再创低端神话!三星840 EVO深入评测
  • 上方文Q
  • 2013年07月29日 18:35
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840系列是三星面向低端入门级市场推出的固态硬盘,虽然用了很多人“不齿”的TLC NAND闪存,但因为价格便宜、性能过得去而广受欢迎,装机点名率非常高,而且事实证明,TLC闪存并没有那么不靠谱,128GB型号在典型负载下都可以使用超过11年。

现在,三星又推出了它的继任者840 EVO,规格、性能全面增强,价格也依然足够低廉,能否延续神话呢?AnandTech近日就对其做了一个非常深入的评测,而且一下子就凑齐了全部五款型号。

再创低端神话!三星840 EVO深入评测

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【840 EVO规格简析】

840 EVO使用的是1xnm新工艺的TLC,确切地说是19nm(待官方确认),乍一看相比上代的21nm进步并不大,而且依然是单颗Die容量最大128Gb(16GB)、页面尺寸8KB,只不过每个区块的页面数量从192增至256。

这种闪存每颗能封装最多八个Die,也就是单颗容量最大为128GB。

可靠性上,编程/擦写循环次数还是1000-3000,确实不多,但对付普通应用足够。

再创低端神话!三星840 EVO深入评测 IMFT(Intel/美光)、三星NAND闪存对比表

840 EVO的主控是第五代MEX,本质上还是三核心的Cortex-R4处理器,只不过频率从300MHz提升到400MHz,并且引入了SATA 3.1(就像闪迪Extreme II),可以支持队列TRIM指令。

它还支持AES-256硬件加密,并且已将PSID加密信息印在了每块硬盘表面的标签上,可以在丢失密钥后很方便地解锁,但数据就全没了。

三星还计划在9月份发布更新固件,升级支持TCG Opal、微软eDrive规范,从而在安全加密上媲美美光M500——它也是TLC。

而作为全球顶级的DRAM厂商,三星毫不吝啬地给840 EVO系列配备了大容量的LPDDR2-1066 DRAM缓存,120GB 256MB、250/500GB 512MB、750GB/1TB 1GB。其实没必要搞这么大,比如说512MB缓存对于250GB硬盘来说就太浪费了。

再创低端神话!三星840 EVO深入评测 840 EVO规格表

840系列以低价取胜,840 EVO也会延续这一传统,不过官方标价比840目前的实际售价稍贵一些,这自然可以理解,大规模上市后肯定会更亲民。

三星表示,840 EVO将在8月初进入零售渠道。

再创低端神话!三星840 EVO深入评测 固态硬盘价格对比表(数据来自美国亚马逊)

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【840 EVO内部拆解】

840 EVO系列只有2.5寸7毫米一种外形规格,通过三个T5螺丝固定外壳,很容易拆卸。

意外的是,MEX主控并未使用任何散热措施,可见发热量控制得很好。

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该系列使用了两种PCB,其中120/250GB的很小,只能放四颗闪存,不过即便是较大的(八颗闪存)也依然很小巧,不足以填满2.5寸的外壳。

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再创低端神话!三星840 EVO深入评测 840 EVO闪存、缓存容量配置表

1TB:八颗闪存,单颗八Die、128GB,冗余比例9.05%

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750GB:八颗闪存,单颗四Die 96GB,冗余比例9.05%

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500GB:四颗闪存,单颗八Die 128GB,冗余比例9.05%

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250GB:两颗闪存,单颗八Die 128GB,冗余比例9.05%

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120GB:两颗闪存,单颗四Die 64GB,冗余比例12.7%

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【使用寿命:真心不是问题】

TLC闪存的耐用性相信是大家非常关心的。三星并未指明840 EVO系列能写入多少数据量,但提供了三年质保。SMART属性里看不到闪存写入次数,但是有一个损耗均衡指数(属性177),初始状态下为100,使用过程中逐步减少(和写入量呈线性关系),到了1的时候就差不多该换了,但实际上此时仍然能够正常使用很久。

840 250GB之前计算出来的编程/擦写循环是1000次,写入量大约242TB,不过实际远不止这些,有人写入了432TB才弄死它。

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这里以最低端的120GB 840 EVO为例,写入4338.98GB数据之后,损耗均衡指数降低了3,那么从100到1可以写入大约144.6TB,相当于1129次编程/擦写循环。

然后我们假定用户每天的写入量为50GB(已经狠多了实际上大部分人也就10-30GB),看看都能用多久。

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怎么样?120GB的都够你用8年,1TB的更是能坚持超过63年!别忘了这还是特意加大了写入负载的情况下,轻量级使用的话120GB 10年也不是问题,但是谁的硬件更新周期能那么长呢?

