzando una coppia (o due coppie nel caso del modello X2) di controller SandForce SF-1200 connessi ad un controller PCI-X RAID con bridge verso lo standard PCI Express. Sulla scheda sono montati moduli di memoria Flash MLC e lo scambio dati avviene mediante una connessione PCIe x4 che offre una banda dati pari a 10Gbit/s (contro i 6Gbit/s delle connessioni SATA 3).
Le due schede
Il passaggio dal modello standard a quello X2 è concettualmente molto semplice: una daughterboard aggiuntiva permette di far interagire quattro controller SandForce SF-1200 con altrettanti SSD configurati in modalità RAID 0 offrendo così banda dati e capacità doppie.
Il modello RevoDrive
I componenti utilizzati nei due dispositivi sono praticamente identici. I chip di memoria, saldati sia sulla facciata anteriore che su quella posteriore del PCB e, nel modello X2 anche sulle due facciate della daughterboard, sono di produzione Intel e recano la sigla 29F32G08AAMDB . Le poche informazioni che abbiamo a disposizione ci dicono che essi sono chip di memoria Flash Multi-Level Cell (MLC), sviluppati con tecnologia a 34nm con capacità di 4GB ciascuno (per un totale di 128GB per il Revodrive da 110GB e 256GB per il Revodrive X2 da 240GB che stiamo testando).
Chip di memoria Flash di produzione Intel
Il flusso dei dati da leggere o scrivere sulle celle di memoria viene gestito da due controller SandForce SF-1222 che diventano addirittura quattro nel modello RevoDrive X2. In sostanza ognuno di questi controller crea un disco dati separato e indipendente collegato ad un ulteriore chip capace di gestire fino a 4 unità in parallelo in modalità RAID 0.
Il controller in questione utilizza alcune tecnologie proprietarie raccolte sotto i nomi DuraWrite e DuraClass . In sostanza queste garantiscono prestazioni elevate ed affidabilità del disco senza la necessità di occupare spazio per ridondanza sulle celle di memoria Flash sfruttando politiche di compressione real time e data deduplication seguite da crittazione (128-bit AES) dei dati stessi.
Il sistema dispone anche di un Garbage Collector indipendente, di supporto per la tecnologia ECC per la protezione dei dati e per la tecnica di Native Command Queuing (massimo 32 comandi). Ogni controller può gestire fino a 512GB di dati con celle di memoria Flash MLC (nel caso di celle SLC la capacità massima è limitata a 64GB) ed offre velocità fino a 260MB/s in lettura e scrittura sequenziale e 30.000 IOPS nelle operazioni di lettura e scrittura random.
Quando abbiamo parlato con OCZ di questi dispositivi non ci è stato nascosto che l’azienda opera in stretta collaborazione con SandForce, cosa che viene fuori anche guardando le specifiche dei dischi RevoDrive ove si legge che i controller SF-1222 utilizzati al loro interno dispongono di una speciale versione del firmware indicata come "Max IOPS Firmware". Tale collaborazione permette ad OCZ di essere sempre aggiornata su tutte le novità e gli algoritmi presenti nel controller per progettare i propri prodotti internamente utilizzando il proprio team di ricerca e sviluppo. La posizione di mercato di OCZ è dunque sia di produttore che di rivenditore con enormi vantaggi in quanto a possibilità di assistenza verso il cliente rispetto ad altri competitor che sono "solo" rivenditori.
SandForce SF-1222
Nella sezione anteriore è integrato un controller SiI3124 dotato di 4 porte SATA 300 indipendenti: queste sono utilizzate per raccogliere i dati provenienti dai chip SF-1222 e farli lavorare in parallelo usando una configurazione RAID 0. Il chip è compatibile con lo standard PCI-X, è dotato di tecnologia FIS switching per la moltiplicazione delle porte e supporta Native Command Queuing e hot-plug.
Nascosto sotto un adesivo troviamo il controller SiI3124
Schema a blocchi del controller SiI3124
Spostando la nostra attenzione più in basso troviamo il chip che fa da bridge fra i segnali PCI-X del controller SiI3124 e la connessione PCI Express x4. Si tratta del modello PI7C9X130 di Pericom che offre in uscita esattamente 4 linee PCI Express.
Bridge PIC-X to PCI Express PI7C9X130DNDE
Nella tabella seguente abbiamo riportato le specifiche tecniche dichiarate dal produttore per i due dischi OCZ Revo e Revo X2 messe a diretto confronto con quelle di alcuni modelli di dischi SSD.
Specifiche tecniche
Guardare i numeri relativi ai transfer rate dei due dischi OCZ Revo è davvero impressionante. Il modello Revo da 110GB si attesta attorno ai 500MB/s mentre quello Revo X2 da 240GB supera i 700MB/s: tali valori sono possibili grazie all’utilizzo di una configurazione di tipo RAID 0 che raddoppia la capacità e, almeno teoricamente, anche le prestazioni, e di una connessione PCI Express x4 capace supportare per una banda dati così elevata.
