Intel Optane Memory im Test: 3D XPoint gegen NAND‑Flash und Magnetspeicher

Leistungsratings

Theorie und Praxis driften weit auseinander

Die Einzelergebnisse in den vorherigen Abschnitten haben bereits gezeigt, dass in synthetischen Benchmarks teils riesige Leistungsunterschiede zwischen den drei Speichertechniken Magnetspeicher (HDD), NAND-Flash (SSD) und 3D XPoint (Optane) herrschen. Für den Spitzenplatz reicht es beim Optane Memory im Durchschnitt aber nicht, denn sowohl beim sequenziellen Transfer als auch beim wahlfreien Schreiben hat die Samsung 950 Pro mit schnellerer Schnittstelle klar die Nase vorn. Die SATA-SSD hat dagegen keine Chance gegen den Optane Memory. Ganz zu schweigen von der extrem langsamen HDD, die nur sechs Prozent der Leistung des Optane-Moduls erreicht.

In der Praxis sind die Abstände dagegen weitaus geringer. Die HDD wird durch den Optane Memory als Cache spürbar beschleunigt: Das Tandem ist gut 50 Prozent schneller als eine reine Festplatte und erreicht nahezu die Leistung einer SATA-SSD. Wird der Optane Memory als Systemlaufwerk genutzt, entfaltet sich die wahre Leistung ohne die bremsende HDD. In den prakitschen Anwendungstests ist die M.2-SSD mit 3D XPoint sogar schneller als die Samsung 950 Pro. Von einem riesigen Vorsprung, den die 4K-Random-Read-Werte und die Zugriffszeiten aus den Benchmarks vermuten lassen, kann allerdings keine Rede sein.

Das enorme Potenzial der neuen Technik werden Normalanwender nur zu einem kleinen Teil abrufen können. Somit zeigt sich ein ähnliches Bild wie beim Vergleich einer SATA-SSD mit einem PCIe-Boliden.

Caching im Einsatz

Über die Optane-Software wird der Optane Memory als Cache verwaltet. Die Software erkennt anhand von Algorithmen, welche Daten genutzt und in dem Zwischenspeicher zur Beschleunigung abgelegt werden sollen. Die Software muss somit erst „lernen“. Dies bedeutet, dass die erstmalige Ausführung einer Aufgabe unter Umständen kaum durch den Optane Memory beschleunigt wird. Erst bei wiederholter Anwendung liegen die Daten bereits im Optane Memory vor und die Leistung steigt spürbar an.

Dies zeigt sich eindrucksvoll anhand des PCMark Vantage. Die erste Messung förderte lediglich 13.100 Punkte zu Tage, was zwar bereits erheblich besser als mit einer HDD ohne Optane Memory ist, jedoch weit hinter der Leistung einer SSD zurückliegt. Schon beim zweiten Lauf beträgt die Punktzahl etwa das Zehnfache, was auch für Lauf drei gilt. Vor dem vierten Lauf wurde zur Demonstration der Wirkweise der Optane Memory über Intels Software bereinigt. Da die benötigten Daten nun nicht mehr im Cache bereitgehalten werden, fällt die Leistung wieder auf das niedrige Anfangsniveau zurück. Die Leistungsmessungen in den vorherigen Abschnitten enthalten den Mittelwert von Lauf 1 bis 3.

Auch mit „echten“ Anwendungen lässt sich das Verhalten beobachten. So startet Google Chrome beim ersten Mal in knapp drei Sekunden und ist damit fast so langsam wie bei der HDD ohne Optane. Schon im zweiten Durchgang halbiert sich die Dauer. Bei der Installation der Bildbearbeitungssoftware und auch bei Windows Defender macht sich das Caching in gleicher Weise bemerkbar, obgleich die Leistungssteigerung geringer ausfällt.

