ssd和pcie哪個好用（有緩存VS無緩存5款PCIe）

2023-04-23 00:00:36

根據製造商分類，SSD可以分為原廠（快閃記憶體廠商自有品牌）和非原廠（其他模組廠出品）兩種。根據DRAM緩存的配置情況，SSD又可以分為DRAMBased（DB有DRAM緩存）和DRAMLess（DL無DRAM緩存）兩種。今天為大家帶來的是五款PCIe 4.0 1TB SSD橫評，DB和DL的性價比大戰誰能笑到最後？

五款橫評產品中有兩款屬於DB有緩存方案：三星980 PRO是最早問世的原廠PCIe 4.0 SSD，採用8通道主控搭配三星第六代V-NAND快閃記憶體，快閃記憶體接口速率1200MT/s。

英睿達P5 Plus使用美光8通道旗主控搭配美光176層堆疊3D TLC快閃記憶體，是登場最晚的原廠PCIe 4.0 SSD，快閃記憶體接口速率1600MT/s，但讀取速度卻只有不到6800MB/s。

DL方案通常使用四通道設計，相比八通道的DB方案的功耗和溫度更低。雷克沙NM760使用慧榮SM2269XT主控搭配江波龍封裝的美光176層堆疊3D TLC快閃記憶體。

西數SN770使用閃迪四通道主控搭配112層堆疊BiCS5 3D TLC快閃記憶體。

致態TiPlus7100上市最晚，也最為特殊，它採用四通道DRAMLess方案，搭配長江存儲新一代TLC快閃記憶體顆粒，晶棧®Xtacking® 3.0架構帶來2400MT/s的高速快閃記憶體接口。

DL方案由於快閃記憶體通道數量較少，性能上往往不佔優勢，通常是以中端產品的形象出現。而致態TiPlus7100應用下一代2400MT/s快閃記憶體I/O接口，彌補了主控快閃記憶體通道數量劣勢，在性能上同DB方案產品看齊。

五款PCIe 4.0 1TB SSD都採用了單面PCB布局，保修5年。

接下來的性能測試分成三類：理論性能測試、模擬場景測試、實際應用測試。

理論性能測試1：CrystalDiskMark

CrystalDiskMark測試的內容主要是100%順序讀取、100%順序寫入、100% 4K隨機讀取、100% 4K隨機寫入四個極限狀態的帶寬。

CrystalDiskMark使用1MB區塊Q8T1和128KB區塊Q32T1兩種方式測量順序讀寫速度，英睿達P5 Plus是1MB區塊讀寫更快，而三星980 PRO則是128KB區塊讀寫更快。西數SN770和雷克沙NM760受制於有限的快閃記憶體通道數量，未能跑滿PCIe 4.0 x4接口的滿速。而致態TiPlus7100利用超前的2400MT/s快閃記憶體接口，在四通道下實現比八通道競爭對手更快的讀寫能力。

理論性能測試2：緩存容量及緩外寫入速度

CrystalDiskMark只能測試SLC緩存內的讀寫性能，大家關心的緩存容量以及緩存外寫入速度可以依靠IOMeter在空盤無文件系統條件下測得。

在1800秒IOMeter測試的初始階段可以看到各盤的SLC緩存內寫入速度：最快的是致態TiPlus7100 1TB的6030MB/s，其次是三星980 PRO 1TB的5140MB/s、英睿達P5 Plus 1TB的5130MB/s，最後是西數SN770 1TB的4905MB/s和雷克沙NM760 1TB的4528MB/s。

