第一款功能完整的商业化固态硬盘已经送到我们储存设备测试实验室了,就在一年前测试过三星一千美元的原型机之后,以及多数内存供货商只发表固态硬盘之际,SanDisk的SSD5000是第一款送到我们实验室的32 GB实机硬件。
闪存储存装置的致命弱点
第一款功能完整的商业化固态硬盘已经送到我们储存设备测试实验室了,就在一年前测试过三星一千美元的原型机之后,以及多数内存供货商只发表固态硬盘之际,SanDisk的SSD5000是第一款送到我们实验室的32 GB实机硬件。
首先,我们认为这款产品最糟的是无法符合某些服务器工作量的限制,但是就整个情况的理解,这款产品完全优于传统的硬盘技术。的确,储存效能非常重要,而且也已经准备要进入更好的阶段了。
厂商在好几年前就已经提出固态硬盘了,而且大多是Bitmicro及其它的厂商在销售。然而以非挥发性内存(通常是闪存)所制造的储存产品实在太过昂贵,只能提供适当的容量给桌上型或行动环境使用,而且必须降低价格。虽然目前固态硬盘的容量已经来到8 GB到32 GB之间,但是这样的容量对市场及使用者的需求容量仍有相当的距离:桌上型计算机是160 GB到200 GB,笔记型市场需要80 GB到120 GB。32 GB固态硬盘的价格比三到四倍容量的传统硬盘贵了三到四倍,难道说现在就该购买固态硬盘吗?若要简单的回答这个问题,答案是肯定的。
何谓闪存
大家都在谈论闪存,但多数人实际上并不清楚闪存的运作方式。闪存是一种硅元素的晶体管内存技术,这种技术是将电子包入称为漂浮闸的晶体管,并以此永久储存信息。根据闪存单元的临界电压,晶体管会继续绝缘或变成可以导电。SLC(single-level cell)闪存只有一个电压位准,而MLC(multi-level cell)闪存的每个单元具备了储存多个位的能力。快闪晶体管的寿命大约是上万次到百万次的写入及使用,因此许多闪存产品都会内建平均磨损算法,以确保能平均使用所有的单元,以充分使用产品,延长产品寿命。因此飘忽不定的性能是闪存产品的缺点。
目前有两种闪存技术:NOR和NAND,其中NOR是「反或」(joint denial)的意思,这意味着:如果两个输入(控制闸和漂浮闸)都是低电压(0),就只会有高电压(1)的输出结果;如果其中一个或两者都是高电压(1),输出结果会是低电压(0)。SLC闪存所储存的数据会以侦测电流是否通过晶体管作为重建的依据。若是MLC,电流量会用来找出漂浮闸精确的电荷位准。NOR闪存能以外部总线完全的处理读取的动作,但是写入和清除的速度却相当慢,因为这两种动作必须以区块为单位执行。再者,NOR也没有任何不良的区块管理—主机系统必须小心处理区块管理。NOR是理想的非挥发性、长时间储存的闪存技术,例如韧体或BIOS皆为其应用。
与NOR不同的是,如果输入之一为高电压(1),NAND的输出结果为高电压(1)。NAND闪存无法一个接一个的处理单元里的数据,但是读取或写入的动作非常类似硬盘,而清除的动作只能以区块为单位。因此需要控制器才能正确的存取NAND闪存,而这通常也会负责不良区块管理。NAND用在记忆卡和消费性装置,而且也要感谢任何情况都需要的控制器,才能让制造商以标示现有不良区块和指明大量备用区块来最佳化其消费性产品的生产成品。因此4 GB闪存装置通常至少能有数百MB的备用内存,以应付装置因假以时日所出现的不良区块。NAND的运作也因为数据密度提高、得以在现有的容量更妥善利用生产成品而很有效率,这是因为更多的单元能当作备用内存来用,而就算装置出现了不良区块,使用者也绝对不会发现。
到处都有闪存
几乎在所有的市场区隔都能找到闪存及储存装置,最早是用来储存固件或BIOS信息的闪存,也逐渐发展成弹性的储存装置(例如U盘)、暂时的储存装置(例如能加速Windows Vista主存储器[ReadyBoost]的U盘)、甚至是永久储存装置。此外,闪存也开始与硬盘完全整合,摇身一变成为混合式硬盘,这种硬盘是内含旋转盘片的传统硬盘,但也内建128 MB到几 GB闪存,让操作系统能将混合式硬盘同时当作永久储存装置和高速缓存,这能让混合式硬盘的主轴马达停止转动。此外,闪存也攻入了传统硬盘市场。例如已经推出一阵子的1.8吋和2.5吋固态硬盘,然而低容量或高价格却只让这类产品停留在极高阶的市场(Bitmicro在这块市场大有斩获)。当单位价格比持续下降,闪存固态硬盘的未来的确展露了光明的一面。几乎所有的内存供货商都准备好提供6 GB和32 GB容量的产品,而使用者接受64 GB和128 GB容量的产品,也只是时间的问题。但是32 GB闪存固态硬盘预计大约要花费400美元。
闪存与机械式硬盘大战
如果比较闪存和传统硬盘的缺点,可以很明显的发现两者效能的差别(闪存的写入效能慢、写入次数有所限制,而硬盘有限的机械耐用程度以及旋转延迟)。我们从SanDisk SSD5000固态硬盘的其中一份文件找到以下的表格,这个表格没有考虑到最新一代的硬盘,也没有包含随机写入动作的长存取时间,但这个表格是闪存固态硬盘很好的信息。
SanDisk的比较表是有一些偏见,例如没有提及写入存取时间或容量,而且也没有包含硬盘的效能,但是这个表格依然点出了闪存固态硬盘和传统硬盘主要差异的概观。
