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Et si j’achetais un SSD…

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Écrit par Pascal Thevenier   
Vendredi, 17 Octobre 2008 13:28
Compte tenu de l’actualité, la question trotte dans la tête de bon nombre de gens. Il ne se passe pas une semaine sans une annonce relative aux SSD : tel constructeur lance un SSD pour netbook, un autre propose déjà sa seconde génération de SSD, Intel se lance sur le marché des SSD, Seagate prépare des SSD pour 2009, etc. Alors pourquoi ne pas franchir le pas ? Le bât blesse cependant très rapidement ! En effet, exception faite des SSD Core d’OCZ, l’offre actuelle est des plus limitées ou les prix flambent ! En effet, si investir 200 € dans 64 Go ne semble pas rebuter tout le monde, cette capacité est bien modeste. Quant aux modèles de 128 Go, nettement plus adaptés en terme de volume de stockage, leurs prix débutent à plus de 400 € ! Et pour compliquer le tout, il existe également des SSD de capacité « ridicule » mais affreusement cher : plus de 400 € pour 32 Go !? Et comment un « netbook » à 400 € peut-il avoir un SSD ?

Disque dur : un héritage du passé…

Les SSD remplaceront certainement un jour les disques durs… Quand, c’est un autre débat ! D’un point de vue pratique, les disques durs actuels se composent de disques recouverts d’un matériau ferromagnétique et survolé par des têtes de lecture/écriture. Au fil des années, la vitesse de rotation a augmenté ainsi que la capacité de stockage mais le principe reste le même. Les disques durs accusent aujourd’hui un lourd héritage : il s’agit de la seule pièce « mécanique » d’un ordinateur (exception faite des unités optiques).

En tant que composant mécanique, le disque dur est souvent pointé du doigt comme un maillon fragile. En effet, les disques durs restent bien plus solides que ses détracteurs ne le prétendent. Il ne faut en effet pas perdre de vue que certains disques 2 ½ pouces sont équipés d’un capteur de chute (un accéléromètre) capable de « parquer » les têtes en cas de trop forte accélération et ainsi éviter les dégâts…

Le « vrai » problème des disques durs reste leur débit mais surtout leur temps d’accès. Cependant, il faut encore une fois tempérer. En effet, les meilleurs disques durs 2 ½ pouces débitent (en lecture comme en écriture) aux alentours de 80 Mo/s tandis que le Velociraptor atteint une moyenne de 100 Mo/s. De leur côté, les SSD flirtent déjà avec les 200 Mo/s en lecture. En écriture, c’est une autre affaire ! Les SSD sont généralement dépassés par les disques durs. Au niveau des temps d’accès, les 7200 rpm oscillent entre 10 et 17 ms (les 2 ½ pouces sont généralement « lents ») alors que les SSD affichent moins de 1 ms !


SSD, une question de mémoire !

Le principe de fonctionnement d’un SSD est radicalement différent de celui d’un disque dur. Les données sont stockées dans des puces de mémoire non volatiles. Il n’y a donc aucune pièce mécanique, pas obligatoirement de gros et lourd carter métallique pour dissiper la chaleur et le système est totalement insensible aux chocs. Il est important de souligner que côté consommation, les SSD ne sont pas forcément meilleurs que les disques durs. S’ils prennent l’avantage par rapport aux 3 ½ pouces, les disques durs 2 ½ pouces consomment à peine plus que les SSD. Toujours au chapitre des « nuisances », les SSD ont un avantage énorme sur les disques durs : ils n’émettent pas le moindre bruit ! Si aux yeux de certains, c’est un détail, pour d’autres, la quête du silence passe avant le Saint Graal.

NAND ou NOR
Les SSD reposent sur le même principe : un contrôleur pilote des puces de mémoire Flash NAND. La mémoire de type NAND repose sur un accès en série et elle convient très bien à la lecture (écriture) de (grands) fichiers continus : données au sens large, photos, musiques, vidéos, etc. A titre indicatif, la mémoire de type NOR est bien mieux adaptée à des accès aléatoires et accessoirement à un système d’exploitation. La mémoire NAND est aujourd’hui la plus utilisée car pour une même taille de silicium occupée sur un wafer, elle permet de stocker beaucoup plus de données… C’est donc le coût au Mo qui a permis à la Flash NAND de s’imposer.


