过去的半年里,对于固态硬盘的25nm制程的导入和SATA6Gbps的过渡已经让我们有些疲惫了,特别是SandForce方案的这个市场更是逐渐升温。我们见证了OCZ率先导入25nm制程时遇到的尴尬境地,见证了OCZ为抢先市场推出采用SandForce SF-2281主控的固态硬盘而不得不采用ES版芯片,更见
SF-2281主控 低调庄重的博帝野火SSD
在刚刚过去的半年里,对于固态硬盘的25nm制程的导入和SATA6Gbps的过渡已经让我们有些疲惫了,特别是SandForce方案的这个市场更是逐渐升温。我们见证了OCZ率先导入25nm制程时遇到的尴尬境地,见证了OCZ为抢先市场推出采用SandForce SF-2281主控的固态硬盘而不得不采用ES版芯片,更见证了SandForce爆出SF-2000主控Bug后急于召回的窘境。当然这些阻碍并不能妨碍任何一家存储厂商对它的热忱,只是走过半年后我们需要一个稳定的产品,这时候博帝Wildfire野火系列走到了笔者的面前。
美商博帝科技(Patriot Memory)这家1985年成立的公司,给人的印象一直是不温不火,行事低调的风格,当然其超频内存也常常被玩家津津乐道。如今博帝在闪存领域也开始大做文章,32GB Class10 SDHC存储卡、采用四通道技术的USB3.0闪存盘都相继问世,采用SandForce SF-2281主控的SATA6Gbps固态硬盘自然也不会落下队伍。
博帝Wildfire野火系列固态硬盘早在2月份就初露头角,但是直到6月份响应的产品才相继发出,直到7月下旬笔者收到这款固态硬盘的120GB版本,实在颇费周折。
目前博帝主要拥有Torqx 2、Inferno以及Wildfire三大系列固态硬盘,分别面向主流、性能级和发烧级市场。如今,在博帝之前,已经有OCZ、海盗船、威刚、芝奇等几大厂商先后展示并推出了采用SF-2281主控的产品,博帝能否在这一大军之中占据一席之地,还看我们今天的详细解析!
DuraWrite是关键 SF-2000特性回顾
相比SandForce SF-1200/1500系列,SF-2000系列主控沿用了DuraClass技术,同时还增加了对ONFI2和Toggle接口规格的闪存的支持,支持AES-256bit加密,支持ECC以及可选的断电保护功能。
经典的DuraClass技术,它包含RAISE、DuraWrite等技术。RAISE是一项类似于RAID5的功能机制,是一个独立的冗余数组结构,这个功用的主要目标,是在于改进故障机率,保障压缩数据的安全。这项技术也是配合DuraWrite技术而运作的。
DuraWrite是SandForce系列主控的核心。了解DuraWrite首先需要知道垃圾回收(Garbage Collection),这在SandForce上被称为“Recycler”。由于闪存进行写入操作的最小单位是页,而擦除操作的最小单位是块,一般一个块为128~256个页。这样原本可能只需要写入4KB的数据,但是因为这个块中存在数据,就需要先擦除整个块然后再重新进行写入操作,最后就变为实际写入512KB甚至1MB的数据。写入放大达到了128或256。
在实际中,较低档次的固态硬盘写入放大率一般在10到20倍左右,英特尔的方案可以达到1.1倍,而SandForce的方案则只有其一半不到,平均只有0.5倍。原因就是这个DuraWrite技术拥有一个数据的实时压缩机制。
SandForce的测试指出,完整安装Windows 7和Office 2007需要写入25GB的数据,但是经过实时压缩实际写入到闪存的数据只有11GB。当然我们在系统中所看到的仍为25GB。这种压缩算法可能是一种重复数据删除技术,或者说是一种数据约减算法。
这项技术确实可以带来很多优点,特别是性能上。写入的数据少了,相对来说速度自然就翻倍了,而读取操作同样如此。显然对于SandForce 能够标称高达500MB/s的写入速度是在最好情况下的成绩(数据可以被实时压缩),而读取550MB/s的速度可以认为是受到了主控提供的通道的能力的限制或者SATA6Gbps接口带宽的限制,这从我们后面的测试就可以看得出来。
