揭真相:SandForce主控SSD性能都一样?

PChome | 编辑: 孙伟 2012-05-03 05:33:00原创 返回原文

闪存也是关键 SF主控SSD性能都一样?

目前很多人知道衡量固态硬盘性能的最佳标准就是看其主控方案,主控的档次影响了一款固态硬盘最终的价位。但是以目前烂大街的SandForce主控固态硬盘来说,产品线十分庞大,同容量、不同型号产品之间差异可能达到数百元,但是几乎每一款产品都标称有读550MB/s写500MB/s的性能,至少也有450MB/s,这其中差异何在?

就拿OCZ的产品举例:同样基于SandForce SF-2281主控,OCZ Vertex 3 Max IOPS 120GB售价达1400元之上、Vertex 3 120GB在千元上下,而Agility 3 120GB的价位目前已经来到900元之下。

其实按照OCZ官方给出的数据,至少450MB/s的速度是他们的最大读写性能(Max Read/Write: up to XXXMB/s),最大速度意味着什么呢?除此之外,而细心的朋友也可以发现,他们之间的性能差异更多来自IOPS,比如OCZ Vertex 3 Max IOPS 120GB标称的4KB随机写达到75K IOPS,而Agility 3 120GB的4KB随机写标称为50K IOPS。

厂商标注的其实是最大性能

如果你稍作研究查查资料,就可以进一步发现这三款产品的差异所在,他们所采用的闪存分别是东芝32纳米Toggle DDR Mode MLC闪存、IMFT 25纳米同步模式ONFI 2.2 MLC闪存、IMFT 25纳米异步模式ONFI 2.2 MLC闪存。

显然,主控方案虽然能在很大程度上决定一款固态硬盘的性能水平,但是作为存储介质,闪存颗粒的种类也是一大很重要的因素。就像是一支足球队的水平并不只是由教练或几名外援所决定。

ONFI与Toggle DDR闪存

这个比喻虽然不是非常恰当,但是却足以让你明白:买固态硬盘,光看主控是不够的,相同主控的固态硬盘并不意味着性能就相同!我们必须要恶补一下关于闪存的知识。特别是当你在购买SandForce主控固态硬盘的时候更是如此。

不同闪存之间的成本差异决定了价格的差异,最终也决定了性能的差异。那么他们的差异到底有多大呢?当然如果你是高手当然可以忽略本篇文章,但是笔者相信大部分对固态硬盘跃跃欲试的人还不是很清楚!


 

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为何SandForce SSD标称都是550和500

先不急于讨论闪存,首先我们来看看为什么只要采用SandForce SF-2281主控的固态硬盘都敢标称读550MB/s和写500MB/s的性能。

我们知道MB/s是指每秒钟传输的字节数量,以250MB/s的速度写入一个2GB的文件理论需要8秒。但是,如果表面上是写入2GB的文件,而实际只写入了1GB的容量,那么速度不就是可以翻倍了吗?表面看上去是在说笑,但实际SandForce主控就是这么运作的。

●要写入的数据少了,速度自然就快了

这其实是SandForce主控方案的核心技术——DuraClass中的DuraWrite机制,它通过独特的实时压缩/解压缩技术,减少实际写入闪存的数据量。即是说,在写入数据时进行实时的压缩操作,将压缩之后的数据存放在闪存中,而在读取时,再解压缩出来。虽然你可能会认为这种压缩/解压的过程会消耗很多主控资源,但得益于主控性能和算法的强大,这种操作带来的延迟并没有对数据存取的整个过程带来多大影响。

从技术角度来说,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。

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。

●要写入的数据少了,损耗也就少了

这项技术确实可以带来很多优点,特别是性能上,已经无需多言。也基于此,显然对于SandForce SF-2281主控固态硬盘能够标称高达550MB/s的读取速度和500MB/s的写入速度是在最好情况下的成绩(数据几乎可以被无限压缩),而这个时候几乎不依赖于颗粒的性能,完全是主控的性能。所以任何SF-2281固态硬盘都敢标称这个数字。

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。

什么样的数据可以被压缩?已经被压缩的数据或者加密数据是很难被压缩的,这意味着常见的视频、图片、音乐等文件格式的文件是不适合DuraWrite机制的,而系统中存在的诸多零碎的小文件,以及垃圾文件,很多是、是可以被主控压缩的。这同时也意味着SandForce主控采用的垃圾回收策略(简单来说就是固态硬盘内部的碎片整理)也会和其他主控有所不同。

闪存肯定很重要:Toggle和ONFI介绍

我们刚刚说到,DuraWrite机制可以变相使得MLC的写入寿命得到延长,那么现在我们就来谈谈目前市售SandForce SF-2281固态硬盘经常采用哪几种MLC NAND闪存颗粒。

