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2013上半年固态硬盘选购指南

2013-04-28凌枫《微型计算机》2013年4月下

纵观目前的SSD市场,60GB~64GB容量的产品已进入淘汰边缘,120GB~128GB的产品也放下架子步入了人们可接受的主流价位。持币观望的用户心想着总算可以下手了,却不想噩耗传来—由于受厂商削减NAND产能的影响,在春节之后,市场上就不断传出内存和SSD涨价的消息,而且这种上涨的势头似乎还要持续相当长的一段时间。于是,本着买涨不买跌的心态,不少消费者就想要购入SSD来增强系统性能。那么,在应对上涨的局势之时,我们应该怎样聪明地在市场上选择自己所需的产品呢?

厂商们似乎意识到采用MLC颗粒难以降低SSD的成本,于是由三星首先在SSD里用上了以前大家都很不待见的TLC颗粒。理论上TLC价格更低,产品价格应该会降下来,但是由于NAND厂商都在集中精力生产利润更高的智能手机内存,导致供应其他领域的MLC、TLC颗粒产能大减,普通SSD的价格也实在降不下来。不过总的来看,目前SSD集体涨价这事儿还只能算雷声大雨点小,并不如内存涨价的势态那么明显。笔者建议以平常心对待即可,但如果有购买SSD意向的用户,目前也确实可以出手了,因为短时间内的涨价趋势已经不可避免。只需用心看仔细一些事情,选择一款合自己心意的SSD产品,也并不困难。

主控芯片是SSD的灵魂核心

主控芯片是SSD的灵魂核心

主控芯片是SSD的灵魂核心

主控芯片是SSD的灵魂核心

主控芯片是SSD的灵魂核心
主控芯片是SSD的灵魂核心

SSD选购要点一:看主控

关于SSD的主控,MC其实已经介绍得不少了。但技术总是在飞速发展的,这都已经2013年了,你知道厂商们都干了些什么?所以在掏钱之前,我们还是有必要了解一下这漫山遍野的SSD都在用谁的主控。实际上,SSD的主控技术依然还是掌握在少数人手里。

Marvell当前的拳头产品是88SS9187主控,内部集成了Marvell 88FR102 V5嵌入式双核处理器,支持8通道并行读写,每通道速度可以达到200MB/s,简直就是一只手脚麻利的章鱼。即使是“脏盘”,也能达到500MB/s的连续写入速度。同时,88SS9187支持BCH ECC校验和芯片内RAID功能,支持大1GB的DDR3 800缓存。浦科特M5P即采用该主控。

OCZ方面,Indilinx Everest 2一战成名,让OCZ深切感受到自主主控的重要性,于是马不停蹄地推出了第三代主控方案:Barefoot 3。Barefoot 3使用台积电65nm工艺制造的Aragon 400MHz 32-bit处理器,支持一组特别针对SSD的RISC指令集,能在一个时钟周期内完成大部分指令和分支的执行,同时拥有更低的压缩写入放大率,从而大幅提高性能,延长了闪存寿命。目前,Barefoot 3只用在OCZ自家的Vector系列SSD上。

三星在840PRO SSD里采用了第四代MDX主控,编号为S4LN021X01-8030。内部含有三个ARM Cortex-R4核心,工作频率300MHz。在消费级SSD主控都采用双核处理器的时候,MDX多一个核心就可以让主控有更多的资源去执行数据的读写、GC垃圾回收、TRIM指令等繁琐的工作,而不会对性能造成较大影响。MDX加入了对256位AES硬件加密的支持,通过使用SYSTEM BIOS密码进行管理。和上一代PM830所用的MCX只支持高DDR2 800 256MB DRAM缓存相比,MDX大能够支持LPDDR2 1066 512MB缓存,但功耗更低,从而获得更好的随机读取性能。

SandForce目前的主力产品仍是SF-2281主控。SandForce独有的DuraWrite压缩算法,不但能有效延长闪存寿命,而且在读写可压缩数据时其大读写速度都非常高(这也是许多SandForce主控SSD喜欢标注的读写速度)。但在进行图片、视频等不可压缩的数据操作时性能较低。另外它不支持主动GC垃圾回收,会使得SSD在使用一定时间后性能下降。但是瑕不掩瑜,SandForce对于SSD就像MTK平台对于手机一样,能够为客户提供一整套解决方案,极大降低了行业门槛,包括Intel、威刚、OCZ、金士顿、海盗船等在内的厂商都推出过基于SandForce主控方案的产品。

