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pcie缓存一致性

发布时间: 2023-06-01 08:22:02

1. 向7500MB/s进军!首款全国产PCIe 4.0 SSD深度测试

相信各位读者这段时间已经看过了不少新一代PCIe 4.0 SSD的评测,这些新产品最大的特色是借助升级的主控芯片、闪存芯片,SSD的最大传输速度逼近或达到7000MB/s,较去年在5000MB/s左右徘徊的第一代PCIe 4.0 SSD有了很大的提升,有一些厂商甚至用7000这个数字来作为自己产品的型号。不过现在来看将7000作为彰显SSD优越性能的数字似乎还低了一点,因为近期一款新型PCIe 4.0 SSD的标称最高速度达到了7500MB/s,而且其主控芯片、闪存芯片、内存颗粒还全都采用了国产产品,是第一款全国产的PCIe 4.0 SSD。它就是来自嘉合劲威旗下的阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD,那么这款国产PCIe 4.0 SSD为何拥有优于同类产品的最高传输速度,它的综合性能表现到底如何?

产品规格

接口:PCIe 4.0 x4

主控:英韧IG5236

闪存:长江存储128层3D NAND TLC

缓存:1GB(1TB)

可选容量:1TB

板型:M.2 2280

耐久度:700TBW(1TB)

质保时间:5年

参考价格:999元

与其他PCIe 4.0 SSD相比,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD最大的不同就是拥有更高的连续读写速度。其标称读取速度可达最高7500MB/s,连续写入速度最高可达5500MB/s。而目前即便是新一代PCIe 4.0 SSD,其最高标称传输速度一般也只有7000MB/s。厂商之所以敢为这款产品标出如此高的数值,原因就在于它采用了最新的国产主控与国产芯片。

当然由于PCIe 4.0 SSD的发热量很大,首先阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD配备了厚重的铝合金散热器,并通过双面导热设计,将SSD正反两面都密封在散热器中。同时SSD散热器的内部配备两片导热系数达39W/(m·K)的矽硅脂与SSD正反两面的各类芯片紧密接触,从而高效地导出废热。为了提升散热效率,这款散热器配备了散热面积为8cm²的大面积散热片,辅以独特的阶梯式通风管道设计,可以有效降低固态硬盘的工作温度。

阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD 1TB由正反两块散热片、一块M.2 2280板型的SSD组成,散热片上都配备了导热系数达39W/(m·K)的矽硅脂,可与芯片紧密接触。

优秀的散热设计也使得阿斯加特AN4可以配备高性能的国产PCIe 4.0主控芯片——英韧IG5236。英韧IG5236由英韧 科技 (上海)有限公司为半导体芯片设计公司打造,从传统主控厂商来看,英韧似乎是个新面孔。毕竟说到SSD主控我们首先想到的是群联、SMI慧荣、英特尔、MARVELL等厂商。而且SSD主控的研发难度并不低,其内部实质上是一颗架构复杂的处理器,那么英韧是如何突然“冒”出来的?我们也对英韧 科技 的管理层进行了一番了解。

原来英韧 科技 的创始人吴子宁博士在创立英韧 科技 之前,就是Marvell美满电子 科技 的全球首席技术官(CTO),而英韧 科技 的联合创始人赖的是先生此前也曾任东芝美国高级研发总监、美满 科技 高级研发经理。此外其他几位副总裁也均来自业内知名的存储公司,并曾担任要职。所以虽然在SSD主控领域,英韧 科技 是个新品牌,但在技术实力上,显然英韧 科技 并不弱,就如这款英韧IG5236。

该主控采用先进的12nm FinFET CMOS制造工艺,支持PCIe 4.0 x4、NVMe 1.4等最新技术规格,可管理容量最高达8TB的闪存。同时IG5236支持独立缓存,可使用数据总线位宽为(32+8)位或32位的DDR SDRAM。性能规格上,英韧IG5236支持8通道读写,可通过ONFI 4.2或Toggle 2.0/3.0/4.0接口,支持MLC、TLC和QLC NAND等各类闪存。

