Festplatte und SSD auf einer PCI-Express-Karte

Test - OCZ RevoDrive Hybrid

23.11.2011 von Christian Vilsbeck
OCZ will mit dem RevoDrive Hybrid die Kapazität einer Festplatte mit der Performance einer SSD kombinieren. So bietet die PCI-Express-Karte 1 TByte Speicherplatz und Transferraten von über 800 MByte/s. Im Test kann das Hybrid-Konzept mit hoher Geschwindigkeit überzeugen.

Produktdaten: OCZ vereint beim RevoDrive Hybrid eine 2,5-Zoll-Festplatte sowie eine Solid State Disk auf eine PCI-Express-x4-Karte. Durch Verwendung der Toshiba MK1059GSM als HDD wartet das RevoDrive Hybrid mit einer Kapazität von 1 TByte auf. Die integrierte Solid State Disk bietet 100 GByte Speicherplatz - den der Anwender aber nach der Installation nicht mehr sieht.

Den SSD-Part des RevoDrive Hybrid verwendet OCZ als schnellen Cache. Häufig benötigte Dateien werden basierend auf einer ständigen Workload-Analyse im schnellen "SSD-Cache" vorrätig gehalten. OCZ nutzt als SSD-Cache MLC-NANDs, die über zwei SandForce-2281-Controller angesteuert werden. Entsprechend deklariert der Hersteller für die Hybrid-Karte Leseraten von bis zu 900 MByte/s und Schreibraten von über 800 MByte/s. Die Ansteuerung der SF-2281-Chips sowie der SATA-II-Festplatte übernimmt OCZs Virtualized Controller Architecture 2.0. Der VCA-Chip lässt die SSD-Controller im RAID-0-Verfahren zusammenarbeiten und setzt die Protokolle auf den PCI-Express-Bus um. Welche Daten nun im schnellen SSD-Part gehalten werden, entscheidet die mitgelieferte Caching-Software NVELO Dataplex. Sowohl DataPlex als auch das RevoDrive Hybrid sind für den Betrieb unter Windows 7 ausgelegt. Treiber und Software für andere Betriebssyteme werden nicht angeboten.

Bildergalerie: OCZ RevoDrive Hybrid
OCZ RevoDrive Hybrid - Festplatte mit SSD-Cache
Das RevoDrive Hybrid bietet eine 1-TByte-Festplatte kombiniert mit 100 GByte SSD-Cache auf einer PCI-Express-Karte.
OCZ RevoDrive Hybrid - Festplatte mit SSD-Cache
Den SSD-Cache realisiert OCZ mit 100 GByte MLC-NANDs, die über zwei SandForce-2281-Controller im RAID-0-Verfahren angesteuert werden.
OCZ RevoDrive Hybrid - Festplatte mit SSD-Cache
Bei der Festplatte verwendet OCZ das 2,5-Zoll-Modell Toshiba MK1059GSM mit 1 TByte Kapazität.
OCZ RevoDrive Hybrid - Festplatte mit SSD-Cache
Das Disk Management von Windows zeigt das RevoDrive Hybrid als Disk 0 (1-TByte-HDD) und Disk 1 (100 GByte SSD) an. Ohne die Dataplex-Caching-Software lässt sich die SSD auch als normales Laufwerk konfigurieren.
OCZ RevoDrive Hybrid - Festplatte mit SSD-Cache
Um die Hybrid-Funktion mit der SSD als schnellen Cache nutzen zu können, muss die Dataplex-Software installiert werden.
OCZ RevoDrive Hybrid - Festplatte mit SSD-Cache
Hierfür ist der Lizenschlüssel notwendig, der auf der PCI-Express-Steckkarte aufgeklebt ist. Für die Aktivierung ist eine Internetverbindung notwendig.
OCZ RevoDrive Hybrid - Festplatte mit SSD-Cache
Die Caching-Software nutzt die beiden Storage-Parts des RevoDrive.
OCZ RevoDrive Hybrid - Festplatte mit SSD-Cache
Nach der Installation der Dataplex-Software ist der SSD-Cache im System nicht mehr als Laufwerk sichtbar.
OCZ RevoDrive Hybrid - Festplatte mit SSD-Cache
Ein Reboot ist vorher notwendig.
OCZ RevoDrive Hybrid - Festplatte mit SSD-Cache
Der Gerätemanager sieht nun als Laufwerk nur noch die auf der PCI-Express-Karte verbaute Toshiba-Festplatte.
OCZ RevoDrive Hybrid - Festplatte mit SSD-Cache
Die Dataplex-Software zeigt auf Wunsch den Status des RevoDrive Hybrid an.
OCZ RevoDrive Hybrid - Festplatte mit SSD-Cache
Die Toshiba-Festplatte auf dem RevoDrive Hybrid erreicht eine maximale Transferrate von 88 MByte/s.
OCZ RevoDrive Hybrid - Festplatte mit SSD-Cache
Liegen die Daten dagegen im SSD-Cache, so erreicht das RevoDrive Hybrid Leseraten von bis zu 881 MByte/s.
OCZ RevoDrive Hybrid - Festplatte mit SSD-Cache
Der Schreibvorgang in den SSD-Cache erfolgt mit bis zu 800 MByte/s - im Durchschnitt sind es immer noch hervorragende 552 MByte/s.

