6年保+企业级颗粒 影驰SSD重磅登场
最早听到影驰要推出固态硬盘产品是在今年年初CES大展前夕,但后来就没有了音信,直到前不久推出Laser系列固态硬盘才让这个长达三个季度的谜题云开雾散。Laser系列固态硬盘采用当前流行的SandForce SF-2281主控,其中的顶级型号Laser EX 240GB竟提供长达六年质保,而且采用了企业级MLC颗粒,这足以让人兴奋。

笔者敢打保证很多人一定会对影驰这个显卡厂商进军存储市场持惊讶和怀疑态度,理由很简单,诸如这样的很多跨界业务有很多不成功的先例,给人一种不靠谱的感觉。但就像谷歌进军手机操作系统推出Android一样,它正是拥有当时被称为iPhone OS和Symbian都没有的东西,最终获得不错的成绩。对于固态硬盘来讲,本身结构和生产都比较简单,影驰若想在这个市场中获得一席地位,也必须拿出一些其他品牌所没有的东西。

在Laser EX 240的包装盒上即可窥探出影驰的用心之处。正面显赫的六年免费质保标签已经不必多说,在包装背面,影驰清晰地印出了当前他们所推出的四款固态硬盘的规格,两款Laser AT、一款Laser GT以及一款Laser EX。

标称最大读写性能560/525MB/s,最大4KB随机性能56K/60K IOPS
我们注意到影驰还明确给出了四款产品所采用的闪存类型,Laser EX和Laser GT采用Synchronous同步MLC芯片,而Laser AT则采用Asynchronous异步MLC芯片。以目前SandForce主控固态硬盘市场混乱的迹象来看,很多厂商搭载廉价的异步MLC芯片并通过固件强开同步工作模式,并绝不会告知消费者颗粒方面的差异,影驰的这种做法显然难能可贵。
不过对于这款Laser EX 240GB固态硬盘,关于其颗粒,以及4KB随机写入性能尚有疑问,先来一点一点地看吧。
半导体硅外壳 影驰Laser EX外观赏析
这款固态硬盘正面只印有影驰的Logo,经过拉丝处理,整体质感强烈,但又非金属材质,属于半导体硅。

影驰Laser EX 240GB标称最大读写性能560/525MB/s,是基于ATTO Disk Benchmark的测试,而最大4KB随机性能56K/60K IOPS,是基于AS SSD Benchmark QD64下的测试结果。这一点比较令人费解,因为其他SandForce固态硬盘都喜欢用IOMeter 2008中设定数据样本为重复数据下测试出来的85K IOPS作为最大4KB随机写入效能。

影驰Laser EX 240GB侧面

硬盘背面同样经过拉丝处理,上面清晰地印有固态硬盘的型号

包装被附带3.5英寸支架、安装螺丝、SATA数据线以及安装指南
企业级闪存芯片? 影驰Laser EX拆解
影驰Laser EX 240GB体现了固态硬盘结构简单的特征,并且硬盘内部没有贴有固体导热硅胶垫。


PCB正面,采用的是非公版PCB方案

PCB背面,正反共16颗16GByte(128Gbit)容量的颗粒组成256GB的容量,由于SandForce SF-2281主控会划分一个颗粒的容量用于OP,因此实际容量则为240GB。

SandForce SF-2281主控芯片

颗粒编号为29F16B16MCME1,据悉是英特尔专为企业级应用提供的MLC颗粒,25nm制程,工作在同步模式下,P/E次数可以达到10000次,或许是eMLC芯片。由于采用BGA封装,拥有更出色的信号完整性和更高的频率。
不过从编号可以获悉该颗粒为16bit位宽,而SandForce SF-2281主控只支持8bit位宽芯片,因此影驰Laser EX 240GB可能只使用了一半的位宽。
此外该颗粒上印着ES标识,估计是由于这款固态硬盘还未正式上市,目前还处在内部测试阶段,相信零售版会采用正式版颗粒。
SandForceSF-2000系列主控特性回顾
了解影驰Laser EX 240GB之前,先要回顾一下SandForce SF-2000系列主控特性。相比SandForce SF-1200/1500系列,SF-2000系列主控沿用了DuraClass技术,同时还增加了对ONFI2和Toggle接口规格的闪存的支持,支持AES-256bit加密,支持ECC以及可选的断电保护功能。

