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500GB和1TB不同容量的NVMe固態(tài)硬盤: 性能相差為什么這么大?

500GB和1TB不同容量的NVMe固態(tài)硬盤: 性能相差為什么這么大?

白貓 / 2021-05-12 16:3456864

目前SSD已經(jīng)成為裝機(jī)用戶最受青睞的硬件產(chǎn)品,基本上每一臺(tái)新安裝的電腦里面都裝著SSD,此外NVMe SSD也憑借其出色的性能逐漸成為游戲發(fā)燒友口中的香餑餑,畢竟每秒數(shù)GB的寫入與讀取速度對(duì)于經(jīng)常需要大文件拷貝的消費(fèi)者來說相當(dāng)給力。然而消費(fèi)者在購買高性能NVMe SSD的時(shí)候卻發(fā)現(xiàn),部分品牌的SSD,不同容量之間的性能差距十分地驚人,尤其是寫入速度,更是天差地別,特別是500GB以及1TB這兩個(gè)普遍受消費(fèi)者青睞的容量。

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許多用戶購買的是500GB容量的固態(tài)硬盤,在跑分的過程中卻發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)不及1TB容量的固態(tài)硬盤,但是經(jīng)過查詢發(fā)現(xiàn)購買的產(chǎn)品是從官方途徑而來,并沒有黑片等假冒的情況出現(xiàn),那既然是相同的元器件,為什么不同容量的固態(tài)硬盤之間的性能差距會(huì)如此巨大?這就要從固態(tài)硬盤的原理說起了。

多通道帶來更快速度

我們傳統(tǒng)的硬盤也就是機(jī)械硬盤是讓磁頭接觸高速旋轉(zhuǎn)的磁盤片,讓磁頭定位在盤片的指定位置,并且使用電磁流改變磁粒的極性實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫操作,由于在機(jī)械硬盤中,大部分磁頭數(shù)量為一個(gè),因此有著比較長的尋道時(shí)間,此外機(jī)械硬盤也不能進(jìn)行并行操作,效率自然是大幅下降。

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而固態(tài)硬盤在工作原理上與機(jī)械硬盤有很大的不同,固態(tài)硬盤是由主控芯片、緩存顆粒以及閃存芯片所組成,通過主控芯片讀取閃存芯片上的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)具體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、讀取以及擦除。由于固態(tài)硬盤沒有機(jī)械硬盤的機(jī)械結(jié)構(gòu),因此主控芯片與這些閃存芯片之間的數(shù)據(jù)交換是多通道的,換句話說就是主控能夠在同一時(shí)間訪問不同的閃存芯片,從而實(shí)現(xiàn)性能的極速提升。而一般來說,在單位閃存顆粒大小一定的前提下,大容量固態(tài)硬盤所搭載的閃存芯片數(shù)目更多,因此主控芯片單位時(shí)間所能讀取的數(shù)據(jù)量也就更多,從而實(shí)現(xiàn)閃存性能的提升。

大容量更有大緩存

在設(shè)計(jì)原理以及實(shí)際性能上,SSD固態(tài)硬盤處于絕對(duì)的領(lǐng)先,顯然是目前擺脫電腦木桶效應(yīng)的不二之選,另外CPU想要和傳統(tǒng)的機(jī)械硬盤進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,需要通過主板芯片組以及南橋芯片,因此在傳輸數(shù)據(jù)中效率有所降低,而現(xiàn)在的NVMe SSD通過PCIe等通道直接與Intel相互連接,在數(shù)據(jù)的傳輸過程中得到了極大的提升。

不過我們知道,目前在電腦之中,傳輸速度最高的便是CPU的諸多計(jì)算單元,即使是CPU中的L3緩存芯片速度,也是現(xiàn)在的固態(tài)硬盤所不能比的。換句話說就是在進(jìn)行大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的同時(shí),CPU所成產(chǎn)的數(shù)據(jù)需要被硬盤所全盤接納,但是固態(tài)硬盤的速度卻匹配不上CPU,因此SSD上擁有一塊較大容量的高速緩存,用來存放CPU中的數(shù)據(jù),從而避免CPU的資源被額外占用,讓電腦更加流暢。

