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四大檔次SSD解析/對比 主控對性能影響

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2015-01-23 13:43:48 來源:中關村在線 

  第1頁:性能/價格取舍 催生SSD多樣化

  在SSD領域,玩家對性能的極致追求,推動廠家不計成本設計超強性能的SSD;另一方面,低價格是加速SSD銷售的靈丹妙藥,高性價比的SSD難掩性能缺憾,那麽廠家在SSD的性能和價格之間如何取舍?性能差異化催生多樣的SSD,衍生出多個檔次的SSD。

四大檔次SSD解析/對比 主控對性能影響
四大檔次SSD解析/對比 主控有多麽重要?

  SSD由主控、閃存、緩存、固件等四大部分組成,其中閃存和主控對性能影響較深,主控的作用最大。換而言之,性能高低不一的主控,是劃分SSD檔次的主要方法之一。

  SSD主控本質是一顆處理器,主要基於ARM架構,這和手機處理器有相似的一面。也有部分SSD廠家采用RISC架構,使其具備CPU級別的運算能力。不同架構、核心/晶體管數量的多少、頻率的高低關乎主控的性能。
四個檔次的256GB SSD列表
四個檔次的256GB SSD列表

  今天我們將旗艦級、高端、中端、入門級四個檔次的256GB SSD匯聚在一起,通過分析主控,對比它們的性能,了解主控對於不同檔次的SSD的作用。

  第2頁:旗艦級SSD:ARM大雙核主控

  說起Marvell主控,大家很快能想起風靡一時的美光M4。時隔近4年,美光M4早已停產,它的繼續者采用更高性能的Marvell主控。配備Marvell主控的SSD頗有高端大氣上檔次的感覺,實際上Marvell自身也有中端和入門級主控,可以說Marvell可謂集大成者。

Marvell 消費級SSD主控(SATA3.0接口)
Marvell 消費級SSD主控(SATA3.0接口)

  助美光M4一戰成名的Marvell 88SS9174主控,從上敘表格來看,它已是性能最弱的主控。上市近兩年的Marvell 88SS9187主控至今仍用在浦科特M6PRO(旗艦級);而Marvell 88SS9188主控,則用在浦科特M6S(中高端)。Marvell消費級最厲害的88SS9189主控則用在美光M550(旗艦級)。

  Marvell 88SS9189主控解析

Marvell 88SS9189主控
Marvell 88SS9189主控

  Marvell 88SS9189主控采用ARM架構、“大雙核”設計,具備數量較多的晶體管,使得單個核心具有強悍的運算能力。同時支持最大1GB DDR3的獨立緩存,用於存放映射表。

  具有較強的固件編寫空間

  Marvell 88SS9189主控具有較強的固件編程特性,便於SSD廠家自行編寫固件與閃存匹配,發揮主控和閃存的潛能。同時,9189主控引入RAID技術優化,配合廠商在固件自定的演算法,改善閃存出現損壞區塊後的恢復工作。

  帶寬速度提升20%、支持4CE

  9189主控擁有8條閃存通道,每條閃存通道的帶寬從9174主控的166MB/秒增加到200MB/秒,主控引入更先進的高性能ECC錯誤校驗引擎及適應性讀寫機制 (Adaptive Read and Write Scheme),從而增強數據糾錯能力,以配合最新制程的閃存顆粒使用。
美光.英睿達M550 SSD
美光.英睿達M550 SSD

  Marvell 88SS9189主控特性:

  1、大體積、晶體管數量多,運算能力強悍;

  2、高速讀寫,90K級別讀取/80K級別寫入的IOPS值;

  3、可塑性強,準入門檻高,維持高品質。

  第3頁:高端SSD:CPU級別RISC雙核

  SSD主控作為一顆處理器,其運算能力決定SSD的最終性能。為了提高主控的運算能力,SSD廠家想出了一個折中的辦法:將ARM雙核主控的其中一顆核心改為ARC體系的核心引擎,支持RISC程式語言,從而提高主控的運行效率。

