浅谈SSD固态硬盘测试方法的研究

2024年1月23日发(作者：)

2021.09网络信息工程浅谈SSD固态硬盘测试方法的研究张鹏（汉中职业技术学院汽车与机电工程学院在，陕西汉中，723002）摘要：本文对SSD固态硬盘测试方法的研究，为存储器开发者提供了大量的支持，从后端的测试反推开发设计中需要思考的问题，进而不断提高存储设备的各项指标，满足市场对产品的更高要求。关键词：存储器；SSD；测试；指标Research on SSD test methodZhang Peng（School of Automobile and Mechanical and Electrical Engineering, Hanzhong Vocational and Techni-cal College, Hanzhong Shaanxi, 723002）Abstract: The research of SSD test method in this paper provides a lot of support for memory

developers. From the back-end test, we can deduce the problems that need to be considered in the

development and design, and then continuously improve the indicators of storage devices to meet the

higher requirements of the market for ds: memory; SSD; test; index1 SSD固态硬盘介绍固态硬盘简称SSD（Solid State Drive），它是由固态电子存储芯片阵列组合制造而成的硬盘，其结构由控制器单元和存储单元组成。固态硬盘的控制器单元即主控芯片，它是固态硬盘的核心，其作用既可以合理调配在各个闪存芯片上的数据传输，同时也可以作为承担了整个数据交换，连接闪存芯片和外部SATA接口。存储单元即为采用闪存（FLASH芯片）或DRAM作为存储介质。其中，基于闪存FLASH芯片存储介质的固态硬盘这也是较为常见的SSD，它最大的优势是便于移动，并且数据保护不受外接电源控制，能适应于不同环境情况，适合于个人用户使用。同时，它的使用寿命较长，可靠性很高，其使用率和故障率都优于普通家用机械硬盘的数十倍。基于DRAM存储介质的固态硬盘应用范围较窄，对数据的安全保护需要依赖于独立电源。同时，它延续传统硬盘的理念，能被大部分操作系统的文件系统工具进行卷设置和管理，并提供行业标准的FC和PCI接口用于连接其他计算机设备。一直在硬盘上运行操作时，可以直观的看到这些信息的变化状况，这并用折线图显示出来；(2)可自动显示硬盘的健康情况并综合评分值；(3)硬盘出现问题运行后软件会直接提示“警告”；(4)对于全网，该软件免费开源，且支持多种语言。2.2 功能测试软件在SSD功能测试中，使用h2testw和Beyond Compare软件完成测试。h2testw是一款由德国人开发的支持微软免费检测Flash坏块的软件工具，它可以检测目前市场上所有的半导体存储设备的坏块情况。在检测中，该软件通过向选择的目录内写入自行产生的1G大小的文件，然后读出校验的方式确定坏块。同时，它还能测试存储设备的实际读写速度，在速度测试中，前期是写入测试文件并测试数据连续写入的速度，而后期则是读出先前写入的数据并进行校验，计算数据读出速度。Beyond Compare 软件是一款专业级的文件夹和文件对比工具，它可以快速的寻找出两个文件夹或文件的不同之处，并把相差的每一个不同的字节用不同颜色加以表示出来。同时，该软件还支持多种规则对比，例如，不同文件的内容，差错的位置等对比。2 测试方法中相关软件的介绍2.1 开卡测试软件在开卡测试中，会应用到CrystalDiskInfo软件，CrystalDiskInfo是一款硬盘健康监测软件工具,它通过读取S.M.A.R.T信息掌握硬盘健康状况。打开测试软件，就可以立刻读取到硬盘的各项详细指标，包括转速、温度、接口、使用时间等。同时，CrystalDiskInfo会根据S.M.A.R.T的评分做出综合性的评估，当硬盘快要损坏失效时还会发出报警信息。在使用该软件时，它具有较多优点：(1)如果测试软件2.3 性能测试软件在SSD性能测试中，使用AS SSD Benchmark、Crystal

DiskMark、HD Tune Pro、ATTO Disk Benchmark等软件完成各项性能测试。AS SSD Benchmark是一款SSD固态硬盘传输速度测速软件工具，它可以检测出AHCI功能是否开启和4K对齐操作，77

网络信息工程其中，测试内容包含连续读写、4K随机读写、4K随机64队列深度读写和响应时间的反馈表现，并最终给出综合评分。同时，该软件还自带一个可以给出特性曲线，用以描述随着数据模型中可压缩数据占有率（压缩比），性能的变换情况，如图1所示。图1 AS SSD Benchmark操作CrystalDiskMark简称CDM，它能够检测出硬盘的随机4KB读/写速度，连续读/写速度、连续队列线程读/写速度、随机4KB队列线程读/写速度。同时，该软件工具还可进行队列数和线程数、测试次数、测试文件大小、测试对象等，并以此来辨别磁盘的性能及质量的优劣程度，如图2所示。