即便是每日写入量加大到100GB,120GB仍能使用接近4年,到时候差不多也该换机器了。

另外,1129次编程/擦写循环是我们推算出来的,三星19nm TLC闪存实际指标可能会比这多上一倍多,那样的话120GB型号每天写入50GB也能使用16年。

【TurboWrite:写入性能猛增的奥妙】

这个我们已经在原理上解释过了,简单说就是将部分TLC三合一作为SLC使用来充当缓冲区,不再赘述,这里重点回答之前留下的疑问:如果写入量超过了缓冲区的容量,性能会如何变化?

用户在向硬盘写入数据的时候,实际是先行放到缓冲区里。一旦用户动作停止,缓冲区里的数据就会转入硬盘本身,这当然需要一点时间,但因为都是持续写入了,所以会很快,一般也就15-30秒钟

事实上,即便是TurboWrite还没有完全完成转移的时候,你仍然可以继续新的写入。

理论和实际测试都表明,该技术的确能大大加快写入速度,在小容量型号上尤其明显,因为此时需要访问的闪存空间更小。

当然你应该能猜到,一旦缓冲区写满,而你还在继续写入数据,它就回归到TLC的水平上了。

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120GB型号在加速状态下持续写入能达到400MB/s,然后就会迅速跌落到120MB/s。其它型号最高能超过500MB/s,但是缓冲区耗尽后也会出现不同程度的下跌,总容量越大损失就越少,750GB/1TB依然能超过400MB/s。

挺好的一个东西,尤其是对小容量硬盘来说。三星干得漂亮。

【RAPID:SATA固态硬盘享受PCI-E性能】

三星的牛逼之处在于,不仅硬件可以做得很好,软件工具同样出类拔萃,固态硬盘上的Magician就基本上无出其右者。它不久前刚刚全新改版,界面焕然一新,这次随着840 EVO的到来又增强了。

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Magician 4.2 Beta测试版加入了RAPID模式,意思是“IO数据实时加速处理”(Real-time Accelerated Processing of I/O Data)

这是840 EVO系列的独有功能,来自三星去年收购的美国存储软件开发商NVELO,致力于NAND缓存加速技术,但不同于使用闪存让机械硬盘变成混合硬盘,它借助系统内存和CPU资源缓存频繁访问的数据,让固态硬盘进一步提速。

RAPID模式打开后,会在Windows系统内安装一个过滤驱动,跟踪840 EVO的每一次读写(但注意目前仅支持单块硬盘),并检查所有文件类型、尺寸、LBA,最终在区块级别上执行缓存操作,因此可以缓存一个文件经常访问的一部分,而不一定非得是整个文件,这对大文件来说非常有用。

对于大尺寸的多媒体文件,它还会自动忽略。

读取的缓存很简单,看看什么地址经常访问,拿过来就是了。写入就复杂点,特别是内存是崩溃、断电就丢失数据的,难保不出现什么意外。三星表示他们主要考虑把很多小的写入汇聚成较大的区块。 

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RAPID缓存位于系统内存的非分页内核内存区域,这也为识别其是否工作提供了很简单的方法:打开Windows任务管理器,在性能标签留意未分页内存数量,系统待机大约一分钟后就会看到它大幅度增加。

目前,RAPID会使用不超过1/4的系统内存,或者最多1GB,看哪个先达到。

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这种技术同样可以很明显地提升读写速度,比如队列深度1 4KB随机写入,IOPS、MB/s都能增加两倍以上,平均延迟也更低,但是峰值延迟会增加很多,CPU负担也会加重一些。

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软件跑分也能得到10-75%的提升,不过最终还是受限于SATA 6Gbps的带宽,以及系统内存的速度。

为了验证缓存在起作用,我们再用ATTO考察考察,首先是2GB测试文件尺寸的持续读写速度:

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读取方面,传输尺寸超过32KB之后才看到缓存真正起效,说明算法上是为较大区块优化的。注意,RAPID缓存最大限制为1GB,ATTO的测试文件为2GB,但仍能看出性能提升,最好的情况下能增加34%而一举超过700MB/s。

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写入的情况有很大不同,4-32KB传输尺寸下提升很明显,最多接近60%,但之后就一般般了。这也是正常的,小尺寸的需要合并,大尺寸的就得避开以免意外丢失数据。

再把测试文件尺寸换成512MB:

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64KB和之前毫无动静,但是接下来就爆发了,1MB的时候竟然达到了不可思议的3.8GB/s!