经典的DuraClass技术,它包含RAISE、DuraWrite等技术。RAISE是一项类似于RAID5的功能机制,是一个独立的冗余数组结构,这个功用的主要目标,是在于改进故障机率,保障压缩数据的安全。这项技术也是配合DuraWrite技术而运作的。
●DuraWrite大大增强SandForce性能表现
DuraWrite是SandForce系列主控的核心。了解DuraWrite首先需要知道垃圾回收(Garbage Collection),这在SandForce上被称为“Recycler”。由于闪存进行写入操作的最小单位是页,而擦除操作的最小单位是块,一般一个块为128~256个页。这样原本可能只需要写入4KB的数据,但是因为这个块中存在数据,就需要先擦除整个块然后再重新进行写入操作,最后就变为实际写入512KB甚至1MB的数据。写入放大达到了128或256。

在实际中,较低档次的固态硬盘写入放大率一般在10到20倍左右,英特尔的方案可以达到1.1倍,而SandForce的方案则只有其一半不到,平均只有0.5倍。原因就是这个DuraWrite技术拥有一个数据的实时压缩机制。
SandForce的测试指出,完整安装Windows 7和Office 2007需要写入25GB的数据,但是经过实时压缩实际写入到闪存的数据只有11GB。当然我们在系统中所看到的仍为25GB。这种压缩算法可能是一种重复数据删除技术,或者说是一种数据约减算法。
●DuraWrite对延长写入寿命同样有利
这项技术确实可以带来很多优点,特别是性能上。写入的数据少了,相对来说速度自然就翻倍了,而读取操作同样如此。显然对于SandForce 能够标称高达500MB/s的写入速度是在最好情况下的成绩(数据可以被实时压缩),而读取550MB/s的速度可以认为是受到了主控提供的通道的能力的限制或者SATA6Gbps接口带宽的限制,这从我们后面的测试就可以看得出来。

同样,经过压缩之后,写入闪存的数据少了,所以实际磨损程度也被减小了,这就变相使得MLC的写入寿命得到延长,甚至接近SLC的写入次数,一些文档中的这种说法并非没有道理。
●支持ONFI2和Toggle接口大幅提升性能
SandForce SF-2000系列主控最大的特点就是增加了对ONFI 2和Toggle接口类型的闪存的支持,这种闪存采用一种类似DDR的原理,是在DQS上升沿和下降沿时分别进行一次数据传输,这样做的好处非常明显,因为目前NAND闪存的接口速率只有40MB/s,而ONFI 2和Toggle NAND闪存则可以增加到166MB/s。

镁光科技表示,当前的双路NAND阵列可以具备330MB/s的读取速度以及33MB/s的写入速度,并兼容ONFI 2和Toggle NAND闪存,这意味着SandForce可以极大地提升应用性能。
●民用级的SF-2281主控没有断电保护功能
断电保护,这是英特尔在所有第三代固态硬盘中重点增加的一项功能,而在SandForce的方案中作为可选项提供。后者的方案是配备有一个0.09F的大容量电容以保证断电之后数据还可以写入到闪存当中,防止丢失。

然而英特尔表示这样的设计是没有必要的,因为这种高速缓存的数据量很小。为此,英特尔为320系列配备了6个470μF并联电容,同时报告指出,多电容并联可以带来更好的可靠性,就算其中一个坏掉,其他的电容还可以正常工作。
四组测试重重考验 测试平台方法说明
笔者本次重新调整了固态硬盘的评测步骤:连续读写性能的对比、4KB随机存取性能的对比(吞吐量和响应时间)、PCMark系统基准性能的对比以及模拟GC态的效能测试。由于固态硬盘的独特特性,很难在短时间内全面掌握其各方面的表现,所以我们的测试依然作为参考而进行。
测试中,通过主板BIOS关闭所有和CPU节能有关的选项,同时开启AHCI模式并安装英特尔最新的AHCI驱动。

