山寨SSD差在哪?探究固态硬盘主控性能

    不知何时起，人们普遍都对存储的性能抱有不满。windows为什么启动这么久？开启软件为什么这么慢？甚至我们常用的聊天软件QQ弹出对话框都很卡！以上不爽情况的发生，均和硬盘的架构有不可推卸的责任。

    机械部件在电脑中的地位越来越不保，从电脑中另一机械部件——光驱的命运就能看出些端倪。机械硬盘虽说是电脑中不可或缺的一部分，但不争气的性能，加上机械结构带来的发热噪音等问题，让高阶用户已不能忍受。这也是固态硬盘在价格没有优势，仅凭高性能就受到用户追捧的原因。

    实际上光就CPU、内存等组件的发展来说，早就已经超越了目前一般用户的使用需求了，如果纯粹以规格而言，由于没有透过任何物理机械性质的媒介，所以CPU、内存的运作速度，几乎是以倍速的方式成长，基本上一次又一次的改写了摩尔定律的规则。反观存储领域，一向担任主角的硬盘。本来就是我们每天日常用来存档、音乐和资料的介质，在速度上来说，一直都是整个系统效能的瓶颈，不说别的，以电脑的启动来说，明明CPU、内存都已经是高端的型号，怎么一开机，却还是慢慢的呢？这因为硬盘的转速在7200RPM，即使换上了10000RPM的产品，在效能的提升上还是相当有限的，毕竟当CPU、内存吞吐数据的时候，硬盘还要先转动支臂、开始寻找数据、送出数据...，而这一系列动作是需要时间的。

    机械硬盘转速不能继续往上提升，存储速度的发展受到了严重制约，机械硬盘除了容量增长提速外，性能增长却严重放缓。不得不说是一种无奈的悲哀。在此情况下，新兴的存储方式——固态硬盘登场了。

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    固态硬盘的结构相比机械硬盘，无非是原来机械部分的马达碟片换成了闪存颗粒，磁盘主控芯片、PCB总线连接接口均保留下来。换句话说，SSD相对机械硬盘，架构没变，改变的仅是存储介质。

SSD纤细的身材来自于存储介质的巨变

    实际上，国际上生产磁盘控制器的厂商不少，但基本是术业有专攻，在各自领域独树一帜，像我们常见的Marvell，凭借着芯片成本和性能间的完美契合，可说是占据了机械硬盘的半壁江山。但在其它领域，就不是那么游刃有余了。而三星光磁生产的主控芯片虽然性能出色，可无奈较高的芯片单价，所以在大多数机械硬盘上难寻其宗，但是依托其母公司的大而全的优势，其磁盘主控均被三星硬盘所采用。而LSI和WD的主控，由于出货量很小，基本是很难看到，希捷硬盘中某些特定型号采用过LSI主控，而WD虽然拥有主控技术，但也仅在自家的velociraptor中采用过。

市占率较高的磁盘控制器Marvell 88i8845C-BHG2

    对存储产品来说，磁盘控制器的优劣决定了存储产品的性能和安全性，也是存储产品中最重要的部件。传统硬盘领域上，磁盘控制器主要由Marvell、三星、LSI几家生产。遗憾的是，由于机械碟片和闪存芯片工作原理和物理架构差异太大，传统的磁盘控制器产品不能用在闪存产品上。

    目前常见的固态硬盘，采用的存储介质都是闪存颗粒EEPROM（Flash SSD）根据闪存的特点，单颗闪存芯片的传输速度并不会很快，SSD需要N颗芯片组阵列才能提高速度，再加上擦写次数、速度限制，因此安全性和稳定性是个大问题。这样的规格要求，对磁盘主控有了更高层次的要求。

 
三星解决方案的海盗船

   
Intel 解决方案的金士顿

    前文已经说过，磁盘控制器厂商术业有专攻。在此领域中，有三大解决方案。第一：三星的SSD整体解决方案，即主控+缓存+PCB+存储芯片；第二：Intel的主控解决方案，Intel自主研发的主控解决方案；第三：台湾JMicron的廉价主控方案，因其成本低廉，是山寨SSD风行的罪魁祸首。

