近期 TLC SSD 选购小谈:讨论一下 SLC Cache 空间大小对 TLC SSD 性能的影响

2016-07-27 09:34:28     作者:黑山老妖LYN      来源:什么值得买

标签: 购物攻略 固态硬盘

  目前几乎所有的TLC SSD都采用了SLC Cache技术来提升用户的使用体验,在浦科特M7V刚上市的时...

  目前几乎所有的TLC SSD都采用了SLC Cache技术来提升用户的使用体验,在浦科特M7V刚上市的时候,我就已经做过了M7VC 512G的评测,测试中发现M7V不可避免的也同样采用了SLC Cache(浦科特官方的叫法是“PlexNitro效能优化缓冲技术”,不过在官方的资料中也出现了以“SLC Mode”优化效能表现的说法)。从官方资料可以看到,容量 512G的M7V的SLC Cache空间大小为6GB,256G的M7V的SLC Cache空间大小为3GB。我之前没有256G版本的M7VC,只有256G版本的M7VG(M7VC为SATA3接口,M7VG为M.2接口),所以无法最直观的对比不同容量SLC Cache对TLC SSD性能的影响。最近公司装新机需要入手SSD,就弄了几个M7VC 256G,刚好和之前的M7VC 512G做个最直接的数据对比。

   友情提醒一下,浦科特M7VC 256G在京东是479元,但是在淘宝上459元可以买到,省20元。我是因为要使用京东卡,所以才在京东自营上买。
  
★开箱篇★

  浦科特M7VC 256G的包装和之前的512G完全一样,包装盒背面照旧标明了M7V系列下各个不同容量SSD的缓存、电压、电流、最大读写速度、MTBF等参数,M7V系列总共有三个容量的版本:128G、256G、512G,128G的缓存是256MB,256G的缓存是512MB,512G的缓存则是768MB。使用过SSD的老司机们都会晓得,同一个系列的SSD,一般容量越大性能越强,这个与大容量版本所使用的NAND颗粒更多有关。从包装盒的标称参数来看,256G和512G版本的M7VC在性能上基本持平,但是从理论上来讲,SLC Cache空间越大,SSD的性能应该越强,下面就用数据说话,来实际测试对比一下两个不同容量M7VC的性能差距究竟有多大。
 
★拆解篇★
  国际惯例,吹风筒热风吹下保修标签,注意一定要小心,现在的保修标签都是易碎标,碎了就没保修了,热风近距离狂吹之后轻轻揭下。贴回去的时候也要小心,不够紧的话可以用热风再吹一下再按紧。拧下铝合金外壳的四个小螺丝后就可以拆开SSD外壳。

  256G版本的M7VC比之前的512G版本的PCB果然要小很多,属于mini型的,依然是绿色PCB,正面是一个主控芯片+一个缓存颗粒+两个NAND颗粒,背面是两个NAND颗粒。主控芯片还是Marvell的第五代SATA四通道主控88SS1074B1,最高只能支持512G容量。缓存颗粒从之前的南亚颗粒改为了海力士DDR3L颗粒,编号为H5TC4G63CFR-PBA,单颗容量512MB,频率为1600MHz,CL=11。

                                                     (Marvell的SATA主控88SS1074B1)

                                                                (海力士DDR3L缓存颗粒)

  NAND颗粒的编号TH58TFG9UHLTA2D,从编号上来看,是东芝原厂TSOP封装的Toggle NAND,制程为15nm,属于企业级的eTLC,单颗容量为64GB,一共4颗组成256G的总容量。

★测试篇★
  在之前的很多评测中,我已经讲解过SLC Cache技术。这里就再重新简单说一下。SLC Cache技术的原理和使用内存作为硬盘的缓存是一样的。为什么叫做SLC Cache呢?首先从存储机制来说,SLC是在NAND闪存的每个存储单元里存储1bit的数据,MLC是2bit,TLC是3bit,所以在写入速度上,SLC>MLC>TLC。如果在TLC上使用三个存储单元,每个只使用其中1bit的存储空间,那么在理论速度上就可以接近或者达到SLC的速度,但是会浪费掉剩下的存储空间。为了提高TLC SSD的使用体验,厂家就把一部分TLC模拟为SLC来使用,即只使用其中1bit的存储空间,只利用TLC的3bit中的1bit,因此虚拟1GB的SLC就需要3GB的TLC。也就是说如果是300G的TLC SSD,全部模拟为SLC的话就只能使用其中100G的容量。如果是MLC模拟SLC的话,就要浪费掉一半的容量。影驰之前就出过一款使用MLC全盘模拟SLC的怪胎SSD。NAND实际容量是512G,而用户可以使用的仅有256G,但是读写速度则很快。所以,使用TLC模拟SLC,如果是全盘模拟的话,需要三倍的容量,成本太高。厂家就把其中一部分TLC模拟为SLC,而把这部分速度较快的空间作为全盘的缓存。也就是说,如果用户的数据小于SLC缓存空间的话,就可以得到接近SLC的速度体验,超过缓存空间后,就要依赖主控对缓存数据及时进行清除,以腾出更多的缓存空间,如果是数据不断写入,超出主控处理能力的话,就只能写入到普通的TLC空间里,速度也就回复到TLC的真实水平了。