测试软件方面的选取:
连续读写性能测试:笔者选用CrystalDiskMark和AS SSD Benchmark的测试结果作为参考值,其实我们也可以用这两款软件作为SSD整体性能的基准评估。事实上以目前的各类测试软件来看,其测试连续读写性能的标准并不一致。比如CrystalDiskMark采用1MB文件长度进行测试,而AS SSD Benchmark则采用16MB文件长度,一些网站喜欢用IOMeter软件运行128KB文件长度进行测试,同时采用不同的数据样本对最终的成绩影响也比较显著。
4KB随机存取性能测试:此前笔者同样喜欢使用CrystalDiskMark软件作为评估标准,而且也可以通过选择数据样本直观地体现SandForce独特的DuraWrite特性。但是这款软件默认采用5次测试取最好成绩的方式,有时无法体现出在高队列深度下一些不稳定的情况。因此笔者改用IOMeter 2008软件运行2分钟的方法以测试出一个稳定均衡的成绩。
系统基准效能测试:目前笔者依然同时使用PCMark Vantage和PCMark 7两款软件。PCMark采用模拟我们日常中真实的系统应用来进行,如视频、图片、多媒体、程序加载等等。但随着时间的迁移,PCMark Vantage已经变得不太适合用来测试固态硬盘的性能了,PCMark 7的测试成绩更为准确。
GC态模拟测试:GC(垃圾回收)态是我们一直在强调的概念,当然我们更多是采用模拟的方式进行测试,因为没有相应基准测试软件,无法保证测试时间和数据样本的完全一致性,只能大概反映出固态硬盘的工作状态。在这项测试中,笔者将会使用HDTune软件、CrystalDiskMark软件。
传输速度VS压缩比:DuraWrite特性体现
文章前面提到,SandForce有一套出色的数据压缩算法DuraWrite,如原来100MB的数据如果可以压缩到50MB,那么写入性能自然可以提高一倍,同样读取速度也可获得一样的成绩!
不过这种压缩算法在面对已经被压缩的数据时就无能为力了,比如图像、视频等多媒体文件或者一些容量很大的压缩文件,这时候我们所看到的速度就是NAND的真实速度!所以这套算法更加适合系统应用。


至于什么样的数据可以被压缩,测试软件是可以设定的,如果采用全0000数据或者全FFFF这样的数据,可以被无限压缩,如果是随机数据则难以压缩。可以看到将CrystalDiskMark的测试数据样本设定为All 0x00时,性能大幅度提升。
结果可以看到写入性能从302MB/s大幅度增加到500MB/s,但读取性能变化不大,可以认为是受到了SATA3.0接口6Gbps带宽所限。

新版本的AS SSD Benchmark自带一个压缩比的测试项目,从这个截图中可以明显地看到,随着压缩比(X轴)的增高,读写速度(Y轴)不断攀升。显然绿线所代表的读取速度是受到了主控或接口带宽所限,最终只锁定在500MB/s上下。
连续读写性能测试:基于CrysDiskMark
连续读写能力是衡量硬盘在进行较长文件长度(一般不少于128KB)顺序读写操作时所具备的性能,简而言之它类似于我们进行单个大容量文件拷贝时的性能。对于固态硬盘来说,更高的NAND接口带宽、更强的主控以及更多的通道都有助于提升连续读写性能。对于MLC闪存来说,其寿命和写入速度都落后于SLC闪存,因此更大的容量对提升写入速度有明显帮助。
本测试笔者使用CrystalDiskMark软件,是一款来自日本开发者开发的硬盘测试工具,简单易用,可以测试1MB和512KB文件大小的连续读写速度、4KB随机读写速度和32位队列深度下的4KB随机读写速度,还可以设置数据样本类型。
CrystalDiskMark软件测试涉及LBA寻址空间不超过4GB,默认为1GB文件测试五次取最佳值。这里笔者使用该软件的1MB连续读写速度作横向对比。