Per correttezza occorrerebbe dunque considerare le prestazioni degli altri dischi SSD non in modalità “single disk” bensì in RAID 0 con due o quattro dischi. Ma non è questo il punto perché la soluzione di OCZ offre tutto quanto integrato all’interno di un singolo prodotto e la configurazione resta completamente trasparente all’utente finale.
Il punto debole delle configurazioni RAID 0 è invece quello dell’affidabilità (se uno qualunque dei dischi dell’array dovesse fallire, non c’è alcuna possibilità di recupero): nonostante questo OCZ si sente di garantire i suoi prodotti per 3 anni assegnando loro un tempo di vita medio (MTBF), superiore a quello di molte altre proposte oggi sul mercato. Ulteriore problematica di questo prodotto, rispetto ad un tradizionale disco rigido o SSD è nella compatibilità: i driver sono disponibili sono per Windows XP, Vista e Windows 7 (32 e 64 bit).
I dischi RevoDrive a confronto con tradizionali SSD
Nella tabella mancano i dati relativi ai consumi. Il produttore dichiara assorbimenti pari a 3W in idle e 8W in modalità operativa per il Revo, che salgono a 4,3W e 8,3W rispettivamente per il Revo X2. Rispetto ad un disco tradizionale o un SSD questi valori sono mediamente superiori.
Infine, altra caratteristica importante, è la possibilità di utilizzare il RevoDrive come disco primario. Alcuni modelli concorrenti non sono bootable , dunque configurabili solo come dischi secondari. Questo accade a causa della presenza di un controller Serial ATA aggiuntivo sulla scheda: il SiI3124 presente nelle proposte di OCZ, a patto di fornire i giusti driver al momento dell’installazione del sistema operativo, permette di rendere il dispositivo avviabile, perciò utile anche come disco primario.
Confronto con altri sistemi di dischi PCIe
Abbiamo da poco aggiornato il nostro sistema di prova per l’analisi dei dischi SSD passando ad una scheda madre con supporto per lo standard SATA 3 (6Gb/s) e controller RAID aggiuntivo:
- Sulla scheda sono stati installati solo i componenti necessari: CPU, Memoria, Scheda video e Hard disk.
- L’hard disk è stato formattato, sono stati poi installati il sistema operativo, i driver per le periferiche e quando necessario sono state installate patch e aggiornamenti.
- Ogni test è stato ripetuto per tre volte e se i valori di qualche test sembravano sballati il test stesso è stato di nuovo ripetuto.
- Fra un test e l’altro il sistema è stato riavviato.
La configurazione di prova è descritta di seguito:
Sistema di prova
Software di analisi:
- HD Tach 3.0.4.0 : questo software permette di misurare le prestazioni dei dischi rigidi in lettura sequenziale e in lettura a blocchi. Esso fornisce un comodo grafico con i risultati.
- ATTO Disk Benchmark 2.34 : 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.
- 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.
- PCMark 05 / Vantage : molto simile al SiSoft SANDRA, esegue test sintetici per misurare le prestazioni di CPU, memoria, dischi e grafica.
- 7-Zip : benchmark CPU/Memory intensive che misura le prestazioni del computer nella creazione di archivi – file compressi.
- Tool interni per la registrazione dei tempi di avvio del sistema e tempi di copia di file.
Metodologia operativa:
- Utilizzando l’SSD come disco secondario, col sistema operativo ed i software di benchmark installati su un disco tradizionale primario. Questa tipologia di test rileva le performances base del disco.
- Utilizzando l’SSD come disco primario sul quale risiedono sistema operativo e software di benchmark. Questo genere di test serve ad analizzare il comportamento del disco nell’impiego quotidiano più tradizionale.
In entrambi i casi è stata attivata la modalità AHCI per il controller SATA, la tecnologia TRIM. L’installazione del sistema operativo sul RevoDrive risulta un’operazione semplice da effettuare, tanto quanto un qualunque disco rigido o SSD connesso ad un controller esterno. È sufficiente scaricare i drivers dal sito OCZ, metterli su una chiavetta USB e fornirli durante l’installazione del sistema operativo.
Nel caso in cui vogliate agire sulla configurazione RAID, per rompere il set, ricrearlo o effettuare una formattazione a basso livello ( operazione assolutamente sconsigliata da OCZ ), il controller onboard offre una semplice interfaccia alla quale si può accedere all’avvio del sistema premendo il tasto F4.
