老面孔归来 Crucial M500固态盘首测

PChome | 编辑: 孙伟 2013-04-19 05:30:00原创 返回原文

老面孔归来:Crucial M500终登场

在我们来看,Crucial英睿达在大陆市场给人的印象一直是行事低调的风格,不过由于当初Crucial RealSSD C300和上一代Crucial m4大受欢迎,也让Crucial SSD积累了相当的忠实用户群体,然而在各大品牌新品频发的前一段时间里我们始终见不到美光的新品,这就使得这一代的Crucial M500成为备受关注的焦点。

●更高的规格

首先要提到的便是命名,我们知道Crucial是Micron(美光)旗下的零售品牌,Crucial m4便是针对消费级市场推出的产品,而Micron品牌则常见于OEM市场中,与m4之对应的产品为C400。而这一次美光对消费市场和OEM市场统一使用“M500”!

那么Crucial M500的具体规格是怎样的呢?参看下表:

●容量大至TB级别

很明显,这一次Micron将新一代产品的容量范围开创性地扩大到了960GB也就是TB级别,这是三星、浦科特、OCZ在最新的产品中都没有做到的,而对消费者来说更是极具吸引力的!更大的容量并非仅是颗粒的堆叠,因为这需要更复杂的映射表来管理,否则会导致性能下降。对消费级SSD来说,往往大容量和高性能是不可兼得的。

Crucial 英睿达 M500 固态硬盘

而且从标称的性能来看,Crucial M500并不追求顶尖的性能,至少现在没有这样的表现。相反,从价格来看240GB、480GB以及960GB的容价比都比较不错,对消费者来说,SSD的容价比绝对是一个重要的因素。

Crucial 英睿达 M500 固态硬盘

●规格三管齐下

美光向来注重OEM市场,所以M500不仅提供2.5英寸产品,也同时提供mSATA接口、M.2(NGFF)接口的版本,可谓多管齐下。其中mSATA目前已广泛用在超轻薄笔记本和超极本中,而M.2(NGFF)则是英特尔为超极本量身定制的规范,成为未来超极本的标准。

特性介绍:9187主控和20nnm闪存

●Marvell 88SS9187主控

早前坊间传言Micron的新一代SSD将转投SandForce阵营,但结果显然并非如此。Crucial M500所采用的主控为88SS9187,该主控目前已被应用在了浦科特M5P和新版M5S当中,关于88SS9187的特点我们在此再做简要阐述:

Marvell 88SS9187主控

支持SATA 6Gbps Rev 3.1规范,支持Queued Trim Command,有望可以做到Trim和IO读写操作同时执行;

支持内部硬件RAID数据冗余,类似于SandForce方案中的RAISE,可以修复坏块,增强数据的可靠性;

8通道闪存控制器,每通道200MT/s带宽,每根通道硬件支持4CE,靠外部解码器和内部编码模式可以扩展到支持到最大16CE;

ECC错误校验引擎能力提高,元数据支持独立ECC;

针对映射表的需求,缓存容量最大支持到1GB DDR3,这意味着可以将映射表做的很大很细,提高实际性能表现。

●美光20nm 128Gb MLC闪存

Crucial M500采用最新IMFT 20nm MLC闪存是意料之中的,而M500也是首个采用16GB(128Gb)die的颗粒的固态硬盘。16GB die意味着仅通过4层封装就可以实现单个64GB(512Gb)的颗粒(bank),M500的960GB的版本就搭载了16个64GB(512Gb)的颗粒。相比之下目前三星840和浦科特M5P所分别采用的三星21nm颗粒和东芝19nm颗粒die的容量均只有8GB。

更大的die容量可以更容易地封装出容量更大的NAND颗粒,但是也带来了一定的负面效果。88SS9187主控内部为8通道闪存控制器,每通道支持4CE,这意味着整个SSD的CE总量要达到32才能发挥出最佳效能。

Crucial M500的120GB版本CE数量只有8个,所以我们注意到该容量的持续写入速度基本上只有240GB的一半,而且16KB Page相比8KB Page乃至4KB Page在随机读写性能上也会有降低,所以如果仔细比较你会发现M500 120GB的性能其实不如m4 128GB,后者只采用4KB Page的颗粒,而且拥有32个CE。

如果低容量的版本也要获得高性能的表现,那么只能采用美光8GB die、8KB Page的20nm闪存,这样120GB的版本可以获得16个CE,持续读写和随机读写性能会显著提升,而240GB也将达到甚至超越现有480GB的性能。只不过是否要实现就看美光的规划了。