作为采用SandForce SF-2281主控的影驰Laser EX 240GB,在连续读写方面表现自然出色,和同级别的240GB固态硬盘表现相当,特别是在设置为全0的数据样本下,读写均达到500MB/s以上。而随机数据样本下的写入速度在300MB/s左右,这略微落后于采用Marvell 88SS9174主控的浦科特128M2P固态硬盘。
4KB随机吞吐量测试:基于IOMeter2008
随机读写性能是衡量固态硬盘表现最重要的指标,在官方宣传时一般以IOPS的数值来体现吗,笔者这里折算为MB/s来计算。小文件操作是我们平日系统应用中最为频繁的,现在你就可以打开你常用的软件的文件夹,一定充斥着大量的DLL一类的小文件,在软件运行时会频繁地调用它,尤其是在启动的时候。
所以当你在使用固态硬盘去启动系统或者软件的时候,会明显低感觉到性能的提升,特别是在系统越来越庞杂的时候,固态硬盘会大幅度改善系统的应用体现而不会出现卡顿现象。
对于队列深度(QD)来说,它反映固态硬盘在多线程并发环境下的性能表现,在开启AHCI模式下启动NCQ功能,就可以获得高队列深度下的性能提升了,目前主流的固态硬盘都能够很好地提供对AHCI的支持,但是不要过度迷信高QD下的性能,日常我们系统应用几乎也就用到QD3的水平。

测试使用4KB文件大小,进行100%的随机读/写测试,同时设置4KB对齐

将Ramp Up Time设置为30s,以排除高速缓存的影响,随后进行2分钟的测试


出现了一个很奇怪的现象是,除了随机数据模型下QD1的4KB随机写比较正常以外,其他的随机写性能都被限制在了21K IOPS附近,不知道是因为固件的Bug还是厂商特意而为之。

但这只是在IOMeter设置较大的8GB LBA分区下看到的成绩,如果以CrystalDiskMark或者AS SSD Benchmark默认只使用1GB的LBA空间测试来看,其性能依然可以达到理想状态。
4KB随机响应时间测试:基于AS SSD软件
以往我们只考虑固态硬盘在不同文件长度下所表现出来的传输性能,但是对响应时间这个问题我们关注得明显不够。对于数据存储而言,响应时间是至关重要的。通常我们使用HDTune来测试机械硬盘的响应时间,对于固态硬盘而言IOMeter、AS SSD Benchmark软件更为合适,这里笔者选用AS SSD Benchmark的测试成绩。
大家应该可以想到响应时间所代表的含义,它的意思就是延迟,代表从接到传输命令到数据开始传输这段时间,就像你打开电脑进行工作一样,工作的速度或许可以代表吞吐量,而打开电脑所需要的时间则是延迟。显然,延迟反映在我们生活当中的任何地方。
对于机械硬盘来说,延迟时间等于寻道时间和平均等待时间之和,主流桌面级7200RPM硬盘的延迟时间大概在13~16ms之间,15000RPM企业级硬盘大概在5~6ms之间,而固态硬盘通常不会高于1ms。所以,文件长度越小的操作(如4KB),就越能凸显响应时间带来的影响。
因此,即便某些拥有超过持续100MB/s写入速度的机械硬盘,如果是进行对小文件的操作,那么其性能依然不及写入可能只有持续60MB/s的小容量固态硬盘。在这种情况下,我们经常会感觉到机械硬盘在加载文件时出现的卡顿现象,这是非常容易理解的。



整体来说这款影驰Laser EX 240GB的响应时间处于SandForce主控固态硬盘的主流水准上,和其他两款工作在同步模式下的SandForce SSD(OCZ Vertex 3 60GB和Kingston HyperX 240GB)比工作在Toggle-Mode DDR切换模式的博帝Wildfire要短一点,但是他们都落后于采用Marvell 88SS9174的固态硬盘。
这是因为SandForce固态硬盘采用被动垃圾回收机制,即在每一次进行写入操作之后都进行垃圾回收,虽然会丧失一点性能但是相对减少了写入放大倍数。而Marvell 88SS9174主控更注重采用闲置垃圾回收机制,即在SSD没有任何读写操作的闲置环境下进行垃圾回收,而这可能会相对增加写入放大,尽管保证了即时的性能发挥。
而在读取方面,由于当前的闪存芯片Page均为8KB,但进行这项测试时可能只使用512Byte并在QD1下进行,响应时间较慢的主控可能是通过合并其他的512Byte数据到寄存器,而非直接只读取需要的512Byte。
传输速度VS文件大小:基于ATTO软件
ATTO Disk Benchmark是一款简单易用的速率检测软件,可以用来检测硬盘,U盘,存储卡及其它可移动磁盘的读取及写入速率,该软件使用了不同大小的数据测试包,数据包按0.5K,1.0K,2.0K直到到8192.0KB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长度不同对速度的影响。