英韧IG5236 PCIe 4.0x4 8通道主控芯片,支持PCIe 4.0 x4、NVMe 1.4等最新技术规格。

安全性方面,英韧IG5236采用包括AES、国密标准SM2/3/4、SHA、RSA、ECC、CRC和端到端数据保护在内的多种数据加密和保护机制,实现了高级别的数据安全规格。同时英韧特有的ECC技术则可以大幅改善数据持久保存的能力,为SSD解决方案提供更好的可靠性和更高的性能。

当然仅仅只有主控芯片是远远不够的,相对于以往采用长江存储64层堆叠颗粒的国产SSD,阿斯加特AN4的另一大升级是采用了长江存储生产的Xtacking 2.0架构128层3D NAND TLC颗粒,这款颗粒的编号为X2-9060。与64层堆叠颗粒相比,它大幅提升了存储密度,每颗裸芯片的存储容量达到512Gb,而64层堆叠颗粒每颗裸芯片的存储容量只有256Gb。在本次测试的阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD 1TB产品上,它总共板载了四颗X2-9060颗粒,单颗容量为256GB。

长江存储生产的Xtacking 2.0架构128层3D NAND TLC颗粒,闪存的IO接口速度从800MT/s大幅提升到1.6GT/s,性能获得了明显升级。

更值得一提的是,X2-9060颗粒的理论性能也实现了成倍的提升,其闪存接口从64层堆叠颗粒的ONFI 4.0升级到了ONFI 4.2,这也让闪存的IO接口速度从800MT/s大幅提升到1.6GT/s。这个接口速度不仅远超上代国产64层颗粒,与其他第二代PCIe 4.0 SSD相比也毫不逊色。目前其他品牌的第二代PCIe 4.0 SSD多采用96层堆叠的闪存颗粒,其IO接口速度大多只有1.2GT/s。这也是阿斯加特AN4标称最高速度可达7500MB/s,而其他第二代PCIe 4.0 SSD标称最高速度只有7000MB/s的关键原因。

缓存方面,我们此次测试的阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD 1TB产品按1 1000的比例配置缓存,即1GB容量对应1MB缓存,所以这款SSD板载了两颗共1GB容量的南亚DDR4 2666内存颗粒作缓存,用于存放记录数据位置的FTL映射表。目前作为全国产PCIe 4.0 SSD首发产品,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD暂时只有1TB容量供用户选择。

采用南亚DDR4 2666内存颗粒作缓存

质保方面,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD拥有5年质保加可写容量的质保政策(以先到为准),其1TB容量产品的质保可写容量为700TB,而常见的普通1TB TLC SSD的质保可写容量只有约600TB左右,甚至更低,说明厂商对长江存储颗粒的品质还是相当有信心的。

阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD 1TB拥有一颗英韧IG5236 PCIe 4.0主控芯片,四颗长江存储128层堆叠TLC闪存芯片、两颗南亚内存颗粒(用于缓存)。

阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的主要技术特性

我们如何测试

测试平台

处理器:AMD锐龙 9 5950X

内存:DDR4 3600 16GB双通道

主板:ROG CROSSHAIR Ⅷ DARK HERO

电源:ROG THOR 1200W

SSD:阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD 1T

接下来我们首先采用AS SSD Benchmark、CrystalDiskMark、Anvil's Storage Utilities等基准软件测试了SSD在软件默认设置下的性能,同时我们还会使用软件所能设置的最大测试容量,以测试SSD在大容量文件传输时是否会出现掉速现象。此外我们还会搭配支持PCIe 4.0技术的WD_BLACK SN850 1TB进行文件传输,考察SSD实际的文件读写性能。程序应用性能上,我们则会通过模拟实际应用的PCMark 8、PCMark 10存储性能测试,以及三款 游戏 的启动时间进行考察。最后,我们还会采用HD TUNE PRO进行全盘读写测试,考察SSD在长时间写入后的性能衰减情况。

