首款34nm闪存SSD硬盘 英特尔X25

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首款34nm闪存SSD硬盘 英特尔X25

2024-05-03 00:46| 来源: 网络整理| 查看: 265

[导言]

跟随着摩尔定律,计算机硬件性能一直保持了高速发展,但惟有存储技术始终没有太大突破,传统的机械式硬盘一直沿用着古老的“温彻斯特”结构,在其他组件的速度持续提高的形势下,硬盘速度已经越来越凸显成为系统性能瓶颈。

随着去年9月Intel发布全球首款SSD固态硬盘产品,这一瓶颈得以突破,本站曾在第一时间通过《崭新的时代 Intel原厂固态SSD硬盘抢先评测》一文为大家做了详细介绍。无可否认SSD固态硬盘无论在性能还是稳定性方面较传统机械式硬盘拥有无可比拟的优势,然而自首款SSD推出至今的一年时间里,传统机械式硬盘依然占据着主流消费市场,虽然期间各大厂商均推出了不少各具特色的SSD产品,但是SSD固态硬盘依然无法得到全面普及,阻碍其全面普及的因素主要有两方面:容量和价格,只有不断的缩小与传统机械式硬盘容量及价格上的差距,才能为SSD固态硬盘的全面普及铺平道路。

前不久Intel正式发布了全球首批基于34nm MLC NAND闪存新工艺的固态硬盘。从50nm进化到34nm,从技术角度上是更小的核心面积和更高级的工程设计,对消费者来说则是更低的价格:新旧产品之间的差价幅度最高超过60%。首批34nm固态硬盘只有2.5寸主流系列X25-M,容量仍保持在80GB和160GB,但改用了新的控制器和固件,性能因此大有提升,比如读取延迟从85微秒缩短到65微秒,写入延迟从115微秒缩短到85微秒,4KB随机读取IOPS 35000、写入6600(80GB)/8600(160GB),抗冲击力也从1000G/0.5s提高到1500G/0.5s,不过持续读写速度仍为250MB/s和70MB/s。在功耗方面,34nm X25-M的负载功耗保持150mW不变,但因为新控制器的缘故,待机功耗从60mW增加到了75mW,新控制器采用了无卤素工艺,因此也较上一代产品更为环保。

[34nm X25-M SSD固态硬盘赏析1]

近期本站评测室就收到了Intel刚刚发布的34nm工艺第二代固态硬盘X25-M(下称X25-M G2)。

简单的包装

简单的包装

两块X25-M G2

下边我们对比第一代50nm工艺产品(下称X25-M G1),看看内外部构造何不同。  

从外表上看,X25-M G2抛弃了此前的黑白两色方案,改为银色和白色,据说更加环保。

X25-M G2的四周边框上还加装了塑料垫圈(高科技塑料圈),用于安装在9毫米2.5英寸驱动位,拧下四周的螺丝将其拿掉后可安装在7毫米2.5寸驱动位里。

[34nm X25-M SSD固态硬盘赏析2] 今天对比的两款X25-M都是160GB容量,但内部构造大为不同。50nm X25-M G1 PCB正反两面各安装了10颗MLC NAND闪存芯片(编号“29F64G08FAMC1”),单颗容量8GB,而34nm X25-M G2的单颗芯片容量翻番到了16GB(编号“29F16B08JAMD1”),因此只在正面安装了10颗,背面留空。很显然,一旦Intel和美光联合投资的34nm NAND生产线完全开工,Intel就可以再放上去10颗芯片,推出320GB型号。 

 新

装有控制器的正面大同小异,但X25-M G1在闪存芯片和控制器周围使用的黑胶状物体也不见了,但还不清楚这东西的具体用途,可能是一种保护措施,也可能是辅助散热手段。

X25-M G2使用了新控制器,编号从“PC29AS21AA0”改为“PC29AS21BA0”,不过物理封装没有任何变化。

板载缓存变化不小,之前用的是三星16MB 166MHz SDRAM (CAS3),现在则改成了美光32MB 133MHz SDRAM (CAS3)。很奇怪,容量上去了,速度却下来了。

