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四大档次SSD解析/对比 主控对性能影响

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2015-01-23 13:43:48 来源:中关村在线 

  第1页:性能/价格取舍 催生SSD多样化

  在SSD领域,玩家对性能的极致追求,推动厂家不计成本设计超强性能的SSD;另一方面,低价格是加速SSD销售的灵丹妙药,高性价比的SSD难掩性能缺憾,那么厂家在SSD的性能和价格之间如何取舍?性能差异化催生多样的SSD,衍生出多个档次的SSD。

四大档次SSD解析/对比 主控对性能影响
四大档次SSD解析/对比 主控有多么重要?

  SSD由主控、闪存、缓存、固件等四大部分组成,其中闪存和主控对性能影响较深,主控的作用最大。换而言之,性能高低不一的主控,是划分SSD档次的主要方法之一。

  SSD主控本质是一颗处理器,主要基于ARM架构,这和手机处理器有相似的一面。也有部分SSD厂家采用RISC架构,使其具备CPU级别的运算能力。不同架构、核心/晶体管数量的多少、频率的高低关乎主控的性能。
四个档次的256GB SSD列表
四个档次的256GB SSD列表

  今天我们将旗舰级、高端、中端、入门级四个档次的256GB SSD汇聚在一起,通过分析主控,对比它们的性能,了解主控对于不同档次的SSD的作用。

  第2页:旗舰级SSD:ARM大双核主控

  说起Marvell主控,大家很快能想起风靡一时的美光M4。时隔近4年,美光M4早已停产,它的继续者采用更高性能的Marvell主控。配备Marvell主控的SSD颇有高端大气上档次的感觉,实际上Marvell自身也有中端和入门级主控,可以说Marvell可谓集大成者。

Marvell 消费级SSD主控(SATA3.0接口)
Marvell 消费级SSD主控(SATA3.0接口)

  助美光M4一战成名的Marvell 88SS9174主控,从上叙表格来看,它已是性能最弱的主控。上市近两年的Marvell 88SS9187主控至今仍用在浦科特M6PRO(旗舰级);而Marvell 88SS9188主控,则用在浦科特M6S(中高端)。Marvell消费级最厉害的88SS9189主控则用在美光M550(旗舰级)。

  Marvell 88SS9189主控解析

Marvell 88SS9189主控
Marvell 88SS9189主控

  Marvell 88SS9189主控采用ARM架构、“大双核”设计,具备数量较多的晶体管,使得单个核心具有强悍的运算能力。同时支持最大1GB DDR3的独立缓存,用于存放映射表。

  具有较强的固件编写空间

  Marvell 88SS9189主控具有较强的固件编程特性,便于SSD厂家自行编写固件与闪存匹配,发挥主控和闪存的潜能。同时,9189主控引入RAID技术优化,配合厂商在固件自定的演算法,改善闪存出现损坏区块后的恢复工作。

  带宽速度提升20%、支持4CE

  9189主控拥有8条闪存通道,每条闪存通道的带宽从9174主控的166MB/秒增加到200MB/秒,主控引入更先进的高性能ECC错误校验引擎及适应性读写机制 (Adaptive Read and Write Scheme),从而增强数据纠错能力,以配合最新制程的闪存颗粒使用。
美光.英睿达M550 SSD
美光.英睿达M550 SSD

  Marvell 88SS9189主控特性:

  1、大体积、晶体管数量多,运算能力强悍;

  2、高速读写,90K级别读取/80K级别写入的IOPS值;

  3、可塑性强,准入门槛高,维持高品质。

  第3页:高端SSD:CPU级别RISC双核

  SSD主控作为一颗处理器,其运算能力决定SSD的最终性能。为了提高主控的运算能力,SSD厂家想出了一个折中的办法:将ARM双核主控的其中一颗核心改为ARC体系的核心引擎,支持RISC程式语言,从而提高主控的运行效率。

  这种ARM双核的虚拟RISC方案,以OCZ的“大脚3”主控最为成熟,发展为第一代“IDX500M00-BC”、第二代“IDX500M10-BC”、以及发布但未发货的“JetExpress”主控。本文以第二代“IDX500M10-BC”主控为例进行讲解 。
OCZ Vertex 460 SSD
OCZ Vertex 460 SSD

  第二代“大脚3”IDX500M10-BC主控,主要应用在Vertex 460、ARC 100两款SSD,其中Vertex 460定位高端级别SSD。

  Barefoot3 M10主控解析

Barefoot3 M10主控
Barefoot3 M10主控

  Indilinx Barefoot3 M10主控代号为IDX500M10-BC,基于台积电55nm制造工艺生产。它以ARM Coretex的双核心基础,将其中一个核心改为OCZ Aragon核心引擎,支持RISC程式语言架构,可以用最精简的程式语言撰写复杂的指令集,专门针对现今闪存的的ECC(错误纠正)引擎的要求,以及OCZ独家的闪存写入管理引擎而设计。