测试成绩还是比较好地说明了一切,当然在默认环境下,ATTO是基于全0数据测试的,它的成绩不能代表全部,却可以反映出SandForce主控的最佳性能,它的成绩是最理想环境下所得。
系统基准性能测试:基于PCMark软件
相对于理论的连续读写测试和随机读写测试,PCMark Vantage的测试项目更加偏重于实际应用,它可以更加出色地体现出不同硬盘在真正系统应用中所达到的性能。
PCMark Vantage硬盘测试的整个过程将花费大约20分钟的时间,机械硬盘和固态硬盘在测试时间上没有太多差异,虽然最后会给出一个总分,但是众多子项测试的最终性能也会包含其中。其中包括Windows Defender、游戏、Windows图片加载、Windows启动、MovieMaker视频编辑、Windows媒体中心,WMP音乐加载以及应用程序加载8个项目。


PCMark 7是Futuremark最新推出的一款整机性能测试软件,它依旧采用脚本测试的方式模拟实际使用情况,不过一项很重大的改进就是,在存储部分针对SSD的应用做了一些多任务测试。


PCMark两款软件的测试结果,还是比较符合我们的真实应用情况的。根据PCMark Vantage的测试结果,借助于SandForce SF-2281主控和240GB的大容量,影驰Laser EX的表现还是比较抢眼的,与同等级产品在性能方面表现相差不多。也就是说在负载不是非常高的实际桌面应用中,Laser EX的颗粒并没有产生影响。
GC态性能模拟1:基于CDM和HD Tune
在进行此项测试之前我们应该先了解一下“GC态和GC态”这两个概念。在整个固态硬盘的使用周期内,99%的时间都在做垃圾回收操作。当固态硬盘的所有颗粒都被编程过一次之后,整个SSD可能充满零碎数据,TRIM和垃圾回收机制开始运作,既是进入了GC态阶段。
如果是从空盘状态下进行十几个小时的压力性测试(如QD32下的4KB随机写入操作),则是进入GC态阶段。GC态性能是衡量企业级固态硬盘的重要指标,但对桌面级应用来说,只关注GC态即可。
进入GC态之后,将可能会影响读写性能,其性能变化主要依赖于Trim的执行频率和垃圾回收算法所影响。而对于SandForce主控来说,进入GC态后SSD的写入性能将会被限制,而笔者此前评测的SF-2281主控的博帝Wildfire 120GB进入GC态后写入性能为原来的70%,金士顿HyperX 240GB似乎为80%。
探查GC态下的性能表现尤为重要,毕竟空盘的测试仅仅代表了出厂状态下的一种理想环境。这次笔者手中的影驰Laser EX容量也为240GB,进入GC态之后其性能水平应该会和金士顿HyperX 240GB相差不大。
由于是模拟测试,因此笔者在实际分区下进行,因为在没有分区下工作的SSD,Trim指令是无效的,只能单方面地进行垃圾回收操作。软件方面使用IOMeter填充SSD,使用操作和观看都较为直观的CrystalDiskMark软件进行测试,同时用HDTune检测SSD执行TRIM的工作状态。
●空盘下CrystalDiskMark和HDTune的成绩


在空盘下影驰Laser EX 240GB的各项性能都是最佳的,HD Tune的测试结果也趋近一条直线,达到430MB/s。
●99%满盘下CrystalDiskMark和HDTune的成绩

满盘状态是通过IOMeter2008 Full Radom数据样本在QD32下反复填充分区,确保每一个颗粒均被编程过一次。当然要预留1GB的空间留给CrystalDiskMark用于测试使用。可以看到因为硬盘剩余空间所剩无几,此时正是考验SSD的Trim和垃圾回收功底,因局限于没有连续的区间用来作持续均衡的读写操作,寻址压力增大,也因此导致QD32下完全无法发挥多线程并发的效能。

再使用HDTune检测,因为SandForce方案用HDTune测试时,如果为空盘则主控直接返回数据,是理想数值,因而在满盘之后更多体现了NAND的真实速度,因此性能大降,也以此可以得出结论用HDTune测试SSD是多么的不靠谱。
GC态性能模拟2:基于CDM和HD Tune
●删除40%的数据后立即运行HDTune软件
开始阶段则是删除数据后SSD开始执行TRIM和擦除操作,因为占用了全部的主控资源因此性能大降,处于0.1MB/s的状态时间较短。