两代固态硬盘参数对比

[SSD控制器分析]

现如今的固态硬盘产品是越来越多,不过和很多行业的情形一样,真正掌握核心控制器技术的并没有几家,很多厂商都是直接采纳诸如三星、Indilinx、JMicron的现有方案,但Intel的一直都是只为自己所用,不像三星、Indilinx那样授权卖给其他厂商。

Corsair P64和OCZ Summit使用的都是三星PB22-J控制器,拥有8个硬连接通道。

PhotoFast G-Monster V4S 32、Crucial CT64M225、OCZ Vertex Turbo 120则基于Indilinx Barefoot控制器,虽然物理通道只有4个,但每个都能处理16个虚拟通道。

Intel X25-M G2控制器

Intel X25-M G2控制器的具体频率及架构没有公布,只知道无论SSD容量大小,其控制器内部数据通道都是10个,而JMicron控制器方案现在使用得很少,不再加入。

以下就是市面上常见的一些固态硬盘和控制器:

[Windows 7 Trim优化命令]

在新一代的X25-M固态硬盘中,Intel还做出了一项非常重大的改进。Intel决心去除长期损害SSD性能的一个诟病——区块重写损失。在固态硬盘长期使用时,会产生许多磁盘碎片,其存取性能会远不如从前。这是因为在闪存芯片中,4KB的页会组成512KB的块。另外也可以直接对页进行写入,但他们必须是空的。在写入操作时,如果一个块中被一个页所占据,那么驱动器就会重写整个块。当读取较大区块的时候,它会被直接放在缓存中,然后在缓冲中进行修改,最后在将整个块进行回写操作。这样繁琐的存储区块操作需要占用更多的时间,同时也会消耗缓存的写入性能。

有读者会发问,固态硬盘中有许多空闲的存储区域,这里有大量的未被占用的页,可以直接对其操作,这样不就行了?但小编我很遗憾的告诉你,这不可能。当Windows删除一个文件的时候,它并不会真的从驱动器上抹去这个文件。在闪存芯片中也是如此。它会被标记成“已删除”,但是其内容不会真的被抹掉。从技术角度而言它仍然霸占着这些存储空间。这也就是为什么通常我们的SD、CF卡在数码相机中,不小心将照片删除后,仍然可以完美恢复的原因。因此闪存控制芯片会发现这些被“存储”着的已删除文件,并且将这些块视为大容量区块,并频繁的在缓冲中挪移。

在这里,Intel使用了几个方法来抵消随着SSD的使用不断产生出的磁盘碎片文件。首先一个方法就是垃圾收集算法,就像是磁盘碎片整理一样,它会不断的试图清洗SSD内的文件碎块。而上文提及的减少潜伏期对于SSD来说显得有效的多。而全新的大容量缓存也有助于改善块的重写性能,并且提升SSD的整提效能。

另外,Intel通过更新固件来支持一项新的技术TRIM,它是Windows 7中所特有的一项技术。通过TRIM,当闪存芯片内的文件被删除时,其真正的文件也一并被“洗劫一空”,固态硬盘控制器不再仅仅是简单的为文件添加上“已删除”的标记。保证驱动器内都是洁净的空闲空间。

但不幸的时候,Intel并没有针对以前50nm制造工艺的X25-M推出相应的改进固件。全新的固件可能还在紧锣密鼓的研发之中。而除了刷新固件支持Windows 7之外,Intel也推出了SSD工具箱,让你可以对固态硬盘进行微调。例如针对Windows XP和vista的磁盘碎片整理工具等。目前Indilinx也提供类似的程序,而这些新生代SSD的磁盘碎片整理工具还要经历AMD、NVIDIA和Intel各家主流芯片组的兼容性考验。

[测试平台及测试方法]

测试平台方面我们选择了定位较为高端的产品构建,使用一款高端X58主板华硕Rampage II Extreme 搭配Intel i7 920处理器组成基本平台,具体配置如下表所示。

