革命来临 英特尔SSD硬盘X25-M实测

互联网 | 编辑: 耿佳2(硬评) 2008-09-20 11:30:00原创 返回原文

SSD刚一出现就被世人奉若神明,认为是其必将成为传统机械硬盘的替代者和终结者,那么历经50年发展的硬盘真的就那么不堪一击么?

存储新时代,英特尔加入战局

说到鼎鼎大名的“英特尔”,恐怕就算根本对电脑一窍不通的人也多少会有所耳闻。当年“Pentimu”系列处理器广告里的小蓝人,让很多人永远的记住了“英特尔——强劲电脑的芯”。不过如果说起英特尔在其他方面的产品线,恐怕除了与处理器搭配紧密地芯片组,就没有多少人清楚了。其实英特尔在存储方面也同样走在世界前列。现在,英特尔就为我们带来了划时代的存储设备——固态硬盘。

所谓固态硬盘,其实是相对于传统的“动态”机械硬盘的叫法,其英文全称为是Solid State Disk,通常缩写为SSD。同基于“温彻斯特”技术的传统机械硬盘不同,SSD由控制单元和存储单元(Flash芯片)组成,简单的说就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘。由于固态硬盘没有普通硬盘的旋转介质,因而抗震性极佳,同时工作温度很宽。广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域。

这次英特尔送测的SSD隶属Intel X25-M系列,定位主流应用,容量为80GB,同系列中还有容量更大的160GB的型号。X25-M硬盘采用特殊的读写逻辑结构,采用20颗MLC封装的NAND Flash颗粒,同时加入10通道并行技术,让读写速度提升到前所未有的夸张程度。

固态硬盘的身前身后事

SSD刚一出现就被世人奉若神明,认为是其必将成为传统机械硬盘的替代者和终结者,那么历经50年发展的硬盘真的就那么不堪一击么?让我们从硬盘发展的历史来看一看SSD究竟有哪些优势让它足以取代机械硬盘的地位。

自从1959年第一块硬盘IBM 350 RAMAC诞生,硬盘就从未停止过发展的脚步。1968年,IBM颠覆了之前自己的设计,提出的“温彻斯特”(Winchester)技术奠定了以后硬盘所发展的方向。“温彻斯特”技术的精隋在于提出了:“密封、固定并高速旋转的镀磁盘片,磁头沿盘片径向移动,磁头悬浮在高速转动的盘片上方,而不与盘片直接接触”,在这之后,机械硬盘延续着这条道路发展了50年。

大名鼎鼎的“温彻斯特”硬盘的盘体部分

随着技术的提升,困难一个个到来又一次次被攻破。仙尘技术、巨阻/超巨阻磁头、SATA接口、垂直记录技术、混合硬盘等等技术让我们的硬盘从单碟6MB,最大30MB发展到了单碟300GB,最大1.5TB。不过,由“温彻斯特”决定的机械结构却一直没有革命性的改进。直到我们今天文章主角的出现——SSD固态硬盘。

小小的Flash颗粒要革硬盘的命?!

就像我们前面说过的,SSD硬盘由Flash芯片构成存储单元,而非传统的碟片。从结构上来说更接近我们常见的“闪存”。简单的结构以及电磁存储原理,让SSD相比传统机械硬盘具有了如下优势:

速度快

SSD相对硬盘的最显著优势就是速度,例如一个每分钟15000转的硬盘转一圈需要200毫秒的时间,而在SSD上由于是数据是存放在Flash颗粒上,能够在低于一毫秒的时间内对任意位置的存储单元完成I/O(输入/输出)操作,因此在对许多应用程序来说最为关键的I/O性能指标——IOPs(即每秒多少次 IO动作)上,SSD可以达到硬盘的50~1000倍。在需要快速处理海量信息的应用,比如电子交易系统、实时数据处理、主机交易处理等,其相应时间可达到毫秒级,这是机械硬盘不可能达到的事情。

抗震性超强

因为全部采用了闪存芯片,所以SSD固态存储器内部不存在任何机械部件,这样即使在高速移动甚至翻转倾斜的情况下也不会影响到正常使用,而且在笔记本电脑发生意外掉落或与硬物碰撞时能够将数据丢失的可能性降到最小。