空盤條件下SLC寫入緩存容量從大到小依次是：西數SN770的360GB、雷克沙NM760的170GB、致態TiPlus7100的160GB、三星980 PRO的120GB和英睿達P5 Plus的100GB。西數SN770因為是全盤SLC策略，緩存用盡後快閃記憶體空白塊也用完了，直接進入邊釋放邊寫入狀態（寫入速度大約560MB/s）。英睿達P5 Plus雖然不是全盤SLC，但也採取了緩存用盡後直接進入邊釋放邊寫入階段（寫入速度大約1365MB/s）。致態TiPlus7100和雷克沙NM760在緩存外都是先經歷一段TLC直寫過程（速度分別為2070MB/s和1960MB/s）,然後進入邊寫入邊釋放過程（速度分別為738MB/s和864MB/s）。三星980 PRO比較特殊，它在寫入緩存用完後呈現一個速度緩慢爬坡的過程，最後變成TLC直寫。

在覆蓋完全盤範圍之後，所有盤都將進入TLC直寫階段，上圖中體現的是完全不受緩存影響的快閃記憶體寫入能力。三星980 PRO 1TB以2200MB/s排第一，致態TiPlus7100 1TB以2088MB/s緊隨其後，雷克沙NM760 1TB以1836MB/s排名第三。英睿達P5 Plus 1TB（1715MB/s）和西數SN770 1TB（1522MB/s）分列第四和第五名。

這五款PCIe 4.0 SSD的快閃記憶體寫入性能相比PCIe 3.0 SSD都有很大的提升。特別是致態TiPlus7100更是以四通道規格實現了八通道旗艦級的寫入速度，效能表現尤為突出。

理論性能測試3：溫度壓力測試

溫度壓力測試是本次橫評中唯一在被動散熱條件下進行的測試項目，其目的是通過滿負荷讀取考驗SSD在不利散熱條件下的溫控算法。優秀的溫控算法應該能夠在保障溫度不超過安全範圍的前提下儘可能地減少對性能的影響。在22度室溫條件下通過IOMeter 128KB QD32順序讀取施加壓力，HWiNFO64每秒記錄溫度及速度數據。

三星980 PRO的溫控邏輯較為清晰，當快閃記憶體溫度達到82度後讀取限速5135MB/s，如果主控溫度達到100度，則讀取限速進一步收緊到1350MB/s。在溫度壓力測試的後半段，讀取速度基本就是在這兩個溫度之間來回切換。

英睿達P5 Plus的主控雖然通過金屬層增強了散熱，但溫度依然比較高。溫度讀數達到77度後讀取限速1660MB/s，溫度降至72度後解除限速，但由於發熱量大，全速讀取只能持續10秒左右就再次因過熱而限速。

致態TiPlus7100在溫度達到73度後進入限速1（大約5000MB/s），達到75度後進入限速2（大約3758MB/s）。在測試過程中代表快閃記憶體溫度的溫度2最高只有69度。

西數SN770在壓力測試中主控溫度讀數最高可以達到90度（紅外熱成像觀測實際有110度），是五款SSD當中最高的，但同時也是最晚進入過熱限速狀態的（除了完全不會過熱限速的雷克沙NM760）。SN770在溫度讀數達到90時進入限速，速度波動非常頻繁，始終將溫度讀數控制在85度到90度之間。

雷克沙NM760是五款SSD當中溫度表現最好的一個，在10分鐘滿載壓力測試過程中沒有發生過熱限速。NM760使用的複合材質標籤能夠起到增大散熱面積的作用，在這裡提供了很大的幫助。

最後綜合對比下五款SSD在10分鐘滿載讀取溫度壓力測試過程中的速度曲線：

按測試全程實際讀取的數據量排序，從高到低分別是：雷克沙NM760（2998630MB）、致態TiPlus7100（2620372MB）、三星980 PRO（2549630MB）、西數SN770（2308086MB）、英睿達P5 Plus（1524770MB）。

和理論性能測試不同，模擬場景測試通過記錄-回放原來來評估SSD性能，還原了真實應用程式對硬碟的使用方式，因而具備更高的實用價值。

模擬場景測試1：PCMark 10完整系統盤基準

PCMark 10完整系統盤基準針對當代最新固態硬碟的廣泛測試，涵蓋了系統開機啟動、Adobe設計套件應用、Office辦公套件應用、圖片/ISO文件拷貝複製、多個遊戲加載過程等測試內容。PCMark 10最多支持對比四組數據，我們採用了分別截圖後再拼接的方式進行展現：