Damit die Hybrid-Funktion mit dem schnellen SSD-Cache funktioniert, müssen das Betriebssystem sowie die Anwendungen auf dem RevoDrive installiert sein. Bei der Installation von Windows 7 muss zum Erkennen der Karte ein Treiber für das RevoDrive Hybrid eingebunden werden. Jetzt zeigt Windows für die Installation zwei Laufwerke an: 1 TByte und 100 GByte. Für die Windows-Installation muss dabei der HDD-Part mit 1 TByte zwingend ausgewählt werden, um später die Hybridfunktion nutzen zu können. Nachdem Windows installiert ist, zeigt die Datenträgerverwaltung neben dem 1-TByte-Volume noch ein ungenutztes Volume von 100 GByte an. Um den SSD-Cache nun nutzen zu können, wird die Dataplex-Software von OCZ benötigt. Für die Installation ist der auf der PCI-Express-Karte aufgeklebte Lizenzschlüssel notwendig (vor dem Einbau notieren). Außerdem muss eine Internetverbindung zum Aktivieren vorhanden sein. Ist Dataplex installiert, so erfolgt ein Neustart des Systems. Danach ist für Windows nur noch die 1-TByte-Festplatte sichtbar, das SSD-Volume ist aus der Datenträgerverwaltung verschwunden. Ohne die Caching-Software kann das RevoDrive Hybrid auch als zwei unabhängig nutzbare Laufwerke unter Windows verwendet werden.

OCZ verbaut für den SSD-Cache des RevoDrive Hybrid 25-nm-MLC-NANDs von Micron, allerdings mit eigenem Markennamen aufgedruckt. Insgesamt 16 dieser Chips sind auf der Hauptplatine verbaut. Die MTBF für das RevoDrive Hybrid mit 600.000 Stunden spezifiziert. Damit bietet die Karte deutlich weniger als SSDs, die typischerweise eine MTBF von 2.000.000 Stunden besitzen. Allerdings kann die MTBF des RevoDrive Hybrid durch die verwendete Festplatte nicht höher ausfallen, die Toshiba MK1059GSM ist mit 600.000 Stunden spezifiziert.

