長江儲存在12月29日宣佈旗下零售儲存品牌名稱由“致鈦”改為“致態”,TiPro7000是新品牌名下的首款高階SSD產品,採用PCIe 4.0 x4介面,支援NVMe 1.4協議。
致態TiPro7000採用長江儲存第三代快閃記憶體顆粒,板載DRAM快取,1024GB足容設計,標稱順序讀取速度7400MB/s。本次評測的是致態TiPro7000的1TB容量版本。
長江儲存為致態TiPro7000標配了可拆卸式散熱器,以滿足桌上型電腦和膝上型電腦使用者的不同使用需求:膝上型電腦通常不支援安裝M.2散熱片,桌上型電腦可根據需要選擇安裝主機板提供的一體化散熱片,或者致態附贈的可拆卸式散熱器。
根據實際測量的結果,我們可以確認致態TiPro7000附送的可拆卸式散熱器安裝後的尺寸符合索尼Play Station 5對於M.2 SSD的要求,空間相容性出色。
開箱環節有兩個關係到易用性的小細節值得關注,其一是長江儲存將M.2固定螺柱、螺絲跟散熱片的安裝螺絲分袋包裝並作了明顯標識,其二是TiPro7000 SSD只在其中一側開口方便使用者正確拿取SSD。
M.2 SSD在托盤上採用雙側固定,如果兩側都有開口的話相信很多使用者會習慣用兩個手指夾住SSD直接往外拔,這樣做有可能會損壞SSD。為了防止使用者誤操作,有些品牌在包裝盒內放了一張提示卡片,用示意圖指出正確的SSD取下方式。而長江儲存的解決方案更合理,只在一側開口,從源頭上杜絕了出錯的可能。
致態TiPro7000選擇了英韌IG5236。我們之前已經在浦科特M10P和雷克沙NM800中見到過它的身影,這是一顆8通道PCIe 4.0主控,支援1600MT/s快閃記憶體介面,具備英韌特有的4K LDPC ECC糾錯引擎。
在PCB的正反面各有1顆DRAM快取和2顆NAND快閃記憶體晶片。致態TiPro7000 1TB使用了長江儲存第三代NAND快閃記憶體,3D TLC型別,代號X2-9060。Xtacking 2.0技術實現了I/O速度的翻倍提升,1600MT/s快閃記憶體介面為PCIe 4.0 x4下的滿速讀取創造了條件。
根據長儲存官網的資訊,X2-9060和上代3D TLC快閃記憶體相比,讀寫效能提升20%、功耗降低25%,可滿足雲計算、大資料、移動裝置、個人消費產品等多種儲存應用場景的需求。長江儲存還公開了X2-9060的詳細效能指標,這也是技術自信的體現。X2-9060使用了512Gb設計,16KB頁面大小,典型讀取操作時間為46us(TLC)/26us(SLC),可靠性指標為3000PE(TLC)/60000PE(SLC),在快閃記憶體擦寫以上次數之後,依然能夠在40度環境下斷電儲存1年並保持資料完整。
對於上圖中的這些資料,可能需要一些對比才能發現長江儲存第三代NAND所處的行業技術水平。我們手中正好有美光96層3D TLC快閃記憶體的規格書,結合美光176層3D TLC快閃記憶體讀寫延遲降低35%的公開資訊,下表中可以對比幾項引數。
簡要說明:
1、儲存密度越高越好,說明快閃記憶體越先進,長江儲存X2-9060這項指標介於美光B27B和B47R快閃記憶體之間。
2、I/O速度影響快閃記憶體同主控之間資料傳輸效率,數值越高,SSD在PCIe介面頻寬之內能夠實現的讀取速度越高,長江儲存X2-9060已經達到1600MT/s。
3、讀取和寫入時間是越低越好,美光的資料裡With Vpp代表需要為快閃記憶體提供Vpp輔助高電壓供電才能實現,Snap Read則是美光和英特爾快閃記憶體中降低讀取延遲的一種快速模式。
4、擦寫壽命也就是平時所說的P(rograme)E(rase)次數,快閃記憶體在寫入前需要先擦除,擦寫迴圈次數越高壽命越長,這裡的SLC擦除次數是指快閃記憶體模擬SLC模式被擦除的壽命。
關於快閃記憶體密度,TechIngisht還在一份資料中給出了長江儲存第三代NAND快閃記憶體同其他快閃記憶體的對比:下圖中展現的是每1GB儲存空間對應的芯片面積,數值越低代表技術越先進。正如TechInsight所評價的那樣,長江儲存已經在短短數年內追上了其他行業領導者。
測試平臺及資訊識別
測試平臺:
CPU:AMD Ryzen 7 5800X(開啟PBO)
主機板:AMD X570
記憶體:DDR4 3000 8GB*2
硬碟:浦科特M6Pro 128GB(系統盤)
致態TiPro7000 1TB(FW:3.2.F.3C)
系統:Windows 11
驅動:系統預設stornvme
CrystalDiskInfo能夠識別NVMe固態硬碟的傳輸模式和標準SMART健康資訊,但對於APST節能、Maximum Payload Size這類資訊則需要使用smartmontools和HWiNFO64進行識別。
Smartmontools 主要用來讀取SSD的節能設定,對於溫度限制,軟體檢測的結果並不一定準確。NVMe協議當前支援5種電源狀態,包括全速PS0和兩個可工作節能狀態PS1/PS2,以及兩個非工作睡眠狀態PS3/PS4。不同電源狀態對應不同的進入和退出延遲,Windows作業系統會結合軟體設定控制SSD在空閒狀態時能夠進入的最大節能狀態。
HWiNFO64主要用於檢測NVMe SSD的Maximum Payload Size支援情況和實際工作狀態,以及ASPM節能特性的開啟狀態。下圖所示致態TiPro7000 1TB支援並已啟用256位元組MPS,當前已啟用ASPM節能並進入L1低功耗狀態。
基準測試:
基準測試1:理論頻寬測試
理論頻寬測試的目的是為了快速驗證固態硬碟是否能達到它標稱的效能指標,這裡使用CrystalDiskMark 6.0.2,將順序讀寫測試改為佇列深度128,隨機讀寫測試改為16個測試執行緒,佇列深度32。
致態TiPro7000 1TB的實測順序讀寫效能為7472.3/5551.6 MB/s,4K隨機讀寫2897.4/5142.8 MB/s,可換算為724350/1285700 IOPS。
這裡可以解答兩個常見疑問:PCIe 4.0固態硬碟最快讀取速度有多高,以及PCIe 4.0除了順序讀寫快之外,4K隨機存取效能到底有沒有進步?