软硬件安装完成以后,正确的测试方法是:开机进入到桌面上以后,待系统准备就绪后,才开始运行测试(关闭UAC、屏幕保护程序、系统还原、自动更新等对测试得分有干扰的系统任务)。所有测试项目都运行三遍,在测试成绩稳定、可靠的情况下,我们以其中最好的一次成绩为准。

驱动上我们使用了通过WHQL认证的正式版驱动,非正式版驱动一般都会存在各种问题,使用正式版驱动稳定性更强。

两块Intel X25-M G2 SSD固态硬盘

本次我们评测室拿到了两块容量规格完全相同的Intel X25-M G2 SSD固态硬盘,那么RAID0的测试部分自然必不可少,组建RAID0的过程与传统的机械式硬盘毫无差别,具体过程我们在这里不再累述。

两块Intel X25-M G2 SSD固态硬盘构建RAID0

[磁盘基准性能测试:PCMark Vantage]

首先进行的是PCMark Vantage测试,PCMark Vantage是目前应用最广泛的系统整体性能测试软件之一,可以衡量各种类型PC的综合性能。从多媒体家庭娱乐系统到笔记本,从专业工作站到高端游戏平台,无论是在专业人士手中,还是普通用户,都能在PCMark Vantage里了解透彻,从而发挥最大性能。测试内容可以分为以下三个部分:

单盘PCMark Vantage测试成绩截图

双盘RAID0PCMark Vantage测试成绩截图

1、处理器测试:基于数据加密、解密、压缩、解压缩、图形处理、音频和视频转码、文本编辑、网页渲染、邮件功能、处理器人工智能游戏测试、联系人创建与搜索。

2、图形测试:基于高清视频播放、显卡图形处理、游戏测试。

3、硬盘测试:使用Windows Defender、《Alan Wake》游戏、图像导入、Windows Vista启动、视频编辑、媒体中心使用、Windows Media Player搜索和归类,以及以下程序的启动:Office Word 2007、Adobe Photoshop CS2、Internet Explorer、Outlook 2007。

成绩对比图表

在PCMark Vantage磁盘测试项目中,Intel X25-M G2单盘成绩突破了3万分大关,我们要知道即使是目前性能最强的机械式硬盘,其测试成绩也仅仅达到6千到7千分,Intel X25-M G2强悍的性能可见一斑,而组建RAID0之后测试成绩在单盘的基础上又增高了1万多分,虽然没有达到RAID0理论上成绩翻倍的效果,但是突破4万分的成绩也着实令人咋舌了。

[磁盘基准性能测试:HD Tune Pro持续读写]

HD Tune Pro是一款硬盘性能诊断测试工具。它能检测硬盘的传输率、突发数据传输率、数据存取时间、CPU 使用率、健康状态,温度及扫描磁盘表面等。另外,还可详细检测出硬盘的固件版本、序列号、容量、缓存大小以及当前的传送模式等。

单盘HD Tune Pro持续读取测试成绩截图

单盘HD Tune Pro持续写入测试成绩截图

双盘RAID0 持续读取测试成绩截图 双盘RAID0 持续写入测试成绩截图

成绩对比图表

在HD Tune Pro持续读写测试中,Intel X25-M G2单盘表现十分出色,测试成绩结果与其参数标称基本一致,在组建RAID0之后其成绩又有了大幅度提高,虽然未能达到理论上2倍于单盘的性能标准我们仍然对这一结果表示满意。

[磁盘基准性能测试:HD Tune Pro随机读写]

衡量固态硬盘性能的指标一般有四个,持续读取、持续写入,随机读取和随机写入,其中前两项则对应大文件处理(比如蓝光电影),后两项表现在大量小文件(比如4KB)的处理上,一块优秀的固态硬盘必须在这四方面都表现不俗,但事实上很难,大多都是只有部分指标很好,下面我们来看一下Intel X25-M G2 SSD在随机读写方面表现如何。

单盘HD Tune Pro随机读取测试成绩截图

单盘HD Tune Pro随机写入测试成绩截图

双盘RAID0 随机读取测试成绩截图 双盘RAID0 随机写入测试成绩截图

成绩对比图表

在HD Tune Pro随机读写测试中Intel X25-M G2 充分展现出SSD在处理大量小文件上固有的优势,其成绩十分出色,而在组建RAID0之后这一优势变得更加明显,其成绩提升幅度较之前的持续读写测试更为明显。

