小新爱SSD第一波——低价是否等于低质?群联S10+东芝A19 TLC性能测试

2016-02-25 评论(21) 收藏(1)


小新爱SSD第一波——低价是否等于低质?群联S10+东芝A19 TLC性能测试


  从2015年下半年开始,采用TLC颗粒的SSD产品越来越多,各大品牌都推TLC的产品,最近又有几个主流品牌把480G的SSD价格砍到了699元,这些低价大容量SSD的共同特点就是采用群联或者慧荣的主控+TLC NAND颗粒。相信用不了多久,曾经高大上的SSD就要步入1元1G的时代。
  前不久我刚做了建兴睿速T9的测试,看点是Marvell 88SS9187+东芝原厂eMLC,接下来还会连续做四波的SSD评测,而最近这两次要做的就是近期大家都很关注的低价大容量TLC SSD,实测一下这些低价大容量SSD究竟值不值得买。








  这次的主角是699元480G SSD中的一员——宇瞻AS330。宇瞻的内存不用说,大家都很熟悉了,高中低端的产品都有。但是宇瞻的SSD相对来说属于SSD中的非热门产品。AS330属于黑豹系列,黑豹系列的内存和SSD都是主打性价比,因此都是价格比较亲民的产品。所以这次的测试重点放在了低价是否等于低质。




  宇瞻PANTHER黑豹AS330系列有120G、240G、480G及960G四种容量,本次评测的版本是480G。AS330外观黑色,采用类似于大理石的条纹设计,外壳为铝合金属材质,中间位置有“黑豹”LOGO。AS330 为2.5英寸标准尺寸,7mm 的厚度,SATA3.0接口。SSD的背面是参数标签,具体型号为“AP480GAS330”,三年质保。




  铝合金外壳采用卡扣设计,没有螺丝,撕开保修标签之后,轻轻用螺丝刀一撬就可以打开外壳。PCB的背面没有主要的芯片元件。同样使用螺丝刀轻轻把PCB撬下来。PCB正面是一颗群联PS3110-S10主控芯片、八颗NAND闪存和一颗缓存芯片。










  联群PS3110-S10-X是一款四核心主控,采用55nm制程,521pin FBGA封装,支持8通道32CE,支持Toggle2.0和ONFI3.2的SLC/MLC/TLC颗粒,最大支持2GB的DDR1600 DRAM。另外还具备不少企业级特性,如256-bit AES硬件加密、TCG Opal 2.0的安全加密,支持SmartFlush技术,支持实时数据写入管理,可减少意外掉电造成数据丢失。






  群联并不单卖主控芯片,而是采用“打包”的方式销售,如果SSD厂家要购买主控芯片,那么会被要求购买整套方案,也就是包括主控+NAND+缓存+固件+PCB。这个与NVIDIA“打包”出售GPU芯片+显存颗粒是一样的道理。群联S10-X主控在研发的时候就为东芝TLC颗粒进行了优化,所以这个主控一直是搭配东芝TLC颗粒打包销售的。AS330也不例外,同样是采用了东芝TLC NAND+南亚缓存。


  缓存芯片编号为“NT5CC256M16DP-DI”,是南亚的512MB DDR3L 1600高速缓存,按照1GB:1MB的比例配备。










    此次的NAND闪存编号为“TH69G2JAPA”,是来自东芝的A19 TLC颗粒,单颗容量 64GB,共8颗组成512GB,其中32GB为OP冗余,实际可用容量480GB。




  测试前先温故而知新,科普一下TLC NAND的特点吧。作为SSD最主要元件之一的NAND闪存,目前最常见的有SLC、MLC、TLC三种:
   SLC(Single-Level Cell),1bit/cell,速度快、寿命长,但是价格昂贵,约10万次擦写寿命;MLC(Multi-Level Cell),2bit/cell,速度与寿命都一般,价格适中,约5000次擦写寿命;TLC(Trinary-Level Cell),3bit/cell,速度慢,寿命短,价格便宜,约500—1000次擦写寿命。