首先,闪存是分为很多标准的。其中,以英特尔、美光、海力士为首的NAND厂商所主打制定的闪存接口标准为“ONFI”,而以三星和东芝阵营为首的NAND厂商当前所主打的则是“Toggle DDR”。

英特尔25纳米ONFI 2.2标准的MLC NAND闪存

目前基于SandForce SF-2281主控固态硬盘多采用ONFI 2.2标准的闪存,其带宽达到166MT/s~200MT/s,并增加了“同步和异步”模式,简单来说,主控可以通过发送同步指令激活NAND闪存上的同步时钟信号,以工作在同步模式。从性能测试来看,工作在同步模式下的固态硬盘在持续性的读写操作上有着更好的性能表现,目前中高端SandForce SF-2281固态硬盘均使用的是同步时钟。

东芝32纳米Toggle DDR Mode 1.0 MLC NAND闪存

Toggle DDR Mode标准源自三星和东芝于2010年6月联合制定的全新NAND闪存接口标准。这里所谓的“DDR”其实和DDR内存的道理是一样的,利用DQS信号的上升沿和下降沿都进行一次数据的传输,速度自然翻倍。

目前东芝32纳米Toggle DDR Mode 1.0的标准其接口带宽可以达到133MT/s,而最新的2.0标准和ONFI 3.0一样可以达到400MT/s的接口带宽。但目前采用Toggle DDR Mode 1.0标准的SF-2281固态硬盘数量较少,采用2.0标准的东芝24纳米颗粒产品从笔者收集到的消息来看目前还没有出现。

有同步异步之分 主流SF SSD颗粒收集

从刚刚的分析我们可以看到,基于SF-2281主控固态硬盘采用的颗粒种类是非常多的,但采用何种颗粒完全由厂商自己决定,但又不明确标出,由于SandForce官方也并没有类似的分级标识,加之市场上品牌数量众多,最终消费者很难抉择。

当然厂商也没有这样的义务,我们也可以从一个厂商推出的两三个系列的产品线以及价格差异来自行揣测。所以这里笔者干脆直接做个汇总,对市场上常见品牌所采用的颗粒搭配做个分门别类:

关于这个表格,笔者说明以下几点:

1.笔者列出的几大系列都是目前国内市场上容易买到,以及比较热门的SandForce固态硬盘产品。其中的颗粒说明是笔者收集到的资料,虽然列出了部分产品根据不同的批次会采用不同的颗粒,但并不代表其他产品没有这样做过,整体来说只供参考。

英特尔SSD 520系列固态硬盘采用的ME2颗粒

2.ME2颗粒出现在OCZ和威刚S511的早期产品上 ,金士顿HyperX SSD和英特尔SSD 520、SSD 330也都采用ME2颗粒。ME2属于ccMLC等级,,即计算级MLC,P/E(编程/擦写周期)为5000次,AFR小于0.1%;最新一批所采用的ME3颗粒,专为消费产品打造,P/E为3000次,AFR小于1%。

新一批的中高端产品采用的ME3颗粒

3.至于目前泛滥于中低端产品的ME1颗粒,说法较多,P/E有说5000次的、有说3000次的、也有说1000次的。实际上ME1是最低端的,AFR小于1%。其中,2010年产的ME1颗粒只能工作在异步模式下,而2011年产的修改了内部电路引脚,可以工作在同步模式下。年份信息也可以从颗粒上看到。而ME2和ME3本身即为同步模式。

2011年的ME1颗粒可以工作在同步模式,但ME1仍是最低阶的

4.目前美光的颗粒编号比较明确,我们只注意尾号即可,CBAAA即为异步模式,CBAAB即为同步模式。不同品牌的产品虽然可能会采用不同的颗粒,但是同步/异步模式是不会变的。

你看到CBAAB或者“-12”就意味着同步模式

5.其实P/E是厂商给出的最低值,实际使用得到,说白了也就是如果你不是每天都写入大量的垃圾数据,而是稍有保养的话,最终的寿命会大于预估计时间的。总之我们不必为了3000次看似很少的数字而担忧。

测试出真相 不同闪存的SSD差异很大

●使用不同数据模型对比多款SandForce固态硬盘

虽然ME1、ME2、ME3大量存在在各类产品中,而且随着批次的不同也会不同,他们之间的品质也各不相同,但如果是工作在同样的模式下,也能跑出相同的性能。因此这里笔者挑选几款性能相近的产品,容量均为120GB,使用大家经常见到的CrystalDiskMark软件进行简单测试。

既然SandForce的DuraWrite机制会因为数据的可压缩性而产生差异,那这里就采用两个极端的数据模型:难以被压缩的随机数据,以及几乎可以被无限压缩的全0的重复数据。

将结果进行排列,可以很容易的发现,在全0的重复数据模型下,所有的固态硬盘表现都相近,连续读取速度都在500MB/s以上,写入速度也能达到480MB/s以上(根据测试平台的配置差异该数值也会有差异)。但是在随机的难压缩数据模型下,差异却相当明显,大致分为了三个阵营:

