使用新版96层闪存 解密两款中高端NVMe SSD新品的真实性能

毫无疑问,采用96层堆叠的3D NAND颗粒绝对是今年SSD新品最主要的一个特征。毕竟96层堆叠颗粒除了堆叠层数相比64层增加50%,存储密度更高外,96层堆叠闪存还借助升级后的传输接口,拥有更高的性能。简单来说,采用96层堆叠闪存可以给SSD带来更大的容量、更强的性能。

而到了今年下半年,96层堆叠闪存的生产技术也取得了新的进展,96层堆叠闪存的工作频率、可靠性、性能有了进一步提升。因此金士顿在采用96层堆叠闪存的KC2000 NVMe SSD仅仅发布约半年后就推出了同级新款产品:KC2500,而闪存颗粒厂商美光科技旗下品牌英睿达也借助美光在96层闪存颗粒上的突破,在今年下半年推出了让人期待已久的高端NVMe SSD:英睿达P5。接下来就让我们通过实战测试来看看这两款采用最新96层堆叠闪存的NVMe SSD能有怎样的表现。

性能更强的96层颗粒

金士顿KC2500 M.2 NVMe固态硬盘

相对于金士顿在今年发布的KC2000固态硬盘,最新的KC2500无论是在外观还是硬件规格上都与其非常相近。首先这款SSD也是采用M.2 2280板型设计,主控则选用了支持PCIe 3.0 x4接口的慧荣SM2262EN主控。该主控是一颗ARM Cortex R5双核心CPU,频率运行在625MHz,支持8通道读写、NVMe 1.3规范,支持端到端资料路径保护、SRAM ECC,以及结合LDPC和RAID的最新第五代NANDXtend ECC等各种“错误检查和纠正”技术。同时它还支持TCG-opal 2.0、硬件真随机数和SHA256、XTS-AES256全盘实时加密技术。

▲使用了慧荣SM2262EN主控

此外,金士顿也为KC2500固态硬盘配备了独立缓存,用于存放记录数据位置的FTL映射表。在其1TB产品上,它配备了两颗DDR3L 1600 512MB内存颗粒作缓存,用来存放FTL分区映射表,其缓存总容量达到1GB。

颗粒方面,金士顿KC2500采用的还是来自东芝的96层堆叠BiCS4 3D NAND TLC闪存,在本次测试的1TB产品上,SSD的正反两面总共配备了8颗闪存芯片,每颗芯片内部包含有4颗Die。与KC2000相比,虽然两款SSD采用的都是东芝96层BiCS4 3D NAND TLC,但金士顿KC2500所用的闪存接口速度要更高一些,从KC2000的525MT/s提升到了650MT/s,这也是KC2500与KC2000相比最大的不同之处。最终KC2500的标称最高连续读写速度分别为3500MB/s、2900MB/s,而KC2000的标称最高连续读写速度为3200MB/s、2200MB/s。

▲使用了接口速度更高的东芝96层堆叠闪存

KC2500目前总共有250GB、500GB、1TB、2TB四种容量供用户选择,本次我们将对其中的1TB产品进行测试。同时金士顿还为KC2500 SSD提供了5年质保加可写容量的质保政策(以先到为准),其中1TB容量产品的质保可写容量为600TB,2TB容量产品的质保可写容量则高达1.2PB,足以满足普通消费者的使用需求。

值得一提的是,金士顿KC2500目前也是以豪华套装的形式销售,附送由散热器厂商Tt专门为金士顿2000系列SSD订制的铝合金散热器。该散热器采用上下两层设计,每层都铺设有专业的导热垫,可对SSD实现完全覆盖。

