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pcie緩存一致性

發布時間: 2023-06-01 08:22:02

1. 向7500MB/s進軍!首款全國產PCIe 4.0 SSD深度測試

相信各位讀者這段時間已經看過了不少新一代PCIe 4.0 SSD的評測,這些新產品最大的特色是藉助升級的主控晶元、快閃記憶體晶元,SSD的最大傳輸速度逼近或達到7000MB/s,較去年在5000MB/s左右徘徊的第一代PCIe 4.0 SSD有了很大的提升,有一些廠商甚至用7000這個數字來作為自己產品的型號。不過現在來看將7000作為彰顯SSD優越性能的數字似乎還低了一點,因為近期一款新型PCIe 4.0 SSD的標稱最高速度達到了7500MB/s,而且其主控晶元、快閃記憶體晶元、內存顆粒還全都採用了國產產品,是第一款全國產的PCIe 4.0 SSD。它就是來自嘉合勁威旗下的阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD,那麼這款國產PCIe 4.0 SSD為何擁有優於同類產品的最高傳輸速度,它的綜合性能表現到底如何?

產品規格

介面:PCIe 4.0 x4

主控:英韌IG5236

快閃記憶體:長江存儲128層3D NAND TLC

緩存:1GB(1TB)

可選容量:1TB

板型:M.2 2280

耐久度:700TBW(1TB)

質保時間:5年

參考價格:999元

與其他PCIe 4.0 SSD相比,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD最大的不同就是擁有更高的連續讀寫速度。其標稱讀取速度可達最高7500MB/s,連續寫入速度最高可達5500MB/s。而目前即便是新一代PCIe 4.0 SSD,其最高標稱傳輸速度一般也只有7000MB/s。廠商之所以敢為這款產品標出如此高的數值,原因就在於它採用了最新的國產主控與國產晶元。

當然由於PCIe 4.0 SSD的發熱量很大,首先阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD配備了厚重的鋁合金散熱器,並通過雙面導熱設計,將SSD正反兩面都密封在散熱器中。同時SSD散熱器的內部配備兩片導熱系數達39W/(m·K)的矽硅脂與SSD正反兩面的各類晶元緊密接觸,從而高效地導出廢熱。為了提升散熱效率,這款散熱器配備了散熱面積為8cm²的大面積散熱片,輔以獨特的階梯式通風管道設計,可以有效降低固態硬碟的工作溫度。

阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD 1TB由正反兩塊散熱片、一塊M.2 2280板型的SSD組成,散熱片上都配備了導熱系數達39W/(m·K)的矽硅脂,可與晶元緊密接觸。

優秀的散熱設計也使得阿斯加特AN4可以配備高性能的國產PCIe 4.0主控晶元——英韌IG5236。英韌IG5236由英韌 科技 (上海)有限公司為半導體晶元設計公司打造,從傳統主控廠商來看,英韌似乎是個新面孔。畢竟說到SSD主控我們首先想到的是群聯、SMI慧榮、英特爾、MARVELL等廠商。而且SSD主控的研發難度並不低,其內部實質上是一顆架構復雜的處理器,那麼英韌是如何突然「冒」出來的?我們也對英韌 科技 的管理層進行了一番了解。

原來英韌 科技 的創始人吳子寧博士在創立英韌 科技 之前,就是Marvell美滿電子 科技 的全球首席技術官(CTO),而英韌 科技 的聯合創始人賴的是先生此前也曾任東芝美國高級研發總監、美滿 科技 高級研發經理。此外其他幾位副總裁也均來自業內知名的存儲公司,並曾擔任要職。所以雖然在SSD主控領域,英韌 科技 是個新品牌,但在技術實力上,顯然英韌 科技 並不弱,就如這款英韌IG5236。

該主控採用先進的12nm FinFET CMOS製造工藝,支持PCIe 4.0 x4、NVMe 1.4等最新技術規格,可管理容量最高達8TB的快閃記憶體。同時IG5236支持獨立緩存,可使用數據匯流排位寬為(32+8)位或32位的DDR SDRAM。性能規格上,英韌IG5236支持8通道讀寫,可通過ONFI 4.2或Toggle 2.0/3.0/4.0介面,支持MLC、TLC和QLC NAND等各類快閃記憶體。

