840 EVO到来，全民进化
去年9月三星SSD 840 PRO以及840系列固态硬盘登场，短短数月便成功占领了高端和性价比市场的领导地位。而在刚刚过去的这半年里，随着金士顿、威刚、浦科特、闪迪以及美光Crucial更新了自己的产品线，主流SSD市场的竞争开始加剧。
实际上如此众多的产品并没有对三星840和840 PRO系列形成真正的威胁，无论是京东还是天猫，三星840 120GB固态硬盘的销售数据几乎均位居第一，而250GB型号更是率先跌破千元，成为同类产品中容价比最高的。至于高端SSD方面，840 PRO也成为购买最多的系列。
不过，一些专业用户对840的120GB和250GB的写入速度并不够满意，由于采用了3bit MLC闪存，两款产品的写入速度只有130MB/s和250MB/s，相对竞品来说确实没有太大优势。为此三星于上月正式祭出了全新的840 EVO系列固态硬盘——产品更迭之快，让人目不暇接。
当然推出840 EVO的动机并不只限于此，三星对840 EVO系列产品表达了两个美好的“Evolution”愿景：首先写入速度大幅提高，特别是小容量的型号进化尤其明显；第二则是提供最大1TB的容量，号召全民SSD进化的时代到来。其实还有一个附加的愿景则是为840 EVO提供进一步的系统级性能提升。
三星840 EVO固态硬盘的Evolution
时至今日，大多数用户对固态硬盘的讨论依然围绕着容量和价格两个点上，在此基础上性能也成为极具吸引力的元素。从这一点来看840 EVO确实比840更好地诠释了“全民时代”的意义。如此重要的升级，先让我们来看看规格参数：
看到120GB和250GB即可分别达成410MB/s和520MB/s的写入速度，想必不少人已经准备掏腰包购买了。我们本次恰好测试的便是250GB型号，那么在这之前，我们不妨先来解答两个问题——它如何做到1TB的容量？它如何大幅提升了写入性能？
SSD也讲求外观和设计
探讨技术细节之前，我们不妨先从外观入手。设计是840 EVO一个很重要的环节，其实这从470、830时代开始就一直延续，这其中最重要的便是“橙色小方块”——关于它的作用，没有准确答案——正如你看到这个小方块就能想到三星SSD一样，它就是三星SSD的标志。这也是Design Identity（识别设计）的重点所在。
三星840 EVO设计重点
此次登场的840 EVO，象征着科技的进步。因此，沈亨夑表示，希望通过外观的变化能够体现产品的这种进步，所以整体色调从此前的炭黑色外壳配橘色方块，变成了灰色色调。旨在从这种外观上的改变体现出新产品的科技感，同时又可以具有大众化的特点，所以才会显得更金属一些。
三星840和840 PRO的设计
三星840 EVO的设计
外壳的工艺上，840 EVO也从之前的磨砂处理改为烤漆工艺，因此有着比之前更多的光泽。手感上也更加光滑。
840 EVO以及当前的840系列在工业设计上的另一项重点则是“倒角设计”。如果你仔细观察就可以发现这个细节。
高度抛光效果的倒角
所谓倒角设计，就是在一块两面相交的铝板，通过削切将垂直的棱面成一个45度的小平面，让原本的一个直角变成了两个钝角，这个平面就是倒角平面。这个平面从一定角度上看就可以有几近镜面的抛光效果，与SSD的正面和侧面形成鲜明的对比，非常迷人。正像你在iPhone 5手机上看到的那样——这种对于美的诉求，让840更凸显出与众不同的素质。
三星840 EVO的背面
超迷你PCB，内部全进化
840 EVO内部核心架构的改进
●第五代三核心MEX主控
性能和容量的升级自然源于内在的变化：三星840 EVO固态硬盘采用了全新的MEX主控，架构上依然是三核心ARM Cortex-R4主控，但是频率比上一代MDX主控的300MHz提升到400MHz，使得QD1下4KB随机读取性能的进一步提升。
●19nm Toggle 2.0闪存成就128Gb die