      深入一点来讲,SLC就是在NAND闪存的每个存储单元里存储1bit的数据,存储的数据代表”0”还是”1”,是由基于Vth电压阈值来定义的,对于NAND闪存的写入,就是对其充电,使得它的电压超过电压判定点,表示已经写入。如果没有充电或者电压阈值低于电压判定点,就表示已擦除。MLC则是每个存储单元里存储2bit的数据,状态就有四种:00、01、10、11,电压状态对应也有四种,这样肯定会直接影响性能和稳定性。而TLC则是每个存储单元里存储3bit的数据,状态就有八种了(000、001、010、100、011、101、110、111),速度自然比前两者要慢,出错几率也比前两者高。
  最早期的SSD几乎全部都是采用SLC颗粒,因此价格昂贵。后来各厂家纷纷推出采用MLC的SSD产品,使得SSD更加的亲民,也逐渐的普及。而TLC SSD的上市让SSD不再高大上,可以说已经成为极普通的PC配件之一。
  从前面的原理中,我们已经可以知道TLC、MLC、SLC性能上的差距主要体现在写入性能上,写入性能TLC < MLC < SLC,为了让用户获得更好的性能体验,很多SSD厂家在MLC和TLC SSD上使用了SLC Cache技术。如何来理解SLC Cache技术的原理呢?其实就和使用内存作为硬盘的缓存是一样的:例如使用2GB的内存为2TB的HDD硬盘做缓存,当交换的数据小于2GB时,数据总是在内存空间内进行读写交换,用户就可以获得内存级别的读写速度体验,当系统有空闲时才在后台悄悄的把数据写入硬盘中,这个过程的写入速度就是硬盘的实际写入速度,但是由于在后台运行,所以用户感觉到的是内存级别的写入速度。由于数据并不是没有写入硬盘,而是“迟缓”写入,所以称为“缓存”。而当交换的数据大于2GB时,2GB的内存已经不够用了,那么就需要及时把数据写入到硬盘中,此时的使用体验就达不到内存级别的写入速度了。同理,SLC Cache技术就是把一部分的TLC或者MLC空间模拟成成SLC来使用,让用户获得接近SLC的速度体验。用浅显一点的话来讲,因为SLC为1bit,MLC为2bit,TLC为3bit,把MLC虚拟成SLC时其实就是只利用MLC来存储1bit的数据,等于浪费1bit的空间,因此虚拟1GB的SLC就需要2GB的MLC。依次类推,TLC模拟SLC就是只利用TLC的3bit中的1bit,因此虚拟1GB的SLC就需要3GB的TLC。当持续写入的数据大于SLC Cache的大小时,就需要把数据写入到非SLC Cache的存储空间内,持续写入速度就会出现断层式的下降。因此,使用SLC Cache可以让MLC、TLC SSD在一定程度上拥有接近于SLC SSD的性能,但绝对无法完全达到SLC的性能。之前有些比较极端的媒体,把SLC Cache技术蔑视为“作弊”行为,这也是不妥的。因为普通用户在日常使用中短时间内需要写入的数据量往往并不多,所以SLC Cache能够在很大程度上改善用户的使用体验,这是一种进步。
  
  性能测试:




  测试平台使用最新Intel发布最新的Skylake处理器6700K,主板是华硕的E3 Pro GAMING V5。这个主板采用的是C232芯片组。因为新一代1151接口的E3系列CPU不再支持B150芯片组,所以以后要玩E3 CPU只能用服务器版本的芯片组了。华硕E3 PRO GAMING V5主板支持最新的LGA 1151接口的E3处理器,以及全系列英特尔第6代处理器(包括酷睿/奔腾/赛扬)。而且据说不久将会有支持超频的BIOS放出来,现在我暂时搭配酷睿i7-6700K使用,等BIOS放出来之后再看看能否支持E3的超频。主板配备4条DDR4 2133MHz的双通道内存插槽(BIOS目前不支持内存频率超过2133,所以我使用的威刚DDR4 3200内存只能运行在2133上,等超频BIOS出来后再做超频测试)。主板提供了2个USB 3.1接口(一个Type-A接口和一个Type-C)、4个USB 3.0接口、2个USB 2.0接口。有一个同时支持PCIE 3.0×2和SATA 模式的M.2插槽(支持2242/2260/2280/22110)。支持SLI、交火,支持华硕的GameFirst IV游戏无延迟技术、SupremeFX技术和Sonic Radar II声波雷达技术,不过不支持核显输出。