再往后就是急速跌落,但不是性能下来了,而是测试结果已经超出了ATTO所允许的范围。换言之,溢出了。

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写入依然猛的吓人,128KB下突破了4GB/s,然后ATTO再次不知所措。

如此提升令人内牛满面,但别忘了它靠的是内存做缓存,因此理论上仍有崩溃、断电导致数据丢失的风险。虽然三星指出已经考虑了这些问题,Windows系统也有照顾,但除非你连接着UPS,或者使用笔记本,最好还是小心一些。

不管怎么说,一个软件功能就让SATA硬盘跑出了PCI-E的速度,三星确实有一套。

【随机和持续读写性能】

这是最传统的测试环节了,照例来自Iometer、AS-SSD、ATTO。

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4KB随机读取:全线良好,120GB都明显超过了840 500GB。

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4KB随机写入:120GB比较差,但是其它型号都非常高,足以媲美840 Pro。

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4KB随机写入(队列深度32):竟然超过了840 Pro,三星主控真是没得说。这下不能再埋怨TLC不够快了吧。

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128KB持续读取:很强大,没得说。

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128KB持续写入:120/250GB比较差劲,其它三款就很好了,有着840 Pro级别的表现。

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不可压缩持续读取:不弱于高端固态硬盘。

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不可压缩持续写入:同样出来拔萃,除了120GB。

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持续读取速度VS.传输尺寸:各个型号差不多,750GB的后来反而稍慢一些。

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持续写入速度VS.传输尺寸:120/250GB还是有些差距的。

【AnandTech SSD测试套装】

这部分是AnandTech自行编写的测试步骤,还有了2011、2013两个版本。原理比较繁复我们就不管了,只看结果。

再创低端神话!三星840 EVO深入评测 平均数据率

再创低端神话!三星840 EVO深入评测 平均服务时间

再创低端神话!三星840 EVO深入评测 高负载平均数据率

再创低端神话!三星840 EVO深入评测 高负载平均读取速度

再创低端神话!三星840 EVO深入评测 高负载平均写入速度

再创低端神话!三星840 EVO深入评测 低负载平均数据率

再创低端神话!三星840 EVO深入评测 低负载平均读取速度

再创低端神话!三星840 EVO深入评测 低负载平均写入速度

【性能一致性】

这也是AnandTech倡导起来的测试方式,能够衡量固态硬盘性能的稳定程度。简单而言,测试图标中的颗粒越集中、越水平,就代表一致性越好。

再创低端神话!三星840 EVO深入评测 840 EVO 1TB

再创低端神话!三星840 EVO深入评测 840 EVO 250GB

再创低端神话!三星840 EVO深入评测 840 Pro 256GB

再创低端神话!三星840 EVO深入评测 Curcial M500 960GB

再创低端神话!三星840 EVO深入评测 SanDisk Extreme II 480GB

840 EVO的冗余空间比例更高,因此性能一致性甚至比840 Pro还要好,也超过了M500,但最好的还是Extreme II。

【TRIM】

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经过一番折磨,120GB型号的写入速度跌到了可怜巴巴的大约30MB/s,因此尽管840 EVO的性能一致性很好,仍然建议预留一定的空闲空间,比如15-25%。

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TRIM效果很好,立马满血复活,恢复到接近150MB/s,其中初始阶段的400MB/s来自于TurboWrite。

【功耗】

AnandTech在测试的创新性上真是令人佩服,功耗方面他们增加了一个新的状态:开启主机初始电源管理(HIPM)、设备初始电源管理(DIPM)的休眠状态功耗。

不过在Intel桌面平台上,即便开启它们,固态硬盘也不会真正进入最低功耗状态,因此需要移动平台才行,这里使用了改造的华硕Zenbook UX32VD。

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休眠功耗(注意结果为毫瓦):相当相当低,虽然还不如840 Pro但已经很接近,也比其它都好得多。

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空闲功耗:840家族都很出色,不分彼此。

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持续写入功耗:840 Pro仍然更好,但是840 EVO也已经足够好了,完胜840,行业对比也处于较低水平。

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随机写入功耗:基本同上。

【结语:低端用户完美之选】

美光M500 960GB第一次带来了价位比较合理1TB固态硬盘,性能不是最好的但足够值得推荐,还支持eDrive等新特性。

三星840 EVO则对其发出了强有力的挑战,也给低端入门级用户奉上了一道精美大餐。它的速度更快,功耗更低,价格更便宜,未来也会支持eDrive。1TB的尤其值得追求容量的用户考虑,特别是美光M500并不容易买到。

新的主控,新的闪存,这都是非常吸引人的,而且三星在技术、软件方面很有创新精神,TurboWrite、RAPID的效果都非常非常很好,一个带来了MLC级别的性能,一个追赶了PCI-E的性能,而这正是其他厂商所缺乏的。别忘了,三星的固件支持同样非常到位。

有关TLC闪存的顾虑差不多可以彻底打消了,日常使用根本不是问题,性能一致性也很好。当然了,如果是在繁重的数据库环境里,TLC仍然是不推荐的。

总的来说五个字:五星级推荐。

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