   
山寨厂惯用的JMicron解决方案

     三种方案各有优劣，唯有平衡才是美。总体上看，业内人士多认为Intel的方案仅是形象，成本太过高昂，不适合批量生产。而便宜的JMicron方案，因芯片稳定性不足，以及连锁产生的数据安全性问题，只能说是对成本妥协的解决方案。三星依托其芯片工厂的强大优势，在SSD早期就一直研发主控与存储芯片协同等方案，并取得不小的突破。实为真正的SSD发展标准！

    通过前文的介绍，目前SSD的类型主要有三种，分别是Intel、三星和Jmicron公司生产的三种主控芯片。分别代表不同的库户等级，而性能和价格也是从上至下排列。为了去除芯片类型差异产生的性能影响，三种解决方案的产品均是MLC产品。

    本次测试的目的是为读者辨明现阶段三种SSD类型的性能区别，以及从平凡的测试数据中思考稳定问题。考虑到用户的实际使用情况，笔者采用ICH10R作为磁盘控制器进行测试，为了不影响ICH10R的处理效率，系统盘挂接在Adaptec SAS 5805上，以减少系统盘对ICH10R的影响。

    硬件方面，为了不让系统中其它配件成为影响硬盘发挥性能的瓶颈，所有配件均使用最强的产品，以检测硬盘的真实性能。

    测试中，使用Intel至尊版I7 965并超频至4G，12GB海盗船统治者内存同步到1866MHz，主板采用基于X58芯片组制造的技嘉x58 extreme，测试3款SSD的性能表现！

    HD TACH是一款专门针对硬盘底层性能的测试软件。它主要通过分段拷贝不同容量的数据到硬盘进行测试，可以测试硬盘的连续数据传输率、随机存取时间、突发数据传输率及CPU占用率。

    以上为3款HDTach测试实际截图，笔者将其绘制为直观的表格供大家参考：

    笔者首先测试经典的HD TACH，Intel凭借着十通道主控的优势，在读取速度上一马当先，但通道数多也不是好事，更多的通道，加大了主控的并行处理数据量，在写入测试中，对主控来说，写入要比读取涉及更大的计算量。因此Intel主控的写入会低一些，实为被主控计算能力所拖累。

    从上图我们看到，反应硬盘性能表现最关键的因素存取时间上，JMicron方案的劣势初现，毕竟存储芯片的速度都在一个数量级，而其多出的0.1ms延时实为主控对存储芯片的协同能力一般所致。

   HD TUNE是一款小巧易用的硬盘工具软件，其主要功能有硬盘传输速率检测、健康状态检测、温度检测及磁盘表面扫描等。另外，还能检测出硬盘的固件版本、序列号、容量、缓存大小以及当前的Ultra DMA模式等。

    HDTune读取速度测试截图：

    从另一款基准测试软件HD Tune成绩看，基本延续了HDTach的测试结果，不过值得一提的是海盗船的主控虽然通道数没有Intel来的猛，但凭借着主控芯片的效率，和相同通道数JM602的性能对比中，领先不少。

    存取时间上，SSD的构造特性决定了存取时间不会长，只要主控能够协同好各个存储芯片，延时就能有保证，这项测试中，海盗船和Intel做得都不错，而JM602则因效率问题垫底。

    新版的HD Tune 3.5中，加入了IOPS的测试。IOPS即I/O per second，即每秒进行读写（I/O）操作的次数，多用于数据库等场合，衡量随机访问的性能。数值越大，则存储的真实反应速度越快。

    从测试结果看，不仅为之一振，在传输率测试中并不占优势的海盗船却拔得头筹，且领先幅度很大。究其原因，三星可说是SSD的奠基人了，所以拥有较强实力。

    要知道，IOPS对于服务器应用来说，是十分重要的，企业级硬盘比拼性能就是比拼IOPS的性能。IOPS反应到我们的应用上，就是IOPS越高，系统的反应速度越快。与用户应用环境关系最为紧密的4KB测试中，在通道数量比Intel相差不少的情况下，海盗船的IOPS高达8792，只能说明主控对存储芯片的小文件控制能力是比较强的。