Configurazione del controller RAID
Per installare il RevoDrive come disco secondario è sufficiente inserirlo in un connettore PCIe 4x della scheda madre (va bene anche 8x o 16x) ed avviare il sistema operativo. A questo punto nell’elenco delle periferiche di sistema (in Windows da Pannello di controllo -> Sistema -> Gestione dispositivi) sarà presente un’icona del controller Serial ATA con il classico punto esclamativo giallo che reclama la necessità di un driver. Scaricati i soliti dal sito OCZ, sarà possibile installarli per far si che il RevoDrive diventi visibile e disponibile in Gestione Periferiche.
Elenco delle periferiche nel Pannello di Controllo
Il controller garantisce il supporto allo standard AHCI ed alla tecnologia TRIM ma per verificare la corretta attivazione effettuiamo un controllo:
Tecnologia TRIM attivata
Seguono le rilevazioni effettuate con i software HDTach e Atto Disk Benchmark:
ATTO Disk Benchmark: RevoDrive
ATTO Disk Benchmark: RevoDrive X2
I numeri citati dal produttore sono pienamente rispettati da questi dischi: il modello RevoDrive raggiunge prestazioni fino a 460MB/s in scrittura e 540MB/s in lettura mentre il modello RevoDrive X2 si attesta sui 715MB/s e 750MB/s rispettivamente. Possiamo già fare un raffronto con le prestazioni di un tradizionale disco SSD la cui banda difficilmente supera, se non in rari casi, i 300MB/s.
HD Tach: banda dati nel caso di lettura a blocchi
HD Tach: banda dati lettura sequenziale e a blocchi
All’impressionante banda dati rilevata nel caso di lettura a blocchi per i due RevoDrive (con il modello X2 non così lontano dal modello a singolo PCB) si affianca una banda dati in lettura sequenziale tutto sommato nella media di altri prodotti.
HD Tach: curva delle prestazioni in lettura del RevoDrive
Guardando lo screenshot di HD Tach ci rendiamo conto di un andamento altalenante che fa variare la banda dati fra 160MB/s a 240MB/s. La cosa strana è che ogni curva è perfettamente identificata da un blocco di 30GB come se il problema fosse nel software che legge i dati dai singoli dischi invece che come un unico blocco RAID 0.
HD Tach: occupazione CPU (a valori inferiori corrispondono prestazioni migliori)
La percentuale d’occupazione della CPU risulta essere la più bassa fra quelle finora rilevate. Con IOMeter abbiamo realizzato due serie di test con 4 thread attivi in contemporanea. La prima serie comprende files di 4KB, corrispondenti alle dimensioni minime che il File System è in grado di gestire (e che sono quelli maggiormente implicati nei trasferimenti); la seconda, prende in considerazione files da 2MB, e permette praticamente di valutare le prestazioni in lettura e scrittura sequenziale. In ogni caso la rilevazione è effettuata con allineamento ai 4KB.
I valori che abbiamo rilevato da IOMeter sono i seguenti:
- 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.
Risultati con file di 4KB
Operazioni di I/O al secondo con file di 4KB
MB al secondo con file di 4KB
Eccezionali! I numeri offerti dalle due unità RevoDrive sembra vengano da un altro pianeta. Visti i valori crediamo che il software IOMeter e/o il nostro file di configurazione con blocchi da 4KB abbia qualche problema nella rilevazione dei dati.
Tempi di risposta con file di 4KB (a valori inferiori corrispondono prestazioni migliori)
Anche i tempi di risposta in lettura e scrittura sono eccellenti.
Risultati con file di 2MB
Operazioni di I/O al secondo con file di 2MB
MB al secondo con file di 2MB
Quando passiamo la palla al set di files con dimensioni pari a 2MB la situazione sembra essere più realistica anche se per i due RevoDrive la situazione resta comunque eccezionale. La banda dati del RevoDrive X2 è decisamente superiore rispetto a quella del RevoDrive ed entrambi offrono prestazioni di un ordine di grandezza superiori rispetto a quelle dei migliori SSD (almeno stando a queste rilevazioni sintetiche).
Tempi di risposta con file di 2MB (a valori inferiori corrispondono prestazioni migliori)
E nuovamente i tempi di risposta rilevati restano molto contenuti.
Occupazione CPU
Occupazione CPU (a valori inferiori corrispondono prestazioni migliori)
A differenza di quanto rilevato con HDTach, questa volta i tempi di occupazione della CPU sono più elevati, mediamente in linea con quelli del Patriot Inferno o dell’Adata S599. Colleghiamo ora l’SSD sul canale primario ed installiamoci il sistema operativo ed i vari software di benchmark. Eseguiamo anzitutto alcuni test di carattere generale per capire se ci sono particolari influenze nel loro utilizzo quotidiano.