全新Barefoot3 M10 主控制器图解
全新Barefoot3 M10 主控制器图解

  全新Barefoot3 M10 主控的闪存控制器部分采用8通道架构,支持最新的20nm ONFI以及19nm Toggle标准的闪存。

  Barefoot3 M10主控特点:

  1、主控架构特殊,处理效率高;

  2、大体积、高晶体管数量、运算能力不俗;

  3、充分发挥19-20nm闪存性能。

  第4页:中端SSD:RISC单核主控

  RISC架构的主控具有强大的运算能力,晶体管数量较多的OCZ“大脚3”双核主控,有“余粮”将其中一个核心虚拟为RISC架构,执行RISC语言。下面介绍的为纯正的RISC架构主控,受制于成本和制造工艺,仅为单核架构,它用于中端和入门级SSD。

  单核RISC架构的主控作为异军突起的新军,它背后没有历史悠久的大型厂家,而是由台湾一家生产优盘、SSD主控的实力厂家慧荣率先打造,其代表作非“时下热门的SM2246EN主控”莫属,就连闪存巨头美光也采用它。

基于SM2246EN主控的SSD方案
基于SM2246EN主控的SSD方案

  SM2246EN 单核RISC主控

慧荣SM2246EN主控
慧荣SM2246EN主控

  SM2246EN主控的内部有一颗32bit的RISC CPU,支持16bit位宽的DDR2/3内存,支持BCH ECC错误校验,支持全局磨损平衡算法,支持AES 128/256全盘加密、TCG OPAL等技术。

  它支持4通道闪存和每通道最多8CE,支持1.8V和3.3V双电压闪存,支持ONFI 3.0与Toggle 2.0接口标准,支持1x/1y/2x/2y/3x nm的SLC、MLC和TLC,支持页面大小为4KB、8KB、16KB的闪存,支持1-plane、2-plane与4-plane的闪存

  SM2246EN特性

SM2246EN主控的架构示意图
SM2246EN主控的架构示意图

  SM2246EN独特的单核RISC架构,功耗并不高。慧荣提供PCB设计、主控、固件等一揽子解决方案,这降低了SSD厂家的准入门槛。根据慧荣官方的数据,这款主控的最大连续读写速度为540/410 MB/s,最大读写IOPS为80000/75000。不过个别SSD厂家配备性能较好的闪存,其性能超出慧荣标称数值。

  SM2246EN主控特性:

  1、中等体积、晶体管数量降低量级、运算能力中等;

  2、独特的单核RISC架构,读写速度基本能达到高端SSD水准;

  3、随机读写IOPS值为中低端水准(视闪存性能而定)。

  第5页:入门级SSD:单核ARM9主控

  入门级SSD:单核ARM9主控

  入门级SSD市场向来为兵家必争之地,而在入门级SSD当中,数美光系闪存的价格最低,因此选择一款价格便宜、性能主流、兼容性强的主控,成为关键。本文介绍的最后一款主控--JMicron JMF667H主控,它基于单核ARM架构,它的晶体管数量较少,体积相对较小。因此它的采购成本低,性能谈不上强悍,至少不弱。

基于JMF667H主控的SSD
基于JMF667H主控的SSD

  Jmicron智微是较早推出SSD主控的厂商之一,其产品主攻入门市场,在主控厂商当中占有一席之地。JMicron主控的价格便宜,厂家早期将它和低价低能的ONFI异步闪存搭配。JMF667系列是Jmicron的翻身之作,搭配性能不低的美光系ONFI同步闪存,其性能并不落伍。

JMF667H主控架构
JMF667H主控架构

  JMF667H采用SATA3.0 6Gbps接口,内置一颗32bit的ARM9处理器、32KB ROM与192KB RAM,具备4条闪存通道,每通道支持8CE(与SM2246EN相似)。它支持19nm Toggle DDR闪存与20nm ONFI闪存,4KB/8KB/16KB Page Size,单颗最大512MB DDR3缓存。

  JMF667H和SM2246EN具有相似的一面,不过架构上的不同,RISC架构的SM2246EN拥有更强的运算能力。上市近2年时间的JMF667H主控显示出疲态,今年将有更新的JMF670系列主控来阶梯它。

采用JMF667H的威刚SP600 SSD
采用JMF667H的威刚SP600 SSD

  JMF667H主控特性:

  1、晶体管数量降低至少1个量级、运算能力偏低;

  2、成本和性能衔接较好,突出性价比;

  3、读写速度不慢,I/0读写能力不弱;

  4、体积小、晶体管少,功耗小。

  第6页:速度对比:中/高端/旗舰难分高下

  本文仅进行简单、实用的性能对比,分为读写速度、随机读写IOPS等两项关键性能指标。下面进行第一项:顺序读写速度的对比:

  CrystalDiskMark持续读写测试

  CrystalDiskMark是一款简单易用的硬盘性能测试软件,但测试项目非常全面,涵盖连续读写、512K和4KB数据包随机读写性能,以及队列深度(Queue Depth)为32的情况下的4K随机性能。队列深度描述的是硬盘能够同时激活的最大IO值,队列深度越大,实际性能也会越高。
非压缩数据 顺序读写速度对比
非压缩数据 顺序读写速度对比