1.采用东芝32纳米Toggle DDR Mode 1.0 MLC NAND闪存的两款产品性能最佳,连续读取速度在500MB/s以上,连续写入速度也有近260MB/s的表现

2.而工作在同步模式下的数款产品,读取也能达到500以上,但是连续写入性能就只有160~170MB/s

3.至于更低的工作在异步模式下的几款产品,如OCZ Agility 3 120GB,其连续读取性能仅有210MB/s不到,连续写入速度表现尚可达到140MB/s。

显然550和500这两个数字是很有水分的,只不过一些认真的厂商会告诉你这是最大性能(Max Read/Write),也就是在最好情况下的表现。但即便如此,通常大部分用户都把这两个数字当做均衡下的情况了,这体现了厂商在宣称时的片面性,导致消费者产生了误读。所以如果你用文件拷贝的速度来测试的话,是根本跑出不这样的速度,特别是当你拷贝如RAR压缩包、视频文件、音乐文件等这样的数据,DuraWrite对这些数据是无能为力的。

厂商为什么钟爱用ATTO软件进行演示

来看看厂商最喜欢用来展示SandForce固态硬盘性能时使用的ATTO Disk Benchmark软件,它不像CrystalDiskMark那样,默认即使用全部为0的重复数据测试,因此只要你点击开始就可以直接获得最佳成绩而无需额外的设置。最后测试出来的SF-2281固态硬盘的性能都在500MB/s之上。

但是如果你稍微设置一下,点选“I/O Comparison”,同时改变测试模型(Test Pattern)为随机,再次运行测试,就可以得到和CrystalDiskMark默认下相近的成绩,此时写入性能降至170MB/s之下,而读取性能也只是将将爬过500MB/s。

总之,不要轻易相信厂商的标称数值,那只是用来展示一款产品有多么的强大,实际上目前主流的SATAIII接口的固态硬盘都能显著体现我们的应用体验,追求过于高端的产品对普通消费者来说没有实际意义,除非你是为了心理满足。

选购指导建议:你知道的越少其实越好

其实因为颗粒品质造成的固态硬盘的故障问题是很少的,我们日常看到的关于SandForce固态硬盘大多数的故障都是主控自身造成的BSOD蓝屏死机问题,或者掉固件的问题。

●我们要正确认识SandForce主控方案的特性

即便颗粒出错,SandForce主控的RAISE机制以及冗余空间能够进一步保证纠错性能,RAISE就像是一个RAID5阵列拥有校验功能。更进一步讲,SandForce拥有一套和不同等级闪存匹配的算法,简单来说,如果厂商采用的是高规格的闪存,性能就会更好,如果是低规格的,可能就会限制一些。这些并非奸诈行为,而是针对消费级市场制定的策略。消费级市场排在军用、工业级和企业级之后,难道你觉得厂商会以企业级标准推出的产品来卖你消费级的价格么?

蓝屏死机仍是SandForce固态硬盘最大的诟病

现在有些厂商专门针对SandForce的压缩算法做文章,认为这是没有意义的,标称的550和500在实际当中是永远也跑不出来的。话是没错,但实际上这也只是用来将给消费者听的。我们前面提到,SandForce的DuraWrite机制的意义,并不仅仅在于性能,对延长闪存颗粒的寿命也有极大好处。而类似这种的重复数据删除技术,在企业级市场中应用十分广泛。当然SandForce的缺点也很显然,就是消费级市场的产品的BSOD蓝屏死机Bug。

●明白一点即可,选购时要多关心售后服务的差异

本篇文章虽然题目为“揭真相”,但更深层的目的是让大家正确、全面地认识SandForce主控固态硬盘的特性,通过分门别类,找出这些产品的差异所在。可能普通用户看完这篇文章感觉头晕,但至少可以明白:550和500是最佳环境下的成绩,最差环境下要比这个低不少,正常使用会处于两者之间。而根据闪存的不同,最差环境下的最低值也是不同的。

与其纠结颗粒,不如多关注一下品牌和售后

最后回顾一下正题,虽然闪存的种类多种多样,但厂商并没有义务告诉你我采用了谁家的产品,就像超频内存也不会明确标出采用的是尔必达、海力士还是美光的颗粒。这种不透明性有时对消费者来说也是好的,消费者所要做的就是购买、使用、出现问题后享受服务。我们与其纠结它到底采用的是什么闪存,倒不如细心对比下各个品牌的售后服务是否到位,因为即便是采用SLC闪存,故障率也不是为零的。

如果你确实希望选购一块SandForce固态硬盘,就当下来看,英特尔、金士顿、OCZ的产品依然是不错的选择,一方面在于品牌、渠道,另一方面也在于服务。

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