一、理论性能测试
  首先跑一下SSD的常规五项。
  第一项是菜鸟最喜欢的AS SSD Benchmark。目前几乎所有的TLC SSD都是采用SLC Chace的方法,也就是把部分空间模拟SLC颗粒来运作,以达到提高测试成绩、改善用户使用体验的目的。黑豹AS330同样也不例外,AS SSD Benchmark空盘得分1032,这个成绩就算在MLC SSD中都属于中等水平了。但是这个得分并无法代表一个SSD的真实完整性能,后面会详细分析。






  借助于SLC Chace的爆发力,AS330的随机4K读取速度超过了45MB/s,随机4K写入速度也超过了123MB/s,这个成绩甚至超过很多旗舰级的MLC SSD。但是队列深度增加到64之后,随机4K QD64的写入成绩就掉到了133MB/s,因此拖了总成绩的后腿。各个队列深度下随机4K的写入性能后面的几款测试软件会有更多的测试成绩出来。


    AS SSD Benchmark还自带了一个压缩数据的测试,这项测试主要是针对主控是否具备SF-2281那样的压缩属性进行测试。如果主控好像SF-2281那样具备压缩属性的话,写入速度会变成一条平抛物线。测试结果显示群联S10不具备压缩属性。








  接着是测试SSD必备的其他常规项目:CrystalDisk Mark、ATTO Disk Benchmark、Anvil’s Storage Utilities、TxBENCH。CrystalDisk Mark和TxBENCH可以测得SSD队列深度QD32下的随机4K读写速度,Anvil’s Storage UtilitiesSSD可以测得队列深度QD4、QD16下的随机4K读写速度。ATTO Disk Benchmark则是测SSD的最高持续读写速度。












测试成绩汇总对比与结果分析:








  在各个软件的持续读取测试中,AS330的持续读取速度和绝大多数的MLC SSD一样轻松突破500M/S。持续写入则要进行具体分析,因为AS330采用了SLC Chace的方法,在测试数据小于/等于SLC Chace空间的大小时,性能表现会非常强劲,当测试数据量超过SLC Chace空间的大小之后,性能会出现下降。要通过测试来估算SLC Chace空间的大小,方法其实很简单,第一个方法耗时比较久,但是相对比较准确:使用HDTach软件进行全盘连续写入测试,该测试必须在没有分区的情况下进行,耗时较长。测试结束后软件会提供一个测试图表,图表中有持续读取和持续写入的速度曲线。持续读取的曲线一般都是很平稳的。持续写入曲线则波动较大,在某个点会出现断层式下降。这个点就说明测试数据已经超出了SLC Chace空间。下图为AS330 480G的测试结果,可以看到大约在3.5G多一点之后曲线出现断层式的下降。也就是说AS330的SLC Chace空间大小约为3.5G,用于SLC Chace的TLC空间大约为10.5G。我们前面使用的几个测试软件中默认的测试数据量都不超过1GB,所以其实都是在SLC Chace空间内进行测试,因此持续写入速度轻松超过了500M/S,这个成绩甚至超过了大多数的MLC SSD。借助SLC Chace的爆发力,AS330的单队列随机4K读写也非常的强悍,甚至超过了很多旗舰级的MLC SSD。不过深队列的随机4K写入则是所有TLC SSD的短板,AS330也不例外。从成绩汇总对比图表中可以看到,随着队列深度的增加,QD4、QD16、QD32、QD64的随机4K写入速度对比其他MLC SSD,AS330是呈逐渐“吃亏”的趋势,从单队列的领先,到QD4队列深度下的被反超,一直到QD64队列深度下被拉开距离。不过AS330的测试成绩依然领先于同为TLC SSD的OCZ Trion100和影驰铁甲战将。可见TLC SSD定位于家用级别是符合TLC SSD的特点的,一旦到了服务器那种对多线程、深队列随机4K要求很高的使用环境,那么TLC SDD的弱点就暴露无遗了。






  估算SLC Chace空间大小的另外一个方法是把前面几个常规测试软件的数据量放大到5GB-10GB,例如把AS SSD Benchmark的测试数据量增加到5GB,那么AS330的测试成绩会出现下滑,其中各项写入成绩均出现较为明显的下降,说明5GB的数据量已经超过了SLC Chace空间的大小。而数据量为3GB时测的成绩变化不大,说明SLC Chace空间的大小在3GB-5GB之间。