    Futuremark最新一代基准测试软件PCMark Vantage，结合时代应用专为Windows Vista打造，可以模拟目前多数电脑的实际应用测试。PCMark Vantage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，还是属于普通用户，都能在PCMark Vantage里通过得分了解自己电脑的各组件性能强弱。笔者的测试基于硬盘测试部分。

    PCMark Vantage硬盘测试项目包括：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。

    PCMark Vantage的磁盘性能测试不同于前面几款理论测试软件，它是尽可能的模拟用户在日常使用中的实际硬盘读写情况，包括vista启动、各种程序启动、文件搜索、大文件打开等等，这些应用没有一样是需要持续读写某一区块的，基本上可以算作是随机读取各种小文件，因此对于硬盘的寻道时间特别敏感。

    多通道的优势在PC Mark vantage中尽显，领先幅度高的惊人。但高的如此离谱，甚至比其它两款得分2倍有余，可以看出Intel在这部分做得比较出色。

    以上的测试基于理论的测试，毕竟对硬盘来说，多数操作都离不开复制粘贴，为了改进先前拷贝高清文件检测硬盘传输速度的方法，此次使用贴近用户使用的测试方法。GHOST安装系统和在硬盘间拷贝6GB零碎文件。

vista的时尚AERO界面让人爱不释手

    对绝大多数人来说，最痛苦的事情莫过于装系统了，而现今最方便最省时的系统安装方法就是GHOST，所以GHOST的过程越短，对用户身心煎熬的时间就越短。

    GHOST的过程是镜像拷贝的过程，其间会夹杂大量零碎文件，写入速度快慢主要取决于SSD的磁盘控制器处理能力，从先前的理论测试看，三款SSD的写入差距不大，但在实际写入测试中，差距却很明显，造成这样的原因也很好解答，就是JMicron602磁盘控制器的稳定性不佳所致。

    目前处于高清时代我们，存储高清视频可以说是很平常的操作，为了体现各硬盘的复制粘贴能力，笔者特意选取了由H264压缩的总容量为18GB的高清《失落的城市》作为测试文件。测试方法为硬盘内复制，也就是说硬盘在读取数据的同时还要写入。

失落的城市

    从测试结果看，考验的均是主控的处理能力，在硬盘间拷贝中，主控只需计算写入这个操作。这样的情况下海盗船一马当先，而Intel因为10通道而不堪重负情有可原。在硬盘内拷贝中，Intel控制器的智能通道分工技术展示了威力，主控可根据负载切换通道读写的状态，拷贝更有效率。

    至此，市面上常见的三种SSD主控芯片的对比测试就此结束了，所有的测试成绩进行分析对比后，可以得出以下结论：

• SSD的性能主要取决于磁盘控制器，存储芯片即使再快，没有好的主控也发挥不出性能；
• SSD的性能依托RAID来提高，但通道数一味增长并不是好事。带来的安全和稳定隐患值得商榷；
• SSD的性能主要体现在对零碎文件的读取上。

    笔者认为，SSD时代，对性能的体会绝非只用数字来衡量，从上面两款不同主控的测试结果看，传输率仅差不到30MB/s，存取时间也在0.1ms的差距。但两款产品的性能差距，绝不是数字上相差就能表现出来的。

    对主控来说，性能是一方面，更重要的是稳定性，从测试图看，下面的JM602的读取写入曲线波动很大，而海盗船则表现好些，波动不是很明显。波动的产生，与主控有密不可分的关系，若主控对存储芯片的处理能力优秀，绝不会产生此种情况。相信不少用过SSD的朋友会发现，SSD并没有想象中的那么快，有时竟然也会出现卡机的现象。而造成这些感受的原因正是这些波动所致。

    虽然SSD已经不是新鲜事物，甚至有些SSD的价格令人垂涎，但笔者奉劝读者，这种低阶SSD还是少碰为妙，毕竟存储不同于电脑中其它配件。存储除了性能外，更重要的是安全性。在选购上，尽力购买三星或者Intel主控的产品，毕竟主控才是决定SSD性能的关键。■<