秒杀一切MLC！史上最强SLC SSD大测试

    2007年，一项新的、成熟的技术——固态硬盘出现在大家面前，并且快速的受到厂商与高端用户的青睐，厂商希望切入存储这块丰厚的市场，高端用户则追求极致的性能。

    2008年，固态硬盘得到大力发展，因为2008年NAND闪存生产厂商都将进入新一代制程的转化，由此带来的产能增加，将让闪存价格进一步下滑，同时由于磁盘主控的山寨化，使得固态硬盘成本降低。

    2009年，固态硬盘依旧是不温不火，山寨方案依旧是凭借价格优势大行其道，加上一些稍有名气的厂商贴牌生产，让普通用户无所适从，对SSD的印象大幅降低，难道SSD真的是傻快，稳定性欠佳，某些方案甚至不如机械硬盘的产物？

    实际上，SSD的产品初衷是完美的。造成现在凌乱的局面，是迫于成本的原因。一方面高端主控方案虽然性能稳定性俱佳，但价格不是一般人能接受，像intel和海盗船的产品售价都很贵。另一方面，存储芯片上，SLC与MLC的规格一直就不在同一水平上，SLC固然很好很强大，但限于单颗芯片容量的限制，做到成品的话，就是容量又小又贵。而MLC由于单颗芯片容量可以做的很大，就能够在现阶段给人平易近人的价格感受。

    那么，SLC与MLC，高端主控方案与山寨主控方案，究竟差在哪里？让本文给您答案。

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    对存储产品来说，架构上都是一样的，数据接口，磁盘主控、存储介质。SSD与机械硬盘的差异在主要体现在存储介质上。而SSD之间的区别，除了主控外，就是存储介质（SLC与MLC）了。

    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。

    SLC全称单层式储存 (Single Level Cell），是指一个Block（块，Flash的基本存储单元，也可称为Cell）只有两种电荷值，高低不同的电荷值表明0或者1，因为只需要一组高低电压就可以区分出0或者1信号，所以SLC最大的驱动电压可以做到很低。

    要说当今SSD的最强方案，当属intel了，即使是MLC的产品，甚至都比别家采用SLC的产品性能高。intel方案的产品性能高，与intel研发的PC29AS21AA0主控芯片有很大关系，此外，存储芯片采用Micron为其特作的29F系列闪存芯片，性能较山寨采用的三星闪存芯片要好上不少。

    主控对磁盘性能的影响是很大，图中为INTEL方案的写入原理，可以看出智能写入是JM602所欠缺的。

   
左为X25E 右为X25M

   
左为X25E 右为X25M

   
左为X25E 右为X25M

   
左为X25E 右为X25M，唯一的不同就是芯片

    从内部构造上看，除了存储芯片不同外，X25E和X25M完全一致。不过虽然是20颗单颗容量为2GB的闪存，但SSD整体容量仅有32GB，失去的8GB去哪了呢？笔者推测应该是INTEL为了追求稳定，对磁盘内部使用类似RAID 5的设计。

    金士顿官方给出的ssdnow X25-E SATA SSD性能数据为读取速度250MB/s，写入速度达210MB/s，而X25-M的性能数据为读取速度250MB/s，写入速度70MB/s，可以说，两款产品的性能差距主要在写入上。

    现在山寨SSD当道，与JM602不无关系。只要能够将闪存颗粒焊在PCM上，再通过JM602与SATA进行连接，一款山寨版SSD就诞生了。既然是速成的产品，自然有其弊端，那就是稳定性差，使用的闪存颗粒追求成本，品质一般不佳。

    JM602方案中，一般采用MLC闪存芯片，这样的话，写入方面甚至有时比传统机械硬盘还差。为了弥补这样的劣势，JM602进化了，一颗不行我来两颗，本已经是单芯片8通道的设计，再多上一组8通道，在两颗J,602间进行内部RAID 0，以提高性能。

    山寨版固态硬盘一般采用采用三星MLC闪存颗粒，颗粒编号为K9HCG08U1M，采用SAMSUNG 50nm工艺NAND Flash，单颗容量达到8GB。

    在主控方面采用的是JMicron出品的JMF602芯片，功能不错，但就是稳定性差些。

    值得一提的是，固态硬盘内部换使用了JMicron出品了一款名为JMB390RAID控制器，它可以将两个JMF602控制器联合起来，组合成性能更强的SSD RAID存储模式，也就是大家俗称的“SSD内部RAID”，使得性能有很大的提升。