  编辑点评:

  旗舰级的英睿达M550、高端的OCZ Vertex 460的顺序读写速度双双超过500MB/秒。大体积、多晶体管、高运算能力的双核主控配合高性能闪存得到充分发挥,并且旗舰级、高端SSD的读写速度难以拉开大的差距。

  采用单核RISC架构/SM2246EN主控的FengLei H8066,在顺序读写速度同样有出色发挥,其读写速度和浦科特M6PRO有得一拼。要说弱项,它和旗舰级、高端SSD相比,写入速度稍逊。

  采用小体积(同为55nm工艺)、低成本的单核ARM架构/JMF667H的威刚SP600,读取速度并不比中高端SSD差,不过它的写入速度则显示出入门级SSD的局限性。

  第7页:IOPS对比:高端和旗舰级拉开差距

  旗舰级和高端SSD在读写速度没有拉开明显差距,这不代表主控的性能没有差异。随机读取IOPS值是固态硬盘的关键指标之一,其单位为IOPS,即每秒进行读写(I/O接口)操作的次数。这项将考验将区分SSD主控的性能高低。

  AS SSD Benchmark IOPS对比

  AS SSD Benchmark是一个专门为SSD测试而设计的标准检测程序,因为它提供了很大的可定制性。

  它的成绩显示可以分为两种,一种是MB/秒的形式,另一种是IOPS形式。本次测试主要使用这款软件的IOPS随机读写功能,测试4K-64Thrd多任务随机读写 IOPS值。

AS SSD Benchmark IOPS值对比
AS SSD Benchmark IOPS值对比

  旗舰级的英睿达M550发威,随机读取95K/写入81K IOPS;相比之下,OCZ Vertex 460则有所下滑,随机读取83K/写入83K IOPS。此时旗舰级和高端SSD出现拉开性能的档次差距,OCZ Vertex 460的随机读取IOPS下降12K。

  中端的FengLei H8066的随机读取74K/写入71K IOPS,入门级的威刚SP600的随机读取62K/写入53K IOPS。

  编辑点评:为什么会出现如此泾渭分明的SSD性能差距,本质上它是和主控的运算能力有关系。SSD主控其实就是一颗处理器,处理器的运算能力也就决定这颗主控的性能,

  此项测试,旗舰级、高端的双核主核发挥得淋漓尽致,彰显档次。中端的RISC架构/单核主控,表现均衡且输出数值可观,处于承上启下的地位。入门级的ARM架构/单核主控性能虽然垫底,其实性能输出并不算差。

  第8页:SSD性能差在哪里:主控天壤之别

  通过SSD的两大性能指标对比,4款SSD根据主控的性能区分档次,凸显主控对于SSD的发动机作用。笔者就本文4个档次的主控特点进行总结:

  

  1、旗舰级SSD

  代表作:英睿达M550

  旗舰级SSD的主控和闪存相辅相成,主控起到更大的作用。旗舰级SSD的主控至少是“大双核”级别,在同代制造工艺下,它的体积较大,容纳的晶体管数量多,运算能力强。它往往一颗主控用于处理闪存的数据,另一颗主控处理SATA3.0接口数据。

  这造就旗舰级SSD突出且均衡的读写速度、随机读写IOPS值。

  

  2、高端SSD

  代表作:OCZ Vertex 460 SSD

  高端SSD属于“准旗舰级SSD”,本文的OCZ Vertex 460采用的主控,实际是降频版的“大脚3”处理器。因此网友们能看到它在读写速度和英睿达M550打的难分难解,直至随机读写IOPS值才输给英睿达M550。

  这类SSD主控和旗舰级SSD的主控在能力上不相伯仲,厂家为了区分档次,拉低了高端SSD的主控频率,或者搭配性能稍逊的闪存。

  

  3、中端SSD

  代表作:FengLei H8066 SSD

  中端SSD在成本上低于旗舰级和高端SSD,能省钱的地方其实就在闪存和主控。SSD根据就低不就高的水桶原则,中等性能的闪存搭配强力主控,这款SSD的性能依旧表现中规中矩。因此SSD厂家往往匹配中端SSD的闪存和主控。

  该级别的SSD主控,其体积并不算大,晶体管数量比不上前两个级别。

  它有可能是两个小型的ARM内核或者单核RISC架构,但是它追求性能和成本之间的平衡。

  

  4、入门级SSD

  代表作:威刚SP600 SSD

  一个便宜三个爱,SSD也是如此。入门级SSD主打低价,兼顾主流性能。它的闪存和主控的采购成本受到严格限制,该级别SSD的闪存谈不上尖端性能,却要保证基本的闪存P/E寿命,匹配强力主控更是白搭。

  因此像JMF667H这类结构简单、采购价格便宜、性能不弱的主控,备受SSD厂家的亲睐。它的体积小、晶体管数量不如前三个级别,运算能力属于乏乏之辈,但是它却低价、节能、性能相对够用。

(责任编辑:HT002)

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