第二阶段则是因为没有数据所以主控直接返回给系统,性能达到最佳水平,而第三阶段则是因为存有数据,性能表现接近NAND真是速度。所以,HDTune尽管不适合测试SSD,但却能够很好地反映出SSD当前的状态。
●剩余60%空间后CrystalDiskMark软件成绩
可以发现SSD已经处于限速状态,这里笔者的测试分为两个部分,其一是删除40%的数据之后空闲5分钟跑出来的测试成绩。如下:

其二则是再闲置10分钟跑出来的测试成绩,如下:

两次测试的差异比较明显,主要体现在连续写入方面的表现。因为SandForce主控是做主动垃圾回收,在进入GC态之后被限速的基础上依然会影响性能的发挥。但如果进一步闲置,性能会在一定程度上得到恢复。250MB/s的写入速度可以认为是被限制在了原有80%的水平上。
但是由于CrystalDiskMark采用5次测试取最高值的方法,因此很难说出固态硬盘进行垃圾回收等操作时对自身造成间歇性影响,使250MB/s的成绩是极个别情况下出现的数值。

即便性能被限制,但是在PCMark7中的测试成绩相比空盘只下降了0.7%,几乎可以忽略,在实际使用过程中我们根本感觉不到。
●快速格式化之后的CrystalDiskMark成绩

对SSD进行快速格式化操作,过了数秒钟之后再次使用CrystalDiskMark软件测试,看到SandForce主控依然把写入性能限制在70%左右。这说明,在进入GC态之后,SandForce主控的SSD会限制写入性能,而GC态是固态硬盘整个生命周期中99%的时间所处的状态,所以空盘下的 SandForce主控SSD的性能得分并不具有很强的说服力。

不过在这种情况下,若遇到可压缩的数据样本,依然可以发挥出DuraWrite的优势,连续读写速度都达到了530MB/s和470MB/s,是最佳水准。
总结:影驰LaserEX 240GB令人印象深刻
虽然影驰不是一家存储厂商,首次涉及存储业务,也不SandForce的核心合作伙伴,况且Laser EX 240GB固态硬盘采用的SandForce SF-2281主控已经发展到“满大街都是”的程度,但是这并不代表影驰无法提供一些其他厂商所没有的东西,相反,影驰Laser EX 240GB固态硬盘的表现令人印象深刻,在同类产品中确实出类拔萃。

首先,影驰为这款固态硬盘提供6年质保(其他型号为3年),体现了影驰对自己产品的信心。要知道当今90%的固态硬盘厂商都提供3年质保,即便是英特尔对自家的320系列也只保到5年。
第二,影驰在产品包装上明确标识所采用的NAND规格,这在当前采用SandForce主控固态硬盘产品中是难能可贵的。很多厂商在后续产品中偷偷地将同步芯片更换为异步芯片并强开同步模式以追求利润,同时不会明确告知消费者自己所采用的芯片种类,影驰的做法非常坦诚。
第三,影驰虽然在本次送测产品中采用了ES颗粒,但是相信会在正式的零售版中采用正式版本。不过该颗粒据悉是英特尔为企业级应用而打造的,P/E次数可以达到10000次。虽然对SandForce主控SSD来说不必太多担心寿命问题,但是这样的配置也显然增加了消费者选购时的信心。同时该颗粒所采用BGA封装方式,相比90%固态硬盘所使用的TSOP封装的NAND也更有优势。
有人认为影驰Laser EX 240GB固态硬盘3599元的售价有些偏高,但是从其性能表现、闪存配备以及6年质保来看,笔者认为该价格还是非常合理的。
影驰作为一家传统的显卡制造商,当前也同时把固态硬盘和WHDI技术一同列为影驰的三大业务,可以说是即面向玩家又面向数据消费领域。移动互联和无线传输将成为未来的趋势,而固态硬盘这种基于闪存的产品,在未来轻薄设备以及手持设备中都将占据主力地位,笔者希望影驰今后多元化的道路上继续前行。