    通过前文的介绍大家可以了解到，此次我们测试的目的是对比SLC与MLC的差异，测试产品方面，使用采用intel主控方案的金士顿X25-E和intel X25-M，以及jm602方案的单芯片以及双芯片JM602方案的SSD进行测试。

    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SSD间的真实性能区别。

    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芯片组制造的华硕Rampage II extreme，为了避免挂载系统盘对测试磁盘性能的影响，系统盘使用SAS 5805作为磁盘控制器，减少ICH10R的负载压力，测试盘一律挂在ICH10R上！

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    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。

    笔者首先测试经典的HD TACH，SLC状态下的X25-E，读写性能出色，且曲线平滑，没有大的波动，从中可以体现出intel的PC29AS21AA0磁盘主控芯片品质出色。

    通过上表可以直观的看到：在传输率比拼上，读取上MLC还可以抗衡一下，但在写入方面，MLC输得很惨，即使使用RAID 0进行弥补，和单主控的SLC还是差距不小，写入上MLC可以说是完败。

   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。

    从另一款基准测试软件HD Tune成绩看，平均传输率也高达270MB/s，在RAID模式下CPU占用率为1%。

    通过上表可以直观的看到：芯片的体制对存储时间是有影响的，一般山寨方案采用的闪存芯片，在存取时间上与micron有0.1ms的差距。需要承认的是，RAID 0方案的JM602的确可以提高性能。

    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，金士顿X25E的性能只能用强悍来形容，很难想象这是一颗SATA硬盘能够跑出的成绩。

    要知道，IOPS对于服务器应用来说，是十分重要的，而随机IOPS又是鉴定磁盘性能的非常好的方法。从成绩来看，读取上MLC产品还可以拼一拼，但在写入上，SLC拥有无法逾越的优势。

    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。

    PC Mark vantage的得分高低跟存取时间有很大的关系，不过在SSD产品之间，存取时间的差异基本在伯仲之间，所以得分高低依靠的是读取与写入。从测试结果上看，写入是对得分的影响是决定性的。金士顿X25E凭借写入的优势一马当先，而虽然JM602 RAID 0方案写入速度较普通MLC产品稍强，不过执行效率的劣势拖垮了其得分。总体上看，MLC与SLC在性能上差距明显，intel方案较jm602强悍的多。

    至此，SLC与MLC芯片的SSD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：

从芯片的读写性能上比较，SLC读写性能对MLC而言，MLC是不可逾越的；
• SSD的性能优势主要依靠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；
• 存取时间上，与磁盘主控芯片关系不大，主要取决于存储芯片的品质；
• SLC对磁盘主控要求更高，像intel的芯片同时支持SLC和MLC，但使用SLC后，内部进行了类似RAID 5的设计，虽然是总共40GB的容量，但不得已减小容量至32GB。

SLC的芯片容量比身价不菲

    单从性能和安全性上讲，SLC绝对是SSD的首选，通过测试，我们能从各款测试软件中得出SLC完胜的结果，而安全性上，架构上MLC已经输了，比SLC更易出现数据错误是不争的事实。

    SSD与传统机械硬盘不同，即使是大容量的硬盘，在架构上与小容量硬盘也是一样的，区别仅是盘片数量。这就给大容量硬盘的降价留下了不小的空间。且随着碟片单碟容量的提高，不仅是容量，性能也能同步提升。用户可以花合理的价格买到更强性能的硬盘。可不幸的是，SSD不是这么回事！芯片架构决定成本，虽然单颗SLC芯片价格和MLC芯片价格差不多，但是存储密度上不去，给用户的直观感觉就是SLC容量既小又贵。如果磁盘主控芯片没有进步的话（对MLC进行优化），即使更新换代了几次，容量翻了几番，我们也很难享受到SLC现有的性能！！！但如果我们换一种思路，但凡可以装载系统的SLC产品价格降到主流水平，那么MLC产品的生存意义就不是很大了。毕竟我们已经有了1.5T 2TB这样的超大存储盘来存储数据了。■

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