默认1GB容量测试



测试点评: 从基准测试来看,长江存储128层堆叠的TLC闪存颗粒凭借1600MT/s的接口速度显然发挥出了巨大的威力,虽然没有达到标称的7500MB/s,但其7479.28MB/s的连续读取速度也鲜有对手能够匹敌,这也是目前《微型计算机》评测室所测过连续读取速度最高的产品。在我们之前的测试中三星980 PRO的最高传输速度还不到7000MB/s,WD_BLACK SN850的最高传输速度也不到7100MB/s。新型国产主控与国产闪存的结合令国产PCIe 4.0 SSD有了不小的突破,在一些指标上已经拥有领先国外同类产品的水平。而在其他性能测试上,它的连续写入性能与三星980 PRO、WD_BLACK SN850相比还略有优势。这两款国外品牌PCIe 4.0 SSD的最高写入速度都难以达到5500MB/s的水平。

不过在随机读写性能上,包括高队列深度、多线程环境下的随机4K性能,以及低队列深度、单线程环境下的随机4K性能,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD与国外同类产品还有一定的差距。如三星980 PRO在AS SSD Benchmark中的随机4K读取性能可达21370 IOPS,而阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD在该项测试中的性能为17899IOPS。在CrystalDiskMark随机4KQ1T1读取性能测试中,WD_BLACK SN850的成绩在87MB/s左右,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的成绩则低了约8MB/s。

基准软件最大容量测试



测试点评: 接下来我们还在基准软件可设置的最大容量下对阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD 1TB进行了测试,在AS SSD Benchmark中测试容量为10GB,在Anvil's Storage Utilities中测试容量为32GB,在CrystalDiskMark中,测试容量为64GB。

值得称赞的是,在基准软件可设置的最大容量测试中,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD显示出在执行大容量读写任务时,其读写速度不会出现大幅下降。如在AS SSD Benchmark 10GB容量测试中,其8610的测试总分相对默认1GB容量测试下的成绩还略有提升。在Anvil's Storage Utilities测试中,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的总分仅小幅下降100余分,其测试成绩仍突破了24000分,各项写入性能都没出现大幅下降。而在CrystalDiskMark的64GB容量测试中,它的连续读取速度仍保持在7479MB/s的高水平,各项写入性能也只有非常轻微的下降。

PCMark 8存储性能测试成绩细节

PCMark 10存储性能测试成绩

测试点评: 在程序应用中,凭借不错的连续与随机读写性能,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD也给用户带来了较好的使用体验。首先在PCMark8存储性能测试中,它的综合成绩为5076分,达到了高端SSD的水准。原因就在于这款SSD能高速地完成Adobe Photoshop、Adobe InDesign、Illustrator等各类应用的数据载入任务。

在PCMark 10存储性能测试中,它的总分更高达3387分,根据我们的测试来看,这个成绩明显优于群联PS5018-E18搭配美光96层堆叠颗粒的PCIe 4.0 SSD,后者的PCMark 10存储性能一般不到3000分。与采用群联PS5018-E18搭配美光176层堆叠颗粒的希捷酷玩530固态硬盘相比,其性能也只落后了约100分,其在PCMark 10中的整体表现与三星980 Pro相当,后者的分数也在3300分左右。

在 游戏 启动上,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD也有不错的表现,能快速地启动各类 游戏 大作,其表现与其他国外品牌PCIe 4.0 SSD在锐龙9 5950X平台上的表现类似,没有明显差异。如阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD启动《奇点灰烬:扩展版》的耗时为19.66s,WD_BLACK SN850 SSD的耗时为19.65s;在启动数据量较大的《全面战争:特洛伊》时,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的耗时为38.74s,WD_BLACK SN850 SSD的耗时则为38.18s。虽然在基准测试的随机性能测试项目上,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD与国外产品相比有小幅差距,但在实际应用体验中其实这些SSD的表现非常接近,没有明显区别。

测试点评: 由于测试所用X570主板ROG CROSSHAIR Ⅷ DARK HERO拥有多个PCIe 4.0 M.2接口,因此接下来我们也在由X570芯片组提供的M.2接口上安装了支持PCIe 4.0技术的WD_BLACK SN850 1TB SSD,并与阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD进行了文件传输测试。从文件传输速度来看,在传输214GB ISO大文件时,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD表现出了优秀的写入性能,在如此大容量的文件写入中,不仅没有出现掉速现象,SSD之间的互传速度更突破5000MB/s,只需43.3秒就能完成任务,可谓神速。而在我们之前的测试中,如果WD_BLACK SN850向SATA SSD写入仅仅146GB ISO文件就需要耗时5分钟以上,可以说PCIe 4.0的到来极大地改善了在文件传输上的用户体验。

