Quel est le meilleur contrôleur SATA pour un SSD ?

Introduction

En pratique, les performances des SSD ne dépendent pas seulement du support de stockage lui-même mais également de l’ordinateur dans lequel il prend place, et plus spécifiquement de la marque et du modèle du chipset (southbridge) qui équipe la carte-mère. Tous ne gèrent en effet pas le transfert des données en SATA avec la même efficacité. Il ne suffit pas non plus de connaître la norme SATA employée (3 Gbit/s ou 6 Gbit/s) car celle-ci ne fait que donner une idée générale des performances théoriques.

Nous avons donc entrepris de vérifier par nos propres moyens l’incidence de différents southbridges et contrôleurs SATA externes sur la vitesse d’un même SSD. Pour ce faire, nous avons réuni une impressionnante collection de cartes SATA et cartes-mères ; ces dernières nous donnent pratiquement un « who’s who » des chipsets récents. Nous avons évalué une série de southbridges AMD et Intel lancés entre 2008 et 2013 (côté AMD : SB750, A75, SB950 ; côté Intel : Z87, P55, ICH10R et Z77) ainsi que plusieurs cartes SATA connectées en PCI Express et, par extension, les puces contrôleurs qu’elles hébergent (ASMedia ASM1061, Marvell 88SE9123-NAA2, Marvell 88SE9125-NAA2, Marvell 88SE9128-NAA2 et Marvell 88SE9130-NAA2). Au total, ce sont donc douze composants différents qui sont passés sur nos bancs d’essai.

À l’inverse de ce que nous faisons habituellement pour nos comparatifs de SSD, nous n’avons ici employé qu’un seul et unique modèle de SSD, le Samsung 840 Pro dans sa version 256 Go. Il s’agit d’un excellent représentant des SSD modernes. Pour simplifier la procédure de test et rendre les résultats plus aisément reproductibles, nous n’avons testé qu’un seul SSD par contrôleur ; nous évitons ainsi d’ouvrir la boîte de Pandore qu’est le RAID de SSD. Le Samsung 840 Pro est un SSD affichant des performances élevées pour un prix raisonnable ; en fait, cela va même au-delà de cela : il est premier au classement global de nos derniers Charts SSD. Il constitue donc le support de stockage idéal pour tenter d’atteindre les limites des chipsets et des contrôleurs SATA actuels.

SSD : Samsung 840 Pro

Le Samsung SSD 840 Pro que nous avons en laboratoire contient une puce contrôleur réalisée en interne par Samsung, la S4LN021X01-8030 NZWD1, fait appel à l’interface SATA 6 Gbit/s et est doté d’un processeur ARM triple-core ; certains modèles sont équipés d’un cache de 256 Mo, d’autre de 512 Mo. À l’inverse des Samsung 840 « non Pro », qui contiennent de la mémoire flash TLC (Triple-Level Cell, trois bits par cellule), tous les Samsung 840 Pro contiennent de la flash NAND MLC gravée en 21 nm et codent donc les données sur deux bits par cellule, ce qui leur permet d’afficher des performances en effacement et écriture légèrement plus élevées (la flash MLC s’use en outre moins vite que la TLC).

Pour ses modèles 840 Pro de 256 et 512 Go, Samsung annonce des débits séquentiels maximaux de 540 Mo/s en lecture et 520 Mo/s en écriture ; le modèle 128 Go est quelque peu plus lent, mais est tout de même prévu pour atteindre des vitesses de l’ordre de 530 Mo/s et 390 Mo/s respectivement. Même constat pour les performances en E/S : les deux plus gros modèles peuvent grimper jusqu’à 100 000 IOPS tandis que le plus petit doit se « contenter » de 97 000 IOPS.

Spécifications techniques du Samsung 840 Pro

Cartes-mères, chipsets, contrôleurs SATA et configurations de test

Cartes-mères et chipsets

Notre but étant de mesurer les performances d’un même SSD dans différentes conditions, nous avons réuni sept cartes-mères toutes équipées d’un southbridge différent.

Contrôleurs SATA

Outre les sept southbridges ci-dessus, nous avons testé cinq contrôleurs SATA : trois sous la forme de cartes PCI Express (Asus U3S6, Highpoint Rocket 620 et Highpoint Rocket 1220) et deux directement intégrés à la carte-mère (Asus P8Z77-V Pro et MSI Big Bang).

