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SSD的霸主?三星6Gb/s 830系列SSD评测

  【IT168 评测】三星的830系列是较晚进入SSD 6Gb/s 市场的,但是三星仍然坚信其会产生骄人的业绩。它能够推翻现有的SandForce驱动器吗?远的不说,这款新产品确实能够撼动SSD领域,其他的厂商需要谨慎对待。

  尽管不同的公司销售的SSD品牌很多,但归根到底,可以从存储控制器,NAND闪存和固件三个方面入手。当然,控制器直接决定驱动器的性能属性和特性。一般而言,采用同一型号控制器的SSD测试产生的偏差最小。所以,在本次测试中,我们只需要比较OCZ Agility3 与Corsair‘s Force3就可以了。

三星830系列SSD荣登霸主地位?

  如果说控制器是实现SSD性能的基础的话,那么我们将主要比较几个不同公司产品技术的性能。但目前只有SandForce公司 和 Marvell公司正在销售拥有6Gb/s能力的控制器。值得一提的是,英特尔公司的SSD 510是采用的Marvell公司的芯片,其本身并没有特别的专利技术。

三星830系列SSD荣登霸主地位?

  尽管三星的SSD 830系列发布较晚,但其采用的配置却让我们印象深刻。在所有的测试性能中,其高达520 MB/s的连续读能力以及在256和512GB模式下高达400 MB/s的写速度令人眼前一亮。

三星830系列SSD荣登霸主地位?
三星SSD 470与SSD 830

  这些性能使得830系列和SandForce公司的第二代控制器处于同一战场。然而,它们最大的区别也许就在于,三星的830系列不依赖于压缩技术,而SandForce公司则采用了DuraWrite“闪存周期优化方案”以达到延长闪存擦写次数的目的。但值得一提的是,非压缩数据是无法发挥所采用架构的最大性能(当然,供应商会在其规格表中加以说明)。

  为达到更好的性能,三星被迫使用了更高质量的NAND以提供同一级别的可擦写次数,830系列也延续了这一传统。但值得注意的是,三星是能在同一设备中充分利用自己的控制器、固件以及闪存记忆体的公司之一,这给其带来了巨大的成本优势,而其他公司则需要购买第三方的控制器,甚至NAND闪存,并修改固件参数。

三星830系列SSD荣登霸主地位?

  如果这还不足以撼动SSD的前景及价格的话,三星公司表示,当830系列正式发售时,将会给竞争对手带来极大的震撼。据消息人士透露,830系列驱动器128GB的售价大约在250美元左右,这相当于每GB便宜了2美元。

  三星并没有给出具体的价格信息,但是预计价格应该接近470系列,并且830系列有望取代470系列.

  三星SSD 830系列内部一览

  更高控制器:更大的公路

  三星升级了其控制器以达到处理6 Gb / s的能力,先前用于470系列驱动器的最大控制器(S3C29MAX01)采用的是双核ARM Cortex - A9设计。而在830系列中其内置了另一个Cortex - A9核心,形成了一个三核心控制器。除了一些固件能优化性能之外,控制器的核心越多越能提高处理能力,将使SSD有更快的速度来处理更多的I / O请求。

三星830系列SSD内部一览

  如同其之前的驱动器一样,三星仍然采用八通道的设计。

  内存缓存区的设计也没有改变。830系列的控制器仍采用的是256 MB的DDR2- 800 DRAM来缓存数据,并作为三个A9内核的暂存空间。

  27纳米切换模式1.0

  三星的830系列NAND还因为其27纳米工艺而达到了一个较小的光刻节点,而此前的470系列SSD则采用的是32纳米节点。

三星830系列SSD内部一览

  虽然其仍旧使用的是32GB闪存,当你拆开驱动器就可以看到,其总共使用了8个内存模块,总共256GB,而470系列虽然也是256GB,但其却使用了16个内存模块。

  三星认为其通过切换DDR NAND模式,能够提供与Micron和英特尔的ONFI接口相媲美的性能。目前几家主流厂商所使用的DDR NAND模式切换均是有三星和东芝提供的。