此外还有一些在消费领域名头不算很响的主控,比如LAMD。曾经东芝的HDD就用了LAMD主控,并且它的SSD主控只出现在企业级产品上。在此背景下,这次面向消费领域的首款主控LM87800自然也颇有来头。LM87800拥有两个ARM处理器核心,整合了AES-128/256硬件加密引擎,支持SATA 6Gb/s、ONFi、Toggle模式、八通道读写。LM87800还有一项很特别的eBoost技术,使用信号处理算法提升NAND闪存的寿命。目前,海盗船的Neutron系列SSD就在使用LM87800主控。

来自台湾省的JMicron算得上主控里的非主流。它大的特点就是便宜,这也让国内众多山寨厂商得以进入SSD行业圈地。实际上JMicron本身并不山寨,这家公司主要生产各种存储设备接口的桥接芯片。在主板上和硬盘盒中都有JMicron芯片的身影,现在带IDE接口的主板基本上都是用JMicron芯片桥接的。JMF667/JMF667H是JMicron推出的第四代SSD主控,内部是一颗32bit的ARM9处理器,采用台积电 55nm工艺制造,提供四条闪存通道。JMF667专门针对缓存盘,每通道只支持1CE,容量只有24/32GB两种。JMF667H则针对大容量SSD,每通道支持8CE,大容量256GB。两者均可支持大512MB的DDR3外置缓存,支持动态电源管理、S.M.A.R.T、ECC校验、动态/静态磨损平衡算法等。影驰近新推出的Thunder GT SSD就采用了JMF667H主控。

以上主控,从性能上讲各有差别,但同时也要看用户的需求。采用Mar vel l 88SS9187、Barefoot 3方案的产品会更适合性能控,SandForce方案的产品价格比较接近大众,而JMicron方案的产品更适合一些要求不太高的场合。但SSD的性能是由多方面决定的,评价一款SSD也不能只盯着主控,所以接下来我们要看闪存了。

SSD选购要点二:看闪存

NAND闪存的SLC、MLC、T LC几种架构,大家应该也是早有耳闻。SLC是指一个基本存储单元内只有高低不同的两种电荷值表示一组bit信息。SLC结构简单,速度快,寿命较长,可以经受10万次的读写。不过SLC非常昂贵,而且这种存储模式无法在相同的晶圆面积上实现较高的存储密度,因此主要用在只求速度和稳定而不在意价格的企业级产品上。

MLC则是在一个基本存储单元内记录两组bit信息,这样也就获得了更高的存储密度,价格也更低。但由于MLC需要较高的电压驱动,电压变化频繁,使得其Flash寿命要差一些,官方给出的P/E周期为3000~1万次。此外读写速度也不如SLC。MLC主要应用在消费产品上,比如SSD、闪存盘、内存卡。

闪存颗粒是SSD的核心载体,随架构的差异,闪存颗粒的性能也有较大的区别。
闪存颗粒是SSD的核心载体,随架构的差异,闪存颗粒的性能也有较大的区别。

TLC自然就是在一个基本存储单元内记录三组bit信息。速度更慢,价格更便宜,寿命更短,普遍认为只有500~1000次左右的P/E周期,用在一些低端闪存盘上。按理说这样的闪存用于SSD是绝对不合适的,但厂商有自己的考虑。三星就首先站出来吃螃蟹,在840上使用了TLC闪存,引发争议不断。无数人都觉得三星的做法让人不可思议。之后国外有媒体做过测试,得出三星840 250GB的P/E周期为1000次,相当于256TB的写入量。就算是下载狂人,再算上写入放大系数,每天下载一部蓝光电影,都足够用上十来年。即便是128GB的SSD,也足够用三四年了。而且TLC磨损次数用完之后,SSD也不见得马上会挂掉。另一方面,海力士已经在20nm制造工艺里引入了新的技术,可将TLC的P/E周期提高到2500~5000次,对于MLC而言这无疑是个噩耗。但对三星而言,它真没有疯,它赌对了。现在美光也拿出了用于SSD的TLC的闪存。可以预见的是,2013年下半年,采用TLC的SSD也许会比比皆是。