英韌IG5236 PCIe 4.0x4 8通道主控晶元,支持PCIe 4.0 x4、NVMe 1.4等最新技術規格。

安全性方面,英韌IG5236採用包括AES、國密標准SM2/3/4、SHA、RSA、ECC、CRC和端到端數據保護在內的多種數據加密和保護機制,實現了高級別的數據安全規格。同時英韌特有的ECC技術則可以大幅改善數據持久保存的能力,為SSD解決方案提供更好的可靠性和更高的性能。

當然僅僅只有主控晶元是遠遠不夠的,相對於以往採用長江存儲64層堆疊顆粒的國產SSD,阿斯加特AN4的另一大升級是採用了長江存儲生產的Xtacking 2.0架構128層3D NAND TLC顆粒,這款顆粒的編號為X2-9060。與64層堆疊顆粒相比,它大幅提升了存儲密度,每顆裸晶元的存儲容量達到512Gb,而64層堆疊顆粒每顆裸晶元的存儲容量只有256Gb。在本次測試的阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD 1TB產品上,它總共板載了四顆X2-9060顆粒,單顆容量為256GB。

長江存儲生產的Xtacking 2.0架構128層3D NAND TLC顆粒,快閃記憶體的IO介面速度從800MT/s大幅提升到1.6GT/s,性能獲得了明顯升級。

更值得一提的是,X2-9060顆粒的理論性能也實現了成倍的提升,其快閃記憶體介面從64層堆疊顆粒的ONFI 4.0升級到了ONFI 4.2,這也讓快閃記憶體的IO介面速度從800MT/s大幅提升到1.6GT/s。這個介面速度不僅遠超上代國產64層顆粒,與其他第二代PCIe 4.0 SSD相比也毫不遜色。目前其他品牌的第二代PCIe 4.0 SSD多採用96層堆疊的快閃記憶體顆粒,其IO介面速度大多隻有1.2GT/s。這也是阿斯加特AN4標稱最高速度可達7500MB/s,而其他第二代PCIe 4.0 SSD標稱最高速度只有7000MB/s的關鍵原因。

緩存方面,我們此次測試的阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD 1TB產品按1 1000的比例配置緩存,即1GB容量對應1MB緩存,所以這款SSD板載了兩顆共1GB容量的南亞DDR4 2666內存顆粒作緩存,用於存放記錄數據位置的FTL映射表。目前作為全國產PCIe 4.0 SSD首發產品,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD暫時只有1TB容量供用戶選擇。

採用南亞DDR4 2666內存顆粒作緩存

質保方面,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD擁有5年質保加可寫容量的質保政策(以先到為准),其1TB容量產品的質保可寫容量為700TB,而常見的普通1TB TLC SSD的質保可寫容量只有約600TB左右,甚至更低,說明廠商對長江存儲顆粒的品質還是相當有信心的。

阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD 1TB擁有一顆英韌IG5236 PCIe 4.0主控晶元,四顆長江存儲128層堆疊TLC快閃記憶體晶元、兩顆南亞內存顆粒(用於緩存)。

阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的主要技術特性

我們如何測試

測試平台

處理器:AMD銳龍 9 5950X

內存:DDR4 3600 16GB雙通道

主板:ROG CROSSHAIR Ⅷ DARK HERO

電源:ROG THOR 1200W

SSD:阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD 1T

接下來我們首先採用AS SSD Benchmark、CrystalDiskMark、Anvil's Storage Utilities等基準軟體測試了SSD在軟體默認設置下的性能,同時我們還會使用軟體所能設置的最大測試容量,以測試SSD在大容量文件傳輸時是否會出現掉速現象。此外我們還會搭配支持PCIe 4.0技術的WD_BLACK SN850 1TB進行文件傳輸,考察SSD實際的文件讀寫性能。程序應用性能上,我們則會通過模擬實際應用的PCMark 8、PCMark 10存儲性能測試,以及三款 游戲 的啟動時間進行考察。最後,我們還會採用HD TUNE PRO進行全盤讀寫測試,考察SSD在長時間寫入後的性能衰減情況。