图2 CrystalDiskMark操作HD Tune Pro也是一款便于操作的硬盘检测工具,其主要作用是完成硬盘健康状态检测,传输速率检测,温度检测及磁盘表面扫描等工作。同时，它还能监测出硬盘的容量、固件版本、序列号、缓存大小以及当前的Ultra DMA模式等。ATTO Disk Benchmark是一款的磁盘数据传输速率检测工具，它使用了不同大小的数据测试包完成测试任务，其中，数据包按0.5K， 1.0K， 2.0K直到到8192.0KB分别进行读写测试，全部测试结束后数据可用柱状图的形式表达出来。使用该工具能够很好的说明文件大小比例不同时对磁盘读取、写入速度的影响。IOMeter是一款功能非常强大的IO测试工具，它不仅可以测试本机的IO磁盘性能之外，而且提供了模拟环境应用的能力，编写的测试脚本可以根据测试要求不同自由选择设置。同时，配置IOmeter 软件还可以被作为模拟任何程序或基准测试程序的磁盘和网络I/O的负载。782021.093 SSD的测试方法3.1 功能测试方法3.1.1 格式化/容量测试为确认SSD固态硬盘显示容量值（按十进制换算成GB）是否符合预期值，即完成格式化容量测试。其测试方法如下：首先用NTFS方式格式化，其次记录各种文件格式的硬盘已用空间和可用空间，要求空间容量是稳定的，不随着每次格式化而变化。然后不同文件系统下容量检查。最后测试多个样品，检查系统显示容量值（按十进制折合成GB）是否符合预期值。3.1.2 读写速度测试为了解产品的读写速度和IOPS性能，完成读写速度测试：待测盘为空盘，需要确认AHCI功能已开启并且4K对齐）。（1）理论性能测试开完卡后，直接利用AS SSD Benchmark、 Crsytal

DiskMark、HDTunePro、ATTO Disk Benchmark、PCMark、TxBENCH、Anvil’s Storage Utilities等软件对SSD固态硬盘进行读写测试，记录相应的读写速度测试结果。BurnInTest老化24h后，再利用AS SSD Benchmark、

CrsytalDiskMark、、HDTunePro软件对SSD固态硬盘进行读写测试，记录相应的读写速度测试结果，比较与原先开完卡后直接测试的读写速度应该相差不大。（2）IOPS性能测试a.利用Iometer软件对SSD固态硬盘进行4KB

100% Random Read&Write 和512KB 100% Sequential

Read&Write 5分钟全盘测试，记录相应的IOPS和MB/S值。b.利用Iometer软件对SSD固态硬盘进行4KB 100%

Random Write 6H以上长时间全盘测试，记录IOPS和MB/S值。c.利用HDTunePro对SSD固态硬盘进行基准读写测试，查看读写速度是否平稳，记录读写速度的最小值、最大值以及平均值。d.在“磁盘管理”下对SSD固态硬盘进行分区格式化，再删除分区确认SSD处于“未分配”状态，再利用HDTunePro对SSD固态硬盘进行基准读写测试，查看读写速度是否恢复到初始的值且平稳，记录读写速度的最小值、最大值以及平均值。（3）传输性能测试

测试中分单个文件及文件夹传输测试，单个文件的容量为4G左右的影音文件，文件夹为系统盘下的Windows系统文件（零碎文件居多），测试方法为将测试文件通过Fastcopy软件传输到测试盘，并计录下拷贝速度和拷贝时间。3.2 性能测试3.2.1 Windows开机时间为明确SSD固态硬盘在Windows7的开机时间，故需完成开机时间测试。第一，在BIOS下开启SATA下的AHCI选项，然后对待测盘进行Windows7系统安装。第二，系统安装完成后，重新启动电脑。第三，用秒表记录Windwos7开机时间。第四，多次测试不同样品，确定开机时间是否达到预期值。（注