7470MB/s讀取:PCIe 4.0 SSD的完整體
從第一代PCIe 4.0 SSD的5000MB/s讀取,到第二代PCIe 4.0固態硬碟的7000MB/s讀取,PCIe 4.0 x4究竟還有沒有尚未被挖掘的潛力?
PCIe 4.0的64Gbps頻寬相當於8GB/s,這是一個無法達到的理論值。在128b/130b編碼的影響下,可用傳輸頻寬大約是7.88GB/s。此外,還有來自TLP包頭和CRC糾錯資料帶來的額外開銷。
一個TLP包所能承載的最大資料量(MPS)是有限的,理論上最大可以達到4096位元組,不過它會同時受到主機板和裝置共同制約,在除AMD銳龍3000/5000之外的其他平臺上通常只有256位元組甚至是128位元組。在256位元組Payload Size之下傳輸效率大約是90.8%,PCIe 4.0 SSD最大讀寫速度限制約為7.15GB/s。
AMD銳龍3000/5000處理器為M.2 SSD提供的直接PCIe通道可支援512位元組的MPS,傳輸效率提到到大約95.2%,PCIe 4.0 SSD最大讀寫速度天花板的高度約為7.50GB/s。致態TiPro7000 1TB的7472.3MB/s讀取速度基本已經達到了PCIe 4.0 x4介面下的完美全速狀態。
除了順序讀寫,4K有無提升?
網上有一種觀點認為PCIe 4.0只是提高了SSD順序讀寫速度上限,而對日常使用體驗影響更為明顯的4K單執行緒隨機讀寫沒有什麼影響,事實真的是這樣嗎?
4K單執行緒隨機讀取速度同時受到快閃記憶體讀取用時、資料從快閃記憶體顆粒到主控之間的傳輸用時、SSD主控處理用時、資料從SSD傳輸到電腦主機的用時、系統底層驅動以及軟體延遲的影響。所以從PCIe 3.0到PCIe 4.0,4K單執行緒隨機讀取不能像順序讀寫那樣翻倍式地提升。
新快閃記憶體在提高介面頻寬的同時,也會對讀寫延遲進行改進,儘管這種改進可能不如從NAND快閃記憶體直接跳躍到PCM等未來新型別快閃記憶體的跨度那麼大。在相同的測試平臺上,TiPro7000 1TB的4K單執行緒隨機讀取大約比PC005 Active 1TB高21.4%(79.36MB/s Vs 65.35MB/s),這一提升幅度和長江儲存公開的20%讀寫效能提升基本相符。
基準測試2:PCMark 10完整系統盤基準測試
PCMark 10完整系統盤基準針對當代最新固態硬碟的廣泛測試,涵蓋了系統開機啟動、Adobe設計套件應用、Office辦公套件應用、圖片/ISO檔案複製複製、多個遊戲載入過程等測試內容。測試需要至少80GB的硬碟空間,單次測試產生的寫入量達到204GB,複雜度超過了PCMark 8儲存測試。
這次對比的幾款型號都比較有代表性:浦科特M10P和雷克沙NM800都使用和致態TiPro7000相同的英韌IG5236主控,分別搭配鎧俠BiCS4快閃記憶體和美光第二代RG架構3D TLC快閃記憶體。三星980PRO則是第二代PCIe 4.0 SSD中最早上市的產品,這次對比的是2TB容量。空盤狀態下致態TiPro7000 1TB取得了3559分,領先於各對照型號。
匯出PCMark 10完整系統盤基準測試成績,分單項進行分析。Windows啟動過程回放,致態TiPro7000 1TB一馬當先。
遊戲載入專案由三星980PRO 2TB和浦科特M10P 1TB輪流領跑,致態TiPro7000 1TB始終處於第二位置。
Adobe設計軟體啟動過程回放,致態TiPro7000 1TB全程領先。
Adobe設計軟體使用過程回放,致態TiPro7000 1TB在Photoshop重負載應用中優勢明顯。
基準測試3:遊戲效能測試
FINAL FANTASY XIV:Endwalker Benchmark不僅能評估圖形效能,同時也可以計量遊戲場景載入用時。在保持相同測試環境的條件下,可用來對比硬碟效能。
致態TiPro7000 1TB的載入用時為7.443秒,排在全部已測試SSD當中的第二位。
進階測試:
進階測試專案1:節能和溫度壓力測試
PCIe 4.0 SSD在全速工作時功耗較高,在散熱條件有限的安裝環境下,開啟節能可以有效降低閒置待機溫度,降低因過熱限速而影響使用效能的機率。在25度室溫,沒有安裝散熱片的情況下致態TiPro7000待機溫度約為56度,安裝致態原裝散熱器之後待機溫度也有46度,對於不追求極限效能的玩家來說開啟節能還是有必要的。
ASPM節能在膝上型電腦上是預設開啟狀態,桌上型電腦則需要手動修改PCI Express連結狀態電源管理,選擇最大電源節省量來啟用PCIe ASPM節能。根據致態TiPro7000的韌體預設,在平衡電源模式下無論筆記本還是桌上型電腦在空閒時都可以進入到PS3節能狀態。開啟節能特性後,致態TiPro待機溫度約為25度,幾乎和室溫持平。
溫度壓力測試則在關閉節能特性的情況下進行,以考察極端滿載條件下的主控溫控機制。在未安裝散熱片的情況下,滿載73秒後溫度達到72度,並出現過熱限速。此後讀取速度一直維持在6707MB/s水平。這個表現是很不錯的,溫控對效能的影響比較小。
安裝致態自帶的散熱器之後,超過半小時的滿載測試過程中致態TiPro7000 1TB最高溫度為71度,未出現過熱限速情況。
進階測試專案2:SLC快取測試
由於PCIe傳輸速度的全面提高,致態TiPro7000的SLC快取演算法也轉向了動態快取機制。在空盤條件下TiPro7000 1TB可提供大約320GB的寫入快取,大致屬於全盤SLC演算法。在使用IOMeter向盤內填充477GB資料之後,半盤狀態的TiPro7000 1TB可提供大約190GB的寫入快取:
繼續填充到75%空間使用率,致態TiPro7000 1TB依然可提供大約108GB的寫入快取,繼續保持著全盤SLC演算法,即使用SSD中的全部空白快閃記憶體塊模擬SLC使用,從而令寫入效能最大化。
進階測試專案3:4KB QD32 隨機寫入離散度測試
無檔案系統下使用IOMeter進行128K QD32持續寫入半小時。透過記錄可以看到,空盤狀態下致態TiPro7000 1TB固態硬碟具有大約320GB的SLC快取空間,快取用盡後還有一小段段TLC直接過程(平均1467MB/s)。
空閒15分鐘後改用4K QD32隨機寫入5000秒並每秒記錄:
最後500秒平均IOPS為:28884。離散度表現較好。
進階測試專案4:PCMARK 10盤效能一致性測試(穩定態家用環境效能)
盤效能一致性測試是PCMark 10中一個僅針對專業使用者的極苛刻測試,相當於PCMark 8中的擴充套件儲存測試,只是不需要刪除分割槽進行。該測試會對固態硬碟產生大量寫入,最小23TB,最大可達到SSD容量的三倍,所以只有耐久度指標較高的高階固態硬碟才會進行這項測試。
致態TiPro7000是針對家用電腦設計的,全盤SLC快取並不適合PCMark 10盤效能一致性測試這種重負載隨機寫入使用情景,所以在上面的圖表中能夠看到穩定態的效能下降比較明顯。不過致態TiPro7000的自我調節能力很強,進入恢復階段之後,經過短暫的空閒時間調整,效能很快得到了恢復。
總結:
問世較早的PCIe 4.0 SSD,如三星980PRO、西數SN850和英睿達P5 Plus,它們因為各種原因(包括主控MPS大小256位元組限制、快閃記憶體介面頻寬不足等等),順序讀取速度只能達到7000MB/s甚至更低一些,在PCIe 4.0 x4介面留下了一定的遺憾。致態TiPro7000則發揮了後發制人的優勢:長江儲存第三代快閃記憶體使用創新的Xtacking 2.0設計,充分發揮了英韌IG5236主控的效能,資料吞吐效能達到當前PCIe 4.0介面上限。
致態TiPro7000可拆卸式的散熱器能夠讓使用者根據自身情況選擇是否安裝,拆裝散熱器不會破壞產品標籤、不影響保修,增強了玩家在臺式機、筆記本或者是PS5遊戲主機等不同平臺下切換使用的靈活性。致態TiPro7000固態硬碟將在12月30日凌晨在京東開啟預售,感興趣的朋友不妨關注一下。