特性介绍:RAIN冗余和AES硬件加密

●ONFI 3.0与Toggle 2.0

闪存方面值得一提的另外一点是Crucial M500所采用的美光20nm MLC闪存是支持ONFI 3.0标准的,相比ONFI 2.x,新的标准不仅有着更低的功耗,还将接口带宽从200MB/s提升到了400MB/s,然而Crucial方面似乎是限制在了330MB/s,不过这对于SATA3.0的固态硬盘来说就已经足够。

ONFI 标准的发展历程

如果你拿IMFT(英特尔美光合资半导体制造公司)所主导的ONFI 3.0标准和三星/东芝所主导的Toggle 2.0标准相比,就可以发现在写入速度方面前者还是不如后者快,这是闪存架构层面的问题,所以你见到三星840 PRO有着超过500MB/s的写入速度不要惊讶,而且对消费者来说是非常吸引人的,但是衡量一款固态硬盘的整体指标并不仅此而已。

可惜的是,Marvell 88SS9187主控目前还不能支持ONFI 3.0,所以目前也只能工作在200MB/s的速率上。

●RAIN冗余技术

你可以注意到Crucial M500固态硬盘对每个容量版本都做了7%的预留空间(OP),和SandForce类似,同时也和三星SSD 840一样。不过SandForce方案是利用OP存放二级映射表、RAISE以及优化使用,三星SSD 840则只是用来做优化(增强垃圾回收效率、减小写入放大等)。

美光在企业级SSD中应用的RAIN冗余技术现在用在了消费级SSD上

得益于88SS9187的硬件支持,M500将这部分OP用于RAIN(Redundant Array of Independent NAND)——一项数据冗余技术,原理类似RAID 7,防止NAND出错,可以提高数据可靠性。此前RAIN已经应用在了美光企业级SSD中,而这次是我们首次见到该技术被应用在消费级产品中。

而且,M500的7%的OP全部用于RAIN,因此对减小写入放大是没有帮助的,如果你希望在较高负载的应用中仍保持高性能表现,就需要再设置额外的OP。

●256bit AES硬件加密功能

这个功能可能一般消费者不是特别关心,但依然值得一提。AES硬件加密功能并不代表你每次启动SSD时都需要输入密码,而是内建于控制器中的一套KEY,并可以对数据进行动态加密/解密。当然你也可以自行设置ATA密码只不过在安全性上依然不如256bit AES来得实在。

Crucial M500的背面印有PSID码

Crucial M500的固件是符合TCG Opal 2.0和IEEE-1667标准的,两者的结合可以使M500兼容微软的eDrive标准。从理论上来说,Windows 8的BitLocker利用的应该是M500的硬件加密功能而非软件加密,因此会有着更好的能效表现。

Crucial M500还在SSD的标签上印有物理安全ID(PSID)码,利用PSID码来恢复被锁定的SSD。

拆解解析:自内而外的新变化

很明显,Crucial M500顺应了潮流默认即以7mm的形态出现,而和其他品牌的SSD一样M500也附带9.5mm适配器用于安装在适合的硬盘位中。其实Crucial m4就带有这个适配器只不过是夹在SSD正反面两个外壳之间的,自行配置不是很方便。

附带9.5mm适配框

主控芯片部分配有导热垫

Crucial M500还使用了金属材质外壳以获得更好的散热效果。M500还拥有自适应热保护功能,当主控的温度超过70摄氏度时,固件将会限制SSD的性能等待温度重回正常水平。

PCB正反面

我们手中的480GB版本通过正反面各8个共16个NAND颗粒组成,位于正面还有主控芯片和DRAM缓存芯片。

Marvell 88SS9187主控和DRAM缓存芯片

由于Marvell不提供公版设计方案和配到固件,因此第三方厂商必须自行开发,此前我们见过的浦科特SSD如此,美光也如此。

在强光下可以看到更清晰地观察

Crucial M500中,120GB和240GB配备了256MB的缓存,而480GB配备512MB,至于960GB则高达1GB,这也是88SS9187所能支持的最大容量。缓存中一般存放映射表,越大容量的SSD就需要将映射表编得越大,而如果追求更高的性能就需要将映射表编写得更细。浦科特M5P仅256GB型号便配备512MB缓存,而512GB则配置了768MB缓存。

美光20nm ONFI 3.0 MLC闪存(FBGA封装),单颗容量32GB

480GB所采用的NAND颗粒由16个32GB的颗粒组成,因此物理容量为512GB。该32GB颗粒对应编号应该为 MT29F256G08CECABH6-6(L85A),2die 封装,也就是采用的128Gb die的颗粒。Page大小为16KB,一个Block为512个Page,P/E周期为3000次。