同样,经过压缩之后,写入闪存的数据少了,所以实际磨损程度也被减小了,这就变相使得MLC的写入寿命得到延长,甚至接近SLC的写入次数,一些文档中的这种说法并非没有道理。
断电保护,这是英特尔在所有第三代固态硬盘中重点增加的一项功能,而在SandForce的方案中作为可选项提供。后者的方案是配备有一个0.09F的大容量电容以保证断电之后数据还可以写入到闪存当中,防止丢失。然而英特尔表示这样的设计是没有必要的,因为这种高速缓存的数据量很小。为此,英特尔为320系列配备了6个470μF并联电容,同时报告指出,多电容并联可以带来更好的可靠性,就算其中一个坏掉,其他的电容还可以正常工作。
野火毫不张扬 博帝Wildfire外观赏析
博帝Wildfire固态硬盘的包装也是延续了博帝的这种低调不张扬的风范,全黑色的盒子,显眼的Logo,没有任何额外多余的配图或样式,这也许也是一种高端的象征吧。
外包装可以这样打开,查看里面的说明文字
打开盒子内部印有一系列说明,不过笔者认为有些文字是多余了,因为里面居然还包含SATA数据线和电源线接口阵脚的定义,另外还包含博帝系列固态硬盘的基本通用规格,以及安装和使用说明。应该说这个说明并非是为Wildfire定制的。
Wildfire野火的外观并不狂野,但整体感觉还是比较协调
外壳的材质方面,Wildfire摸起来既像塑料,又像金属,并经过磨砂处理,整体质感非常强烈
包装中附带2.5英寸转3.5英寸托架,方便PC用户升级
东芝34nm颗粒 博帝WildfirePCB解析
这里必须强调的是,博帝Wildfire并没有采用25nm制程闪存颗粒,而是依然停留在30nm级阶段,可能会丧失一定的价格优势,但是却保证了原有的P/E(编程/擦除)次数。
PCB正面只有一个主控芯片
PCB背面,配有8颗16GB的NAND颗粒,组成128GB的物理容量
SandForce SF-2281主控芯片芯片,编号为SF-2281VB1-SDC,之前有OCZ采用过的ES版本的主控,编号为SF-2281TB1-SDC-ES。
这款博帝Wildfire 120GB固态硬盘采用了8颗编号为“TH58TAG7D2FBA89”的NAND MLC颗粒,支持Toggle DDR1.0规范,采用BGA封装,制程为34nm。单颗容量则为16GB,每个颗粒应该包含了4个Die,每个Die容量为4GB。
有好习惯不怕糟蹋 SSD保养使用建议
虽然固态硬盘有零噪音、温度低等诸多优点,但是SSD的缺点也是有的,它的写入次数存在限制,从而会影响SSD的使用寿命。而且考虑到其工作机制和特点,日常的系统设置和保养也显得非常重要。这不单是保证寿命,也是保证性能和稳定性。
Windows 7+AHCI必须:首先对于新PC用户,在安装系统时,强烈建议使用Windows 7系统,并在BIOS中打开AHCI,同时在安装系统时不要外挂其他的机械硬盘,这样Windows 7就应该自动识别SSD,并开启相应的优化。开启AHCI模式也是开启了NCQ功能和TRIM的支持,NCQ对SSD性能的影响非常明显,而玩过SSD的朋友应该知道TRIM是多么的重要。当然前提是,你要确认你的固态硬盘是否支持NCQ和TRIM。
注册表开启AHCI:对于那些已经在IDE模式下使用Windows 7的用户,可以通过修改注册表的方式方便地更改。打开注册表,进入HKEY_LOCAL_MACHINE / SYSTEM / CurrentControlset / Services,选择msahci,点击右边文本框中的start,将其数值改为“0”即可。重启进入BIOS设置为AHCI,然后进入系统安装驱动即可。
不要尝试组建RAID:不要尝试将两块固态硬盘组建成RAID模式,因为那样将会失去TRIM的支持。此外,不要把SSD的容量塞满,否则磨损平衡(Wear Leveling)机制就无法发挥,写入增大持续增加,颗粒损耗也会相当快!