默認1GB容量測試



測試點評: 從基準測試來看,長江存儲128層堆疊的TLC快閃記憶體顆粒憑借1600MT/s的介面速度顯然發揮出了巨大的威力,雖然沒有達到標稱的7500MB/s,但其7479.28MB/s的連續讀取速度也鮮有對手能夠匹敵,這也是目前《微型計算機》評測室所測過連續讀取速度最高的產品。在我們之前的測試中三星980 PRO的最高傳輸速度還不到7000MB/s,WD_BLACK SN850的最高傳輸速度也不到7100MB/s。新型國產主控與國產快閃記憶體的結合令國產PCIe 4.0 SSD有了不小的突破,在一些指標上已經擁有領先國外同類產品的水平。而在其他性能測試上,它的連續寫入性能與三星980 PRO、WD_BLACK SN850相比還略有優勢。這兩款國外品牌PCIe 4.0 SSD的最高寫入速度都難以達到5500MB/s的水平。

不過在隨機讀寫性能上,包括高隊列深度、多線程環境下的隨機4K性能,以及低隊列深度、單線程環境下的隨機4K性能,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD與國外同類產品還有一定的差距。如三星980 PRO在AS SSD Benchmark中的隨機4K讀取性能可達21370 IOPS,而阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD在該項測試中的性能為17899IOPS。在CrystalDiskMark隨機4KQ1T1讀取性能測試中,WD_BLACK SN850的成績在87MB/s左右,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的成績則低了約8MB/s。

基準軟體最大容量測試



測試點評: 接下來我們還在基準軟體可設置的最大容量下對阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD 1TB進行了測試,在AS SSD Benchmark中測試容量為10GB,在Anvil's Storage Utilities中測試容量為32GB,在CrystalDiskMark中,測試容量為64GB。

值得稱贊的是,在基準軟體可設置的最大容量測試中,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD顯示出在執行大容量讀寫任務時,其讀寫速度不會出現大幅下降。如在AS SSD Benchmark 10GB容量測試中,其8610的測試總分相對默認1GB容量測試下的成績還略有提升。在Anvil's Storage Utilities測試中,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的總分僅小幅下降100餘分,其測試成績仍突破了24000分,各項寫入性能都沒出現大幅下降。而在CrystalDiskMark的64GB容量測試中,它的連續讀取速度仍保持在7479MB/s的高水平,各項寫入性能也只有非常輕微的下降。

PCMark 8存儲性能測試成績細節

PCMark 10存儲性能測試成績

測試點評: 在程序應用中,憑借不錯的連續與隨機讀寫性能,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD也給用戶帶來了較好的使用體驗。首先在PCMark8存儲性能測試中,它的綜合成績為5076分,達到了高端SSD的水準。原因就在於這款SSD能高速地完成Adobe Photoshop、Adobe InDesign、Illustrator等各類應用的數據載入任務。

在PCMark 10存儲性能測試中,它的總分更高達3387分,根據我們的測試來看,這個成績明顯優於群聯PS5018-E18搭配美光96層堆疊顆粒的PCIe 4.0 SSD,後者的PCMark 10存儲性能一般不到3000分。與採用群聯PS5018-E18搭配美光176層堆疊顆粒的希捷酷玩530固態硬碟相比,其性能也只落後了約100分,其在PCMark 10中的整體表現與三星980 Pro相當,後者的分數也在3300分左右。

在 游戲 啟動上,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD也有不錯的表現,能快速地啟動各類 游戲 大作,其表現與其他國外品牌PCIe 4.0 SSD在銳龍9 5950X平台上的表現類似,沒有明顯差異。如阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD啟動《奇點灰燼:擴展版》的耗時為19.66s,WD_BLACK SN850 SSD的耗時為19.65s;在啟動數據量較大的《全面戰爭:特洛伊》時,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的耗時為38.74s,WD_BLACK SN850 SSD的耗時則為38.18s。雖然在基準測試的隨機性能測試項目上,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD與國外產品相比有小幅差距,但在實際應用體驗中其實這些SSD的表現非常接近,沒有明顯區別。

測試點評: 由於測試所用X570主板ROG CROSSHAIR Ⅷ DARK HERO擁有多個PCIe 4.0 M.2介面,因此接下來我們也在由X570晶元組提供的M.2介面上安裝了支持PCIe 4.0技術的WD_BLACK SN850 1TB SSD,並與阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD進行了文件傳輸測試。從文件傳輸速度來看,在傳輸214GB ISO大文件時,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD表現出了優秀的寫入性能,在如此大容量的文件寫入中,不僅沒有出現掉速現象,SSD之間的互傳速度更突破5000MB/s,只需43.3秒就能完成任務,可謂神速。而在我們之前的測試中,如果WD_BLACK SN850向SATA SSD寫入僅僅146GB ISO文件就需要耗時5分鍾以上,可以說PCIe 4.0的到來極大地改善了在文件傳輸上的用戶體驗。