  1、常规软件的理论性能测试:

       由于AS SSD Benchmark、CrystalDisk Mark、ATTO Disk Benchmark、Anvil’s Storage Utilities、TxBENCH等五个SSD的常规测试软件在默认下的测试数据模块大小都小于3GB,所以其实数据读写都是在M7VC的SLC Cache缓存空间中进行的,因此得到的测试成绩都很不错,甚至超过了大多数的中端MLC SSD。但是这些测试成绩并无法完整反映出M7VC 256G的真实性能。


    2、缓存溢出测试:
  之前在M7VC 512G上我已经做过了缓存溢出的测试,也就是把测试软件的数据量增大到超过SLC Cache缓存空间的大小,以此来测试一个TLC SSD在缓存溢出之后的性能表现,这个测试成绩更能够反映出TLC SSD的实际性能。

  M7VC 512G版本的SLC Cache缓存空间为6GB,256G版本的SLC Cache缓存空间为3GB,所以在CDM的测试中,当测试数据量为4GB时,512G版本的性能变化并不大,而256G版本因为已经出现缓存溢出,所以深队列随机4K写入速度出现了不小的下降。当测试数据量增加到8GB时,两个盘的测试成绩都出现了下降,由于缓存溢出情况更严重,所以256G版本的下降幅度要大于512G版本。从对比测试中我们可以看出,SLC Cache缓存空间的大小对使用SLC Cache技术的TLC SSD来说,是非常重要的。缓存越大,出现缓存溢出而导致性能下降的几率就越小。
  
  3、模拟实际使用环境性能测试
  普通的测试软件即使增加测试数据量也无法完整反映出一个TLC SSD在实际使用中的性能表现,PCMARK8是目前最接近实际使用环境的模拟测试软件,其中的存储设备测试部分有游戏、办公、图形处理等几个项目,测试数据量达到50GB左右,远远超过了M7V的SLC Cache空间,因此PCMARK8的测试成绩比之前的常规五项测试更能真实的反映出SSD在普通家用、游戏以及小型办公情况下的SSD实际性能。


  M7VC 256G的PCMARK8存储设备测试最后得分为4912,与M7VC 512G的4915得分相差无几,大大出乎我的意料,从理论上来讲,测试数据越大,SLC Cache缓存空间越小的SSD性能表现会越差。不过在面对几十G的大数据时,3G的缓存容量差距显得非常的渺小,反正都是已经爆掉缓存了,都要依靠主控芯片来清理缓存。由此也可以得出一个结论:当测试数据小于3GB时,256G和512G的M7V的SLC Cache都够用,所以性能基本一样;而当测试数据在3GB-6GB之间时,256G的M7V已经出现缓存溢出,而512G的M7V的缓存还够用,所以512G的M7V要强于256G的M7V;当测试数据大于6GB时,两个版本的M7V都出现了缓存溢出,一开始时512G的M7V会稍强于256G的M7V,随着数据的增大,两者的缓存都明显不够用了,所以两者的性能差距也就反而不明显了。