不要使用碎片整理工具:同时,我们在系统中,完全没有必要使用Windows自带的碎片整理工具,碎片整理时会进行频繁的读写操作,对本身写入次数就有限制的SSD来说弊远大于利,最关键的是现在还没有适合于SSD的碎片整理工具。但这并不意味着固态硬盘不需要碎片整理,SSD的垃圾回收机制就是一个自带的,集成在主控内部的很好的碎片整理功能。
固件比损耗更重要:那么,有些人可能还会担心固态硬盘的写入寿命问题,其实这是有点多余的。绝大部分挂掉的固态硬盘都是因为固件故障引起的,就像很多机械硬盘的固件问题一样。通常像SandForce主控固件更新得比较频繁,所以奉劝大家除非是强烈建议,否则没事的时候不要尝试刷固件,即便是比较稳定的英特尔也难免在固件上栽跟头,比如最近的“8MB门”事件。
既然厂商都承诺实行三年质保,所以在质保期内以PC用户的使用强度来说不会出现因为损耗而挂掉一块固态硬盘的现象。
为了防止意外发生,笔者建议大家使用固态硬盘时将个人文件有机地管理起来,并定期做备份,有个防备一定是好事。
四组测试大考验 测试平台和方法说明
笔者将固态硬盘的评测分为四部分:连续读写性能的对比、4KB随机存取性能的对比、PCMark系统基准性能的对比以及模拟稳定态的效能测试。由于固态硬盘的独特性,很难在很短的时间内全面掌握其综合效能,所以我们的测试依然作为参考而进行。
测试软件方面笔者分为四个组:
HD Tune和ATTO Disk Benchmark分为第一组,作为基准测试软件用于衡量SSD的基本效能。因为就现在来看,HD Tune并不太适合作为测试SSD使用,但是有时却可以很好地反映SSD当前的状态,加之这款软件又是很多用户所钟爱的硬盘测试工具,所以和ATTO一样作为参考测试软件,因为后者却是很多SSD厂商在宣传时非常钟爱的。
第二组包含CrystalDiskMark和AS SSD Benchmark,这两款软件简单易用但测试项目很有参考价值,他们在真实的LBA空间内,可以比较准确地衡量SSD的连续读写、4KB随机读写、高队列深度下的4KB随机读写性能。同时仍有一些额外的测试项目,可以很好地反映SandForce主控的特性。
第三组以IOMeter为基准,使用全新的1.1.0 RC1版本。这款软件的特点是自定义项目非常丰富,可以指定数据样本,可以指定测试文件大小。将固态硬盘分出8GB分区进行测试,依次测试固态硬盘在QD(队列深度)为1、2、4、8、16以及32这6种环境下的4KB随机读写性能,汇总成为趋势图。
第四组为PCMark系统基准效能测试软件,同时使用Vantage和7两个版本。PCMark采用模拟我们日常中真实的系统应用来进行,如视频、图片、多媒体、程序加载等等。而PCMark 7针对SSD测试进行了优化,最终性能差异不会有PCMark Vantage那样明显。
基准参考:HD Tune和ATTO软件测试
●HD Tune Pro 4.60
HD Tune Pro 4.60是一款功能全面的硬盘测试及诊断工具,是基于数据包拷贝的测试软件,默认使用的是64KB数据包以测试硬盘的连续读写性能。通过测试曲线可以很清晰地看到固态硬盘每个区块的性能情况,同时还可以看到随机存取和突发速率性能的情况。
平均读取速度420.4MB/s,存取时间为0.030毫米,这个成绩相当出众,领先我们普通的7200转机械硬盘400多倍。
平均写入速度达到383.4MB/s,因为HD Tune的写入测试不是基于真实的LBA空间进行,因此你很难说这个测试结果能够代表什么。
●ATTO Disk Benchmark 2.46
ATTO Disk Benchmark是一款简单易用的速率检测软件,可以用来检测硬盘,U盘,存储卡及其它可移动磁盘的读取及写入速率,该软件使用了不同大小的数据测试包,数据包按0.5K,1.0K,2.0K直到到8192.0KB进行分别读写测试,测试完成后数据用柱状图的形式表达出来. 很好的说明了文件大小长度不同对速度的影响。
ATTO Disk Benchmark默认在队列深度为4的环境下使用数据为全0的样本,这正中SandForce主控的下怀,因为这样的数据是可以被无线压缩的,测试的结果是固态硬盘在最佳状态下的理想数值,达到了惊人的550MB/s和485MB/s。
理论测试:CDM和AS SSD软件性能测试
●CrystalDiskMark 3.0.1
CrystalDiskMark是一款简单易用的软件,它通过真实的数据测试样本来测试硬盘的连续读写性能、同时还可以检测4KB随机读写性能以及高队列深度下的性能表现。
●AS SSD Benchmark 1.6
AS SSD Benchmark是来自德国开发者开发的专为为测试SSD设计的软件,可以测试出固态硬盘的持续读写性能,包括单线程和多线程下的4KB小文件的传输性能等等,成绩显示可以分为两种,一种是MB/S的形式,另一种是IOPS形式。这款软件还包含文件拷贝测试和压缩
这款软件的测试数据样本是难以压缩的,所以如果你看SandForce SF-1200系列主控方案的产品,其成绩相比ATTO Disk Benchmark要低不少。
总分超过700分,这在以前可是很罕见的
使用AS SSD自带的Copy-Benchmark测试固态硬盘的文件拷贝性能,分为ISO连续文件、Program零碎文件以及Game文件。成绩都处在150MB/s上下。
实时压缩是关键 DuraWrite特性测试
文章第二页提到,SandForce有一套出色的数据压缩算法DuraWrite,如原来100MB的数据如果可以压缩到50MB,那么写入性能自然可以提高一倍,同样读取速度也可获得一样的成绩!