此外,由于闪存所属阵营不同,工作模式也有区别。英特尔-美光阵营的NAND闪存有两种工作模式即同步和异步。同步模式下的数据传输速度能得到大幅度提升;三星-东芝阵营的 ToggleDDR则均为异步设计,但性能依然强悍。所以对于SSD而言,至少也要选购搭配ToggleDDR闪存或同步闪存的产品。市面上也有少数SSD使用异步闪存,被强制运行在同步模式下,性能倒是比较可观,但稳定性存在隐患。 

SSD选购要点三:看缓存

多数人认为,SSD的缓存和HDD的一样,是为了提升数据访问命中率,其实不然。本刊以前介绍过,SSD的工作原理和HDD不同,操作系统需要通过FTL(闪存转换层)完成LBA到PBA的转换,才能把SSD当成HDD那样随意使唤。而这张FTL映射表是需要找个地方存放并且随时会被主控查阅及修改的。由于NAND闪存的速度远不及DDR内存芯片,而系统的每一次I/O操作都需要通过FTL寻找地址,假如FTL映射表存到NAND闪存里,每次查表都会很慢,对数据读写性能来说是一场灾难。但如果放到DDR缓存里,无疑将会大大加快查表速度。这张表的体积自然和SSD容量成正比,而且更大的缓存可以让主控将映射表做得更大更细,以此可以获得更好的性能发挥。所以在大多数SSD产品上都能看到DDR缓存的身影。但SandForce比较另类,通过主控内部处理器缓存中的一级映射表结合NAND中的二级映射表提供FTL寻址操作。
所以,在NAND速度达到DDR水平之前,SSD的外置缓存是必须存在的。所谓无需缓存的SandForce无非只是算法不同,但也仍然有内置缓存。越是高端的SSD,缓存规格和容量也越大。完全没有缓存的SSD……话说回来那还能叫SSD吗?

SSD选购要点四:看附件和保修

所谓附件也就是SSD包装盒里的2.5英寸转3.5英寸支架、SATA数据线等,一些豪华版的产品还会带一个USB硬盘盒,方便随时向SSD读写数据。此外,SSD的固件是否能升级,是否带有性能优化的管理工具,售后服务政策等等,都是用户必须考虑的。当然这个问题并不难。英特尔、浦科特、OCZ、金士顿等大厂的产品,在这些方面都有保障。

一些产品所带的附件阵容庞大且比较实用。当然也有一些只带包装盒和SSD。
一些产品所带的附件阵容庞大且比较实用。当然也有一些只带包装盒和SSD。

SSD选购产品推荐(市场变化较大,价格仅供参考

OCZ Vector 128GB

OCZ Vector 128GB

尽管OCZ声明 Indilinx Everest 2为自主研发,但硬件其实还是基于Marvell产品的。而这次的Barefoot 3才算得上彻底由OCZ自主设计控制器和固件的主控,用在主打高端市场的Vector系列上。Vector128GB的持续读写速度分别为550MB/s和400MB/s,4KB随机读写分别为95000 IOPS和90000 IOPS。得益于新的架构和算法,其综合性能强于上一代的旗舰Vertex 4,Trim之后同样无性能损失。产品提供5年质保。

Barefoot 3

美光DDR3L 1600 512MB缓存

IMFT 25nm MLC同步NAND

参考价格 1099元

浦科特M5P 128GB

浦科特M5P 128GB

搭载了Marvell新主控88SS8187,和东芝新19nm制造工艺的闪存,M5P的性能自然不会让用户失望。官方标称持续读写性能分别为540MB/s和340MB/s,4KB随机读写性能分别为91000 IOPS和82000 IOPS。搭载浦科特独家的True Speed技术,为SSD提供长期使用而绝不掉链子的保障。相对于上一代旗舰M3P,M5P性能提升幅度并不是很大。但更低的功耗和新的技术,以及5年质保,无疑非常吸引人。