Das RevoDrive Hybrid gibt es von OCZ nur in der 1-TByte-Version mit der Modellnummer RVDHY-FH-1T. Die PCI-Express-Steckkarte ist bei Online-Händler für zirka 400 Euro erhältlich. Zum Vergleich: Eine 1-TByte-2,5-Zoll-Festplatte wie die Toshiba MK1059GSM kostet zirka 100 Euro. Eine SSD wie die OCZ Vertex 3 kostet in den Kapazitäten 120, 240 oder 480 GByte rund 175, 380 beziehungsweise 880 Euro. (Stand Preise: 21.10.11)

Benchmarks

Geschwindigkeit: Zuerst betrachten wir die die sequenziellen Transferraten der Toshiba MK1059GSM und der SSD auf dem RevoDrive Hybrid getrennt. Die 2,5-Zoll-Festplatte liefert auf der Steckkarte eine maximale sequenzielle Lese- und Schreibrate von 88 MByte/s. Damit liegt die MK1059GSM etwas unterhalb den 97 MByte/s, die wir mit dem Laufwerk im SATA-II-Betrieb gemessen haben. Ohne installierten Dataplex-Treiber lässt sich auch die 100-GByte-SSD des RevoDrives separat testen. Durch die im RAID-0-Verahren arbeitenden zwei SF-2281-Controller schafft die SSD eine maximale sequenzielle Leserate von hervorragenden 881 MByte/s. Beim Schreiben schafft die SSD mit maximal 800 MByte/s ebenfalls einen Topwert - im Mittel schreibt die SSD mit 552 MByte/s.

Sequenzielle Leserate HDD-Part: Das RevoDrive Hybrid liest von der Festplatte mit maximal 88 MByte/s.

Im Praxisbetrieb muss das RevoDrive Hybrid erst "lernen". Beim erstmaligen Verwenden von Applikationen oder Bearbeiten von Workloads kommt zwangsläufig die Festplatte zum Einsatz, weil darauf alles installiert ist. Dies zeigt sich beispielsweise bei PCMark Vantage, wo verschiedene Workloads sequenziell durchgearbeitet werden. Beim ersten initialen Lauf erreicht das RevoDrive Hybrid einen HDD-Score von 4128 Punkten. Beim zweiten und allen weiteren Läufen wird dagegen ein Wert von 52989 Punkten erreicht. Damit liefert das RevoDrive Hybrid eine Performance, die zirka 19 Prozent über dem Niveau einer OCZ Vertex 3 liegt. Die Toshiba-Festplatte MK1059GSM erreicht im reinen SATA-Betrieb nur 2573 Punkte.

Sequenzielle Leserate SSD-Part: Werden die Daten aus dem SSD-Cache gelesen, so sorgen die zwei gekoppelten SF-2281-Controller für bis zu 881 MByte/s Transferrate.

Die Systemleistung, ermittelt mit SYSmark2007, lässt sich mit dem RevoDrive Hybrid ebenfalls deutlich steigern. Während unsere Testplattform (Phenom II X4 910e und 4 GByte DDR3-1333) mit der Toshiba MK1059GSM einen SYSmark-Wert von 141 erreicht, ermöglicht das RevoDrive Hybrid mit 179 Punkten eine 27 Prozent höhere Systemleistung. Im Betrieb mit einer OCZ Vertex 3 werden 181 Punkte erreicht.

Beim Kopieren von Dateien unterschiedlicher Größe innerhalb des Laufwerks zieht das RevoDrive Hybrid mit 247 MByte/s selbst einer einer OCZ Vertex 3 (231 MByte/s) davon. Die Festplatte Toshiba MK1059GSM liegt mit einem Kopierwert von 23 MByte/s abgeschlagen zurück. Natürlich gilt beim RevoDrive Hybrid wieder: Die Dataplex-Caching-Software muss die Daten im SSD-Cache vorrätig halten. Das klappt bei typischen Arbeiten sehr gut, bremsende Festplattenzugriffe sind im Alltag wenig zu merken, denn üblicherweise arbeitet man mit den gleichen Programmen und Dateien.