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緩存類型有很多,除了內(nèi)置緩存芯片之外,另外一種方法就是將SSD中的部分存儲(chǔ)空間模擬成SLC緩存,從而滿足CPU的通信傳輸需求,考慮到現(xiàn)在絕大部分SSD都采用TLC存儲(chǔ)顆粒,與SLC的存儲(chǔ)比為3:1,因此想要模擬1個(gè)單位的SLC空間,就需要3個(gè)單位的TLC空間。自然這種模擬SLC緩存的行為需要大量的存儲(chǔ)空間,如果你采用的是較小容量的SSD,那么廠商在進(jìn)行SLC緩存設(shè)置的就顯得十分地保守,從而造成SSD的性能的降低,而大容量SSD由于擁有較為充裕的空間,廠商在設(shè)置緩存的時(shí)候顯得更為激進(jìn),從而能夠獲取更高的性能。

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那有人會(huì)問,如果將兩個(gè)500GB SSD通過Raid 0等方式變成一塊1TB的SSD,是不是性能翻倍呢?畢竟之前有用戶將多塊機(jī)械硬盤通過Raid 0的方式組合,從而獲得更快的存儲(chǔ)速度。顯然沒有這么簡單,且不說通過組Raid 0的方式容易造成文件安全性大幅下降,目前NVMe SSD都是通過PCIe通道與CPU進(jìn)行直連,從而獲取最快的性能,然而CPU的PCIe通道卻是有限的,尤其是發(fā)燒級(jí)顯卡還需要8條或者16條PCIe通道進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,導(dǎo)致分配給NVMe SSD的PCIe通道少而又少。也就是說即使通過Raid 0讓兩塊500GB的SSD獲得與1TB SSD一樣的容量,實(shí)際性能仍然是1TB較為出色。

主流容量并不意味著低速

通過上述的分析我們可以看到,影響500GB與1TB SSD最大的幾個(gè)因素就是廠商的策略以及傳輸?shù)耐ǖ溃绻麖S商在500GB以及1TB NVMe SSD中采用相同的通道進(jìn)行傳輸,同時(shí)像模擬SLC這樣的方法顯得更加激進(jìn),那么實(shí)際上500GB與1TB之間的性能也不會(huì)有很大的差別。

市面上有沒有500GB與1TB之間的性能相差不大的SSD呢?隨著廠商存儲(chǔ)策略以及主控芯片的改良,這樣的SSD也在市場上越來越多,比如說鎧俠EXCERIA PLUS G2 NVMe SSD(RD20)就是這么一款面向主流用戶的SSD。值得注意的是,鎧俠事實(shí)上就是之前大家十分熟悉的東芝存儲(chǔ)器,在2019年更名為鎧俠,而2020年上半年采用鎧俠品牌的SSD便陸續(xù)出現(xiàn)在市場上。

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鎧俠EXCERIA PLUS G2 NVMe SSD(RD20)采用了8通道控制器,可支持PCIe3.0x4通道和全新的NVMe 1.3規(guī)范,可以說如此高的主控通道確保了即使是500GB的容量也能獲得與大容量SSD相同的速度體驗(yàn),另外鎧俠也在鎧俠EXCERIA PLUS G2 NVMe SSD(RD20)上重新設(shè)計(jì)了部分存儲(chǔ)策略,同樣可以提升500GB存儲(chǔ)產(chǎn)品的性能。作為一款面向發(fā)燒級(jí)用戶的存儲(chǔ)產(chǎn)品,鎧俠EXCERIA PLUS G2 NVMe SSD(RD20)擁有3400MB/s的讀取速度以及3200MB/s的寫入速度,并且500GB、1TB以及2TB均為這個(gè)持續(xù)讀寫速度,可見鎧俠還是相當(dāng)良心的。并且鎧俠EXCERIA PLUS G2 NVMe SSD(RD20)還采用了日本原廠閃存顆粒,確保SSD運(yùn)行時(shí)的極速和穩(wěn)定。

對(duì)許多用戶來說,受制于預(yù)算,500GB容量是一個(gè)相對(duì)來說比較有性價(jià)比的選擇,而對(duì)于廠商來說,如何讓購買500GB的用戶也能享受與購買1TB或者2TB的用戶相同的性能表現(xiàn),同樣是一件值得研究的方向,在這點(diǎn)上,鎧俠EXCERIA PLUS G2 NVMe SSD(RD20)還是做得較為出色的。

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