Configuration de test et benchmarks

Débit en lecture/écriture séquentielle

AS-SSD

Nous avons mesuré les performances en lecture/écriture séquentielle de nos douze concurrents à l’aide du logiciel AS-SSD. À l’issue de ce premier test, on constate que les chipsets Intel Z77 et Z87, d’une part, et AMD A75 et SB950, d’autre part, se battent pour les places de tête. Au final, les puces Intel prennent une légère avance. Les contrôleurs Marvell sur carte PCI Express sont en assez net retrait par rapport à ces quatre champions, mais tout de même loin devant les chipsets plus anciens que sont l’AMD SB750, l’Intel P55 et l’Intel ICH10R, qui occupent les trois dernières places.

IOmeter

Le benchmark de streaming d’IOmeter confirme les résultats générés par AS-SSD en lecture, mais la donne est différente pour l’écriture, où les chipset AMD A75 et SB950 passent devant les Intel Z77 et Z87. Deux contrôleurs Marvell, à savoir ceux de la carte PCI Express Asus U3S6 (Marvell 88SE9123-NAA2) et de la carte-mère MSI Big Bang (Marvell 88SE9128-NAA2), ferment la marche.

Lecture/écriture aléatoire de blocs de 4 Ko (AS-SSD et IOmeter)

AS-SSD

En règle générale, les southbridges plus récents ont tendance à se démarquer assez nettement des autres dans les tests de lecture/écriture aléatoire de blocs de 4 Ko, et ce, quelle que soit la profondeur de file. Lorsque celle-ci est très élevée, par exemple 64 opérations en attente, le tout récent Intel Z87 (lancé en juin 2013) et le Z77 (un an plus vieux environ) surclassent largement leurs concurrents.

Par contre, lorsque la profondeur de file est quasi-inexistante (1 opération en attente), comme c’est généralement le cas sur un ordinateur de bureau sous Windows, la situation change du tout au tout : si l’Intel Z87 conserve sa première place, la seconde revient à une puce que l’on n’attendait pas, l’Intel ICH10R, lancée en 2008.

Profondeur de file = 1 (Mo/s)

Profondeur de file = 64 (Mo/s)

IOmeter

Débit en lecture

Lorsque nous répétons le test de lecture aléatoire de blocs de 4 Ko avec IOmeter, les chipsets Intel Z77 et Z87 arrivent une fois encore en tête de classement. Les chipsets AMD SB950 et A75 suivent en troisième et quatrième place, tandis que les puces Marvell traînent loin derrière. Curieusement, à l’inverse d’AS-SSD, IOmeter ne semble pas apprécier l’AMD SB750, qui termine ici bon dernier, avec un retard conséquent sur ses concurrents.

Débit en écriture

En écriture, c’est tout l’inverse ! Les chipsets Intel Z77 et Z87 terminent en dernière place tandis que l’AMD SB750 remporte la mise, suivi des contrôleurs Marvell.

Temps d’accès et performances en E/S

Temps d’accès (lecture/écriture)

Lorsque notre Samsung 840 Pro est branché sur une carte-mère équipée du chipset Intel Z87, son temps d’accès est environ trois fois plus faible que lorsqu’il est connecté à un southbridge AMD A75. Les 10 autres puces, intégrées ou non, se situent entre ces deux extrêmes.

Performances en E/S

Passons aux performances en entrées/sorties. Sous IOmeter et en profil « base de données », le peloton de tête est littéralement trusté par les quatre chipsets Intel : P55, ICH10R, Z87 et Z77, qui terminent tous dans un mouchoir de poche. Viennent ensuite sept puces affichant toutes des performances très similaires, puis le vieillissant AMD SB750, une fois encore en net retrait par rapport à ses concurrents. Les chipsets Intel Z77 et Z87 affirment leur position dominante dans les benchmarks en profils « serveur web » et « station de travail ».