  切换模式内存其最大的问题在于成本太高,但三星公司表示,其将会继续压低27纳米节点和DDR切换模式的价格。

三星830系列SSD内部一览

 

  固件说明

  固件的更新升级能够给SSD的性能带来明显的改善。在本次测试中,我们尽量采用最新的固件版本。

  你也许注意到了,256 GB Crucial的m4得分与SandForce发布的分数有明显不同,这是因为我们升级了新的固件。整体而言,结果显示其性能变化并不明显,这也是我们为什么没有测试其他产品m4性能的原因。

  您会发现,256 GB Crucial m4的评测分数分数与第二代SandForce发布的Seven 120 GB SSDs Rounded Up不同。因为我们已经更新固件0002。整体而言,我们看到性能变化不大,这就是我们这是为什么没有测试其他M4能力的原因。

  测试结果

  这些基准性能的排名都是在使用了两个星期之后的得到的。考虑到这一点,三星的性能指数最小,尽管性能的增量很小,240GB 的Vertex3的延迟只比256GB的830系列高出48秒。而在两个星期内差不多达到百万秒级别,如此反复,其得到的结果相当微小。

测试结果分析

  平均数据传输速率基本持平,差距仅在2.6%左右,如之前的峰值。但是,上图让各产品的吞吐量看上去更清晰。在本次测试中,256GB 的830系列驱动器是第一个超过了200MB/s的SSD,但就平均而言,三星最新推出的SSD只比之前的second-gen 240GB快5-6 MB /秒。

测试结果分析

  测试结果:4 KB的随机性能(吞吐量)

  我们的存储工作台V1.0混合了随机和连续的运算。但是,区分开4KB 的随机工作性能是重要的。在存储工作台V1.0后,我们继续测试4KB的Lometer的驱动器。但是,为什么专门测试4 KB的呢?

测试结果:4 KB的随机性能(吞吐量)

  混合了随机和连续的测试。4KB的随机读写性能非常重要,因为目前大多数的读写操作均是如此。我们专门对SSD进行了4 KB的随机性能测试。

  当你打开火狐浏览器随意浏览页面,并写了一些文件,其实你是在执行小的随机读取和写入操作。以上图表分析,集中体现了从一台电脑上获取跟踪分析。请注意,我们所产生的访问中,有70%以上都属于这8个分类(每个扇区512字节到4KB)。

  我们之所以限制Lometer测试16GB的LBA空间,是因为一个全新安装的Windows 7系统几乎会占用整个空间。从某种意义上说,通过这个测试的性能,你可以看到访问各个分散的档案、高速缓存和临时文件的相依性。

  如果你是一个典型的PC用户,队列深度的性能就非常重要,因为你所产生的I/O访问大部分都要落到具体的机器设备上。

  我们在此之前得到的数字,请注意,我们提出的是以MB/s来代替IOPS的随机性能,在这两个单位之间有一个直接的关系,即平均传输大小*IOPS=MB/s,大多数的工作负载往往是不同传输大小的混合数据,这就是为什么IT人士使用IOPS,它直接反映了每秒钟的交易数量。由于我们只用一个单一传输大小测试,并且其与MB/s相关(并且我们看上去更直观)。如果你想再转换成IOPS,那么只需要取MB/s的数字和0.004096MB(需要记住你的单位)划分为4KB的传输大小。

测试结果:4 KB的随机性能(吞吐量)

  在队列深度测试中,三星的830系列已经开始慢慢暴露其缺陷。在随机读取方面,256GB的830系列驱动器大约在160MB/s左右,最接近的竞争者是OCZ公司的 120 GB Vertex 3产品。但其后的产品随机读大约在154MB/s,下降了4.5%。Crucial公司的256GB和521GBM4S在同系列里仍然是趋于统治地位的,速度可达210MB/s。

测试结果:4 KB的随机性能(吞吐量)

