2024年1月8日发(作者:)
把握趋势 掌控未来 10款SSD横向评测
固态硬盘(SSD)产品简介
在通篇的开头,我们先来了解下什么是固态硬盘。固态硬盘(Solid State Disk),是由控制单元和存储单元(闪存芯片)构成,简单的说就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘,除了内部构造以外,其外部表象特征,接口规范,功能和使用方法与普通硬盘的完全相同,在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致,包括3.5英寸,2.5英寸,1.8英寸等多种类型。且由于固态硬盘没有普通硬盘的机械构造和旋转介质,因而抗震性极佳,同时工作温度很宽,可工作在-45℃~+85℃,被广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域。
固态硬盘的基本概念通过上面的介绍想必大家也都了解了,从中我们知道,固态硬盘最初是适用于企业,军工等高端领域的产品,不过近几年来,主控技术的不断成熟,闪存芯片的不断降价,固态硬盘的售价也逐步降低。同时,CPU,内存,显卡等PC其他部件性能的飞速提高,作为主要存储部件的传统机械硬盘越来越跟不上时代的潮流,所以,固态硬盘的适时登场,其出色的高性能不由使得人们惊呼固态硬盘的时代即将到来。
那么,固态硬盘的特性是怎么样的?优势和劣势又究竟在哪里呢?相信这些极为重要的东西相信很多朋友还并不十分了解,所以在现在这个合适的时机,我们PCHOME EW评测工作室搜集了市面上10种不同的固态硬盘产品,由外自里,通过评测和解析让大家清楚的了解固态硬盘这个新事物,方便大家将来在合适的时候选择适合自己的固态硬盘产品。
P.S. 从下页开始,固态硬盘我们将用其英文名称SSD代替。
每次说到SSD产品,我们都不免要拿它和传统的机械硬盘做一番比较,事实上,虽然这个显得比较老生常谈,不少关注SSD产品的朋友也都能如数家珍,不过,鉴于本文更多面向的是对SSD产品不甚了解的用户,在这里我们还是有必要再温习下。
SSD之于传统机械硬盘的优势如下:
1. 存取速度方面: SSD采用闪存作为存储介质,读取速度相对机械硬盘更快,而且寻道时间几乎为0,这样的特质在作为系统盘时候,可以明显加快操作系统启动速度和软件启动速度。
2. 抗震性能方面: SSD由于完全没有机械结构,所以不怎么怕震动和冲击,不用担心因为震动造成无可避免的数据损失。
3. 发热功耗方面: SSD不同于传统硬盘,不存在盘片的高速旋转,所以发热也明显低于机械硬盘,而FLASH芯片的功耗极低,这对于笔记本用户来说,这意味着电池续航时间的增加。
4. 使用噪音方面: SSD没有盘体机构,不存在磁头臂寻道的声音和高速旋转时候的噪音,所以SSD工作时候完全不会产生噪音,这对于喜欢晚上挂机下载的朋友来说无疑是福音。
SSD的优点显而易见,而缺点则同样不容小视:
1. 写入速度问题: 写入速度是目前大多数SSD产品的瓶颈,尤其是对于小文件的写入速度还远远不足,这和闪存芯片本身的特质有关。
2. 使用寿命问题: 闪存芯片是有寿命的,其平均工作寿命要远远低于机械硬盘,这给SSD作为存储介质带来了风险。
3. 容价比问题: 目前SSD的价格不菲,折合到每G单价要几十倍于传统硬盘,不是普通消费者能够承受的。
综上所述,SSD的优势和其弱点一样明显,就像我们最近关注的休斯顿火箭队姚明一样,它的优势可以一击击倒对手,但是同样可以被对手一击击倒。基于当前SSD产品的相关特性,接下来我们从构造方面来看看导致SSD产品优劣势如此明显的原因。
SSD构造及工作原理简介
SSD的构造十分简单,拧开外壳上的四颗固定用的螺丝我们就能轻易拆开一款SSD,而通过拆解我们就可以知道,SSD的主体其实就是一块PCB板,而这块PCB板上最基本的部件就是控制芯片,缓存芯片和用于存储数据的闪存芯片,(部分低端型号并没有配有缓存芯片),以下图intel X25-M的拆解图为例:
图中那块正方形的芯片即是SSD的主控芯片,不同于传统机械硬盘Marvell一统天下的局面,市面上比较常见的SSD主控芯片有JMicron,INDILINX,Samsung和intel等多种主控,主控芯片是SSD的大脑,其作用一是合理调配数据在各个闪存芯片上的负荷,二则是承担了整个数据中转,连接闪存芯片和外部SATA接口。不同的主控之间能力相差非常大,在数据处理能力,算法,对闪存芯片的读取写入控制上会有非常大的不同,直接会导致SSD产品在性能上差距高达数十倍,在上述的主控中,intel和三星的整套主控方案应该说是相对领先的,INDILINX则是主控芯片中的新贵,配合64MB缓存方案性能也非常可观,而JMicron的主控则主要面向低端市场,以性价比取胜,在性能和稳定性方面有很大的不足。