Profil « Base de données »

Profil « Serveur web »

Profil « Station de travail »

PCMark 7, PCMark Vantage et Trace

Dans les benchmarks synthétiques que sont PCMark 7, PCMark Vantage et Trace, les chipsets Intel Z87 et Z77 ouvrent la marche, et ce, quel que soit le type de sous-test. Les chipsets AMD SB950 et A75 s’en sortent avec les honneurs mais restent toutefois cantonnés dans des rôles de challengers. Les contrôleurs Marvell et l’ASMedia ADM1061 qui équipe la carte-mère Asus P8Z77-V Pro affichent quant à eux des performances assez moyennes.

PCMark 7

Débit (Mo/s)

Score stockage

PCMark Vantage

Score global

Chargement des applications

Débit dans les jeux

Montage vidéo

Windows Defender

Windows Media Center

Ajout de musique à WMP

Importation d’images dans Windows Photo Gallery

Démarrage de Windows (Mo/s)

Trace

Applications

Jeux

Benchmark de copie d’AS-SSD et performances globales

Benchmark de copie d’AS-SSD

Lorsqu’il est question de copier des images ISO et des fichiers de taille petite à moyenne, les chipsets Intel Z77 et Z87 brillent une fois encore par leurs performances. Les résultats du test de copie sous AS-SSD confirment dans une certaine mesure ceux de PCMark Vantage : les chipsets AMD SB950 et A75 terminent derrière les deux Intel, avec un certain écart entre les deux familles. Les contrôleurs Marvell et l’ASMedia AMD1061, de leur côté, affichent des performances acceptables mais loin d’être exceptionnelles. Connecter un SSD moderne à un chipset aussi âgé que l’AMD SB750, par contre, revient à enclencher le frein à main sur une voiture de course.

Performances globales

Étant donné que les chipsets Intel Z77 et Z87 arrivent en première place de la plupart des benchmarks de ce comparatif, ils remportent sans surprise les médailles d’or et d’argent (respectivement) au classement final.

Score global AS-SSD

Score final pondéré

Conclusion

Le southbridge ou contrôleur SATA a-t-il un impact réel sur les performances des SSD ? Si oui, cet impact est-il important ? Ce test montre on ne peut plus clairement que les différences peuvent être très significatives. Pour ne citer qu’un exemple : branché sur une carte-mère Intel DZ87KLT-75K, équipée d’un chipset Z87, notre Samsung 840 Pro affiche un débit en écriture aléatoire de blocs de 4 Ko atteignant 101,1 Mo/s ; sur une carte-mère MSI 790FX-GD70, équipée du chipset AMD SB750, ce même SSD n’atteint plus que 52 Mo/s. Soit des performances réduites de moitié !

Après analyse des données recueillies, nous pouvons tirer plusieurs conclusions. Premièrement, les chipsets modernes affichent généralement des performances en SATA plus élevées que leurs ancêtres. Le tout nouvel Intel Z87 et son cousin le Z77, âgé d’un an de plus, arrivent presque systématiquement en tête de nos benchmarks alors que leurs prédécesseurs, le P55 (3^e trimestre 2009) et l’ICH10R (2^e trimestre 2008) sont déjà assez nettement en retrait. On constate le même schéma chez AMD, le SB950, relativement neuf, faisant généralement bien mieux que le vieux SB750.

Deuxièmement, en l’état actuel des choses, les chipsets Intel sont plus rapides que les AMD. Les nouvelles puces Intel Z77 et Z87 permettent réellement aux SSD actuels de s’exprimer pleinement, alors que les chipsets AMD, légèrement plus anciens, les freinent quelque peu. La situation est bien pire encore avec les contrôleurs SATA séparés que nous avons testés, qui ralentissent considérablement les SSD modernes ; leurs performances sont systématiquement à la traîne par rapport à celles des Intel Z77 et Z78 et des AMD SB950 et A75.

Ceci étant dit, si vous n’êtes pas l’heureux possesseur d’une carte-mère équipée d’un Z77 ou Z87, inutile de désespérer ni de jeter votre machine actuelle par la fenêtre : tous les chipsets et même tous les contrôleurs SATA dédiés que nous avons testé permettent de bénéficier de performances largement suffisantes pour un ordinateur de bureau normal. Pour que les deux derniers chipsets Intel se montrent réellement indispensables, il faut vraiment pousser votre configuration dans ses derniers retranchements, par exemple avec des bases de données lourdes ou de multiples machines virtuelles.