Die Resultate verdeutlichen zugleich die Stärke und die Schwäche des Prinzips: Bei wiederholter Nutzung findet eine deutliche Beschleunigung statt. Wird die Aufgabe aber erstmalig ausgeführt, ist der Vorteil des Optane Memory sehr gering. Hinzu kommt, dass der Cache in seiner Größe begrenzt ist. Sind die 16 oder 32 GByte des Optane Memory erschöpft, müssen erst ältere Daten gelöscht werden, bevor neue Daten gepuffert werden können. Dies kann bedeuten, dass Programm a) plötzlich nicht mehr beschleunigt wird, da nun die Daten im kürzlich installierten Programm z) an dessen Stelle rücken.

Fazit

Die Aufgabe, für die Intel den Optane Memory vorgesehen hat, erledigt der Speicher mit Bravour: Eine herkömmliche Festplatte wird durch das Cache-Modul drastisch beschleunigt. Die Leistung erreicht dann ein Niveau, die glauben lässt, dass eine SSD statt einer HDD im Rechner steckt. Besonders Programmstarts aber auch Installationen und Benchmarks oder die Virensuche werden erheblich beschleunigt.

Allerdings benötigt der Zwischenspeicher eine gewisse Anlaufzeit und liefert bei der erstmaligen Ausführung einer Aufgabe ein geringeres Leistungsplus. Zudem ist der Speicherplatz begrenzt, sodass Daten nach einer Weile aus dem Puffer gelöscht werden, um neuen Daten Platz zu schaffen, was für ältere Anwendungen eine neue Anlaufphase bedeutet. Diese Problematik betrifft alle Cache-Lösungen dieser Art und sind kein spezifisches Problem des Optane Memory.

Als Systemlaufwerk genutzt entpuppt sich die wahre Leistung und in der Praxis kann der Optane Memory sogar die schnelle PCIe-SSD Samsung 950 Pro schlagen. Die in Benchmarks messbaren sehr hohen Transferraten beim wahlfreien Lesen, die auf niedrige Latenzen zurückzuführen sind, machen sich bei dem Starten von Anwendungen bemerkbar. Hier liefert der neue Speicher 3D XPoint echtes Potenzial für ein noch schnelleres System.

Doch die Schreibleistung lässt sowohl in Benchmarks als auch in der Praxis zu wünschen übrig. Nicht nur die sequenzielle Schreibrate ist viel zu gering für eine SSD, sondern auch beim wahlfreien Schreiben bieten aktuelle PCIe-SSDs mit NAND-Flash deutlich mehr Leistung. Hier dürften aber die kommenden „echten“ Optane-SSDs für Vebraucher Abhilfe schaffen, das Enterprise-Produkt P4800X zeigt bereits, wo es lang geht. Dass Intel auch schnelle Optane-SSDs für Verbraucher plant, ist ein offenes Geheimnis.

Eine SSD mit 240 GByte kostet nicht viel mehr

Ein großes Problem für den Optane-Massenspeicher ist allerdings der hohe Preis des neuen Speichers 3D XPoint. Pro Gigabyte sind die Optane-Produkte rund zehnmal so teuer wie ein vergleichbares Produkt mit NAND-Flash. Das getestete Optane-Modul mit 32 GByte kostet im Handel etwa 80 Euro. Zu diesem Preis lässt sich auch eine herkömmliche SSD mit 240 GByte erstehen. Diese bietet genügend Platz für Betriebssystem und Programme sowie das ein oder andere Spiel. Während der Optane Memory mit seinem Speicherplatz haushalten muss und unter Umständen nicht mehr alle Anwendungen beschleunigen kann, werden auf der SSD alle Daten gleich schnell behandelt. Der kompakte M.2-Formfaktor des Optane Memory ist auch kein Argument mehr, denn günstige M.2-SATA-SSDs gibt es ebenso.

Die Vorteile des Optane Memory gegenüber herkömmlicher SSD-Technik sind nicht von der Hand zu weisen und deuten das Potenzial von 3D XPoint an. In dieser Form fehlt es dem Produkt aber an schlagkräftigen Argumenten, um eine echte Alternative zu einer günstigen SSD darzustellen. Systeme, in denen Optane Memory eine größere SSD ersetzt, sind vor diesem Hintergrund derzeit noch kritisch zu hinterfragen.

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