主控芯片下方是缓存芯片,SSD作为一块硬盘,本来是和传统硬盘一样,需要高速的缓存芯片辅助主控芯片进行数据处理,不过由于廉价SSD方案为了节省成本,省去了这块DRAM芯片,这么做的后果虽然节省了成本,但是显著加重了主控芯片和每块闪存芯片的负担,在作为普通数据存储盘时候可能影响会不会太大,一旦作为系统盘使用,频繁的零碎文件读取写入,不带缓存方案的SSD产品性能就会急剧下降。
主控芯片和缓存芯片以外,剩下的大片区域就是NAND FLASH芯片了,目前NAND FLASH主要提供商是三星和intel两家,大部分SSD产品采用了三星的NAND
FLASH,intel自己的X18,X25系列则采用了intel的NAND FLASH,NAND FLASH也分为两种,SLC和MLC,其特性和实际性能差距也比较大,具体的区别大家可以看下一页关于SLC和MLC的对比介绍。
之前我们说到,SSD所用的闪存芯片寿命十分有限,MLC闪存的寿命只有1万次左右,SLC闪存也只有10万次左右,这也造成了最初SSD产品寿命极短,无法被大规模应用的情况,于是SSD厂家开发了“磨损平衡技术”(这个技术的中文翻译可以有好多种),这个技术的大致含义就是通过主控芯片的调配,将读写操作平均的分配给不同的闪存芯片,以避免频繁对某一区块读写造成该区块寿命减少。不过,同样的磨损平衡技术,不同主控之间的运用相差还是非常大的,这个涉及的相关技术太过专业,我们暂时没有必要深究,大家简单了解即可。
SSD的主要构造就是闪存,影响SSD速度的相当原因,也在于闪存的种类,闪存分为SLC和MLC两种,以下我们来看看这两种闪存的详细介绍。
SLC全称是单层式储存(Single Level Cell),是指一个Block(块,Flash的基本存储单元,也可称为Cell)只有两种电荷值,高低不同的电荷值表明0或者1,因为只需要一组高低电压就可以区分出0或者1信号,所以SLC最大的驱动电压可以做到很低。
SLC因为结构简单,在写入数据时电压变化的区间小,所以寿命较长,传统的SLC Flash可以经受10万次的读写,因此出现坏块的几率较小,因为存储结构非常简单,一组电压即可驱动,所以其速度表现更好。不过这种一个块只存储一组数据的模式无法在相同的晶圆面积上实现较高的存储密度,所以SLC的闪存容量相对来说都比较小,只能在工艺制程方面努力进步,才能满足用户在容量方面不断的要求。
MLC的全称是多层式储存(Multi Leveled Cell),同上面说的SLC不同,MLC充分利用块的技术,它采用较高的电压驱动,通过不同级别的电压在一个块中记录两组位信息(00、01、11、10),这样就可以将原本SLC的记录密度理论提升一倍,这对于曾经工艺制程遇到瓶颈的NAND Flash而言,是非常好的消息。不过MLC相比SLC除了同制程、同晶圆面积时理论大一倍的记录空间外,也存在一些先天的弊端,比如说电压区间更小,Flash就需要更多的CRC校验空间,这会大概占据块中10%的空间,因此实际使用中同制程同晶圆面积的MLC的容量不到SLC的一倍。而因为MLC Flash电压变化更频繁,所以基于MLC技术的Flash在寿命方面相较SLC要差一些,官方给出的可擦写次数仅为1万次,也就是说一张512MB的USB闪存
盘,你写入512MB的数据1万次(理论值),它就报废了,这也是当前MLC技术最致命的缺点。此外MLC技术还有一个缺点,就是它的读写速度不如SLC,一个块存储两组位数据,自然需要更长的时间,这里面还有电压控制、CRC写入方式等因素需要考虑。
上图为采用SLC闪存的intel X25-E,虽然容量仅有32GB,但是要比采用MLC闪存的80GB容量X25-M要贵不少,不过随之带来的性能提升也是非常之大。
好了,接下来我们来看下这次参加横向评测10款产品。
首先我们看到的是来自威刚的这款X25-M产品,看到型号大家其实就已经知道,这款产品贴牌自intel的X25-M,采用MLC NAND FLASH制造,相信对于这款产品大家也比较熟悉了。