Question de compromis...

Pour la petite histoire, la mémoire NAND fonctionne un peu comme les anciens écrans à matrice passive avec un transistor de pilotage commun par colonne alors que dans la mémoire NOR, chaque cellule a son propre transistor de contrôle. En d’autres mots, pour accéder à une cellule de NAND, il faut accéder à tout un bloc complet (en lecture comme en écriture).


SLC ou MLC
La mémoire Flash NAND se divise encore en deux catégories : SLC (Single-Level Cell) et MLC (Multi Layer Cell). Les puces de type SLC stockent un bit par cellule de mémoire avec de nombreux avantages : taux de transfert élevé, faible consommation et cycles de vie importants. Les puces MLC stockent deux bits par cellule de mémoire et sont donc plus économiques. En contrepartie, elles ont un cycle de vie plus réduit. Et oui, la mémoire NAND s’use à chaque lecture et écriture. Les puces SLC supportent dans les 100 000 cycles contre seulement 10 000 cycles pour les MLC. Sans entrer dans les détails, cette usure est liée au mode de fonctionnement même des mémoires NAND. En outre, l’usure est encore accentuée par le mode de lecture et d’écriture par blocs... Enfin, la capacité de rétention des données s’estompe dans le temps. Si une cellule NAND neuve peut retenir une donnée pendant 10 ans sans être alimentée (en vertu des spécifications du JEDEC), cette durée descend à 1 an pour une puce « usée ».


Mais pas seulement…

Les cellules de mémoire s’usent, c’est inévitable. Mais il est possible de réduire cette usure, notamment en utilisant la totalité des puces. Le contrôleur mémoire joue donc un rôle essentiel dans la durée de vie du SSD. La technologie appelée wear leveling permet d’utiliser (ou plutôt d’user) les puces mémoire de la manière la plus uniforme possible. Dans ce but précis, le contrôleur tient à jour une liste du nombre d’écritures et de la date de dernière écriture de chaque bloc…

Pour un même jeu de puces, l’usure du SSD pourra donc être variable en fonction du constructeur du contrôleur et de ses capacités à bien gérer les cellules. Actuellement, Intel, JMicron, Samsung et Phison sont les principaux constructeurs de contrôleurs mémoire pour les SSD. Cependant, Intel semble bien décidé à faire cavalier seul en utilisant ses puces de mémoire avec son propre contrôleur. Le fondeur peut donc optimiser le fonctionnement de ses SSD étant donné qu’il assure la totalité du développement et de la production. Au final, ne dit-on pas qu’on est jamais servi si bien que par soi-même ? Les autres constructeurs de SSD ne pourront se différencier que sur le choix des composants et le firmware utilisé dans le contrôleur…


Configuration de test

Nous avons testé les SSD Intel X25-M 80 Go et OCZ Core 64 Go (première génération) dans notre PC de test habituel mais aussi dans un portable Lenovo Thinkpad T61p. En effet, le format 2 ½ pouces des SSD leur permet de prendre place aussi bien dans un portable que dans un ordinateur de bureau. En outre, les critères de choix ne sont pas forcément les mêmes pour un portable que pour un ordinateur de bureau. L’offre non plus ! Pas question de considérer un Vélociraptor ou un quelconque disque de 1 To dans un portable… Enfin, à titre indicatif, nous avons mesuré les performances de SSD Mini PCI-Express (SLC et MLC) comme ceux qui équipent les netbooks.