狭路相逢:细数Crucial M500的对手

●上一代的经典——Crucial m4系列

Crucial M500的对手首先是他自己,即上一代Crucial m4,这也是很多人关心的地方。不过前面提到,由于Crucial M500采用128Gb Die 16KB Page的闪存,最终小容量的版本性能表现甚至可能不及上一代。然而既然我们这次测试的是480GB的M500,那么不如和512GB的Crucial m4进行比较。

Crucial英睿达m4 256GB固态硬盘

在去年的SSD年终横评中我们提到Crucial m4 256GB采用了8KB Page的闪存,而128GB版本为4KB Page的闪存,由于美光一直没有对8KB Page闪存的操作进行优化,导致256GB的m4随机读写性能不如128GB,仅持续写入速度有一定优势。

虽然我们没有测过512GB的Crucial m4,但由于它和256GB的版本性能一致,因此在本次评测中以256GB的Crucial m4作为M500的首个对手,极具参考性。

测试备注:Crucial m4 256GB和512GB拥有相同的性能指标

●价格近似者——三星SSD 840系列

熟悉SSD的消费者一眼就能看出Crucial M500的售价只比三星SSD 840高一点点,尤其是480/500GB的价格尤其相近。毕竟三星840采用了TLC闪存,能够达成如此高的容价比也是理所当然。不过840没有1TB的容量,这方面就让M500抢占了先机。

三星840系列固态硬盘

我们只有840 250GB的测试数据,而500GB相比250GB有着更高的写入速度,从250MB/s提升到了330MB/s,尽管还是没有M500 480GB的400MB/s快,但是衡量SSD性能表现的可不能只看写入速度。

测试备注:三星SSD 840的500GB比250GB有着更高的写入性能,但读取性能基本一致

●成长中的对手——搭载20/19nm闪存的SF-2281固态硬盘

25nm时代已去,最近一段时间很多品牌更新了自家SandForce系列固态硬盘的产品线,比如英特尔SSD 335系列、OCZ Vertex 3.20系列、金士顿SSDNow V300系列……其中前两者采用IMFT的20nm闪存,而后者则为东芝19nm闪存。

目前登场的这些新品大都采用同步颗粒,虽然价格上相比去年很多25nm异步颗粒的SSD没便宜多少,但是性能还是有很大增幅的。

遗憾的是,诸如OCZ Vertex 3.20以及金士顿SSDNow V300都没有提供480GB的型号,我们不方便做对比,而且目前基于SF-2281主控的480GB版本在性能上比240GB低不少,购买的用户也不多。所以在文章中,我们仅以金士顿HyperX SSD 240GB作为代表,这也是当前高性能SF-2281主控SSD的代表之一。

测试备注:采用SF-2281的固态硬盘480GB版本要比240GB低不少,而且也不是所有厂商都提供480GB的型号

●本是同根生——两款探究性对比竞品

目前基于Marvell 88SS9187核心的其他SSD主要就是浦科特M5 Pro(搭载1.02固件)和新版M5S,其实OCZ的Vertex 4也是采用的Marvell 88SS9187主控,只是搭载了Indilinx定制固件并打磨上了Indilinx的Logo。

浦科特M5 Pro固态硬盘

浦科特的两款芯片目前均采用的是东芝19nm Toggle 2.0 16KB Page的闪存,这正好方便我们和IMFT 20nm ONFI 3.0 16KB Page进行对比,不过由于M5S并未提供512GB型号,而我们也只测试过256GB的M5 Pro,但是他和512GB版本性能十分接近,所以直接取用他的数据做参考。

OCZ Vertex 4固态硬盘

OCZ的Vertex 4则是采用了美光25nm同步型闪存,8GB die 8KB Page的规格,也同样有和M500的对比价值。

由于同容量的浦科特M5 Pro和OCZ Vertex 4均比Crucial M500价格高,所以这个对比更具研究意义。

测试备注:浦科特M5 Pro和OCZ Vertex 4两款产品,其256GB版本分别和对应的512GB版本性能基本一致。

基准测试:128KB/1MB连续读写测试

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日的英特尔信息技术峰会(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,因此很多媒体都喜欢使用这款软件作为测试项目。但前提是必须清晰写明配置环境,否则就可能会得出差异很大的结果。

IOMeter 1.1.0 RC1增加了测试数据模型的选项,针对使用LSI SandForce主控的固态硬盘,笔者在使用默认的“Pseudo Random”数据模型的前提下,还会使用“Repeating Bytes”数据模型进行测试,来体现这种固态硬盘在两种极端状态下的效能差异。

笔者在8GB分区下进行测试,对于IOMeter的设置环境如下,其他保持默认状态:

