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三代SSD与主控

 Eosun 2013-09-07

二代SSD的末代王者OCZ Vertex4采用自产Indilinx Everest 2 主控制器,高超的IOPS值一下子甩开所有竞争对手。如果你是SSD厂家,看到OCZ Vertex4,你的第一直觉:“额,落伍了,我们要开发新产品超过它!”。没错,正是OCZ Vertex4 SSD拉开了三代SSD的竞争序幕。

闪存工艺怎么越用越落后?


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19nm东芝闪存、21nm三星闪存、25nm美光(OCZ)闪存

    三代SSD首款产品出自浦科特M5P,它采用最新一代的Marvell 88SS9187主控和最先进的19nm东芝闪存芯片。单看如此豪华的硬件规格,就足以让人期待它的性能。

    9月24日,三星首次采用“高低搭配”划分产品线,同时发布了“普及版840系列”和“旗舰版840PRO系列”。其中“旗舰版840PRO系列”毫不费力拿下了三代SSD的性能宝座。有意思的是,三星采用21nm的闪存,而不是19nm。

    11月28日,OCZ发布了它的最新一代产品:Vector SSD。OCZ Vector SSD采用自产Indilinx Barefoot 3主控,它的随机读写IOPS值较之上代产品有五位数的提升,并且提高了读写速度。更让人觉得不可思议的是,它用的是25nm闪存,达到了三代SSD的高标准性能。

读写双超500MB/秒  三代SSD何时爆发?
读写双超500MB/秒 三代SSD何时爆发?

     我们仔细四款三代SSD的发布时间,最先发布的浦科特M5P采用19nm,第二发布的三星840系列采用21nm,最后发布的OCZ Vector SSD采用25nm。闪存的制造工艺怎么越用越回去了呢?

回光返照因为这个原因? 

    闪存的制造工艺越先进,对主控的匹配、固件开发要求越严谨,发挥新闪存性能的难度越大。浦科特站在高起点,根据主控选择闪存,初期未必能大放异彩;三星采用最利于性能发挥的折中方案,选择稍逊的制造工艺,或者说,三星是根据闪存选主控;OCZ则是采用性能明显高处一筹的新主控,以及成熟的25nm闪存,它采用最保险的主控和闪存搭配方案。 

    闪存的性能排名:浦科特19nm东芝闪存>三星21nm MLC闪存>三星21nm TLC闪存>OCZ 美光25nm闪存。

    点评:SSD的性能取决于主控、闪存、固件,三星以居中的主控性能和闪存工艺、优秀的固件开发能力制造出综合性能最强的840PRO SSD。而拥有最先进闪存的浦科特M5P、最先进主控的OCZ Vector在后期更有挖掘的潜力。

    19nm闪存拥有一副好身板,还得打“鸡血”(指固件更新),我们再看看25nm闪存,不得不感叹“老鹰真的有时候比鸡飞得还低”。

 二代SSD的读写速度已十分逼近SATA3.0的极限速度600MB/秒,在硬盘接口迟迟没有升级的情况下,SSD的读写速度已无多大的提升空间。那么三代SSD究竟有什么可以提高的?请看这里:

提速度难 提IOPS易


破车变跑车 三星840Pro SSD重磅首测
测试IOPS高低的AS SSD软件

    但是SATA3.0接口并没有限制IOPS值,因此SSD厂家另辟战场,推出高IOPS值的SSD。因此三代SSD有一个显著的共性特点:IOPS值普遍相当高,没有9万不好意思出来见人。这个值到底有什么用?这个值就是SSD每秒的I/0写入次数。

    IOPS值随着我们的读写环境复杂,在一定队列深度下,它会越变越强。这个和读写速度是截然相反的,因为读写速度是读写环境越复杂,它会越变越慢。问题是,一般家用环境哪里来的如此高深的使用环境,除非我们把家里的电脑主机当服务器用。

    对于让人看花眼的五位数甚至六位数的IOPS值,它的基数庞大,甚至大多数网友往往并不在意IOPS值的高低,毕竟网友们不是专业厂商。他们更在意的是SSD的读写速度高低。

提最大读写难 提持续读写易

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二代SSD的持续读写速度很少能双超500MB/秒

    SSD往往一提到最大读写速度即遭各种鸡飞蛋打,没错,该打!一款采用异步闪存的SSD,往往最大读写双双超过500MB/秒,而持续读写速度连200MB/秒都过不了,能不遭网友质疑。