相比于原版的intel X25-M,威刚的这款仅仅是在右上角多了一块代表威刚的贴纸,其他部分完全和intel的一样。
关于intel的这块X25-M产品的内部构造很多朋友也已经很清楚了,这里简要的再提及一下,从上图我们可以看到,这块SSD由intel主控芯片PC29AS21AA0,三星16M高速缓存,以及正反各10块intel自己的MLC NAND FLASH构成,intel自己的主控性能十分强劲,配合高速缓存,可充分发挥MLC闪存的性能,每片闪存大小为4GB,总共是10通道,这也是intel X25系列能这么快的原因之一。
同样来自威刚的SSD产品,威刚目前的SSD产品除了上述贴牌intel的产品外,自己还有三个系列的产品,分别是300系列,500系列和XPG系列,其中XPG系列是三个系列中最高端的,那么下面我们来看下这款产品。
从外壳做工上这款产品感觉就非常炫酷,金属材质的外壳有利于散热,质感也非常不错,接口方面,除了标准的SATA接口外还额外提供了USB接口,方便用户直接作为移动硬盘使用。
内部构造方面,采用了比较成熟而低价的单芯片JMF602方案,没有额外增加缓存,同时配合正反各12块三星MLC NAND FLASH,构成24x8=192GB的超大容量。
读写速度方面,威刚官方给出的数据是170MB/s和100MB/s,由于受制于JMF602的性能,这款SSD产品的速度在MLC产品中属于非常一般,纯粹是靠大容量来取胜了。
海盗船(Corsair)成立于1994年,属全球最大的内存供应商之一,同时也是多家世界知名电脑厂商OEM合作伙伴,海盗船的高端内存产品一直深受广大DIY爱好者的喜爱,本次横评收到的海盗船SSD产品型号为CMFSSD-128GB1D,容量为128GB。
整个产品外观设计比较朴素,外壳是金属拉丝设计,不过表面印刷不是很牢固,所以比较容易掉色(所以就成了上图那样)。
通过拆解我们可以看到,这块海盗船SSD其实是整一个三星OEM,使用了带缓存的方案,主控芯片为三星的S3C49RBX01,配合一片三星K4M56323PI-HG75
32MB 高速缓存,加上8颗16G的三星MLC NAND FLASH,构成了整一个全三星方案,而PCB背面则空无一物。由于采用了三星主控加上了缓存,所以整个SSD在架构上要比采用JMF602的低端组合要先进一些,当然,售价方面也不会便宜。
官方的相关参数,其实官方公布的这款SSD的读写速度分别为90MB/s和70MB/s,这个读取速度在所有SSD产品中属于比较低的了,不过相信三星方案在实际运用时候能表现出更为强大的处理性能。
来自芝奇的FALCON系列64GB SSD,型号为FM25S2S-64GBF1,FALCON系列是芝奇SSD的高端系列,通常配备有64MB的大容量缓存,性能应该说相当的强劲。
FALCON的意思是猎鹰,潜在意味为这块SSD像猎鹰一样快速,整块SSD的外观设计也以火红色作为基调。
芝奇的FALCON系列采用了最新的INDILINX主控+日本ELPIDA 64MB缓存的方案,NAND FLASH方面还是采用了三星的MLC闪存,比较奇特的是这款64GB的SSD正面只有控制芯片和缓存,所有的8块FLASH芯片都在反面。
来自芝奇官方的参数,其中64MB缓存被标红显示,而最大读取写入速度,按照官方的说法为230MB/s和135MB/s,这个读写速度对于MLC产品来说已经是非常快了。
依旧是来自芝奇的一款产品,TITAN系列的128G SSD,型号为FM-25S2S-128GBT1,还是用MLC闪存的产品。
TITAN的含义是巨人,恐怕芝奇的这个命名意味这个系列产品都是大容量产品吧,呵呵。
通过拆解我们发现,这款产品的主控部分采用了两块JMF602加JM8390做内部RAID 0构造,所谓SSD内部RAID 0,其实就是等于将一款SSD分为两部分,每一个部分使用一个JMF602主控作为一块单独的SSD存在,然后使用JM8390芯片整合“两块”SSD,在不占用外部RAID芯片,接口的情况下达到RAID 0的效果,此款产品虽然没有附带缓存,但是整体读写性能仍然远高于单JMF602方案的产品。
官方参数表明,连续读取速度可以达到200MB/s,连续写入速度可以达到160MB/s,显然RAID 0以后对性能带来了巨大的提升。