Write IO Data Pattern(测试生成的数据模型):Pseudo Random / Repeating Bytes

Transfer Request Size(测试请求的文件大小):128KB/1MB

Percent Read/Write Distribution(测试请求的读/写操作比例):100%读/100%写

Percent Random/Sequential Distribution(测试请求的随机/连续比例):100%连续

Align I/O on(对齐I/O到指定大小):设置为4KB对齐

Ramp up Time(自举时间):设置为30秒钟

Run Time(测试时间):设置为2分钟

令人比较意外的是128KB连续读取测试Crucial M500 480GB竟然发挥不佳,由于480GB版本CE数量已经达到了32个,因此这应该还是属于固件优化的问题,当然也有可能是受到了16KB Page的影响。

在1MB数据长度的连续读取测试中,Crucial M500 480GB成绩正常,总体位于中等水平,但其实500MB/s的读取速度其实还有提升空间,因为Crucial m4都高出这个水平。

至于写入速度,480GB的大容量保证了M500拥有中上游的水准,当然还是落后采用Toggle 2.0闪存的浦科特M5 Pro,至于OCZ Vertex 4由于采用“SLC写入模式”所以获得了超过500MB/s的表现。当然,写入速度还是要比采用TLC闪存的三星SSD 840要快很多,即便和500GB的840相比也是一样。

基准测试:连续读写VS数据块长度

刚刚我们的连续读写测试都是基于1MB和128KB数据长度来进行的,并且128KB数据长度是最佳标准。但是在实际使用当中仍会遇到其他长度的文件,比如16KB、32KB等等。那么在面对这些长度文件时不同固态硬盘之间的性能差异何在呢?笔者使用ATTO Disk Benchmark软件来测试。

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,数据块按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,可以很好地说明文件大小长度不同对速度的影响。

笔者将最终成绩绘制成折线图方面观察。

在全0数据的测试中,Crucial M500的整体连续读写性能居于中游水平,但仔细对比就可以发现整体连续读取性能还是不如Crucial m4,更不用说三星SSD 840了,特别是在2KB~32KB长度的数据块性能上差距最为明显。

写入方面Crucial M500还是值得称赞,在4KB~64KB长度的数据块下,他超越了比其定位更高的浦科特M5 Pro,而整体上也要比Crucial m4和三星SSD 840 250GB强悍很多。其中Crucial m4的写入速度不过270MB/s,256GB和512GB版本是一致的。

在随机数据模型的测试环境下,Crucial M500的表现和前面差不都。整体来看,在MU02固件下,Crucial M500的读取能力仍有待提高,总体表现甚至可以说还略低于Crucial m4,但写入性能表现值得肯定,抛开480GB大容量的优势不谈,M500在短长度数据块的性能上确实有着比较不错的表现。

基准测试:4KB随机读写性能测试

依然在8GB分区下测试,分别进行QD1、2、3、4、8、16以及32七个队列深度下的IOPS性能测试,这里我们以条形图方式给出QD1、QD3以及QD32下的表现,可以认为QD3是固态硬盘在低队列深度下表现的一个最佳参考点,而QD32则能体现出固态硬盘在高负载环境下所激活出来的最大性能。设置细节如下:

# of Outstanding I/O(同时发送的IO请求即队列深度):1/2/3/4/8/16/32

Write IO Data Pattern(测试生成的数据模型):Pseudo Random / Repeating Bytes

Transfer Request Size(测试请求的文件大小):4KB

Percent Read/Write Distribution(测试请求的读/写比例):100%读/100%写

Percent Random/Sequential Distribution(测试请求的随机/连续比例):100%随机

Align I/O on(对齐I/O到指定大小):设置为4KB对齐

Ramp up Time(自举时间):设置为30秒钟

Run Time(测试时间):设置为2分钟

随机读取性能对SSD来说是至关重要的因素,对于提升系统使用体验起着极为关键的作用。在这项测试中,Crucial M500展现出来的竞争力还是比较强的,完全达到了官方标称的性能,更完全超越Crucial m4,显然固件上针对16KB Page还是做了不少优化的,不过比采用8KB Page的OCZ Vertex 4还略低一些,应该说M500也还有优化空间。

看来Crucial M500的随机写入性能也很厉害,基本上可以将比自己定位更高端的浦科特M5 Pro压制住,相比Crucial m4的优势更是不言而喻,而三星SSD 840也终于败阵下来。和前面的测试一样,OCZ Vertex 4得益于“SLC写入模式”,速度位居第一。