闪存方面，840 EVO依然采用3bit MLC闪存，也可以称作是TLC，依然是Toggle 2.0标准。不过制程却从2xnm进化到1xnm,并且实现了128Gb die，因此通过8层封装技术即可实现单颗NAND颗粒128GB的容量，搭载8个这样的颗粒即可达成1TB容量！
不过三星的1xnm Toggle 2.0闪存和东芝的1xnm Toggle 2.0闪存的一个不同之处在于前者仍采用8KB Page而后者则为16KB Page，包括IMFT的20nm ONFI 3.0闪存同样为16KB Page。更大容量的Page需要更加细致的优化才能保证4KB随机读写性能，在这方面三星所要做的优化就会更容易，加上MEX主控频率的提升，QD1下的4KB随机读取性能提高到10K IOPS就在情理之中了。
●外置DRAM缓存容量提高至1GB
128Gb die让840 EVO拥有了更大的容量，而这也就需要编写更大规模的映射表，否则1TB的版本很难做到和500GB的性能相同。为此840 EVO将DRAM缓存的容量进一步增大至1GB，750GB和1TB版本均采用了1GB LPDDR2-1066缓存，而上一代840最大为512MB。
PCB正面从右至左分别为MEX主控、缓存颗粒和闪存颗粒
背面则只有一个闪存颗粒
超小的PCB尺寸
●最新一代先进信号处理算法
840 EVO的另一项升级在于最新一代的“先进信号处理算法（Advanced Signal Processing Alogrithm）”。因为随着闪存制程提升至10nm级水平，读取过程中的出错率比20nm级时代进一步增加，这就需要在ECC纠错算法之外，再针对读取电压进行额外的修正，才可以降低出错率。
更小的制程工艺，需要更先进的信号处理算法提高耐久度
跑分测试：写入速度大跃进
针对性能层面，最直观的依然是跑分。我们使用上一代三星SSD 840 250GB的成绩作为对比，来看看同容量的250GB的840 EVO有怎样的表现。
测试平台方面，我们使用酷睿i7 2600处理器，Z77主板，配合RST 12.6驱动程序，同时以三星840 PRO 256GB作为系统盘。测试过程中将处理器频率锁定在3.8GHz，关闭睿频和所有节能降频的选项，并在BIOS中开启AHCI，关闭其他第三方板载芯片。
我们依次使用常规的测试软件，包含CrystalDiskMark（测试数据样本大小设置为1GB）、AS SSD Benchmark、ATTO Disk Benchmark（测试数据样本大小设置为1GB）以及PCMark7，在空盘状态下，进行性能测试。
CrystalDiskMark软件（左图：840 EVO 250GB，右图：840 250GB）
AS SSD Benchmark软件（左图：840 EVO 250GB，右图：840 250GB）
ATTO跑分使用全0数据样本（左图：840 EVO 250GB，右图：840 250GB）
ATTO跑分使用随机数据样本（左图：840 EVO 250GB，右图：840 250GB）
上图840 EVO 250GB：5487分，下图840 250GB：5347分
和840 250GB的对比显而易见，连续读取性能差别不大，但是连续写入性能从250MB/s大幅度提高至500MB/s以上，达到了标称性能。在QD1下4KB随机读取性能也大幅度提升，从30MB/s（8K IOPS左右）提升至42MB/s（11K IOPS），QD32下的4KB随机读写性能也有进一步的提升！当然不同的测试软件会有不同的偏差。此外AS SSD软件总分从968分提高至1044分也可以很好地说明这种提升。
在更加偏重系统实际应用效能的PCMark 7测试中，840 250GB的成绩为5347分，而840 EVO 250GB的成绩提高至5487分。虽然和840 PRO超过5600分的顶级效能仍有一定距离，但接近5500分的表现让840 EVO的性能更加接近于高端行列。
TurboWrite：写入暴增的秘密
为什么840 EVO的写入性能会有如此大的飞跃？文章开头提到的TurboWrite技术又是什么？我们在这里进行一下简单解读。