二、模拟实际使用环境性能测试
  PCMARK8是目前最接近实际使用环境的模拟测试软件,其中的存储设备测试部分有游戏、办公、图形处理等几个项目,因此测试成绩比上述五个软件都更能真实的反映出SSD的实战性能。更确切的说,是在普通家用、游戏以及小型办公情况下的SSD实际性能。在反复满盘写入、删除后进行PCMARK8测试就更能够反映出一个SSD在长时间使用后的实际性能表现。总分4857的得分更能够综合反映出TLC SSD的性能定位。因为PCMARK8的测试数据量巨大,远远超过了AS330的SLC Chace空间,因此测试成绩比之前的常规五项测试更能够准确表现出SSD的实际性能。在各项子项目的对比中,AS330均稍弱于其他MLC SSD,不过依然领先于同为TLC SSD的OCZ Trion100和影驰铁甲战将。PCMARK8的测试结果也说明了在SLC Chace技术被广泛应用的今天,普通的常规五项SSD测试只能反映出低负载、低数据量下的性能表现,而无法完整反映出一个SSD的真实整体性能。如果要使用常规五项SSD测试的话,除了默认测试外,还应该把测试数据量增大到5GB-10GB,如果能够大于SLC Chace空间,那么就可以更真实的从另外一个侧面反映出高负载、大数据量下SSD的性能。








三、实际使用测试
  这部分测试主要从平时的实际应用中来测试AS330的性能表现。




  总结:
  1、性能
  从前面众多的测试中,可以得出一个结论,AS330对比主流的MLC SSD,虽然在理论跑分上并不落下风,甚至还有部分测试超过了主流的 MLC SSD,但是在更为残酷的PCMARK8测试中,AS330还是落后于主流的MLC SSD。不过对比其他几款入门级TLC SSD时,宇瞻黑豹AS330不管是理论跑分还是实际性能表现,均有一定的优势。比上不足比下有余,这是这款TLC SSD的真实性能定位。
  2、定位
  SLC Chace让这款SSD在低负载、低数据量写入的情况下爆发力十足,而TLC在多深度队列下随机4K写入性能较差的缺点,也导致了在高负载、大数据量写入时这款SSD的表现会出现较为明显的下降。因此AS330的定位是家庭使用的入门级SSD。对比高端的SSD,除了在大容量数据持续写入的情况下能够感觉到速度差异之外,在普通游戏载入、办公、上网等情况下,一两秒的时间差距很难被感觉出来。在普通家庭使用环境下,可以获得不错的使用体验。
  3、定价
  从目前的市场来看,牌子相对较响的240-256G TLC产品价格一般在400元左右,480G的产品很多定价在799-899。而采用慧荣、群联或者SF2281主控+MLC的480-512G产品售价一般都在1000左右,马牌主控、大脚3主控的甚至要1200左右。几个把480G杀到699元的产品都是采用群联S10+东芝TLC的方案。宇瞻黑豹AS330 480G的性能表现在TLC SSD中属于中上水平,价格低廉,所以性价比不错。如果预算有限,在相同价格的低端480G和高端256G的SSD之间进行选择的话,我想大容量对普通家庭用户来说更实用,毕竟现在的游戏很多都是几十G的。
  4、优缺点总结:
  先说优点,第一是价格便宜。第二是采用了联群PS3110-S10-X主控+东芝TLC NAND+南亚缓存的经典打包方案,这样的打包方案虽然死板,但是方案成熟,经过了市场的检验,在稳定性和兼容性方面都相对有保证,而且宇瞻的市场渠道比较通畅,保修起来也方便(最好是不用保修)。
      再说缺点,第一肯定是TLC的使用寿命问题,不管如何进行优化,TLC的P/E数始终是短板,不过按照家用的数据量来估算,500-1000的P/E数,使用三五年还是没有问题的。现在高科技产品更新换代这么快,谁知道三五年后我们将要使用什么硬件呢。第二个缺点是配套的软件还不完善,宇瞻自家的toolbox还无法识别出AS330,希望宇瞻能跟进,毕竟软件附加值也是很重要的。
  最后还是那句话,分钱分货,燕翅鲍有人吃,萝卜白菜也有人吃,不差钱的就三星951敢敢买,预算有限的买低端货也照样可以用的很开心。

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