Fazit & Daten

Das RevoDrive Hybrid überzeugt im typischen Alltagsbetrieb mit einer sehr guten Performance auf dem Niveau aktueller 2,5-Zoll-SSDs. Gleichzeitig wird eine hohe Kapazität von 1 TByte geboten. Nach den ersten Starts des Betriebssystems sowie der häufig benötigten Programme und Daten merkt man von bremsenden HDD-Zugriffen kaum mehr etwas. Die im Hintergrund agierende Dataplex-Software lässt die oft benutzten Applikationen und Dokumente im schnellen SSD-Cache. Gegenüber einer normalen Festplatte im System liefert das RevoDrive Hybrid somit tatsächlich bei der typischen Alltagsarbeit die Performance von SSDs. Durch sequenzielle Transferraten von über 800 MByte/s ermöglicht die Steckkarte im Caching-Betrieb sogar eine höhere Geschwindigkeit als 2,5-Zoll-SSDs mit zirka 500 MByte/s.

Natürlich lässt sich für das Betriebssystem und die installierten Programme auch eine normale 2,5-Zoll-SSD verwenden, die Speicherplatz fressenden Daten wie MP3s, Videos liegen dann auf einer zusätzlichen Festplatte. Allerdings muss man sich dann immer entscheiden, worauf man welche Daten speichert. Beim RevoDrive Hybrid erfolgt dies automatisch.

Nachteile gibt es beim RevoDrive Hybrid aber auch. Um die Festplatte und den SSD-Part der PCI-Express-Steckkarte in Kombination mit der Dataplex-Software nutzen zu können, muss das Betriebssystem auf dem RevoDrive Hybrid installiert sein. Außerdem unterstützt OCZ nur Windows 7 als Betriebssystem. Durch die volle Bauhöhe der Einsteckkarte eignet sich das RevoDrive Hybrid auch für viele Desktop-PC im kleinen Formfaktor nicht.

Der Preis des RevoDrive Hybrid ist mit zirka 400 Euro fair. Für dieses Geld bekommt man bei einer SSD nicht mehr als 240 GByte Kapazität.

Quickinfo

Produkt

RevoDrive Hybrid RVDHY-FH-1T

Hersteller

OCZ

Kapazität

1 TByte HDD / 100 GByte SSD

SSD-Technologie

MLC-NAND

Interface

PCI-Express x4 2.0

Leistung Leerlauf

8,1 Watt

Leistung Zugriff

10 Watt

Temperaturbereich - Aus

0 bis 60° C

Temperaturbereich - Betrieb

5 bis +50° C

Fehlerrate

10e-16

MTBF

600.000 Std.

Schock - Betrieb

1500 G / 0,5 ms

Formfaktor

PCI-Express x4 2.0 volle Bauhöhe

Gewicht

289 Gramm

Preis (Stand: 21.10.11)

zirka 400 Euro

Testplattform

Als Testplattform für die SSDs und Festplatten dient uns ein Gigabyte 890GPA-UD3H mit AMD-Chipsatz 890GX. Das Socket-AM3-Mainboard statten wir mit einem Phenom II X4 910e aus. Die Quad-Core-CPU arbeitet mit einer Taktfrequenz von 2,6 GHz und ist mit einer maximalen Verlustleistung von 65 Watt besonders stromsparend. Dem Prozessor stehen 4 GByte DDR3-1333-DIMMs als Arbeitsspeicher zur Verfügung.

Testplattform: Alle 3,5-Zoll-Desktop-Festplatten werden an einem Gigabyte 890GPA-UD3H getestet. Als Betriebssystem kommt Windows 7 Professional in der 32-Bit-Ausführung zum Einsatz.

Die Ansteuerung der Festplatten übernimmt AMDs Chipsatz 890GX, der sechs SATA-3.0-Schnittstellen zur Verfügung stellt. Damit sind theoretische Transferraten von 600 MByte/s über das Interface möglich. Für Laufwerke oder Storage-Controller mit PCI-Express-Schnittstelle stehen Gen2-Interfaces zur Verfügung.

SATA 3.0: Der Chipsatz AMD 890GX stellt secht SATA-Ports mit 6 GBit/s zur Verfügung.