TurboWrite技术特点
●3bit MLC与SLC之间的差异
首先来说下3bit MLC与2bit MLC的差异，由于前者每cell的空间可以存储3bit数据，因此可以表示8种状态（000、001……111）。每一种状态之间有不同的电压阀值，读写过程中需要加电压来控制每一种状态，因此对这种3bit MLC就需要8种电压状态。
相较之下，2bit MLC和SLC分别只需要4种和2种，对3bit MLC的控制显然就要麻烦得多。这就使得尽管在相同晶圆面积下3bit MLC有着比2bit MLC大出50%的容量，但耐久度更低，延迟也更高，性能大受影响，特别是在进行随机写入时这种影响更加突出。
为了解决这些问题，很多厂商开始引入SLC缓存模式，虽然各家叫法不一，但是原理上还是有很多相似之处。对于三星来说，这种模式被称为TurboWrite。
●何为SLC缓存模式？
何为SLC缓存模式？实际上就是用MLC来模拟SLC的工作方式，以3bit MLC举例来说，由于有8个状态，而SLC只有两个，那么如果将3bit MLC也标记为两个状态，那么控制起来就更加简单了。具体来说就是在“111”状态下施加电压来编程地位状态为0即“110”，而其余状态一律不使用，这样编程整个cell所需要的时间就会大幅度减少，相应的编程速度就可以大幅度提升，耐久度也有保证。
“3bit-MLC的SLC缓存模式”的简单解释
不过8个状态标记为2个状态，TurboWrite模式所带来的问题就是实际使用的空间只有原来的1/3。三星为840 EVO的各个版本分别分配了3GB、3GB、6GB、9GB和12GB的TurboWrite缓存空间，实际上它们是9GB、9GB、18GB、27GB和36GB。
根据三星标称的理论值就可以看到TurboWrite技术所带来的鲜明的效果，由于在该区域3bit MLC工作在SLC模式下，因此理论上可以获得3倍的性能提升，比如120GB的写入速度直接提升到了410MB/s，限于控制器性能和带宽，250GB以及更大的容量均提升到最高的520MB/s。
●对TurboWrite技术的测试
当840 EVO在工作时，如果遇到不大于TurboWrite缓存空间大小的数据写入请求，那么这些数据将直接写入到该空间中，因此就有了250GB版本实现520MB/s写入性能的强悍表现了，而这些数据待SSD闲置时再被写入到3bit MLC的单元中。
左图为使用1000MB数据样本测试成绩，右图为使用4000MB数据样本测试成绩
如果待写入的数据量大于TurboWrite缓存空间，也就是说TurboWrite缓存空间用满之后，就必须等待其中的数据写入到非缓存空间，此时写入性能会低至和上一代840差不多的水平。比如使用CrystalDiskMark软件将测试样本设定为4000MB，5次测试下来的平均速度从520MB/s降低到了400MB/s。
三星SSD 840 EVO 250GB的HDTune全盘写入测试结果
三星SSD 840 250GB的HDTune全盘写入测试结果
改用HDTune测试可以更加只管地了解这种变化，该软件可以快速稍粗略地进行一次全盘写入测试。测试开始时有将近450MB/s的速度，而从不到10GB的位置开始便跌至250MB/s，这基本上就是上一代840 250GB的水平。当然这些都是理论测试，根据三星的验证，3GB的空间已经可以满足绝大部分桌面应用环境的需求了。
可以说，TurboWrite技术最受益的就是120GB和250GB这种相对较小容量的版本了，而更大容量的版本本身便拥有400MB/s的写入速度，提升至500MB/s基本上只起到锦上添花的作用。
RAPID：用内存为SSD加速
最后一项所谓“系统级的性能提升”既是RAPID技术，透过它可以让840 EVO加速达到PCIe固态硬盘的性能水平。
RAPID模式技术特点