    即使采用同步闪存的二代SSD也存在一定不足,最大读写速度和持续读写速度差距比较大。

    三代SSD除了提高IOPS值,它们的另一大显著变化,就是持续读写速度双超500MB/秒,即使稍微弱一点的三代SSD,其写入速度也接近500MB/秒。它们的最大读写速度和持续读写速度差距缩小到只有几十MB/秒。

    相对来说,持续读写速度能给家庭用户带来切实的性能提升,不过它的提升幅度没有IOPS那么迅猛。毕竟SSD的最大读写速度都突破不了600MB/秒,何况持续读写速度乎。


    二代SSD对比三代SSD,较为实用的持续读写速度进一步缩小差距,不甚实用的随机读写IOPS值则是给远远甩在后面。浦科特M5P SSD拥有最高硬件规格,但是最先进的19nm闪存和新主控匹配仍需时日,这款SSD的性能爆发主要集中在后期的固件开发。当然它的原本性能已经足够强悍,最近ZOL收到了它的1.02版M5P 512GB SSD,性能对比1.00的最初版本有所提高。


新固件性能有提升 浦科特旗舰M5P评测
浦科特M5P 512GB SSD拆解

读写双超500MB/秒  三代SSD何时爆发?   读写双超500MB/秒  三代SSD何时爆发?
浦科特M5P 512GB SSD的主控/闪存芯片(点击放大)

   浦科特PX-256M5P 固态硬盘采用服务器级别的Marvell 88SS9187-BLD2控制芯片,它基于双核处理器,专门为适配19nm闪存而设计,支持最大1GB DDR3缓存,并且还支持多种笔记本电脑节能模式。

加大持续力 浦科特M5P SSD新固件评测
浦科特PX-256M5P/1.02固件固态硬盘CDM测试成绩

读写双超500MB/秒  三代SSD何时爆发?
浦科特M5P 512GB/256GB SSD IOPS对比

    一直致力开发顶级SSD的浦科特,在二代SSD大战中长期居于领先地位,M3P到后期给OCZ Vertex4赶超而丢失性能宝座。浦科特M5P作为三代SSD的先锋官,它的读写速度小幅提高,随机读写能力几乎是质的飞跃,它以强大的性能压制OCZ Vertex4,在此后数月稳坐性能宝座。

    近期浦科特开发出1.02 M5P固件,我们通过对比较早前的1.00固件版的浦科特M5P 256GB SSD,随机4K读取提升3926 IOPS值;随机4K写入提升2117 IOPS值。可见浦科特M5P 512GB SSD的IOPS值提高还是相当可观的。


    点评:浦科特M5P SSD尚有较大的性能潜力可以挖掘,19nm闪存的高速读写特性还未发挥出来。它现在顶替M3P成为浦科特高端产品线的主力,不如入门级的二代SSD M5S 销量那么突出。


  SSD的性能主要由主控、闪存、固件三个要素决定。我们讨论三代SSD的性能孰优孰劣,实际上谁也不敢轻易盖棺定论,因为谁也无法预料明天哪款三代SSD突然更新固件,它的性能飙升而颠覆排名。但是我们可以讨论具体的主控、闪存、固件的排名:

1、主控

    本文中出现的四款三代SSD均采用新一代主控,主控对于三代SSD的性能提高起着至关重要的作用。我们从OCZVector SSD就能看出,只要主控优秀,即使配备25nm老制程闪存,也可发挥出惊艳的三代SSD性能。

    就主控的性能而言:OCZ Barefoot3>Marvell 88SS9187>三星 S4LN021X01-8030。

2、闪存

    我们仔细四款三代SSD的发布时间,最先发布的浦科特M5P采用19nm,第二发布的三星840系列采用21nm,最后发布的OCZ Vector SSD采用25nm。

    原因是闪存的制造工艺越先进,对主控的匹配、固件开发要求越严谨,发挥新闪存性能的难度越大。浦科特站在高起点,根据主控选择闪存,初期未必能大放异彩;三星采用最利于性能发挥的折中方案,选择稍逊的制造工艺,或者说,三星是根据闪存选主控;OCZ则是采用性能明显高处一筹的新主控,采用成熟的25nm闪存,它采用最保险的主控和闪存搭配方案。

    闪存的性能:浦科特 19nm东芝闪存>三星21nm MLC闪存>三星21nm TLC闪存>OCZ 美光25nm闪存。

3、固件

    浦科特拥有优秀的固件开发团队,M5P的性能后期开发值得期待;三星并不是勤于更新固件的厂家,一般来说,我们现在看到的840系SSD的性能即为它的最强状态;OCZ同样拥有优秀的固件开发团队,它的主控仍有挖掘性能的空间,并且时机成熟,它可以选择制造工艺更先进的闪存进行匹配。