Alle Tests wurden mit Windows 7 Professional SP1 in der 32-Bit-Ausführung durchgeführt.

Testszenarien

Die Leistungsfähigkeit einer Festplatte bewerten wir anhand von verschiedenen Tests. Wir unterscheiden zwei Kategorien: Der Lowlevel-Benchmark tecBench lotet die maximale Leistungsfähigkeit der Festplatten mit möglichst wenig Betriebssystem-Overhead ohne Cache aus. Damit lassen sich die Angaben in den Datenblättern der Hersteller überprüfen. Um die Performance der Laufwerke in der Praxis zu untersuchen, führen wir mit unserem Applikationsbenchmark tecMark Schreib-, Lese- und Kopiertests unter realen Bedingungen durch. Zusätzlich verwenden wir die HDD-Tests der PC Mark Vantage Benchmark-Suite. Welche IOPS die SSDs in Enterprise-Szenarien liefern, messen wir mit IOMeter.

tecBench: Hardwarenaher Lowlevel-Benchmark, der die Leistung einer Festplatte weit gehend unabhängig von betriebssystemseitigen Optimierungen (z.B. Caching) und Betriebssystemoverhead (z.B. NTFS-Filesystem) beurteilt. Der Benchmark nutzt die unter Windows verfügbaren Festplatten-Devices ("\\\\.\\PhysicalDrive0", etc.) im ungepufferten Betriebsmodus ("FILE_FLAG_NO_BUFFERING" im Aufruf von CreateFile(), um möglichst nah am Festplattentreiber und damit hardwarenah zu messen.

Der Zugriffstest besteht aus einer Folge von SetFilePointer()-Aufrufen mit pseudozufällig generiertem Offsetparameter. Um sicherzustellen, dass nach jedem dieser Aufrufe auch wirklich eine physikalische Positionierung der Schreib-/Leseköpfe erfolgt, ruft der Benchmark nach jedem SetFilePointer() die ReadFile()-Funktion auf, um durch das Lesen eine physikalische Positionierung zu erzwingen.

Der Schreib- und Lesetest bedient sich der WriteFile()-, respektive ReadFile()-Funktion, um Sequenzen von Sektoren an verschiedenen Stellen der Festplatte zu schreiben beziehungsweise zu lesen. Die Positionierung der Schreib-/Leseköpfe erfolgt wiederum mit SetFilePointer().

tecMark: Der Lese- und Schreibtest von tecMark wird durch die Funktionen ReadFile() und WriteFile() realisiert. Der Benchmark erzeugt dabei Dateien und liest/schreibt eine konfigurierbare Menge von Daten in diese beziehungsweise aus diesen Dateien. Um das typische Verhalten von Applikationen zu berücksichtigen, die nur in den seltensten Fällen größere Datenblöcke lesen oder schreiben, erfolgt der Datentransfer in Blöcken der Größe 8 KByte. Der Kopiertest von tecMark nutzt die Betriebssystemfunktion CopyFile().

PC Mark Vantage: Die HDD-Suite von PC Mark Vantage simuliert den typischen Alltagseinsatz einer Festplatte. Durch die Nachbildung der Dateioperationen wird der Durchsatz beim Start von Windows Vista simuliert. Außerdem überprüft PC Mark Vantage den möglichen Durchsatz beim Einsatz von Windows Defender sowie beim Windows Movie Maker.

SYSmark 2007: Das Benchmark-Paket dient zur Ermittlung der Systemleistung. Es kommen 17 Anwendungen zum Einsatz. Der Benchmark enthält vier Workload-Szenarios: E-Learning, Office Productivity, Video Creation und 3D-Modeling. SYSmark2007 öffnet mehrere Programme gleichzeitig und lässt die Applikationen teilweise auch im Hintergrund arbeiten.

Dieser Artikel basiert auf einem Beitrag der CW-Schwesterpublikation TecChannel.