RAPID技术全名为“Real-time Accelerated Processing of I/O Data”即实时的数据传输加速处理技术。实际上是一种用系统内存为SSD加速的技术。用户可以选择开启或者禁用，因此必须通过软件控制，最新的Samsung Magician 4.2便提供了对RAPID的支持，可以一键控制开闭。
Samsung Magician 4.2beta版
RAPID设置界面
RAPID将使用不大于系统内存25%的空间或不大于1GB的内存空间。在工作时会生成一个过滤驱动，它会跟踪840 EVO的写入操作，并以Block为单位的数据进行缓存操作，因此被加速的数据不一定是整个文件，可以是文件中的其中一部分数据块。其实这和当前针对HDD的混合硬盘概念比较类似。
我们这一次通过几款软件简单演示RAPID技术的效能，首先是CrystalDiskMark：
CrystalDiskMark软件（左图：常规状态，右图：开启RAPID模式）
如果将测试数据大小设置为1000MB，跑出来的成绩简直可以用疯狂来形容，如果设置为4000MB，由于明显超过了RAPID的加速范围，性能降低了不少，但仍有一定的加速效果。
AS SSD Benchmark软件（左图：常规状态，右图：开启RAPID模式）
AS SSD Benchmark软件，同样是默认生成1GB大小的测试样本，可以看到其加速效果十分明显，QD64下的4KB随机写爆发至5267MB/s，总分更是超过了7000分。
RAPID模式下获得6260的得分，其中Raw得分为23510
常规模式下为5487分，其中Raw得分为7007
RAPID技术放到实际应用中如何呢？通过PCMark7测试获得了6260分，比当前所有的高端SATA3.0固态硬盘高出了一个大档次！
正因RAPID技术使用系统内存为SSD加速，所以在使用时会占用一定的内存和CPU资源。从测试来看大概在700MB左右。其实这对主流PC动辄配备8GB甚至16GB内存的用户来说不在话下。
由于RAPID技术对写入同样有优化，因此理论上还是存在掉电丢数据的问题。不过三星也对此进行了一些优化，但从目前来看，RAPID技术还是更适合发烧友。
总结：重新诠释市场标杆
从规格和技术特性上来看，三星840 EVO的确无针对家庭用户全民SSD进化的称号，恰如其“Evolution”的名字那样。首先全新的1xnm 128Gb die闪存为840 EVO成就了1TB的可选容量，虽然价格要等待慢慢下跌，但至少我们目前有了能够媲美HDD的容量选择。第二则是TurboWrite技术为840 EVO大幅加强了家用环境下的使用体验，一定程度上可以有媲美当前高端SSD的性能。
特性总结
此外RAPID则是给了专业用户和发烧玩家一个新的选择，通过系统内存为SSD加速，让840 EVO能够达到甚至超越很多PCIe固态硬盘的性能。
在硬件之外，三星还开发有Data Migration软件，体积很小，界面很只管，通过SATA转USB连接器，将SSD接驳在PC的USB接口上，利用该软件通过简单三步就可以将用户当前的系统迁移至SSD。而且现在该连接器已经推出了USB3.0的版本，可以用24分钟迁移100GB的数据。
而Samsung Magician这款专为三星自家SSD设计的管理工具也更加易用，拥有中文界面，可以通过它查看SSD当前健康状态，真品验证，进行性能优化，固件升级，安全擦除等操作，UI同样非常直观。
三星SSD 840 EVO固态硬盘包装
三星SSD 840 EVO固态硬盘
我们认为，从市场角度来看，840 EVO是对现有已经非常成熟的840系列产品线布局的一个重要推进，它更好地诠释了家用SSD的概念，并以接近840的定价重新成为这个价位SSD的性能标杆。同时结合三星强大的软硬件研发能力和产能，加上840 EVO独特的设计元素，配合精准的价格定位，我们相信在很长一段时间内，三星在消费类SSD领域仍会扮演着领军的角色。
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