Matériel
  • Asus P5Q3 Deluxe, P45, ICH10R
  • Core 2 Extreme X9650
  • Corsair XMS3-1600 Dominator CL9 @ 1333 MHz CL7
  • Radeon HD 4870
  • Western Digital Caviar 500 Go WD5000AAKS, Western Digital Velociraptor 300 Go, Seagate Momentus 7200.3 320 Go 7200 rpm, OCZ Core 64 Go, Intel X25-8 80 Go.
  • Dell 2407WFP
  • Noctua NU-U12P
  • Lian Li PC-B20B

  • Thinkpad T61p : Core 2 Duo T9300, i965PM, ICH8M, 2 Go DDR2-667 CL4, Quadro FX 570m

    Logiciel
  • Windows XP SP3 + DirectX update
  • Intel Inf update 9.0.0.1008
  • Intel Matrix Storage Manager 8.5.0.1032
  • Boottimer
  • HD Tach
  • HD Tune
  • PC Mark 2005
  • IO Meter


    Performances


    Comme le montrent les résultats obtenus aux tests PC Mark 2005, le mode AHCI apporte un gain important de performances sans pour ainsi dire aucune contrepartie pour le Seagate Momentus 7200.3 de 320 Go. Curieusement, l’OCZ Core 64 Go affiche les mêmes performances en mode IDE Enhanced qu’en ACHI. De son côté, l’Intel X25-M se montre globalement plus performant en AHCI qu’en mode IDE. Sa vitesse d’écriture et les prestations en recherche de virus baissent cependant. Heureusement que le mode AHCI n’est pas pénalisant outre mesure car un SSD 64 Go ne sera probablement jamais utilisé seul dans un ordinateur de bureau.


    A noter également les performances ridicules des SSD de type mini PCI-Express qui équipent les netbooks… Les meilleurs SLC Mini PCI-Express sont deux à trois fois plus lents que les disques durs 2 ½ pouces. C’est encore pire pour les modèles MLC anémiques...


    Performances bridées dans un T61p !

    Dans la foulée, nous avons installé les SSD dans un Thinkpad T61p, un portable Centrino Pro de type Santa Rosa équipé d’un i965PM et d’un ICH8M. A notre grande surprise, les performances du SSD Intel s’effondrent littéralement alors que celles de l’OCZ Core demeurent inchangées. Les tests réalisés avec HD tach tendent à confirmer que le T61p ne prend pas en charge le mode SATA 3Gb/s pourtant supporté par l’ICH8M.


    Western Digital Velociraptor 300 Go et Seagate Momentus 7200.3 320 Go


    OCZ Core 64 Go et Intel X25-M

    Ces tests confirment bien entendu les temps d’accès exceptionnellement courts des SSD par rapport aux disques durs. Les tests d’écriture réalisés avec HD Tach et HD Tune montrent de curieux résultats en écriture. Après une phase normale, le taux de transfert s’effondre ou joue au yoyo ! Il est difficile de savoir ce qui se passe réellement au niveau des SSD. En effet, passé un certain quota de données à écrire, ces derniers activent-ils le déplacement de données (wear leveling) ? Le contrôleur mémoire du disque est-il saturé ? Nous n’avons pas vraiment trouvé de réponse entièrement satisfaisante à ce sujet.


    OCZ Core : Le test court montre un résultat très différent du test complet...


    Comportement normal d'un disque dur sous HD Tune.


    Comportement étrange du SSD Intel...


    Comportement tout aussi curieux du SSD OCZ Core

    Toujours au chapitre des curiosités, certains signalent parfois des « micro freeze » notamment avec les SSD d’OCZ. Nous ne les avons jamais rencontrés. Le problème semble très aléatoire et difficile à mettre en évidence. A noter également un effondrement des performances des SSD lors de l’écriture de fichiers aléatoires. Ce cas de figure se présente avec IO Meter pour simuler certaines opérations rencontrées sur les serveurs mais il n’est pas représentatif d’un usage conventionnel. Dans ces conditions, les SSD sont à genoux. L’explication est des plus simple : les SSD utilisent de la mémoire NAND non adaptée à des opérations de ce genre. De la mémoire NOR donnerait de bien meilleurs résultats. En outre, le SSD Core et l’Intel X25-M sont des SSD MLC et des puces SLC seraient plus adaptées dans ce genre d’exercice. C’est d’ailleurs ce que Micron explique clairement dans ce document :
    In the simplest form, NAND Flash memory is a sequential access device and is best suited to handle data storage like pictures, music, or data files. NOR Flash is designed to be a random access device and is best suited to code storage and execution.