不过这种压缩算法在面对已经被压缩的数据时就无能为力了,比如图像、视频等多媒体文件或者一些容量很大的压缩文件,这时候我们所看到的速度就是NAND的真实速度!所以这套算法更加适合系统应用。
至于什么样的数据可以被压缩,测试软件是可以设定的,就像ATTO默认所采用的测试样本一样,如果采用全0000数据或者全FFFF这样的数据,可以被无限压缩,如果是随机数据则难以压缩。压缩之后的测试则会大增。
不可压缩数据(随机数据样本)
可压缩数据(全0数据样本)
新版本的AS SSD Benchmark自带一个压缩比的测试项目,从这个截图中可以明显地看到,随着压缩比(X轴)的增高,读写速度(Y轴)不断攀升。显然绿线所代表的读取速度是受到了主控或接口带宽所限,最终只锁定在500MB/s上下。
随机存取:IOMeter 4KB随机读写测试
●IOMeter 1.1.0 RC1
IOMeter是一个单机或者集群的I/O子系统的测量和描述工具,最初由英特尔公司在1998年2月17日的英特尔开发者论坛(IDF)上宣布。由于IOMeter的自定义项目非常丰富,可以调节测试范围、数据块大小、处理模式等等,因此很多评测并不将它作为测试项目,因为各家的测试环境设置不尽相同,你很难在不同的设置环境下获得相同的数据。
笔者将SSD分出8GB LBA空间,IOMeter设置为4KB随机读取/写入,设置4KB对齐,测试数据为Repeating Bytes,依次在QD为1、2、4、8、16和32这6中环境下进行测试,每次测试持续2分钟。最终记录每次的IOPS数值。
QD=32下的4KB随机读取性能达到46766 IOPS
QD=32下的4KB随机写入性能达到84069 IOPS(达到标称的85K IOPS性能)
通过这个对比可以很明显地看到不同QD下的性能表现,随机写达到85K IOPS已然是最高值,也是SF-2281主控SSD中的顶级水平。不过SandForce SF-2281主控只支持到32位队列深度,因此不要指望队列深度进一步增加还能获得进一步的性能提升。
成绩对比:博帝野火全面领先上一代
连续读写能力是衡量硬盘在持续不断地进行顺序读写操作时所具备的性能,简而言之它类似于我们进行单个大容量文件拷贝时的性能。对于固态硬盘来说,借助多通道的优势,它的连续读写能力可以达到一个非常不错的状态,特别是对于SandForce主控来说,很容易达到接口的理论带宽上限。
注:对比成绩以CrystalDiskMark 3.0为基准,目前还没有评测过其他的SandForce SF-2281主控的固态硬盘,待日后数量增多时,可以更加清晰地了解博帝Wildfire的水平与档次
可以看出SandForce SF-2281主控相比上一代SF-1222(OCZ Vertex 2)以及Intel 320都有着比较明显的优势,特别是在全0的数据时优势更加明显。不过以SandForce主控特性来看,这些在空盘状态下的测试成绩仅供参考。在进入稳定态后写入速度会受到限制,这一点可以查看文章倒数第二页的测试。
系统基准:PCMark Vantage性能测试
相对于理论的连续读写测试和随机读写测试,PCMark Vantage的测试项目更加偏重于实际应用,它可以更加出色地体现出不同硬盘在真正系统应用中所达到的性能。
PCMark Vantage硬盘测试的整个过程将花费大约20分钟的时间,机械硬盘和固态硬盘在测试时间上没有太多差异,虽然最后会给出一个总分,但是众多子项测试的最终性能也会包含其中。其中包括Windows Defender、游戏、Windows图片加载、Windows启动、MovieMaker视频编辑、Windows媒体中心,WMP音乐加载以及应用程序加载8个项目。
注:测试在从盘的空盘状态下进行
最终成绩为75210分
博帝以SF-2281主控的优势,远远抛开英特尔320系列和SandForce SF-1222系列固态硬盘,即便是采用Marvell 88SS9174主控的浦科特M2S系列,因为随机存取性能没有优势也无法得到很高的成绩。至于采用JMicron方案的金士顿SSDNow V系列和V100系列,其性能表现只适合于尝鲜的入门级用户。但他们均有着数倍于机械硬盘的性能。