PCMark 10完整系統盤基準測試成績從高到低分別是：致態TiPlus7100 1TB、西數SN770 1TB、英睿達P5 Plus 1TB、三星980 PRO 1TB、雷克沙NM760 1TB。

導出詳細數據分項對比：在遊戲加載性能環節，致態TiPlus7100的表現穩居第一，英睿達P5 Plus屈居第二。

Windows啟動和Adobe設計軟體啟動性能對比：致態TiPlus7100繼續保持領先地位，三星980 PRO、英睿達P5 Plus和西數SN770則互有勝負，難分高下。

辦公和設計軟體使用過程：致態TiPlus7100總體上依舊保持優勢，第二名的爭奪在英睿達P5 Plus和西數SN770之間展開。

文件拷貝性能：使用全盤SLC策略的西數SN770趁機在寫入項目上撈分，作為唯一一款7400MB/s滿速PCIe 4.0 SSD，致態TiPlus7100在大文件讀取性能上一馬當先，但零碎小文件讀取則表現欠佳。

模擬場景測試2：3DMark存儲性能測試

3DMark存儲基準測試涵蓋了戰地5、使命召喚15：黑色行動4、守望先鋒三款遊戲的啟動加載過程、在運行守望先鋒的同時通過OBS記錄1080P遊戲視頻、從EPIC平臺安裝天外世界、天外世界遊戲進度保存以及將Steam遊戲反恐精英：全球攻勢從移動硬碟拷貝到系統盤的過程，涵蓋了PC遊戲玩家所能遇到的方方面面。

3DMark存儲基準測試成績從高到低分別是：致態TiPlus7100 1TB、西數SN770 1TB、英睿達P5 Plus 1TB、三星980 PRO 1TB、雷克沙NM760 1TB。

分項目對比，致態TiPlus7100在最影響用戶體驗的遊戲加載環節佔據首位。寫入較多的移動遊戲等環節則是西數SN770發揮其全盤SLC策略的大緩存優勢，搶到了不少分數，因而能夠超越英睿達P5 Plus排在第二位。

模擬場景測試的記錄-回放原理要比純讀純寫的理論讀寫性能測試更貼近實際，然而面對當前SSD普遍使用的持久SLC緩存算法毫無作用，無論讀取還是寫入都是全程跑在SLC緩存內，未能全面反映SSD在實際使用中的情況（寫入可以被緩存，而讀取通常只能從TLC狀態讀出），還是存在很大的局限性。所以在下面的實際應用測試中，我們儘可能地創造符合實際的測試環境，探尋SSD真實性能表現。

實際應用測試1：最終幻想14 Benchmark

最終幻想14 Benchmark包含了多個遊戲場景加載用時測試。首先是有持久SLC緩存影響的情況下，所有數據都處於SLC狀態。五款SSD當中，致態TiPlus7100是唯一能跑入7秒內的。

接下來通過填盤過50%來迫使SSD釋放之前以SLC狀態保存的最終幻想14 Benchmark文件數據，並重新進行測試。在排除持久SLC緩存對讀取性能的影響之後，致態TiPlus7100依然是最快的。

排除SLC緩存影響後的最終幻想14 Benchmark成績更能體現SSD在實際遊戲加載過程中的表現。

實際應用測試2：系統盤克隆測試

這項測試使用分區助手將320GB容量的系統盤（PCIe 4.0 2TB旗艦級型號）遷移到目標盤，記錄用時。

由於是空盤測試，採用全盤SLC策略、緩存容量高達360GB的西數SN770佔盡優勢。其他四款SSD都涉及緩存外寫入，致態TiPlus7100以3分20秒奪得第二，三星980PRO、雷克沙NM760和英睿達P5 Plus分列第三四五名。