SanDisk没有考虑到最新一代2.5吋硬盘的速度快了很多,而且如果这家公司更新其产品型录会更好:5400转的硬盘很容易达到50 MB/s,而7200转笔记型计算机硬盘的速度也有60 MB/s。尽管硬盘写入和读取的效能并没有太大的差异,但是固态硬盘写入的效能明显慢了许多(可以参见本文的测试数据图表)。然而,SanDisk SSD5000的写入效能很明显的能与任何机械硬盘匹敌。
闪存与机械式硬盘大战
我们已经在2006年九月评测过32 GB的固态硬盘,三星闪存固态硬盘内含16个闪存芯片,每个芯片的容量是2 Gb。与我们这次评测所收到的SanDisk产品不同的是,三星使用UltraATA/66接口。这种接口的速度不会比较慢,它的速度依然快得可以支持第一款消费型的快闪固态硬盘。三星固态硬盘的读取传输效能并未超过50 MB/s,而写入的效能并未超过30 MB/s。
厂商 三星 SanDisk
系列 Disk Drive
型号 - SATA 5000
容量 32 GB 32 GB
转速 仅有闪存 仅有闪存
其它容量 - 16、32 GB
盘片 16 x 2 Gb 16 x 4 Gb
界面 UltraATA/66 SATA/150
快取容量 (MB) - -
NV快取容量 - -
NCQ - -
保固 - -
重量 46克 94克
三星原型机的外壳是塑料材质,因此重量相当轻(46克),而SanDisk这款产品是三星的两倍重(94克)。高效能笔记型计算机是闪存固态硬盘的主要市场,因此重量越轻越好,可是SanDisk SDD5000装配在大型的铝制外壳。
SanDisk SATA 5000 2.5
第一件好消息与速度有关,68 MB/s是我们见过最快的2.5吋「硬盘」,而50 MB/s的写入效能也相当不错。0.1 ms的存取时间实际上并不存在,而且已经接近多数评测软件所能追踪的极限。因为内建DRAM快取不会对效能有帮助,所以SSD5000不含任何传统硬盘都会内建的DRAM快取,因此我们测到的接口频宽相当于SATA/150接口的最大数据传输率。IOMeter的效能会有一些变化,就某些方面来说,SSD5000闪存固态硬盘的Webserver评测结果的分数非常高,这次评测的结果高出传统硬盘的30倍;然而另一方面,档案服务器、数据库、工作站评测的分数完全落后采用新技术的2.5吋硬盘。这个结果是因为NAND闪存产品提供更快的读取存取时间,但是写入的存取时间就慢了很多。而这三项评测需要大量的随机写入,因此得到分数较低的评测结果。
尽管SanDisk指出它的固态硬盘对电力的消耗远比任何硬盘有效率,但是却不及我们曾在2006年九月评测过的三星闪存固态硬盘。不过相对较低的电力消耗不是因为闪存技术,而是因为接口:新的SanDisk产品使用SATA/150接口,闲置时的消耗电力是0.5 W,这比三星产品的闲置消耗电力0.05 W高出了十倍。
一般来说,不论您比较的是SATA、UltraATA或PCI Express、PCI/PCI-X,序列界面的电力需求的确比较高。但是电力应该是要比较SanDisk固态硬盘和传统硬盘。虽然SATA接口提供了最低的电力消耗,让闪存固态硬盘的闲置电力绝不会低于0.5 W,但是这也已经低于我们测过的机械式2.5吋硬盘0.7 W以上的闲置电力。检视三星32 GB固态硬盘(UltraATA/66)的这项结果,很明显的可以发现这款产品本身对电力的消耗更有效率。不过依然有进步的空间。如果比较闪存固态硬盘和7200转硬盘,会因为后者的目标消费者(玩家和工作站)需要至少两倍于此的闲置电力,但是运转电力最大是1 W。相较于其它2.5吋硬盘的2.4 W到4.6 W,这是非常巨大的差异。
我们之前提到铝制外壳,这是SSD5000的重量达到94克的主要原因。相较于其它重量在95克到105克的2.5吋硬盘,这依然是很理想的重量,而且金属外壳提供内存芯片更好的保护。不过三星原型机的重量大约只有SSD5000的一半。
SanDisk SATA 5000 2.5
因为我们想要了解这类硬盘设定成RAID 0数组的运作情形,而SanDisk也很贴心的提供了两颗固态硬盘让我们进行这次的评测。闪存固态硬盘相当耐用,不会受到撞击的影响,也能承受较高的运作环境温度(SSD5000最高可以承受到70°C)。由于闪存固态硬盘更为稳定耐用,因此RAID 0对闪存固态硬盘的吸引力更甚于传统硬盘。此外,以两颗闪存固态硬盘所设定的RAID 0,也是未来固态硬盘很具潜力的「甜蜜点」。
测试结果
测试结果
数据传输图表
68-MB/s连续的读取数据传输率是令人印象深刻的结果,尤其将数据灌满硬盘也不会让读取传输率下降。写入的效能也相当好,评测结果介于40 MB/s到50 MB/s之间,而且几乎都在50 MB/s,如此的速度非常适合连续数据串流的应用,影像编辑就是很好的应用实例。
利用两颗SanDisk SSD5000配置成RAID 0之后,读取的传输率几乎是两倍的122 MB/s,而连续写入的效能也达到70到76 MB/s,这往往是仅次于传统硬盘的速度。
存取时间
不论我们是以个别的SSD500或配置成RAID 0数组,读取存取时间实际上似乎都不存在。
接口频宽效能
不论是一颗或配置成RAID 0,接口频宽等同于最大连续的读取传输效能。SanDisk SSD5000支持SATA/150的速度,这对每颗硬盘最大68 MB/s的传输率甚至都非必要。
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