  這種ARM雙核的虛擬RISC方案,以OCZ的“大腳3”主控最為成熟,發展為第一代“IDX500M00-BC”、第二代“IDX500M10-BC”、以及發布但未發貨的“JetExpress”主控。本文以第二代“IDX500M10-BC”主控為例進行講解 。
OCZ Vertex 460 SSD
OCZ Vertex 460 SSD

  第二代“大腳3”IDX500M10-BC主控,主要應用在Vertex 460、ARC 100兩款SSD,其中Vertex 460定位高端級別SSD。

  Barefoot3 M10主控解析

Barefoot3 M10主控
Barefoot3 M10主控

  Indilinx Barefoot3 M10主控代號為IDX500M10-BC,基於臺積電55nm制造工藝生產。它以ARM Coretex的雙核心基礎,將其中一個核心改為OCZ Aragon核心引擎,支持RISC程式語言架構,可以用最精簡的程式語言撰寫復雜的指令集,專門針對現今閃存的的ECC(錯誤糾正)引擎的要求,以及OCZ獨家的閃存寫入管理引擎而設計。

全新Barefoot3 M10 主控制器圖解
全新Barefoot3 M10 主控制器圖解

  全新Barefoot3 M10 主控的閃存控制器部分采用8通道架構,支持最新的20nm ONFI以及19nm Toggle標準的閃存。

  Barefoot3 M10主控特點:

  1、主控架構特殊,處理效率高;

  2、大體積、高晶體管數量、運算能力不俗;

  3、充分發揮19-20nm閃存性能。

  第4頁:中端SSD:RISC單核主控

  RISC架構的主控具有強大的運算能力,晶體管數量較多的OCZ“大腳3”雙核主控,有“余糧”將其中一個核心虛擬為RISC架構,執行RISC語言。下面介紹的為純正的RISC架構主控,受制於成本和制造工藝,僅為單核架構,它用於中端和入門級SSD。

  單核RISC架構的主控作為異軍突起的新軍,它背後沒有歷史悠久的大型廠家,而是由臺灣一家生產優盤、SSD主控的實力廠家慧榮率先打造,其代表作非“時下熱門的SM2246EN主控”莫屬,就連閃存巨頭美光也采用它。

基於SM2246EN主控的SSD方案
基於SM2246EN主控的SSD方案

  SM2246EN 單核RISC主控

慧榮SM2246EN主控
慧榮SM2246EN主控

  SM2246EN主控的內部有一顆32bit的RISC CPU,支持16bit位寬的DDR2/3內存,支持BCH ECC錯誤校驗,支持全局磨損平衡算法,支持AES 128/256全盤加密、TCG OPAL等技術。

  它支持4通道閃存和每通道最多8CE,支持1.8V和3.3V雙電壓閃存,支持ONFI 3.0與Toggle 2.0接口標準,支持1x/1y/2x/2y/3x nm的SLC、MLC和TLC,支持頁面大小為4KB、8KB、16KB的閃存,支持1-plane、2-plane與4-plane的閃存

  SM2246EN特性

SM2246EN主控的架構示意圖
SM2246EN主控的架構示意圖

  SM2246EN獨特的單核RISC架構,功耗並不高。慧榮提供PCB設計、主控、固件等一攬子解決方案,這降低了SSD廠家的準入門檻。根據慧榮官方的數據,這款主控的最大連續讀寫速度為540/410 MB/s,最大讀寫IOPS為80000/75000。不過個別SSD廠家配備性能較好的閃存,其性能超出慧榮標稱數值。

  SM2246EN主控特性:

  1、中等體積、晶體管數量降低量級、運算能力中等;

  2、獨特的單核RISC架構,讀寫速度基本能達到高端SSD水準;