2021.09网络信息工程（3）向第三方测试架构设备厂商学习，对行业协议等标准进行学习把握，把比较好的进行吸收、消化，再转化为自己的测试标准，同时在过程中会发现新的测试方法和测试标准来提高自己。3.2.2 拷贝比较测试为了解产品全盘读写的速度以及测试产品在数据传输中的可靠性。测试方法如下：①利用H2Test软件进行全盘读写一次，记录读写速度；②H2Test测试通过后，格式化待测盘，从电脑双窗口拷贝多层目录文件到待测盘至满盘。③利用BeyongCompare比较源文件和待测盘文件。④用50片样品做重复测试，最终，经H2test全盘读写速度符合预期，没有报错。参考文献[1]王伟.硬盘接口及SSD升级研究[J].科技创新导报.2017

(26).[2]王健.超高速存储深度解读SSD[J].电脑爱好者.2019.[3]陈琦.浅谈固态硬盘的性能与应用[J].科技风.2016(20).[4]王健,李金凤,边福强,刘欢.存储器的测试技术[J].计量与测试技术.2005(04).[5]李金凤,曹顺,汪滢.嵌入式存储器测试方法研究[J].计量与测试技术.2004(12).[6]李宁,李战怀.基于黑盒测试的软件测试策略研究与实践[J].计算机应用研究.2009(03).4 做好测试工作的方法（1）向SSD公司求索软件算法架构，芯片设计架构和特性，确保与芯片和软件沟通无障碍；同时，提出产品硬件、软件、IC设计的深层次问题，并且，基于产品特性建立自己独特的测试方案。（2）向专业测试工作者学习，专业测试工作者遇到问题全面且具有针对性。通过网络资源寻找答案，完善自己的思路和方法。（上接第126页）惯。每个项目相关知识点学习完后，针对项目电路的理论分析和焊接测试进行考核评价，完成理论与实践的考核。通过近四年的改革实施，提高了学生学习的积极性、分析问题和解决问题能力以及团队协作能力。学生的不及格率大大降低，近两年都在2%以下，学生满意度也达到90%以上；我校在2019年全国大学生电子设计竞赛中获奖规模实现了历史突破；该课程获得校级应用型课程大赛二等奖，教育部学校规划建设发展中心、应用型课程建设联盟举办的应用型说课竞赛中获优秀奖。但是我们的学生整体自学能力欠佳，还需要多引导，培养学生的自学习惯，提高学生的自学能力。[2]安兰珠.浅谈任务驱动教学法在模拟电子技术中的应用[J].大家,2011(3):111-112.[3]朱如琪,陈赜,彭容修.实行启发式、讨论式、发现式的教学方法─关于“电子技术基础”课程教学的实践与探索.电气电子教学学报,2000(1):83-85.[4]徐国艳.基于学习成效金字塔理论的远程混合式教学设计与实践[J].计算机教育,2020(6): 17-20+29.[5]周正,宋宇飞.采用“任务驱动”法进行模拟电子技术基础教学[J].课程教育研究,2017(50):232+235.[6]李华.模拟电子技术项目化教程[M].北京:电子工业出版社,2017.[7]夏锦鉴.课程教学过程性考核方法改革的初步研究[J].法制与社会，2018(11):195-196.[8]陈静,史雪飞“模拟电子技术”.课程教学改革与实践[J].高等理科教育,2020(3): 119-123.参考文献[1]王迷迷,郑英,黄丽薇,高建国“模拟电子技术基础”.课程教学改革探索[J].电气电子教学学报,2016(5):26.（上接第47页）Heat Mass Transf 50(15-16): 2859–2873.

[8] Adham AM, Ghazali NM, Ahmad R (2013) Thermal

and Hydrodynamic Analysis of Microchannel Heat

Sinks: A Review. Renewable and Sustainable Energy

Reviews 21(C): 614-622.[9] Dede EM (2009) Multiphysics topology optimization

of heat transfer and fluid flow systems. COMSOL

Conference.[10] Alexandersen J, Sigmund O, Aage N (2016) Large

scale three-dimensional topology optimisation of

heat sinks cooled by natural convection. Int J Heat

Mass Transf 100: 876–891.

[11] Alexandersen J, Niels A, Andreasen CS, Sigmund

O (2014) Topology Optimisation for Natural

Convection Problems. Int J Numer Methods Fluids

76(10): 699-721.

[12] Sigmund O, Petersson J (1988) Numerical

instabilities in topology optimization: a survey on

procedures dealing with checkerboards, mesh-dependencies and local minima. Struct Multidiscip

Optim 16(1): 68–75.[13] Wang FW, Lazarov BS, Sigmund O (2011) On

Projection Methods, Convergence and Robust

Formulations in Topology Optimization. Struct

Multidiscip Optim 43(6): 767-784.[14] Svanberg K (2002) A class of globally convergent

optimization methods based on conservative

convex separable approximations. SIAM Journal On

Optimization 12(2) :555–573.79