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500GB和1TB不同容量的NVMe固态硬盘:性能相差为什么这么大?

作者:佚名来源:网络2021-05-18 16:25评论:

目前SSD已经成为装机用户最受青睐的硬件产品,基本上每一台新安装的电脑里面都装着SSD,此外NVMe SSD也凭借其出色的性能逐渐成为游戏发烧友口中的香饽饽,毕竟每秒数GB的写入与读取速度对于经常需要大文件拷贝的消费者来说相当给力。然而消费者在购买高性能NVMe SSD的时候却发现,部分品牌的SSD,不同容量之间的性能差距十分地惊人,尤其是写入速度,更是天差地别,特别是500GB以及1TB这两个普遍受消费者青睐的容量。

许多用户购买的是500GB容量的固态硬盘,在跑分的过程中却发现远不及1TB容量的固态硬盘,但是经过查询发现购买的产品是从官方途径而来,并没有黑片等假冒的情况出现,那既然是相同的元器件,为什么不同容量的固态硬盘之间的性能差距会如此巨大?这就要从固态硬盘的原理说起了。

多通道带来更快速度

我们传统的硬盘也就是机械硬盘是让磁头接触高速旋转的磁盘片,让磁头定位在盘片的指定位置,并且使用电磁流改变磁粒的极性实现数据的读写操作,由于在机械硬盘中,大部分磁头数量为一个,因此有着比较长的寻道时间,此外机械硬盘也不能进行并行操作,效率自然是大幅下降。

而固态硬盘在工作原理上与机械硬盘有很大的不同,固态硬盘是由主控芯片、缓存颗粒以及闪存芯片所组成,通过主控芯片读取闪存芯片上的数据实现具体数据的存储、读取以及擦除。由于固态硬盘没有机械硬盘的机械结构,因此主控芯片与这些闪存芯片之间的数据交换是多通道的,换句话说就是主控能够在同一时间访问不同的闪存芯片,从而实现性能的极速提升。而一般来说,在单位闪存颗粒大小一定的前提下,大容量固态硬盘所搭载的闪存芯片数目更多,因此主控芯片单位时间所能读取的数据量也就更多,从而实现闪存性能的提升。

大容量更有大缓存

在设计原理以及实际性能上,SSD固态硬盘处于绝对的领先,显然是目前摆脱电脑木桶效应的不二之选,另外CPU想要和传统的机械硬盘进行数据交换,需要通过主板芯片组以及南桥芯片,因此在传输数据中效率有所降低,而现在的NVMe SSD通过PCIe等通道直接与Intel相互连接,在数据的传输过程中得到了极大的提升。

不过我们知道,目前在电脑之中,传输速度最高的便是CPU的诸多计算单元,即使是CPU中的L3缓存芯片速度,也是现在的固态硬盘所不能比的。换句话说就是在进行大容量数据存储的同时,CPU所成产的数据需要被硬盘所全盘接纳,但是固态硬盘的速度却匹配不上CPU,因此SSD上拥有一块较大容量的高速缓存,用来存放CPU中的数据,从而避免CPU的资源被额外占用,让电脑更加流畅。

缓存类型有很多,除了内置缓存芯片之外,另外一种方法就是将SSD中的部分存储空间模拟成SLC缓存,从而满足CPU的通信传输需求,考虑到现在绝大部分SSD都采用TLC存储颗粒,与SLC的存储比为3:1,因此想要模拟1个单位的SLC空间,就需要3个单位的TLC空间。自然这种模拟SLC缓存的行为需要大量的存储空间,如果你采用的是较小容量的SSD,那么厂商在进行SLC缓存设置的就显得十分地保守,从而造成SSD的性能的降低,而大容量SSD由于拥有较为充裕的空间,厂商在设置缓存的时候显得更为激进,从而能够获取更高的性能。

那有人会问,如果将两个500GB SSD通过Raid 0等方式变成一块1TB的SSD,是不是性能翻倍呢?毕竟之前有用户将多块机械硬盘通过Raid 0的方式组合,从而获得更快的存储速度。显然没有这么简单,且不说通过组Raid 0的方式容易造成文件安全性大幅下降,目前NVMe SSD都是通过PCIe通道与CPU进行直连,从而获取最快的性能,然而CPU的PCIe通道却是有限的,尤其是发烧级显卡还需要8条或者16条PCIe通道进行数据交换,导致分配给NVMe SSD的PCIe通道少而又少。也就是说即使通过Raid 0让两块500GB的SSD获得与1TB SSD一样的容量,实际性能仍然是1TB较为出色。

主流容量并不意味着低速

通过上述的分析我们可以看到,影响500GB与1TB SSD最大的几个因素就是厂商的策略以及传输的通道,如果厂商在500GB以及1TB NVMe SSD中采用相同的通道进行传输,同时像模拟SLC这样的方法显得更加激进,那么实际上500GB与1TB之间的性能也不会有很大的差别。

市面上有没有500GB与1TB之间的性能相差不大的SSD呢?随着厂商存储策略以及主控芯片的改良,这样的SSD也在市场上越来越多,比如说铠侠EXCERIA PLUS G2 NVMe SSD(RD20)就是这么一款面向主流用户的SSD。值得注意的是,铠侠事实上就是之前大家十分熟悉的东芝存储器,在2019年更名为铠侠,而2020年上半年采用铠侠品牌的SSD便陆续出现在市场上。

铠侠EXCERIA PLUS G2 NVMe SSD(RD20)采用了8通道控制器,可支持PCIe3.0x4通道和全新的NVMe 1.3规范,可以说如此高的主控通道确保了即使是500GB的容量也能获得与大容量SSD相同的速度体验,另外铠侠也在铠侠EXCERIA PLUS G2 NVMe SSD(RD20)上重新设计了部分存储策略,同样可以提升500GB存储产品的性能。作为一款面向发烧级用户的存储产品,铠侠EXCERIA PLUS G2 NVMe SSD(RD20)拥有3400MB/s的读取速度以及3200MB/s的写入速度,并且500GB、1TB以及2TB均为这个持续读写速度,可见铠侠还是相当良心的。并且铠侠EXCERIA PLUS G2 NVMe SSD(RD20)还采用了日本原厂闪存颗粒,确保SSD运行时的极速和稳定。

对许多用户来说,受制于预算,500GB容量是一个相对来说比较有性价比的选择,而对于厂商来说,如何让购买500GB的用户也能享受与购买1TB或者2TB的用户相同的性能表现,同样是一件值得研究的方向,在这点上,铠侠EXCERIA PLUS G2 NVMe SSD(RD20)还是做得较为出色的。