  3、隨機讀寫IOPS值為中低端水準(視閃存性能而定)。

  第5頁:入門級SSD:單核ARM9主控

  入門級SSD:單核ARM9主控

  入門級SSD市場向來為兵家必爭之地,而在入門級SSD當中,數美光系閃存的價格最低,因此選擇一款價格便宜、性能主流、兼容性強的主控,成為關鍵。本文介紹的最後一款主控--JMicron JMF667H主控,它基於單核ARM架構,它的晶體管數量較少,體積相對較小。因此它的采購成本低,性能談不上強悍,至少不弱。

基於JMF667H主控的SSD
基於JMF667H主控的SSD

  Jmicron智微是較早推出SSD主控的廠商之一,其產品主攻入門市場,在主控廠商當中占有一席之地。JMicron主控的價格便宜,廠家早期將它和低價低能的ONFI異步閃存搭配。JMF667系列是Jmicron的翻身之作,搭配性能不低的美光系ONFI同步閃存,其性能並不落伍。

JMF667H主控架構
JMF667H主控架構

  JMF667H采用SATA3.0 6Gbps接口,內置一顆32bit的ARM9處理器、32KB ROM與192KB RAM,具備4條閃存通道,每通道支持8CE(與SM2246EN相似)。它支持19nm Toggle DDR閃存與20nm ONFI閃存,4KB/8KB/16KB Page Size,單顆最大512MB DDR3緩存。

  JMF667H和SM2246EN具有相似的一面,不過架構上的不同,RISC架構的SM2246EN擁有更強的運算能力。上市近2年時間的JMF667H主控顯示出疲態,今年將有更新的JMF670系列主控來階梯它。

采用JMF667H的威剛SP600 SSD
采用JMF667H的威剛SP600 SSD

  JMF667H主控特性:

  1、晶體管數量降低至少1個量級、運算能力偏低;

  2、成本和性能銜接較好,突出性價比;

  3、讀寫速度不慢,I/0讀寫能力不弱;

  4、體積小、晶體管少,功耗小。

  第6頁:速度對比:中/高端/旗艦難分高下

  本文僅進行簡單、實用的性能對比,分為讀寫速度、隨機讀寫IOPS等兩項關鍵性能指標。下面進行第一項:順序讀寫速度的對比:

  CrystalDiskMark持續讀寫測試

  CrystalDiskMark是一款簡單易用的硬盤性能測試軟件,但測試項目非常全面,涵蓋連續讀寫、512K和4KB數據包隨機讀寫性能,以及隊列深度(Queue Depth)為32的情況下的4K隨機性能。隊列深度描述的是硬盤能夠同時激活的最大IO值,隊列深度越大,實際性能也會越高。
非壓縮數據 順序讀寫速度對比
非壓縮數據 順序讀寫速度對比

  編輯點評:

  旗艦級的英睿達M550、高端的OCZ Vertex 460的順序讀寫速度雙雙超過500MB/秒。大體積、多晶體管、高運算能力的雙核主控配合高性能閃存得到充分發揮,並且旗艦級、高端SSD的讀寫速度難以拉開大的差距。

  采用單核RISC架構/SM2246EN主控的FengLei H8066,在順序讀寫速度同樣有出色發揮,其讀寫速度和浦科特M6PRO有得一拼。要說弱項,它和旗艦級、高端SSD相比,寫入速度稍遜。

  采用小體積(同為55nm工藝)、低成本的單核ARM架構/JMF667H的威剛SP600,讀取速度並不比中高端SSD差,不過它的寫入速度則顯示出入門級SSD的局限性。

  第7頁:IOPS對比:高端和旗艦級拉開差距

  旗艦級和高端SSD在讀寫速度沒有拉開明顯差距,這不代表主控的性能沒有差異。隨機讀取IOPS值是固態硬盤的關鍵指標之一,其單位為IOPS,即每秒進行讀寫(I/O接口)操作的次數。這項將考驗將區分SSD主控的性能高低。