  256GB的830系列在写性能方面有所下降,如图所示,其随机写在152MB/s左右,这使得256GB的830系列驱动器非常接近第一代SandForce的120GB的SSD,而第二代SandForce所有驱动器所提供的性能提高了40-50%。

测试结果:4 KB的随机性能(吞吐量)

测试结果:4 KB的随机性能(吞吐量)

  上面几幅图能清晰地看懂其性能走势。

  具体来说,我们使用一些基于SandForce的驱动器,因为有许多共享相同的性能配置。SF型固态硬盘厂商与其他的厂商的差异就在于内存:ONFi 2.0 相对于 ONFi 1.0 ,相对于切换模式的 DDR。我们用其中三个SandForce 的SSD驱动器来说明他们的独特性。

  • OCZ Vertex 3: 第二代 SandForce SSD使用同步ONFi 2.0 NAND.

  • OCZ Vertex Agility 3: second-gen SandForce-based SSD using asynchronous ONFi 1.0 NAND.

  • OCZ Vertex Agility 3:第二代SandForce SSD使用异步ONFI 1.0 NAND。

  • Patriot Wildfire: second-gen SandForce-based SSD using first-gen Toggle-mode DDR NAND.

  • Patriot Wildfire:第二代SandForce SSD使用第一代切换模式DDR 的NAND。

  在跨队列测试方面,我们看到,在随机读取方面,三星256GB 830系列继续影随120 GB 的Vertex 3之后。在队列深度低于4时,256 GB的830系列超过了240GB的Vertex3(ONFi 2.0)和120 GB的 Wildfire (Toggle-mode 1.0)。然而,在上述的四个队列深度中,相比于256 GB的830系列,240GB的Vextex3和120GB的Wildfire提高了近10%左右。

  在随机写入方面,256GB的830系列性能表现趋于中等水平,其表现出来的速度非常接近120GB的第一代SandForce的SSD的队列深度。当OCZ公司的Vertex3提供的速度是256GB的830的速度的两倍的时候,Crucial公司256GB M4所提供的性能提高了近60%。一旦我们达到上述的四个队列深度时,240GB Vertex3的性能达到了300MB/s。

  测试结果:4 KB的随机性能(响应时间)

  只看数据传输率而不考虑延迟和相应时间是不正确的。在这之前,我们解释过平板电脑对于WiFi的吞吐量,而相似的概念也可应用于存储方面。就如同打电话一样,其重要的不仅仅只是原始带宽。

  吞吐量可大致比喻为打电话时的音频质量,而延迟则代表您的手机和对方手机听到您讲话时所用的传递时间;处理时间则是对方回应您所产生的延迟时间。

  应用到SSD上面,吞吐量是随着时间的推移,您可以发送的数据量,延迟是由于数据传输产生的滞后,而处理时间是由控制器所产生的。

  我们认为延迟时间加上处理时间等于响应时间。这就是我们在lometer中的测试。因为lometer的使用条款中延迟和响应时间是可以互换的,但它只能测试后者,否则容易造成混淆。

测试结果:4 KB的随机性能(响应时间)

测试结果:4 KB的随机性能(响应时间)

  在随机读取方面,256GB 830系列的响应时间约是0.1毫秒,与OCZ的120GB的Vertex3和Agility3处于同一水平,这比我们之前的更大的容量M4S慢了30%。相比之下,其他的第二代Sandforce固态硬盘(包括240GB的Vertex3)的响应时间约低于0.20毫秒。而在随机写入方面,256 GB的830系列仍然有大约0.10毫秒的响应时间,这个值略小于256 GB的M4和240 GB的Vertex3。

  响应时间是衡量发起和完成的操作之间的区别的,而吞吐量是衡量传输的数据量的。这两个值在不同方面对性能产生影响,但并不重叠。因此,它不是像64 GB的M4“感觉”比128 GB M4(25%较慢的吞吐量,加上50%的响应时间较慢)慢75%。通常高吞吐量相对的则是低的反应时间。