▲附送了Tt定制的专业散热器,采用上下两层设计,每层都铺设有高效的导热垫。

测试平台

主板:ROG RAMPAGE Ⅵ EX TREME ENCORE主板

处理器:酷睿i9-10980XE

内存:芝奇Trident Z Royal(皇家戟)DDR4 4000 8GB×4

硬盘:金士顿KC2500 1TB

英睿达P5 M.2 SSD 1TB

显卡:GeForce RTX 2080 Ti

电源:ROG THOR 1200W

接下来,我们在基于酷睿i9-10980XE处理器、32GB DDR4 4000内存的平台上对这款SSD进行了测试。首先从基准性能测试来看,金士顿KC2500 NVMe PCIe 3.0 x4 SSD的性能表现非常不错——在AS SSD BENCHMARK中它的连续写入速度达到2307.56MB/s,较KC2000在同样测试中的表现进步明显。KC2000在该测试中的写入速度只是在2000MB/s左右。同时SSD的单线程随机4KB读取性能也有大幅增加,从KC2000 31MB/s左右的速度大幅提升到54.43MB/s,逼近1.4万IOPS,预示着SSD在依赖单线程随机4KB性能的游戏、软件等消费级应用中会有更好的表现,其突破4200分的AS SSD BENCHMARK测试成绩在PCIe 3.0 SSD中属于中上水平。

同时在CrystalDiskMark测试中,它的连续读取速度达到3238.7MB/s、连续写入速度更突破2730MB/s,而KC2000的连续写入速度只有2150MB/s左右。在随机4KB单队列深度、单线程性能上,KC2500的读取速度也从KC2000的约22MB/s大幅提升到58.19MB/s,进步显著。当然,基准测试的默认设置测试往往只使用1GB容量,如使用大容量数据进行测试,金士顿KC2500是否会出现掉速呢?

结果令人欣喜,首先在AS SSD BENCHMARK最高的10GB容量数据测试中,金士顿KC2500的表现非常稳健,连续写入速度仍达到了2274.49MB/s,AS SSD BENCHMARK整体分数比默认设置测试还略高了一点。而CrystalDiskMark基准测试软件则可以使用超大的64GB容量进行测试,结果也让人非常满意。在使用64GB测试数据后,其连续读写速度也分别达到了3245.03MB/s、2731.72MB/s,没有出现明显的变化。

▲即便全盘写入1TB,固态硬盘也不会出现大幅掉速,全盘平均写入速度仍能达到1222.8MB/s。

通过全盘写入测试来看,原来金士顿为KC2500 1TB产品设置了一个约150GB容量的超大SLC Cache缓存空间,对于大多一次性写入容量不大的普通用户来说,缓存容量基本够用了。即便写入与全盘容量相当的1TB数据,其平均连续写入速度也能达到1222.8MB/s。这个表现可以说远远好过很多在全盘写入时,全盘平均写入速度下跌到几百兆每秒的产品。更值得称赞的是,通过CrystalDiskInfo软件侦测,借助做工优秀的散热器,金士顿KC2500 SSD即便在进行全盘写入工作,即写入1TB数据后的最高工作温度也只有45℃左右。

▲借助高性能散热器,在全盘写入1TB数据后,SSD的最高工作温度也只有45℃左右。

接下来我们还通过实际的文件传输,测试了KC2500真实的文件传输能力。首先我们进行了对71.4GB影音文件的读与写,展现SSD的连续读写性能。从测试来看,其连续读取速度也突破了3000MB/s,71.4GB文件的传输时间仅需24s,实际连续写入速度则达到了2163MB/s。而在写入由21498个小文件组成、总容量达68.8GB的游戏文件,展示SSD随机读写性能的测试中,金士顿KC2500的随机写入性能非常突出,优于WD_BLACK SN750 EK SSD 1TB这类旗舰产品,其随机读写速度分别为584MB/s,510.2MB/s,而后者的随机读写速度为594.7MB/s,440.3MB/s。

▲金士顿KC2500 NVMe PCIe 3.0 x4 SSD的PCMark 8存储性能测试总分达到5085

当然更值得一提的是,这款SSD在实际应用中也有不错的表现。在模拟实际应用的PCMark 8存储性能测试中,金士顿KC2500 NVMe PCIe 3.0 x4 SSD的总成绩达到5085分。在固态硬盘中,一般只有性能优秀的产品,才能在这个测试中突破5050分大关。在实际的游戏载入体验中,金士顿KC2500则能快速地启动各类游戏大作,比如《奇点灰烬:扩展版》在机械硬盘上启动需用时约一分钟,在这款SSD上的用时则大幅缩短到仅21.37秒,像《坦克世界》《僵尸世界大战》这类数据量不大的游戏分别也只需要6.76秒、13.17秒的启动时间。