Banda dati rilevata dal SiSoft SANDRA
Anche con la suite di benchmark Sandra di SiSoft fa continuiamo a notare risultati davvero elevati per i due modelli RevoDrive che battono nettamente i numeri di qualunque altro SSD single-disk. Il RevoDrive X2 riesce, in aggiunta, a spingersi oltre i 600MB/s sia in lettura che in scrittura.
Tempi di accesso (a valori inferiori corrispondono prestazioni migliori)
Alle elevate prestazioni in termini di banda dati sono associati tempi di accesso estremamente bassi, segno della buona costruzione e dell’ottimo dialogo fra i vari chip disponibili on board (bridge, controller SATA, controller SSD e chip di memoria).
PCMark Vantage: HDD Test
Il benchmark disco integrato in PCMark 05 serve solo a ulteriore conferma di quanto appena detto. Una delle valutazioni più importanti da fare è quella della misurazione dei tempi di caricamento. A questo proposito abbiamo misurato non solo i tempi di avvio e spegnimento del sistema, ma anche caricamento di quattro applicativi immediatamente dopo l’accesso all’OS (Adobe Flash, Power DVD, Macromedia Dreamweaver e Wordpad).
Tempi di avvio SO (a valori inferiori corrispondono prestazioni migliori)
Nonostante le ottime performance rilevate con i benchmark sintetici, quando si scende sul campo sembra che tali benefici non vengano recepiti. In realtà esiste una spiegazione molto semplice per questo comportamento: i tempi di avvio di Windows includono anche i tempi di setup del controller Serial ATA integrato sulla scheda dei due RevoDrive, controller che mostra una finestra di riepilogo e si ferma per qualche secondo al fine di dare la possibilità all’utente di premere il tasto F4 per accedere alla configurazione.
Dunque, nonostante i tempi di avvio di Windows siano nella norma, è interessante guardare alla differenza nei tempi di caricamento del solo sistema operativo e del sistema operativo + 4 apps. Mediamente gli altri SSD necessitano di 6 secondi ulteriori mentre ai due RevoDrive bastano 2 secondi!
Banda dati rilevata
La banda dati rilevata nelle operazioni di copia di una cartella e di un file compresso risulta essere la più elevata in assoluto per i due RevoDrive. Questa volta il modello X2 riesce a battere nettamente il fratellino più piccolo che pure distanzia gli altri SSD di un 40% circa.
Le differenze, nel caso di compressione ed estrazione di file con 7-zip sono molto contenute, talvolta inesistenti, segno che in questo caso il collo di bottiglia è nel sistema non nel disco. I dischi allo stato solido hanno indubbiamente creato una rivoluzione nel mondo dello storage, ormai seduto sugli allori dei piatti meccanici da troppo tempo. Le evoluzioni più interessanti oggi le registriamo proprio in tale settore: sfruttando l’elettronica invece che la meccanica è facile miniaturizzare, integrare ed aggiungere nuove funzionalità ad un prodotto.
Con i RevoDrive, giunti alla terza versione, OCZ propone soluzioni di storage molto veloci e flessibili con caratteristiche di elevata banda dati, tempi di risposta eccellenti e capacità quasi allo stesso livello di quella dei tradizionali dischi meccanici (il modello più capiente può gestire fino a 1TB di dati circa).
Tutto questo ha comunque il suo prezzo. I prodotti RevoDrive sono disponibili sul mercato italiano ad un costo per singolo GB di dati vicino a quello degli SSD top di gamma come il Patriot Inferno. Nel grafico seguente abbiamo riassunto la situazione rilevata nel momento in cui scriviamo prendendo in considerazione il prezzo medio derivante da diversi online store.
Prezzo per Gigabyte
Fatto salvo l’elevato prezzo per gigabyte, esiste una seconda problematica da tenere a mente. Mentre un disco con connessione Serial ATA (di prima, seconda o terza generazione) può essere facilmente installato su qualunque scheda madre, per i RevoDrive occorre fare attenzione alla compatibilità. Anzitutto è necessario disporre di un connettore PCI Express libero (può essere x4, x8 o x16) e poi è bene tenere sempre sott’occhio la pagina del produttore che riporta la lista di compatibilità delle schede madri .
Se il prezzo è adeguato alle proprie tasche, si dispone di un sistema che non presenta problemi di compatibilità noti e si utilizza un sistema operativo Windows XP, Vista o Windows 7, i dischi RevoDrive sono prodotti davvero eccellenti, insuperabili anche dal più veloce disco SSD. Il RevoDrive è indicato per utenti che vogliono avere un computer veloce, con una risposta estremamente rapida in ogni situazione e che necessitano di uno spazio di memorizzazione non superiore ai 480GB. Il RevoDrive X2 è probabilmente il non-plus-ultra in questo settore: indicato per chi è alla ricerca del massimo delle prestazioni e vuole accedere a livelli di memorizzazione dell’ordine del Terabyte.
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26 lug 2011