    就固件开发能力,三星近水楼台先得月,排名高低立判;OCZ拥有资产主控,算法设计拥有便利;浦科特的固件团队经验丰富,曾将上代Marvell 88SS9174主控的性能发挥到了极致。至少OCZ和浦科特的固件开发能力暂时难分高低。


结束语

    三代SSD的斗争刚刚开始拉开序幕,好戏还在后头,陷入口舌之争的三星840系SSD将是最先爆发的产品。不管它的争议到底有多大,三星金字招牌+三年质保+优异的性能+足够低廉的价格,这些因素凑到一起就够它如火山爆发,当然火山突然爆发还是持续爆发,还得看三星21nm TLC闪存到底耐用与否。

    由于浦科特M3P停产,浦科特M5P在保持价格不变,提高性能的情况接替M3P,它谈不上爆发却能拥有不小的销量。OCZ Vector SSD将是取代Vertex4 的后期绝对主力。三星840PRO以高性能/高价格占据高端市场,消费群体不同已谈不上爆发。

    三星840系SSD将在2012年12月-2013年3月份之间的某个时间段迎来价格最低点,抄底与否全凭各位网友胆识。


首先我们来了解主控性能如何提升,方法有三:1、在原有架构上,优化架构;2、提升核心数量;3、抛弃原有架构,采用全新、性能具有质的飞跃的架构。我们来分析三代SSD的主控采用什么办法。

1、Indilinx阵营:OCZ Vector SSD

特点:采用全新CPU级别架构


全新主控破土而出 OCZ Vector SSD首测
OCZ Vector 256GB SSD评测

全新主控破土而出 OCZ Vector SSD首测
OCZ Vector SSD主控芯片

  OCZ Vector SSD采用自主研发生产的IDX500M00-BC主控芯片,它采用RISC处理器架构,双核心设计。它是唯一具备CPU运算级别的主控,通过了长时间的耐久折磨测试循环。独立一核心完全处理闪存的控制与写入管理等演算法。这款主控芯片属于SATA3.0 6Gbps速率的SSD固态硬盘控制芯片。

2、Marvell阵营:浦科特M5P SSD
特点:原有架构上优化

新固件性能有提升 浦科特旗舰M5P评测
浦科特M5P 512GB SSD评测

读写双超500MB/秒  三代SSD何时爆发?  读写双超500MB/秒  三代SSD何时爆发?
浦科特M5P SSD的主控/闪存芯片(点击放大)

   浦科特M5P SSD采用服务器级别的Marvell 88SS9187-BLD2控制芯片,它基于ARM架构的双核处理器,专门为适配19nm闪存而设计,支持最大1GB DDR3缓存,并且还支持多种笔记本电脑节能模式。

3、三星阵营:840系/840PRO SSD
特点:核心数量多,提高频率

破车变跑车 三星840Pro SSD重磅首测
三星840PRO 512GB SSD评测

读写双超500MB/秒  三代SSD何时爆发?  读写双超500MB/秒  三代SSD何时爆发?
三星840PRO SSD的主控/闪存芯片(点击放大)

    三星840全系列SSD采用自主研发生产的S4LN021X01-8030 MDX主控芯片,属于ARM架构的Cortex-R4系列三核处理器,具备更强悍的多任务、多路数据读写传输能力。主要提高在算法设计和CPU的频率,和830系的220MHz MCX三核主控相比,840全系列 MDX主控的频率提高到300MHz。

    点评:主控对于三代SSD的性能提高起着至关重要的作用。我们从OCZ Vector SSD就能看出,只要主控优秀,即使配备25nm老制程闪存,也可发挥出惊艳的三代SSD性能。

    我们讨论三代SSD的性能孰优孰劣,谁也不敢轻易盖棺定论,因为谁也无法预料明天哪款三代SSD突然更新固件,它的性能飙升而颠覆排名。就单一的主控性能排名:OCZ Barefoot3>Marvell 88SS9187>三星 S4LN021X01-8030。

 SSD的最大优点就是速度快,如果你觉得家用SSD不够快,可以尝试购买万元级别的PCI-E SSD来过一把瘾,它的读写速度达到千兆/每秒级别。我们前面提到的80后研制最快SSD就属于此类。不同的是,他们研制的高价SSD面向企业级,而我们本篇介绍的SSD面向普通消费者。