综合来看,相对年初上市的KC2000,金士顿KC2500在性能上的确有一定的提升。目前金士顿KC2500 M.2 NVMe固态硬盘1TB容量的价格在1359元左右,不仅比其他中高端NVMe SSD要便宜一些,更为用户免费附送铝合金散热器,再结合其长达5年的售后服务,非常值得注重性能与价格的用户选购。

金士顿KC2500 M.2 NVMe固态硬盘产品规格

接口:PCIe 3.0 x4

主控:慧荣SM2262EN

闪存:东芝96层堆叠BiCS4 3D NAND TLC

缓存:1GB(1TB)

可选容量:250GB、500GB、1TB、2TB

板型:M.2 2280

耐久度:150TBW(250GB)、300TBW(500GB)、600TBW(1TB)、1.2PBW(2TB)

质保时间:5年

参考价格:1359元(1TB)

背靠美光的高端作品

英睿达P5 M.2固态硬盘

这款SSD也采用常见的M.2 2280板型设计,总共有250GB、500GB、1TB、2TB四种可选容量。对于英睿达来说,P5是非常有意义的一款产品,在之前的P1 SSD上,产品使用的是慧荣的SM2263EN主控,在P2 SSD上,它采用的是群联的Phison E13T主控,而英睿达P5 M.2 SSD则采用了第一款美光自己研发的主控芯片。这款编号“DMO1B2”的美光主控芯片支持PCIe 3.0 x4通道,NVMe 1.3技术标准。

▲SSD采用了美光自行研发的主控芯片,内部具备两颗ARM Cortex R5大核心、4颗Cortex M3 CPU小核心。

根据现在公布的资料来看,这是一款支持内存作缓存,拥有两颗ARM Cortex R5 CPU核心的主控芯片,支持8通道读写。同时这款美光自研主控内置了多达四颗Cortex M3 CPU核心作协处理器,使得它对NAND闪存的管理能更加高效。在工作频率上,ARM Cortex R5 CPU一般运行在500~700MHz,而Cortex M3 CPU的工作频率不会超过200MHz且还具备动态功耗模式,所以即便拥有多达“2+4”颗CPU,也能让SSD具备较高的能耗比。此外,英睿达P5 M.2 SSD也支持TCG-Opal 2.0、IEEE 1667、eDrive等安全加密技术。

▲SSD主要由美光的主控芯片、闪存芯片、缓存芯片三类芯片组成。

为了存储记录数据位置的FTL映射表,这款SSD配备了美光LPDDR4 2133内存颗粒作缓存,在本次测试的1TB产品上,其缓存容量为1GB。我们知道,SSD的读写操作都需要查询这张记录表,要想读写速度快,就需要把这张映射表存放在高性能的DRAM内存颗粒中,因此采用DDR4内存颗粒可以带来更好的性能表现。

闪存方面,英睿达P5 M.2 SSD采用的就是美光最新的96层堆叠TLC颗粒,可以看到在1TB产品上,SSD只在正面配置了两颗闪存芯片,每颗闪存芯片内整合了多达8颗512Gb die,存储密度很高。性能方面,美光的96层颗粒采用4 Planes(4面)设计,相比常见的2 Planes设计闪存拥有更高的读写吞吐量,闪存接口速度可达667~800MT/s。同时美光闪存采用的浮栅型结构拥有比电荷捕获型结构更坚固的设计,电荷散布更低,读取错误更少,需要ECC干预的频率也就更少,因此电荷更稳定,具备更好的数据保存能力。

▲SSD采用了两颗美光96层堆叠TLC芯片,每颗内部整合了多达8颗512Gb die,存储密度很高,闪存接口速度可达667~800MT/s。

此外美光闪存还采用了一种分块布置设计,不仅可以提供更好的空间利用率、容错率,还把SSD中存储单位最小的16KB页单元进一步划分为每单元容量仅2KB的块单元,每两个块单元组合成一个4KB块组合。因此,SSD主控芯片在读取一个页单元的4KB内容时,不需再读取整个16KB页,只需激活一个4KB块组合即可,可以降低功耗与页面读取时间。耐久度上,美光96层堆叠TLC颗粒与其他产品类似,英睿达P5 M.2 SSD的可写寿命分别是150TB(250GB)、300TB(500GB)、600TB(1TB)、1200TB(2TB)。同时,英睿达也为P5 M.2 SSD提供了5年质保加可写容量的质保政策(以先到为准)。