无噪音,低发热

得益于无机械部件及闪存芯片发热量小、散热快等特点,SSD固态存储器因为没有机械马达和风扇,工作时噪音值为0分贝,完全静音,温度也相当低,比起动辄四十多度的传统硬盘要好上很多。

重量轻

SSD固态存储器比传统1.8英寸硬盘重量轻20-30克,可千万别小看减轻的这点重量,在笔记本电脑、卫星定位仪等随身移动产品上,更小的重量更有利于携带。此外,重量的减轻也使得笔记本电脑配备多块SSD固态存储器成为可能。

英特尔X25-M固态硬盘欣赏

我们收到的测试样品编号为“SSDSA2SH080G1GN”,隶属X25-M系列,接下来就让我们好好欣赏一下这块具有划时代意义的SSD硬盘。

英特尔X25-M固态硬盘

采用SATA 3Gb/S接口

从结构上说,SSD真的是比普通的机械硬盘简单好多。拆下外壳后,里面只有一块整洁的电路板,包括正反面共计20颗MLC封装的Flash颗粒,每颗4GB,总容量为80GB。其中一面还放置有主控芯片与缓存芯片。

MLC Flash颗粒

SSD构造相当简单

主控芯片特写

MLC与SLC的区别

SLC全称单层式储存 (Single Level Cell),是指一个Block(块,Flash的基本存储单元,也可称为Cell)只有两种电荷值,高低不同的电荷值表明0或者1,因为只需要一组高低电压就可以区分出0或者1信号,所以SLC最大的驱动电压可以做到很低。

SLC因为结构简单,在写入数据时电压变化的区间小,所以寿命较长,传统的SLC Flash可以经受10万次的读写,因此出现坏Block的几率较小,因为存储结构非常简单,一组电压即可驱动,所以其速度表现更好。不过这种一个 Block只存储一组数据的模式无法在相同的晶圆面积上实现较高的存储密度,所以只能在工艺制程方面努力进步,才能满足用户在容量方面的要求。

SLC与MLC结构对比

MLC(多层式储存—Multi Leveled Cell)是那种充分利用Block的技术,它采用较高的电压驱动,通过不同级别的电压在一个Block中记录两组位信息(00、01、11、10),这样就可以将原本SLC的记录密度理论提升一倍,这对于曾经工艺制程遇到瓶颈的NAND Flash而言,是非常好的消息。不过MLC除了同制程、同晶圆面积时理论大一倍的记录空间外,存在一些先天的弊端,比如说电压区间更小,Flash就需要更多的CRC校验空间,这会大概占据Block中10%的空间,因此实际使用中同制程同晶圆面积的MLC的容量不到SLC的一倍。

因为电压变化更频繁,所以MLC技术的Flash在寿命方面相较SLC要差一些,官方给出的可擦写次数仅为1万次,也就是说一张512MB的USB闪存盘,你写入512MB的数据1万次(理论数值),它就报废了。这是MLC技术最致命的缺点。另外MLC技术还有一个缺点,就是它的读写速度不如SLC。一个Block存储两组位数据,自然需要更长的时间,这里面还有电压控制、CRC写入方式等因素需要考虑。

综合而言,MLC技术在实现大容量方面有优势,但是寿命和性能都只能算是差强人意。SLC技术虽然在寿命和性能方面足以令人满意,但是较高的技术门槛以及实现大容量所需的成本较高成为了限制其发展的重要因素。但就防震、发热量以及运行噪音方面,MCL同SLC相比没有任何区别,面对传统机械硬盘时都绝对具有“秒杀”性的优势。

测试平台以及对比产品

尽管我们测试的英特尔SSD是一款2.5寸的产品,定位于笔记本硬盘代替品。但是我们知道SSD硬盘在性能方面相当出众,与笔记本硬盘相比有点大材小用。所以我们特地找来了目前世界上性能最出色的家用级硬盘:来自西部数据的Caviar Black WD1001FALS。

 

Caviar Black WD1001FALS

WD1001FALS采用了单碟334G,3碟封装,容量达到惊人的1TB,格式化受容量高达931GB。其上应用了WD独家的双控制芯片设计,大大增强了硬盘的数据吞吐量。同时,高达32MB的缓存、3Gb/s带宽的SATA II代接口都更加证明了其最强7200RPM硬盘霸主地位。

 