基准测试:随机读写VS队列深度

基于Iometer 1.1.0 RC1软件,分别对每个硬盘进行QD1、QD2、QD4、QD8、QD16和QD32下的4KB随机读取性能测试,而数据模型依然分为“Pseudo Random”和“Repeating Bytes”两种。结果绘制为折线图,以此来观察每个固态硬盘对NCQ的优化能力。

测试结果非常符合前面的单项测试,Crucial M500展现出来的是在随机读写性能上表现不输比其定位更高端的固态硬盘,而且针对16KB Page,随机读取上应该还有优化空间。当然,在Crucial m4 256GB/512GB中因为受到8KB Page的影响导致随机性能不佳的问题一去不复返了。同时在各个队列深度下M500的随机写入性能都超越了三星SSD 840。

综合测试:PCMark7系统基准测试

PCMark是Futuremark最新推出的一款整机性能测试软件,它采用脚本测试的方式模拟实际使用情况,在PCMark 7中的存储部分针对SSD的应用做了一些多任务测试。但是不会需要很高的队列深度,对固态硬盘不会造成太大的负载,主要基于随机读写操作,能够更加准确地表现我们系统实际应用时的效能。

PCMark存储项目测试的整个过程将花费大约20分钟的时间,一般包括Windows Defender、游戏、Windows图片加载、Windows启动、MovieMaker视频编辑、Windows媒体中心,WMP音乐加载等项目。

我们认为PCMark 7的测试项目更多的测试还是以读取为主,所以三星SSD 840、浦科特M5 Pro都有着不错的表现,金士顿HyperX SSD得益于SandForce压缩特性体现了强劲的性能。最终Crucial M500的5300的得分超过了Crucial m4,不过这个成绩并不耀眼。

产品总结:这是一场容价比的游戏

美光的固态硬盘向来就不喜欢参与数字竞赛,去年下半年三星、OCZ和浦科特纷纷冲击100K IOPS的随机读取性能和双破500MB/s的持续读写性能,但作为晚辈登场的“M500”依然稳步就班地按照自己的路线行进,读500MB/s、写400MB/s以及80K IOPS的随机读写在现在来看是再普通不过的指标了。

●综合性能居于中端仍有提升空间

我们不是在说“M500”在性能上没有足够的竞争力,尽管M500定位也并非高端。首先它采用了高达128Gb die的闪存,导致整个CE数量少于其他同容量的品牌的产品,使得持续写入速度受到一定影响。不过M500拥有出色的连续写入和随机写入性能,甚至可以比肩更高端的SSD,但在连续读取性能上还有待优化,整体来看M500的性能居于当前中端,但我们期望能像m4当初一样迎来一款“鸡血固件”。

Crucial 英睿达M500固态硬盘性能居中,稳定性和可靠性更好

除此之外我们也要看到性能之外的事物,“M500”同时拥有2.5英寸、mSATA和M.2三种规格形态,而且诸如“RAIN冗余阵列”、“自适应热保护”以及“硬件数据加密”技术的应用,这都可以成为商用、系统集成商客户提供了充足的选择和足够的可靠性。相反,普通消费者并不需要关注这些东西。

●做个算术题,这是个容价比的游戏

既然我们测试的是480GB的M500,属于512GB的容量节点上,那不如让我们来对比一下目前市售主流512GB固态硬盘的价格吧(仅供参考):

结果,除了三星SSD 840以外,Crucial M500 480GB是512GB容量节点上最便宜的一款了。而这两者之间,经过测试我们认为三星SSD 840拥有更高的连续读取和随机读取性能,而Crucial M500则拥有更高的写入性能。当然,闪存方面三星SSD 840是TLC,而Crucial M500是MLC,虽然我们认为对普通用户来说前者也足够使用,但最终选择权还是交给用户自己吧!

●四种容量,大众消费者如何选择呢?

在这一点上,我们对Crucial M500购买的建议是:容量越大便越值,大至TB就无敌。首先120GB的版本由于只有8个CE,性能受到了明显的限制,而且799元的售价也显得容价比不足,所以我们建议购买Crucial M500以240GB起步,1299元的价格比较适中,性能上也基本上可以居于主流水平。

Crucial 英睿达M500现已登陆新蛋中国开卖

至于480GB则给那些对容量比较敏感的用户选择,性价比和容价比都比较不错,2499元如果你有预算那么可用于笔记本电脑升级。而960GB就不用说了,TB级别的容量现在在其他品牌是很少见的,而且性能相比480GB的不减,3999元的售价拥有最高的容价比,暂时是无敌了!

如果美光方面推出360GB和720GB的容量,也许可以更好地占领大容量SSD市场,虽然通道将变为6个,但是对整体性能不会有太大影响。

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