    下面的两款SSD是我们近期的评测产品,它们的本质是一块存储卡+8个mSATA SSD组成的超级磁盘阵列,它们的最大读写速度超过2000MB/秒。


激发2Gb/s高速读写 BIWIN 1TB SSD评测
BIWIN E9801 1TB PCI-E SSD评测

普通家用SSD为啥慢?    普通家用SSD的速度之所以慢,是因为其闪存通道数最多只有8条;而PCI-E原生SSD一般配备32条通道,它的性能是普通家用SSD的3-4倍。另外一个重要原因,SATA接口最多支持600MB/秒的速度,而PCI-E 2.0 8X就可以支持8GB/秒的速度,PCI-E 3.0 16X可以支持高达16GB/秒的速度,它们轻易突破SATA3.0的速度限制。

狂飙2700MB/秒 金速2TB/SSD评测
金胜维2TB PCI-E SSD评测

    PCI-E SSD形似显卡,高昂的价格让大多消费者心生退意,而且它还给人高深莫测的感觉,这么神秘的东西一般用在服务器,那得多难操作啊,真不是一般人能玩得转的!    笔者第一次接触的时候也是这么想的,不过到了实战阶段,它比显卡安装使用要简单得多,甚至不用装任何驱动。原来是我们想复杂了,PCI-E SSD本身是一个存储卡,它和我们见到的家用SSD的工作原理有类似的一面,不同的家用SSD采用的多片闪存,而PCI-E SSD采用的是多片闪存或者多块mSATA SSD。

    小结:PCI-E SSD将读写速度发挥到了极致,并且操作简单。高昂的价格是阻止PCI-E SSD普及的最主要因素。如果我们把它作为家用领域的产品,它更像有钱人的玩具,短期内难成主流。

    其实还有一种玩法,资金充裕的消费者可以买8块128GB或者256GB顶级家用SSD、8个SATA接口的PCI-E SSD阵列存储卡,总价和单块PCI-E SSD差不多,它的读写速度超过3500MB/秒不成问题。

1、容量:4TB硬盘需要5张碟片达成

    希捷和日立均有5碟装硬盘的传统,它用于每一代硬盘的最高端型号,同时也意味着这一代硬盘的容量到此为止。诸如希捷的7200.12时代的酷鱼3TB XT、日立的前代7K3000。

    单碟1TB碟片可以做到最大3TB硬盘,为何不能使用5张单碟1TB碟片做成5TB硬盘?原因是5TB硬盘无法在单碟1TB碟片,以高速7200转,磁头无法准确提取如此高密度的数据。(这也是为何希捷1万5000转服务器硬盘的单碟容量仅为300GB)

2、性能:单碟800GB技术提速至少30%

    单碟800GB技术的存储密度达到了446Gb每平方英寸,它的性能对比上一代单碟600GB技术有30%以上的性能提升。其中希捷4TB XT硬盘的性能是可以媲美单碟1TB技术。

3、容量价格比:不如3TB硬盘

硬盘容量

当前售价

每GB价格

1TB台式机硬盘

455

0.45元/GB

2TB台式机硬盘

605

0.3元/GB

3TB台式机硬盘

899元

0.29元/GB

4TB台式机硬盘

1280

0.32元/GB

    截止12月11日,单碟1TB硬盘均价455元,真双碟2TB硬盘均价605元,希捷新酷鱼3TB硬盘报价899元。其中2TB和3TB硬盘的容价比突出。

    4TB硬盘由于采用更多的磁头,成本更高,因此它的容量价格比不如2TB和3TB硬盘,但是仍高于1TB硬盘。

4、功耗不惹小 

    两款4TB硬盘的功耗在17-21瓦之间,相对于3TB硬盘的10瓦左右功耗,4TB硬盘的功耗真是不小。

    点评:4TB硬盘是否有实际意义,看看希捷/日立怎么做就知道,它们把4TB硬盘主要应用在移动硬盘和企业级领域。

    也许硬盘厂家制造4TB硬盘是为了抢占技术制造点,处于应用底层的一般消费者很难用得上。3TB硬盘便宜又好用,显然它更能满足广大消费者的性价比和容价比需求。

机械硬盘巨头们对SSD并不热情,它们不热情是有理由的。因为企业级市场对大容量硬盘需求很大,Diy领域的萎缩驱使它们将重点转移到企业级硬盘领域。

   2013款MacBook Air上市,消费者除了惊艳它比iPad更为强大电池继航性能,它的另一大亮点就是首次应用PCIe SSD,拥有5000MB/秒的带宽,其读写速度轻易超过SATA3.0接口的速率限制。

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