让人稍感遗憾的是,可能由于连接WD_BLACK SN850的PCIe 4.0 M.2接口由主板芯片组提供或是ROG CROSSHAIR Ⅷ DARK HERO主板优化不到位的缘故,该接口不能像由处理器提供的PCIe 4.0 M.2接口那样,可以最大化地发挥出SSD的性能,WD_BLACK SN850在这个接口上的写入速度受到较大影响(注:在CrystalDiskMark测试中最高只有约3300MB/s),所以它不能很好地发挥出阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的读取性能,其文件读取速度要低一些,只有2748MB/s。如果用户想体验阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的最高性能,不仅需要主板上配置有几个由处理器提供的M.2 SSD接口,还需要再购买一块阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD这样的高性能产品。

在体现小文件读写性能的《英雄联盟》安装文件传输测试上,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD也有较好的表现。与群联PS5018-E18搭配美光96层堆叠颗粒的方案相比,它的写入性能要强一些,平均写入速度达到 896.7MB/s,而前者的写入速度为790MB/s。但在读取性能的表现上则要稍弱一些,其平均读取速度为724.5MB/s,而前者的平均速度可达874MB/s左右,总体来看是互有胜负。

阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD拥有一个容量约350GB的SLC Cache,可以满足普通用户的写入需求,超过这个容量后,写入速度会出现掉速。

阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的全盘平均连续读取速度可以达到6470.1MB/s

测试点评: 最后我们还通过HD TUNE PRO全盘读写测试,考察了阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD在读写大容量数据时的性能一致性表现,以及发热量情况。首先从全盘读取性能来看,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的读取性能表现相当不错,其平均读取速度可以达到6470.1MB/s,明显高于不少PCIe 4.0 SSD,其他产品在这个测试中的速度一般难以达到6400MB/s,大多在6000MB/s左右。这也体现出阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的确具备优秀的连续读取性能。

在全盘写入性能上,我们也从测试中得到了为什么在之前写入214GB大容量文件时,SSD也不会出现掉速的原因。原来阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD拥有一个容量约350GB的SLC Cache,在这个容量范围内写入连续型数据,SSD就能保持5000MB/s以上的高速。显然这个容量对于大部分一次性写入数据容量不到200GB的普通用户完全够用了。

与其他PCIe 4.0 SSD类似,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD发热量较高,用户在使用时需要做好机箱内的通风、散热。

当然如果写入容量超入这个范围,SSD也会出现几次大幅掉速,速度最低会下降到约370.9MB/s左右。不过由于初始阶段写入速度在5000MB/s以上,因此其全盘平均连续写入速度还是能达到2293.4MB/s。发热量方面,与其他PCIe 4.0主控类似,英韧IG5236的发热量也很大,目前CrystalDiskInfo并不能有效侦测其工作温度,但通过FLIR热成像仪观察,其在完成全盘写入测试后,SSD散热器靠近M.2 SSD接口附近的最高温度达到了77.2 ,散热片表面多个测量点的温度也都达到了63 以上,有明显烫手的触感。因此用户在使用阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD时需要做好机箱内的通风、散热。

“与处理器、GPU不同,在存储领域,国产产品与国外解决方案相比的差距很小,甚至部分领先。”从对阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的测试来看,我们在很早之前对国产存储产品测试后的总结现在依然适用—明显领先的连续传输速度,差距很小的随机读写性能,较好的性能一致性表现,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD与国外同类PCIe 4.0 SSD在实际测试、体验中没有明显差别。

更关键的是,阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的售价也很便宜,其1TB产品首发上市价只有999元,比国外同类产品便宜了约500元,性价比十足。现在唯一的问题就是这款产品的产能似乎不足,在短期上市后就销售一空,迟迟未能补货。所以我们也希望嘉合劲威能尽快提高阿斯加特AN4 PCIe 4.0 SSD的产能,让用户既能用到高性价比的PCIe 4.0 SSD,也能支持国产存储行业。