X25-M与WD1001FALS

为了能够发挥两款超级硬盘的真正实力,我们尽可能避免其他配置环节称为测试瓶颈。特别是在主板上我们选择了来自ASUS的P5Q主板,ICH10R的南桥芯片可以让X25-M与WD1001FALS的性能得到进行的释放。测试平台具体配置详见下表。

测试平台详细信息
处理器 Intel Core 2 Duo E6700
内存 金士顿 DDR2 667 1GB
主板 华硕 P5Q (P45+ICH10R)
硬盘 Intel X25-M & WD1001FALS
显卡 华硕 EAH4870
显示器 华硕 MW221C 22寸LCD
光学驱动器 华硕 DVD±RW
电源 Tt 850W
操作系统  Windows Vista Unlimited

 ATTO Disk Bench测试成绩

X25-M的ATTO测试成绩

ATTO Disk Benchmark是由ATTO公司出品的一款磁盘/网络性能测试工具,该软件使用了4MB的测试包,数据包按0.5K、1.0K、2.0K直到到 1024KB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。软件支持对稳定性/突发性传输速率进行读写测试,适用于常规硬盘、RAID、USB闪存盘、移动存储卡等产品的读写性能测试。

从测试成绩可以看出,X25-M展现出了相当强大的实力,读取测试达到了夸张的271.9MB/S,写入方面成绩回到SSD的正常水准在意料之中,不过57.9MB/S的成绩也相当令人满意了。而WD1001FALS同样展现出了最强硬盘的风采,读取达到了236.4MB/S,虽然同SSD相比尚有不小差距,但是也是机械硬盘的巅峰水准了。写入方面WD1001FALS扳回一城,193.0MB/S的成绩极为惊人。

HD Tech测试成绩

X25-M的HD Tech测试成绩

HD Tach是一款专门用于检测硬盘存取速度、存取时间等硬件指标的检测软件。该软件的检测功能更加灵活,并且软件内建庞大的各类磁盘数据库,可以将检测的结果与之相比较,了解检测的硬盘性能与其他硬盘的差异。

X25-M依旧在测试中展现出了惊人的性能,253.7MB/S的突发传输速率,210.7MB的持续传输速率可谓是前所未见。相比之下,WD1001FALS成绩稍显逊色,无论是突发还是持续都完败于X25-M。不过突发227.4MB/S,持续90.8MB/S的成绩在机械硬盘中同样是顶级表现。

HD Tune测试成绩

HD Tune是一款广为熟知并小巧易用磁盘性能测试软件其主要功能有硬盘传输速率检测,健康状态检测,温度检测及磁盘表面扫描存取时间、CPU占用率。另外,还能检测出硬盘的固件版本、序列号、容量、缓存大小以及当前的Ultra DMA模式等。其测试成绩通常被消费者用来作为磁盘性能的成绩证明。

X25-M的HD Tune读取测试成绩

HD Tune的测试分两部分进行,首先进行的是读取性能测试。X25-M继续着高调的表现,无论是哪一项测试成绩都相当令人震惊。只是突发传输速率败给了WD1001FALS。不过我们认为这是由于HD Tune Pro v3.10对SSD的兼容性还不是十分好导致的。因为突发传输比平均传输速率还低这种情况是不可能发生的。

X25-M的HD Tune文件基准测试成绩

WD1001FALS的HD Tune文件基准测试成绩

第二部分是文件传输测试。X25-M在读取方面仍然不断的带给我们震惊,但是其在写入方面的技术限制再一次展现在WD1001FALS面前。(提示读者观看这部分成绩截图的时候注意纵向座标轴的数值)

PCMark系列测试成绩

X25-M的PCMark 05测试成绩

PCMark 05一向是整机性能的权威测试软件,测试完成后能够给出整个系统的详细评分。其中附带的硬盘项目的测试可以从多种应用角度对硬盘进行详尽的测试,并给出总评分数。

WD1001FALS高达7436的成绩已经足以让人兴奋,但相比X25-M的最终测试成绩更是令人乍舌不已!想当初小编测试过的ThinkPad X300上配备的64GB固态硬盘得分超过14000已经让人敢相信,而英特尔的X25-M居然将这一成绩又提升了超过60%,不得不让人感叹技术的进步确实超乎我们的想象。