讓人稍感遺憾的是,可能由於連接WD_BLACK SN850的PCIe 4.0 M.2介面由主板晶元組提供或是ROG CROSSHAIR Ⅷ DARK HERO主板優化不到位的緣故,該介面不能像由處理器提供的PCIe 4.0 M.2介面那樣,可以最大化地發揮出SSD的性能,WD_BLACK SN850在這個介面上的寫入速度受到較大影響(註:在CrystalDiskMark測試中最高只有約3300MB/s),所以它不能很好地發揮出阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的讀取性能,其文件讀取速度要低一些,只有2748MB/s。如果用戶想體驗阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的最高性能,不僅需要主板上配置有幾個由處理器提供的M.2 SSD介面,還需要再購買一塊阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD這樣的高性能產品。

在體現小文件讀寫性能的《英雄聯盟》安裝文件傳輸測試上,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD也有較好的表現。與群聯PS5018-E18搭配美光96層堆疊顆粒的方案相比,它的寫入性能要強一些,平均寫入速度達到 896.7MB/s,而前者的寫入速度為790MB/s。但在讀取性能的表現上則要稍弱一些,其平均讀取速度為724.5MB/s,而前者的平均速度可達874MB/s左右,總體來看是互有勝負。

阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD擁有一個容量約350GB的SLC Cache,可以滿足普通用戶的寫入需求,超過這個容量後,寫入速度會出現掉速。

阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的全盤平均連續讀取速度可以達到6470.1MB/s

測試點評: 最後我們還通過HD TUNE PRO全盤讀寫測試,考察了阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD在讀寫大容量數據時的性能一致性表現,以及發熱量情況。首先從全盤讀取性能來看,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的讀取性能表現相當不錯,其平均讀取速度可以達到6470.1MB/s,明顯高於不少PCIe 4.0 SSD,其他產品在這個測試中的速度一般難以達到6400MB/s,大多在6000MB/s左右。這也體現出阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的確具備優秀的連續讀取性能。

在全盤寫入性能上,我們也從測試中得到了為什麼在之前寫入214GB大容量文件時,SSD也不會出現掉速的原因。原來阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD擁有一個容量約350GB的SLC Cache,在這個容量范圍內寫入連續型數據,SSD就能保持5000MB/s以上的高速。顯然這個容量對於大部分一次性寫入數據容量不到200GB的普通用戶完全夠用了。

與其他PCIe 4.0 SSD類似,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD發熱量較高,用戶在使用時需要做好機箱內的通風、散熱。

當然如果寫入容量超入這個范圍,SSD也會出現幾次大幅掉速,速度最低會下降到約370.9MB/s左右。不過由於初始階段寫入速度在5000MB/s以上,因此其全盤平均連續寫入速度還是能達到2293.4MB/s。發熱量方面,與其他PCIe 4.0主控類似,英韌IG5236的發熱量也很大,目前CrystalDiskInfo並不能有效偵測其工作溫度,但通過FLIR熱成像儀觀察,其在完成全盤寫入測試後,SSD散熱器靠近M.2 SSD介面附近的最高溫度達到了77.2 ,散熱片表面多個測量點的溫度也都達到了63 以上,有明顯燙手的觸感。因此用戶在使用阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD時需要做好機箱內的通風、散熱。

「與處理器、GPU不同,在存儲領域,國產產品與國外解決方案相比的差距很小,甚至部分領先。」從對阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的測試來看,我們在很早之前對國產存儲產品測試後的總結現在依然適用—明顯領先的連續傳輸速度,差距很小的隨機讀寫性能,較好的性能一致性表現,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD與國外同類PCIe 4.0 SSD在實際測試、體驗中沒有明顯差別。

更關鍵的是,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的售價也很便宜,其1TB產品首發上市價只有999元,比國外同類產品便宜了約500元,性價比十足。現在唯一的問題就是這款產品的產能似乎不足,在短期上市後就銷售一空,遲遲未能補貨。所以我們也希望嘉合勁威能盡快提高阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的產能,讓用戶既能用到高性價比的PCIe 4.0 SSD,也能支持國產存儲行業。