测试结果:4 KB的随机性能(响应时间)

  在极限条件下的最大响应时间。在随机读取方面,M4s仍然独占鳌头,但830、510 SSD、Wildfire以及ChronosDeluxe 并没有差太多。

测试结果:4 KB的随机性能(响应时间)

  256 GB的三星830的最大写入响应时间为28毫秒,低于SandForce的驱动器的,但高于Crucial的M4S。 SandForce基于SSD的相对高的响应时间表明,在每一个写入操作完成时,有更多的垃圾需要收集。Crucial主要侧重于后台垃圾收集,这就解释了为何M4S实现较低的最高写入响应时间。三星在这两方面均加以改良,表现出前台和后台垃圾收集之间的平衡。

  这是一把双刃剑。写访问后,当驱动器处于闲置状态的时候,您可以执行垃圾回收功能或推迟行动。如果依靠闲置(背景)垃圾收集,性能上升的成本将会增加写入放大。相反,活动(前台)垃圾收集,最大限度地减少写入放大,但却会影响性能。

  测试结果:128 KB的连续性能

  SSD制造商往往要强调随机性能,因为他们希望明确地击败传统的硬盘驱动器。连续性能有一点不同,但仍代表着性能表现的一个重要方面。

  但对于普通用户来说是连续的性能是如何无孔不入的?看看在下面的图表,它显示了从我们的痕迹中所寻求的距离分布。

测试结果:128 KB的连续性能

  首先你会注意到的是有一个优势为零的部分,这意味着我们跟踪的大多是由后端到背面的请求,或是I/O。如果是百分之百的随机跟踪,那么将会显示无访问。

测试结果:128 KB的连续性能

测试结果:128 KB的连续性能

  英特尔公司250 GB的SSD 510系列在读方面处于领导地位,256 GB的830系列紧随其后。不过,不过,三星的顺序写性能简直是令人印象深刻。其最新的SSD超过了HyperX、Vertex 3。金士顿和OCZ公司采用SandForce的压缩技术来达到当前的水平,但三星却没有利用DuraWrite技术的优势。相反,相反,830依靠其改进的控制器和切换模式NAND使其性能达到了非常好的的吞吐量。

测试结果:128 KB的连续性能

测试结果:128 KB的连续性能

  不要被这些较低的性能测试结果完全禁锢。这里面并没有一组数据表明其的稳定性能,以改变SSD的行为。这是在一个特别不好的环境下完成的测试,因为测试发生以后,每个驱动器是不可压缩数据进行填充的,但之前闲置的垃圾回收功能能够帮助恢复性能。

  正如大多数人所知道的那样,SandForce的架构在可压缩的数据操作时是最有效的。在现实世界中,这实际上是一个相当现实的期望,其清楚什么工作负载最频繁,使得这些结果反复---为SF- 2200基于驱动器的最坏的情况。

  连续性能与传输大小

  我们在Iometer的所有顺序传输测试都运行在一个队列深度中,以代表最典型的桌面工作负载。不难想象,发烧友可能受到SSD较高的队列深度,但事实上,这确实是除了传统的磁盘驱动器以外SSD所代表的。

  在本次测试中,我们使用ATTO测试超过2 GB的顺序读写,并且两个队列深度同时进行。

  使用ATTO的另一个原因是它能够方便地测试不同的传输大小。虽然128 KB的测量连续性能是相当标准,更大或更小的传输仍然具有现实意义。

连续性能与传输大小

  在使用两个队列深度时, 256GB的830系列比250GB的SSD 510系列性能更好。但这只有10 MB/s的差距。

连续性能与传输大小

  而在连续写方面,830与其他的=驱动器相比还是略胜一筹的。第二代SandForce的驱动器,尤其是在一个队列深度测试时,三星的830虽然排在第二,但在挤出固态硬盘中第一完成的却是依靠的是SandForce的技术。