Marvell 88SS8187

南亚DDR3 1333 256MB缓存

东芝19nm DDR 2 MLC Toggle 2.0

参考价格999元

三星840Pro 128GB

三星840Pro 128GB

大概是由于TLC的原因,不少人看到840就感到疑惑甚至是有些反感。其实它有两种版本,三星840是搭载了TLC闪存的吃螃蟹的产品,但840Pro依然采用的是MLC闪存。有人要说840Pro也会变砖,其实那是因为产品使用了非零售版本的固件。如果是零售版产品,840Pro的稳定性还是很值得肯定的。从综合测试性能来看,840Pro的性能和功耗表现都相当完美,第四代主控MDX和新的21nm Toggle DDR 2.0闪存确实不负众望。

S4LN021X01-8030

LPDDR2 1066 256MB缓存

21nm MLC Toggle DDR 2.0

参考价格949元

海盗船Neutron 120GB

海盗船Neutron 120GB

特立独行总会引起更多的关注,所以海盗船Neutron采用LM87800这种非主流主控就吸引了大家的眼球。产品的持续读写速度分别为540MB/s和211MB/s,在IOMeter的压力测试下也表现出良好的稳定性,可见这颗企业级背景的主控的确很有实力。并且在固件算法上仍有改进的余地。产品提供5年质保,也能让用户更加放心。

三星DDR2 256MB缓存

美光25nm MLC NAND

参考价格899元

英特尔520系列120GB

英特尔520系列120GB

英特尔的SSD确实比较特殊,在其他品牌的SandForce SSD都采用相同固件的时候,英特尔的520系列SSD使用了专门定制独立维护的固件,因此在兼容性与稳定性上都更好。800000 IOPS和50000 IOPS的4K B随机读取能力和550MB/s、520MB/s的持续读写能力也不容小看,而且提供了5年的质保期,可谓经典依旧。

SandForce 2281

英特尔25nm MLC NAND

参考价格999元

闪迪Ultra Plus至尊高速系列256GB

闪迪Ultra Plus至尊高速系列256GB

Ultra Plus是个非常有特点的系列,它所采用的NAND闪存原本是MLC闪存,但闪迪让其中的一部分闪存阵列以SLC模式运行。闪迪称这种闪存为nCache,并且可以通过固件定义多少闪存可以以nCache模式运行。nCache对于小文件随机储存速度很有帮助。目前不太清楚这种SLC单元是物理存在还是由MLC模拟,但仅依靠4通道的主控+nCache也能达到持续读写性能分别为530MB/s和445MB/s的水准。产品提供3年质保,价格也很平易近人。

Marvell SS889175

三星DDR2 800 256MB缓存

19nm eX2 ABL MLC NAND

参考价格1199元

金士顿HyperX 3K系列120GB

金士顿HyperX 3K系列120GB

HyperX 3K这个名字的确是非常坦诚,明确告诉消费者,产品用的是P/E周期为3000次的闪存颗粒。和采用5000次P/E周期的HyperX相比,直接的好处就是价格下降。其实HyperX采用的ME2的颗粒更适合高负载的应用环境,而HyperX 3K采用的ME3颗粒则是准确面向消费级环境,以满足用户需求为己任,无需任何额外的奢华。510MB/s和450MB/s的持续读写速度、20000/60000 IOPS的随机4KB读写能力,对于家用而言是绰绰有余的了。同时产品享有3年质保。

SandForce 2281

英特尔25nm MLC NAND

参考价格789元

关于GC垃圾回收和写入放大

NAND闪存写入数据时是以页面为单元,但在擦除数据时是以块为单位进行操作。这种特殊的存储方式决定了闪存写入操作必须在空白块内进行。如果目标块已经有了数据,则必须先擦除后写入,这就极大影响了性能。所谓GC垃圾回收就是由主控将闪存中的有效页面合并成一个新的块,并将旧的块擦除,以减少寻址负担提升写入效率。GC垃圾回收机制包括主动和被动两种。前者就是在SSD闲置时运行垃圾回收机制,这样就不会占用额外的主控资源,但缺点是会对闪存产生额外的写入操作,这就是所谓的“写入放大”。被动垃圾回收则是在SSD读写数据的同时进行垃圾回收,此时会大量占用主控资源,从而对性能产生影响。而GC操作是否会对SSD性能造成较大影响,也是评价主控算法好坏的标准之一。

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