5300分 PCMark 7系统基准效能测试
PCMark 7是Futuremark最新推出的一款整机性能测试软件,它依旧采用脚本测试的方式模拟实际使用情况,不过一项很重大的改进就是,在存储部分针对SSD的应用做了一些多任务测试。
博帝Wildfire 120GB的最终成绩为5305分
浦科特PX-128M2S-04(1.01)的最终成绩为4997分
PCMark 7的测试评分更贴合真实的使用感受,而PCMark Vantage的测试结果就显得有些夸张了,相对来说它更像是基于理论的测试软件,除非是高负载IO操作的应用环境,否则对于PC用户而言他们之间的差距远比测试软件所体现的小。
使用后性能仅70% TRIM/垃圾回收测试
在进行此项测试之前我们应该先了解一下“稳定态”这个概念。在整个固态硬盘的使用周期内,99%的时间都处于稳定态。当固态硬盘的所有颗粒都被编程过一次之后,整个SSD可能充满零碎数据,TRIM和垃圾回收机制开始运作,既是进入了稳定态阶段。这些机制都会占用主控资源,将会影响读写性能,而对于SandForce主控来说,进入稳定态后SSD的写入性能将会被限制在原有的60%左右。
初始状态的性能
将SSD填满后的性能
将硬盘填满,并使用IOMeter进行接近1个小时QD32下的4KB随机写入操作之后的测试结果,读取性能并没有受到太大影响,而写入性能则大幅度衰减,QD32下的4KB随机写入性能甚至不如QD1的速度,说明这时SSD完全无法发挥多通道带来的好处。
使用HDTune软件测试也显示速度大幅度下降,说明此时SSD处在较差的性能之时,所以说HDTune不适合作为SSD测试用了。
手动将SSD中的所有文件删除,立即启动HDTune软件测试,发现前半程一直处在0.0MB/s的性能上,说明此时SSD在做TRIM和垃圾回收,完全占据了主控的资源。操作完之后可以立即恢复到400MB/s的性能水平。
进入稳定态后写入速度被限制在了175MB/s上
恢复之后重新使用CrystalDiskMark软件测试,发现此时速度依然没有恢复到最初性能,写入速度被限制在了175MB/s上,符合SandForce主控在进入稳定态后只保留70%写入性能的机制。应该是模拟出了处于稳定态时的速度。
即便如此,SandForce主控依然可以通过实时压缩机制达成更高的写入速度,因此限制速度也是SandForce权衡性能和寿命之后所作的合理明智的操作。
售价2399元 博帝Wildfire评测总结
正如文章开头所提到的,虽然OCZ抢先一步推出SandForce SF-2281主控的固态硬盘,但是却和SandForce一同,在稳定性方面遭遇了重重麻烦。其实我们可以看到,整个上半年采用这一主控方案的产品,我们几乎只有OCZ的Vertex 3可以买到。总之,随着SF-2281主控趋于稳定,以及下半年海盗船、芝奇、博帝、威刚、金士顿等众多厂商参与其中,SandForce的SATA6Gbps时代才算真正来临。
大家应该还记得OCZ的Vertex 3系列,包含标准版和MAX IOPS版本,前者由于采用的是25nm制程颗粒,速度方面有一定损失,而这款博帝Wildfire和Vertex 3 MAX IOPS一样都采用了30nm级颗粒,因此4KB随机写性能均可达到最高85K,完全处于SF-2281的顶级水平。
当然,博帝Wildfire固态硬盘充分发挥出了SF-2281主控的全部效能,无论从高达500MB/s的连续读写测试,高达85K IOPS的随机读写测试都可以见证到远远高出上一代SATA3.0Gbps固态硬盘的激动情形,较高的TRIM和垃圾回收效率,并借助DuraClass技术,保证了固态硬盘在进入稳定态之后的速度和寿命的延续性。而在价格方面,120GB的官方报价为2399元,240GB的官方报价为3999元,适合发烧友选择,笔者期待这款产品在正式上市之后价格可以进一步降低,并推出60GB版本,为更多的PC用户提供升级便利。
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