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。
【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。
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。
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。
固态硬盘价格对比表(数据来自美国亚马逊)
【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。
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。
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%
750GB:八颗闪存,单颗四Die 96GB,冗余比例9.05%
500GB:四颗闪存,单颗八Die 128GB,冗余比例9.05%
250GB:两颗闪存,单颗八Die 128GB,冗余比例9.05%
120GB:两颗闪存,单颗四Die 64GB,冗余比例12.7%
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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:
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。
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:
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。
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。
4KB随机读取:全线良好,120GB都明显超过了840 500GB。
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。
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。
128KB持续读取:很强大,没得说。
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。
不可压缩持续读取:不弱于高端固态硬盘。
不可压缩持续写入:同样出来拔萃,除了120GB。
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。
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。
平均数据率
平均服务时间
高负载平均数据率
高负载平均读取速度
高负载平均写入速度
低负载平均数据率
低负载平均读取速度
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。
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】
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%。
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。
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。
空闲功耗:840家族都很出色,不分彼此。
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。
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。