我们还是在基于酷睿i9-10980XE处理器、32GB DDR4 4000的平台上对这款SSD进行了测试。首先从几大基准性能测试来看,英睿达P5 M.2 SSD的性能表现非常不错—在AS SSD BENCHMARK中它的连续写入速度突破2500MB/s,随机4KB-64Thrd写入速度也高达2126.85MB/s,其5239分的AS SSD BENCHMARK测试成绩已经接近PCIe 3.0 SSD旗舰产品:WD_BLACK SN750 EK SSD,后者的AS SSD BENCHMARK总分在5600分左右。同时在CrystalDiskMark测试中,它的连续读取速度达到3235.69MB/s,连续写入速度也突破了3000MB/s,与其宣传的读取最高3400MB/s、写入最高3000MB/s接近。

值得称赞的是,如加大测试文件容量,固态硬盘的传输速度也没有明显变化。在AS SSD BENCHMARK使用10GB容量测试时,SSD的随机4KB-64线程写入性能仍达到2000MB/s以上,连续写入速度也有2583.05MB/s;在CrystalDiskMark使用64GB容量测试时,SSD的各类写入速度也没出现掉速。从实际的文件传输应用来看,在向英睿达P5 M.2 1TB SSD写入71.4GB影音文件时,SSD的全程写入速度也非常稳定,其最终平均写入速度可达2129MB/s左右;在从SSD读取这些文件时,SSD的读取速度则可达到3089MB/s;而在向P5 M.2 1TB SSD写入由21498个小文件组成、总容量达68.8GB的游戏文件时,其游戏小文件的随机写入速度达484.5MB/s;从SSD读取这些文件时的读取速度则有613.1MB/s,显示出了很不错的随机读写性能。

▲全盘写入1TB时,在前350GB容量固态硬盘可以以非常高的速度持续写入,SLC Cache耗尽后会出现大幅掉速。

难道英睿达P5 M.2 SSD在大容量写入时不会掉速吗?为此我们还进行了HDTUNE PRO全盘连续写入测试。原来这款SSD的1TB版本有一个高达350GB的SLC Cache,在这个容量范围内进行写入时,连续写入速度可以轻松维持在2000MB/s以上,而在SLC Cache耗尽后,SSD还是会出现大幅掉速。当然借助前部分容量的高速写入,其全盘平均连续写入速度还是能达到1069MB/s。

▲英睿达P5 M.2 SSD的PCMark 8存储性能测试总分为5072

在游戏、程序应用中,凭借优秀的随机性能,英睿达P5 M.2 SSD也有不错的表现。在模拟实际应用的PCMark 8存储性能测试中,这款SSD的总成绩达到5072分。在实际的游戏载入体验中,英睿达P5 M.2 1TB SSD也能非常快速地启动各类游戏大作,《奇点灰烬:扩展版》在这款SSD上的启动时间只有20.4秒,像《坦克世界》《僵尸世界大战》这类数据量不大的游戏分别只需要6.88秒、12.85秒的启动时间。

温度方面,在搭配一般主板上配备的M.2 SSD散热片后,这款SSD的发热量不是太大,在连续写入1TB数据后,SSD主控的满载最高温度为55℃。值得一提的是,P5 M.2 SSD还可使用英睿达专用的磁盘管理软件:Crucial\’s Storage Executive。该软件可以显示SSD剩余寿命、健康度、温度等信息,并具有固件更新功能,还可开启Momentum Cache(缓存)功能即占用一部分系统内存用于随机写入,进一步提升性能并延长SSD的写入寿命。

▲搭配主板上的散热片,在全盘写入1TB数据后,SSD的最高工作温度在55℃左右。

综合以上测试来看,我们认为在消费级应用上,这款英睿达P5 M.2 SSD的表现还是很不错的,符合其高端定位,随机读取性能也比较突出,游戏启动时间短,在350GB容量写入范围内也能提供给用户较高的写入体验。更值得称赞的是,尽管定位高端,但这款SSD的售价却不高,1TB容量的售价在1299元左右,500GB产品的售价只有669元,性价比较好。如果您需要一块能快速启动游戏的高性能、高性价比SSD,那么它就是值得考虑的产品。

本文源自头条号:微型计算机

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