连续性能与传输大小

连续性能与传输大小

  即使是在4个队列深度的情况下,三星256 GB的830 系列在读性能方面仍然占据着主导地位,但同样,其优势并不明显。总体而言,我们认为其性能相近与英特尔公司的510系列SSD,有所不同的是,三星830系列的传输大小在32 KB和256 KB之间时,其速度将比之快10-20 MB / s左右。

  PCMark7测试

  PCMark7是Futuremark最新发布的测试软件。以往的Vantage测试,给出了一个相对近似的存储性能结果。而在Futuremark最新的版本中,其声称提高其准确性。

PCMark7测试

  三星的256GB的830系列虽跃居行业前列,但也很勉强。整体存储在PCMark 7子测试的几何平均值之上。这就是为什么从深层次的看单独测试很重要了。

PCMark7测试

PCMark7测试

  Windows Defender的测试是基于Windows的后卫执行快速扫描系统的实用程序跟踪。这是在只读重的情况下大量的随机存取组成的。事实上,读取操作占据了97.9%。在读取操作中,93%属于随机访问。当然,反病毒扫描和文件搜索是两个更适用于真实世界的测试方法。

  256 GB的830落后于这个基准,而128 GB的M4和120GBVertex3则在运行前列。随机I / O显然不是830的强项,这可以解释为什么它在这个图表中没有居于第一。

PCMark7测试

PCMark7测试

  PCMark7第二次测试是基于从USB拇指驱动器到Windows Live照片库导入68的图像(434 MB)跟踪,这实际上并不包括复制的图像文件。跟踪只包含关于索引的I / O活动。这种类型的方案涉及写入比读取更多的数据,并且写入大多是随机的的。

  830在这里跃居行业排头的位置。虽然三星最新的SSD提供适度的随机写入性能,几个连续的读取操作发生了较大的传输大小,这更利于830系列驱动器非常好的性能的发挥。

PCMark7测试

PCMark7测试

  视频编辑测试是在Windows Live Movie Maker中基于I / O活动之上发布一个1080p的视频。我们专门处理在与多个高清晰度的视频来源相结合的情况,并在最后写入到一个输出文件。总体而言,随机和顺序读取的比例是30/70,读比写更普遍。事实上,比例大约是1:9的情况是更有利于读取的。

  写测试的工作负载是几乎完全不可压缩的视频数据,基于SandForce技术的SSD并没有出色表现。而256 GB的830系列却充分发挥出去优势,因为有充足的随机读写操作。从这点上,并不能完全评判三星或者SandForce驱动器,这显然并不是一个标准以迎合830系列的优势。

  三星830系列SSD剑指何处?

  830在上市不久便击败了建立在SandForce控制器硬盘基础上的同业产品。其性能之卓越,甚至足以领先于因特尔510和Crucial的m4。

三星830系列SSD剑指何处?

  虽然830提供的速度令人难以置信,但它不是在每一个图表中都业内知名的。它似乎是在随机读取与写入操作方面较量。在队列深度低的时候,它的随机读取功能就会好于240GB的Vertex3.然而,在容量相当的时候,256GB的830却是落后于Crucial的M4的。当你改变队列深度时,OCZ公司的驱动器和M4都会超过830。随机写入为我们带来了更糟糕的消息,当Vertex 3提供两倍的性能的时候,m4甚至可以超过830高达60%。

  在顺序传输方面,三星的830才是真正的亮点。对于一般的桌面用户来说,这是个好消息。令人惊叹的顺序读取性能和表现一般的随机读取性能这两者结合在一起,使得三星830看起来像一个增强型的英特尔 SSD 510。不过当OCZ第一次向我们展示Vertex 3的时候,我们不会再惧怕它(三星830),但坦率地说,我们现在确实处于一个有很多很快速的固态硬盘的市场中。换句话来说,三星的830表现的像一个在平坦路面上进行汽车直线加速赛的车手。而同时,M4和第二代SandForce驱动器更像4x4s拉力赛车,已经做好了应付在他们面前出现的任何地形的准备。

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