[磁盘基准性能测试:ATTO Disk Benchmark]

ATTO Disk Benchmark是由ATTO公司出品的一款磁盘/网络性能测试工具,该软件使用了4MB的测试包,数据包按0.5K、1.0K、2.0K直到到1024KB进行分别读写测试,测试完成后数据用柱状图的形式表达出来。很好的说明了文件大小比例不同对磁盘速度的影响。

单盘ATTO Disk Benchmark测试截图

双盘RAID0 ATTO Disk Benchmark测试截图

ATTO Disk Benchmark测试的结果与之前的其他测试基本一致,通过对比测试截图我们可以看到Intel X25-M G2的表现十分出色,在组建RAID0之后成绩更是得到大幅度提升,基本上达到了RAID0理论上两倍左右的性能提升水平。

[磁盘基准性能测试:HDTach]

HD Tach 是一款专门针对磁盘底层性能的测试工具,可用来测试硬盘、U盘(包括ZIP/JAZZ等驱动器)、磁盘阵列等。它主要通过分段复制不同容量的数据到磁盘进行测试,可进行突发数据传输率、CPU使用率、随机存取时间,连续读取数据传输率及连续写入数据传输率等项目的测试。

单盘HD Tach 测试截图

双盘RAID0 HD Tach 测试截图

测试成绩对比图表

在HD Tach 测试项目中Intel X25-M G2的单盘性能表现出色,平均读取速度和突发传输分别达到了234.2MB/s和247.5MB/s,而在RAID0测试中则出现了一个怪异情况,虽然突发传输达到了430.7MB/s较单盘有了大幅提高,但是其平均读取速度则反而比单盘还低,仅为227.8MB/s,这一结果令我们十分困惑。

[硬盘基准性能测试:IOmeter]

IOMeter是业界广泛使用的IO性能测试软件。通过使用不同的IOMeter设定值来呈现文件服务器(选择范围为512Bytes到64KB)和网站服务器(选择512Bytes到512KB作为I/O范围)的相应负载。在硬盘测试方面,为了得到完整的磁盘性能数据,可以测试512Bytes到512Mbytes等多种数据块大小,并分别测试了100%读取操作或100%写入操作下的表现,测试随机率可以从0%-100%,用于检测磁盘子系统的最大输入输出能力。从所有的数据中,可以分别得到的数据指Iops(每秒操作数)以及MBps(传输速率)。

单盘Iometer测试成绩截图

双盘RAID 0 Iometer测试成绩截图

IOMeter 测试磁盘的I/O传输性能,没有实际读写性能测试,在我们的测试中Intel X25-M G2表现出色,磁盘的I/O传输性能令人满意,而RAID0的测试结果与单盘相比仅有微小幅度提升,看来RAID0对于这款产品的磁盘的I/O传输性能影响非常小。

[总结]

第一代50nm X25-M发布之初就给我们留下了深刻的印象,成为固态硬盘领域的一个标杆,现在升级到34nm之后更是有了近乎全面的提升,其强悍的性能不仅是现在传统机械式硬盘所无法企及的,同时在目前同类型产品中也是出于绝对领先地位。

当然这里只是理论性能测试,实际应用中根据环境不同估计提升幅度会在0-10%。

 

相对于性能上的提升,更多的消费者恐怕更为关注34nm新工艺对于产品制造成本以及最终市场价格,据我们目前了解到的信息,34nm X25-M 80/160GB产品编号SSDSA2MH080G2/SSDSA2MH160G2,建议零售价225/440美元,比起一年前发布的50nm版本的595/945美元分别降低了62%和53%。廉价固态硬盘时代也许就在不远的前方。

固态硬盘时代真的要来了……

另外新工艺版1.8寸规格X18-M系列将在本季度晚些时候出货,但320GB大容量版本何时发布尚不清楚,另外企业级X25-E何时升级新工艺也不得而知。

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