  AS SSD Benchmark IOPS對比

  AS SSD Benchmark是一個專門為SSD測試而設計的標準檢測程序,因為它提供了很大的可定制性。

  它的成績顯示可以分為兩種,一種是MB/秒的形式,另一種是IOPS形式。本次測試主要使用這款軟件的IOPS隨機讀寫功能,測試4K-64Thrd多任務隨機讀寫 IOPS值。

AS SSD Benchmark IOPS值對比
AS SSD Benchmark IOPS值對比

  旗艦級的英睿達M550發威,隨機讀取95K/寫入81K IOPS;相比之下,OCZ Vertex 460則有所下滑,隨機讀取83K/寫入83K IOPS。此時旗艦級和高端SSD出現拉開性能的檔次差距,OCZ Vertex 460的隨機讀取IOPS下降12K。

  中端的FengLei H8066的隨機讀取74K/寫入71K IOPS,入門級的威剛SP600的隨機讀取62K/寫入53K IOPS。

  編輯點評:為什麽會出現如此涇渭分明的SSD性能差距,本質上它是和主控的運算能力有關系。SSD主控其實就是一顆處理器,處理器的運算能力也就決定這顆主控的性能,

  此項測試,旗艦級、高端的雙核主核發揮得淋漓盡致,彰顯檔次。中端的RISC架構/單核主控,表現均衡且輸出數值可觀,處於承上啟下的地位。入門級的ARM架構/單核主控性能雖然墊底,其實性能輸出並不算差。

  第8頁:SSD性能差在哪裏:主控天壤之別

  通過SSD的兩大性能指標對比,4款SSD根據主控的性能區分檔次,凸顯主控對於SSD的發動機作用。筆者就本文4個檔次的主控特點進行總結:

  

  1、旗艦級SSD

  代表作:英睿達M550

  旗艦級SSD的主控和閃存相輔相成,主控起到更大的作用。旗艦級SSD的主控至少是“大雙核”級別,在同代制造工藝下,它的體積較大,容納的晶體管數量多,運算能力強。它往往一顆主控用於處理閃存的數據,另一顆主控處理SATA3.0接口數據。

  這造就旗艦級SSD突出且均衡的讀寫速度、隨機讀寫IOPS值。

  

  2、高端SSD

  代表作:OCZ Vertex 460 SSD

  高端SSD屬於“準旗艦級SSD”,本文的OCZ Vertex 460采用的主控,實際是降頻版的“大腳3”處理器。因此網友們能看到它在讀寫速度和英睿達M550打的難分難解,直至隨機讀寫IOPS值才輸給英睿達M550。

  這類SSD主控和旗艦級SSD的主控在能力上不相伯仲,廠家為了區分檔次,拉低了高端SSD的主控頻率,或者搭配性能稍遜的閃存。

  

  3、中端SSD

  代表作:FengLei H8066 SSD

  中端SSD在成本上低於旗艦級和高端SSD,能省錢的地方其實就在閃存和主控。SSD根據就低不就高的水桶原則,中等性能的閃存搭配強力主控,這款SSD的性能依舊表現中規中矩。因此SSD廠家往往匹配中端SSD的閃存和主控。

  該級別的SSD主控,其體積並不算大,晶體管數量比不上前兩個級別。

  它有可能是兩個小型的ARM內核或者單核RISC架構,但是它追求性能和成本之間的平衡。

  

  4、入門級SSD

  代表作:威剛SP600 SSD

  一個便宜三個愛,SSD也是如此。入門級SSD主打低價,兼顧主流性能。它的閃存和主控的采購成本受到嚴格限制,該級別SSD的閃存談不上尖端性能,卻要保證基本的閃存P/E壽命,匹配強力主控更是白搭。

  因此像JMF667H這類結構簡單、采購價格便宜、性能不弱的主控,備受SSD廠家的親睞。它的體積小、晶體管數量不如前三個級別,運算能力屬於乏乏之輩,但是它卻低價、節能、性能相對夠用。

(責任編輯:HT002)

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