X25-M的PCMark Vantage测试成绩

PCMark Vantage作为05的替代品,以更贴近实际应用的测试项目而广受赞誉。其附带的HDD测试组件,包括从最简单的Windows Vista开机时间到游戏中的硬盘数据传输和使用Windows Movie Maker时的硬盘数据流测试,能全方面的真实展现硬盘的性能水平。

WD1001FALS的测试成绩相比05有了不小幅度的下降,而X25-M则“百尺竿头更进一步”,测试成绩相比05不降反胜。我们认为这是因为Vantage的测试项目对小体积文件进行读写的项目较多,这时SSD寻道方面的优势就发挥得更加淋漓尽致了。

Sisoftware 2009测试成绩

X25-M的Sisoftware 读取测试成绩

X25-M的Sisoftware 文件系统测试成绩

Sisoft Sandra是一套功能强大的系统分析评比工具,拥有超过 30 种以上的分析与测试模组,还有 CPU、Drives、CD-ROM/DVD、Memory 的 Benchmark 工具,它还可将分析结果报告列表存盘。

测试同样包括两部分,分别是读取性能以及文件系统。X25-M仍然一路高奏凯歌,180.42MB/S和226.51MB/S的成绩将竞争对手WD1001FALS的88.24MB/S和84.89MB/S远远甩在了身后。可以说目前没有任何单独的硬盘能在测试成绩上接近X25-M,即使是其他厂商的SSD产品也是一样。

英特尔X25-M测试总结

本次我们测试的X25-M,虽然在性能上一次又一次的让我么震惊,但其实它还只是英特尔SSD产品线中的低端,更高端的E系列采用单组电压写入数据的SLC封装的NAND Flash颗粒,具有更长的寿命,更好的读写性能,当然也贵得多——尽管X25-M也并不是什么便宜角色。据我们所知,X25-M 80GB的型号上市价格大概为595美元,约合人民币4000元以上,对于普通用户来说,这个价格也是很难承受的。

但对于那些对性能极度渴望的硬件发烧友来说,X25-M提供了任何传统硬盘系统(包括RAID 0)都无法提供的极限寻道性能,让硬盘的数据操作提升了几个数量级,让以往限制系统性能的硬盘再也不是瓶颈。面对如此令人心动的诱惑,恐怕价格再也不是决定因素,反而更让他们担心的则是SSD的擦写寿命。

一个简单的Logo,让我们对SSD的未来充满了信心

英特尔宣称X25-M的MTBF(Mean Time Between Failure,即平均无故障时间)达到120万小时,和目前的3.5英寸企业级机械硬盘处于同等水平。只是并没有给出更令人关注的极限擦写次数。不过MLC颗粒的 1万次理论寿命还是多少让人有些担忧。但英特尔方面保证其SSD产品在5年之内理论上不会出现故障。实际上通过控制芯片内部算法的调整,尽量避免多次擦写同一区域的储存空间后,1万次的寿命也已经足够人们日常使用了。

回到测试本身,我们可以看到,X25-M在多项测试中表现出了难以置信的压倒性优势,在读取速度方面让目前最强的3.5英寸桌面硬盘也不得不败服,寻道性能方面更是由于结构上的天然优势而根本不屑于与任何机械硬盘相提并论。要知道这还是一场并不公平的较量,X25-M只有2.5英寸,体积几乎只是WD1001FALS的1/6!如果相比体积接近的2.5英寸机械硬盘,其性能的超越幅度将能够达到300%~400%,并且写入性能方面的劣势也将不复存在。倘若再加上在功耗、发热量、噪音以及完全不惧怕任何震动的特点,说X25-M是“温彻斯特”硬盘的终结者真是一点都不过分!联想到还有性能和寿命都更具优势的高端E系列SSD,我们真的要为那些硬盘厂商捏上一把汗了。

当然,目前的SSD产品因为材料、封装等技术因素仍然存在着不尽如人意的地方,但是作为IT产业领导企业的英特尔的进入,让整个SSD产业仿佛注入了一针强心剂。其对技术发展的准确把握以及无可比拟的强大研发实力,必将极大的推动SSD走向成熟。相信随着时间的推移以及技术的进步,在不久的将来我们就能看到更符合人们使用需求的SSD产品大规模的推向市场,让我们一起期待着SSD这个“旧时王谢堂前燕”能有“飞入寻常百姓家”的一天!

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