对于这十款SSD的横向评测结果大家也都看到了,除去金速的这款产品由于采用了SLC的闪存,在各项测试中表现始终如一的稳定以外,其余9款同样采用MLC的产品在各项考验中却出现了大相径庭的表现,低端产品(主要指的是无缓存方案)在持续写入,小文件写入以及写入IOPS测试中体现出了非常大的问题,具体表现为执行效率低下,速度表现不稳定,写入速度偏低,这其中更多的是由于廉价的JMF602主控性能不足造成,而基于主控能力和固件算法上的差别,各款SSD产品在使用寿命上可能也有非常大的差距,这个我们这里暂时没有办法测试,相信这个才是最关键的。接下来小编基于上述测试结果,来谈下当前关于SSD产品的相关视点。
视点1: 现阶段我们到底需不需要SSD:
SSD现阶段作为一款“奢侈品”,还远远没有达到普及的程度,不过还是那句话,SSD虽然暂时不可能完全取代硬盘,但是合理利用其高性能的特点,将之作为系统安装盘仍然会给我们的PC性能带来质的飞跃,而仅仅作为系统安装盘的话,我们只需要一块32GB的SSD即可作为主流的Vista和Win7的安装载体,这样的话,所花费成本并不会太高,但是带来的性能提升确实是非常可观的,对于追求极致性能的用户来说,配备一块SSD完全是必要的,可行的,不过对于常规用户来说,一块最新款的SATA传统硬盘恐怕就足以应付日常使用了。
视点2: SLC和MLC该如何选择:
从目前来看,SLC产品在写入速度,平均使用寿命上的优势还是比较大的,不过MLC产品通过主控优化,配以高容量缓存的情况下,逐渐在缩小与SLC产品之间的差距。从测试中我们看到,两款贴牌intel X25-M的产品在读取速度和I/O吞吐性能上完全不逊色于SLC的产品,而采用INDILINX方案的两款高端MLC SSD,不仅在读取,甚至在写入上同样不落下风,基于这个情况,虽然MLC产品可能在寿命上还有诸多不足,但是相信在主控和固件的不断改进下,这个问题带来的影响越来越小,而MLC产品在大容量,低成本上的优势会越来越大,所以小编认为,目前阶段已经完全没有必要迷信SLC产品。
视点3: 不带缓存的SSD方案值不值得考虑?
纯从我们之前的测试来看,不带缓存的SSD产品在连续读取,写入速度上的十分不稳定,尤其是廉价的JMF602方案相对intel,三星等方案更为弱势的控制能力,
严重影响了SSD的整体性能,作为系统安装盘的时候,可能导致出现软件安装缓慢,系统发生卡机的现象。不过,测试归测试,实际应用是什么样的呢,小编曾经使用过这些SSD作为Vista的安装盘使用过相当长一段时间,实际表现应该说还是合格的,在正常的操作频度下,发生卡机的情况不是很大,相对于这些小瑕疵,Windows启动,大型软件打开等的速度明显加快,应该说,整体性能还是远远优于传统硬盘的。而目前从市场来看,带有缓存的方案售价仍然比较高,短期内降价到到可以承受的价位仍有困难,所以着急使用的朋友可以先行考虑廉价的不带缓存方案,不过值得一提的是,由于现有磁盘整理软件无法整理SSD,廉价方案的SSD也大都不具有自己整理碎片的能力,所以系统在运行一段时间后SSD会由于碎片增多导致执行效率明显降低,这时候我们唯一的办法就是格式化重装,这一点还是比较令人头疼的。
当前,关于SSD产品的一些争论焦点主要在以上几个方面,而关于SSD的其他相关技术方面的资料和知识,在今后合适的机会下,小编会一一带给大家,敬请大家期待。
在全篇文章的结尾,我们不免要展望下SSD产品的将来,随着计算机其他部件的性能不断提升,传统硬盘作为系统瓶颈的问题越来越严重,可以预料的是,SSD产品必将取代传统硬盘产品成为未来电脑的一部分。
在众多内存厂商着力研发新款固态硬盘的时候,传统硬盘厂商也不甘落后,西数在今年早些时候收购了著名的固态硬盘生产厂商Silicon System,正式进军固态硬盘行业,而三星则向来是固态硬盘主控以及NAND Flash的生产商,虽然希捷和日立暂时还没有动作,但是在不久的将来,他们一定也会顺着潮流而动加入SSD产品的大战之中,不管如何,更多的竞争对消费者来说只会有更多的好处。
同时,受到SATA接口的3Gbit的限制,各大厂商都在着力研究新一代采用PCI-E接口的固态硬盘产品,使用PCI-E的固态硬盘在整体容量,性能上提升更为明显,更适合作为下一代存储介质。
不过,展望归展望,再美好的东西无法普及都是假的,对于我们普通消费者来说,最最关键的是就是价格因素,只有当SSD产品的容量价格比接近或者达到现有传统硬盘的水准,才有可能真正普及到每一个消费者,而作为小编来说,衷心的希望这一天尽快到来。


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