  4、如何进一步提高TLC SSD的性能
  从前面的测试中我们可以看到,使用了SLC Cache技术的TLC SSD,在普通的SSD性能测试软件中已经能够达到中高端MLC SSD的性能水平,但是一遇到大数据量、高负载的使用情况,例如PCMARK8等大型测试软件时,这些TLC SSD的性能表现依然落后于大部分的中高端MLC SSD。下面就来看看,同样是使用内存作为SSD的缓存,在MLC SSD和TLC SSD上究竟有何差别。测试使用浦科特的PlexTurbo软件,使用系统内存作为SSD的缓存,以此来达到系统加速和减少NAND写入量的目的。之前我在浦科特M6S+上实测过这个软件的提速效果,发现可以让M6S+性能获得不小幅度的提升,达到目前主流PCIE NVMe SSD的性能水平。不过在TLC SSD上还没有试过这个软件。一般购买TLC SSD的用户都是对价格比较在意或者说预算不是很高的用户,所以我这次只使用1G的内存作为M7V的缓存,最终使用PlexTurbo加速后的M7VC 256G的PCMARK8存储设备测试得分为4963,比之前使用M6S+时的得分差了很多。由此也可以得出结论,PlexTurbo技术虽然是使用内存作为SSD的缓存来提高测试成绩和使用体验,但并不是全部测试都在内存中进行,所以与SSD本身的读写速度也有极大的关系。如果SSD本身的性能已经很强,那么使用PlexTurbo之后性能提升更为明显。如果SSD本身的性能较为一般,那么使用PlexTurbo把内存作为缓存之后,并不是立马就逆天,而是只能获得一定程度的性能提升。所以,我们既不能把内存用于SSD缓存的这种技术神化了,也不能全盘否定。PlexTurbo与SSD本身的性能也是密切相关的。

测试成绩汇总:

  从测试成绩的对比中可以看出,使用了PlexTurbo技术的M7VC 256G,在性能上依然落后于不使用PlexTurbo技术的M6S+ 256G和其他高端SATA3 SSD,不过4963的得分也达到了中端MCL SSD的性能水平。
  
★首席生活家观点★
一、几乎目前所有的主流TLC SSD都采用了SLC Cache技术来给SSD提速和提升用户使用体验,但是根据不同主控芯片的技术特点和算法,SLC Cache所能够带来的性能提升又有很大的不同。虽然SLC Cache技术已经出现很久了,但是之前的几款主控在针对TLC SSD时还无法最大程度的对SLC Cache进行优化。而近期新出炉的几款主控都在这方面做了改进,按照目前的数据来看,Marvell 88SS1074和慧荣SMI 2256K这两个主控的SLC Cache技术是最为先进和合理的,即使在数据量很大、出现缓存溢出的情况下,依靠主控的处理能力,依然能够让TLC SSD的性能保持的一个较高的水准,群联S10主控则相对较弱。所以在选购时还是应该优先考虑Marvell 88SS1074和慧荣SMI 2256K这两个主控的产品。

二、120-128GB容量的TLC SSD产品,由于SLC Cache缓存空间大小一般只有1-1.5G左右,实在是比较小,而且因为NAND颗粒数量较少的缘故,整体性能真的比较差。而240-256G级别的产品,在性能上与480-512G级别的产品相差其实并不大,属于“甜点”产品。所以尽量不要选购120-128GB容量的TLC SSD产品,适当增加一点预算购买240-256G容量的产品。

三、目前很多240-256G容量的大品牌TLC SSD产品都集中在380元左右的价格区间内,浦科特M7VC 256G的价格为459元,稍高一些。这80元的差价究竟值不值,就要具体分析一下了。从性能上看,M7VC的性能会比OCZ Trion150和宇瞻AS330这些TLC SSD稍强一些,而且使用的是东芝原厂15nm eTLC NAND颗粒,使用寿命会比普通的TLC NAND长一些,基于这两点,80元差价还是可以接受的。不过目前一些相同容量的低端MLC SSD的售价也才479-499元,这些产品主要是一些采用像SMI 2246XT这样的超低端主控+原厂MLC NAND或者是SF2281主控+原厂或者白片 MLC NAND的产品。M7VC对比SMI 2246XT主控的产品(例如闪迪加强版),在性能上可以说完胜,因此更值得购买。但是对比SF2281的产品,M7VC在性能上不占优势甚至还会落后,不过因为SF2281与生俱来的性能衰减问题,还有就是M7VC使用PlexTurbo技术之后,在性能上可以达到中端MCL SSD的水平,这点也是附加值之一,我个人觉得M7VC也还是更值得考虑的。另外还有一点要和大家分享的就是Marvell 9187主控的库存量应该还是很大的,所以有很多大厂估计是之前进了很多9187主控芯片,现在需要去库存,所以有很多9187主控的MLC SSD产品做促销特价出售,例如东芝和建兴的一些型号,这些采用9187主控的产品在性能上绝对是杠杠的。这部分产品240-256G的型号如果促销价格在500元左右的话,就一定比任何TLC SSD都更值得购买,所以如果看到有降价活动就一定不要手抖。

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