    SLC NAND offers high performance and reliability, is supported by all controllers, and requires only 1 bit error correction code (ECC). SLC NAND is for applications like high-performance media cards, hybrid disk drives, solid state drives, and other embedded applications with processors, where it is used for code execution. MLC is a low-cost file storage solution for consumer applications like media players, cell phones, and media cards (USB, SD/MMC, and CF cards) where density is more important than performance.


    Seagate Momentus 7200.3 320 Go


    Intel X25-M 80 Go


    OCZ Core 64 Go


    Pour le fun : OCZ Core dans un netbook Asus 1000H

    Toujours au chapitre des déconvenues, on peut citer le temps de boot de Windows XP. En effet, malgré les valeurs impressionnantes relevées par PC Mark 2005, le temps de démarrage mesuré par Boottimer n’évolue guère : 39 secondes pour les SSD et 42 secondes pour le Momentus. La faute n’incombe pas vraiment aux disques eux-mêmes. En effet, lors du chargement de l’OS, le système attend plus d’une fois l’initialisation de périphériques… On est loin du coup de pied au cul attendu lors du démarrage de l'OS !

    Enfin, nous avons réalisé un dernier test : l’installation automatisée de Windows XP sur une partition et les sources sur la seconde. Dans ces conditions, les SSD sont impressionnants : 7 minutes pour l’installation complète avec les SSD OCZ Core et Intel X25-M contre 12 minutes pour le Momentus et 11 minutes pour le Velociraptor.


    A l’usage

    Le plus marquant à l’usage est la vitesse de chargement des applications. Il n’y a pas besoin de sortir un chronomètre mais curieusement, toutes les applications ne semblent pas profiter du même « boost ». Sur base d’un Velociraptor, le passage à l’OCZ Core n’est pas franchement transcendant. C’est surtout en revenant au Velociraptor qu’on ressent le manque de pêche ! Avec l’Intel X25-M, les gains sont plus marqués et l’augmentation des performances se ressent assez nettement.

    Dans le Thinkpad T61p, la limitation au SATA 1.5 Gb/s plombe en partie les prestations. Etant donné que les performances des disques durs 2 ½ pouces sont nettement moindres que celles de leurs cousins 3 ½ pouces, les gains sont sensibles mais l’impression générale reste une certaine déception. On peut toujours se consoler avec quelques grammes de moins par rapport à un disque classique mais surtout par l’absence totale de bruit. Côté autonomie, ce n'est pas la panacée attendue avec un petit quart d'heure gagné sur les 4 1/2 heures T61p et autant sur les 5 1/2 heures d'un Asus 1000H.

    Il reste une pilule de taille à faire passer : le prix ! 200 € pour un OCZ Core de 64 Go et 600 € pour un Intel X25-M, c’est trop par rapport aux bénéfices apportés.


    Un SSD ne chauffe pas et peut s'utiliser sans sa coque...


    Conclusion

    Et si j’achetais un SSD ? Après avoir testé l’OCZ Core 64 Go et l’Intel X25-M, je m’abstiendrais ! Soyons concrets : qu’apportent les SSD ? D’excellentes performances en raison d’un taux de transfert exceptionnel en lecture. En écriture, les disques conventionnels leur tiennent toujours tête et sans encombre. Dans le cas d’un portable, c’est un peu différent car le silence absolu et la quasi absence de dégagement thermique apportent un confort notable. Mais à quel prix ? Et pour quels compromis ! Dans un desktop, la faible capacité des SSD peut toujours être compensée par un disque dur mais complémentaire mais c’est rarement le cas pour un portable… En outre, de nombreuses interrogations subsistent : quelle durée de vie pour un SSD ? Quid en cas de défaillance d’une puce ? Pourquoi de si faibles performances dans notre portable de test ? S’il est certain que les SSD représentent l’avenir du stockage, dans l’état actuel des choses, il est un peu tôt pour conseiller ce type de disque…
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