實際應用測試3：文件複製測試

這項測試是在事先向盤內填充477GB數據的半盤狀態下進行，從PCIe 4.0 2TB源盤拷貝一個200GB文件寫入到目標盤內，記錄文件複製用時。

在半盤狀態下五款SSD的可用SLC緩存容量均不足200GB，所以複製後半段都會遇到TLC直寫，甚至是邊釋放邊寫入（西數SN770）的降速情況。拷貝用時從短到長依次是致態TiPlus7100、雷克沙NM760、三星980 PRO、西數SN770、英睿達P5 Plus。

由於沒有傲騰作為源盤，SLC緩存內的寫入速度在源盤這邊其實是存在瓶頸的。這個測試只能作為簡單參考，不具備普遍參考價值，僅僅是因為測試方法簡單、測試結果直觀而被廣泛採用。

Direct Storage硬碟負載模擬測試

在當前的遊戲架構下，SSD主要影響場景加載，也就是讀條階段的性能。而在遊戲過程中，硬碟存取活動很少。下圖是對最終幻想14 Benchmark測試過程的硬碟活動記錄分析：幾個IO活動尖峰出現在場景加載時，存取模式以4K隨機讀取為主，並且隊列深度很低，缺少並發讀取，難以充分發揮SSD的潛力。

擁有7000MB/s帶寬的PCIe 4.0 SSD，4K單線程隨機讀取只有幾十MB/s，同時還會佔用大量CPU資源，這樣的傳輸效率自然無法充分發揮SSD的優勢。

在4K乃至8K遊戲時代，高精度紋理貼圖的體積將非常大，內存及顯存都面臨容量不足的問題。微軟DirectStorage希望通過將數據讀取單元從4KB提高到32KB，改單線程隨機讀取為多線程、多隊列深度隨機讀取來提高SSD傳輸效率。讓高精度紋理貼圖在遊戲進行過程中實時加載，並允許由顯卡直接處理紋理數據解壓。目前Direct Storage API已經基本完善，首個支持Direct Storage的遊戲預計將在明年初問世。

在這個前瞻性的測試項目中，我們通過IOMeter來測試32KB區塊多線程、高隊列深度隨機讀取性能，模擬Direct Storage遊戲對硬碟的訪問方式。32KB Q128T8隨機讀取4小時測試結果如下：

雖然NVMe協議理論上可以支持64K個隊列，每個隊列深度可達64K。但實際上相當多的NVMe SSD主控並沒有針對多線程QD128隨機讀取進行充分優化。從現實出發，Direct Storage遊戲也需要考慮大眾硬體水平，應該會避免讓SSD滿載以免系統背景讀寫IO卡頓。預計初期的Direct Storage遊戲對硬碟的讀寫壓力應該不會超過32KB QD32T2這種水平：

當然，Direct Storage目前還沒有實際應用，我們也無法準確預測在未來遊戲中全高畫質對SSD性能的需求有多高。Direct Storage是從Xbox Velocity Architecture移植到Windows而來，以Xbox Series X內置SSD的性能來看，大多數PCIe 4.0 SSD應該不會有問題。

總結：

本次測試的五款SSD各有特色，英睿達P5 Plus據猜測是使用7 1P的RAIN冗餘而影響了性能並導致主控發熱量巨大，但理論上能提供比較好的數據保護能力。雷克沙NM760具備高達1000TBW的寫入耐久度指標，複合材質標籤的降溫效果也不錯。西數SN770的單顆粒布局放寬了主控的溫度上限。作為最早上市的原廠PCIe 4.0 SSD，三星980 PRO老當益壯，在模擬Direct Storage前瞻性測試中收穫不俗的成績，也說明了其具有紮實的硬體基礎。SATURATION概念指引下的長江存儲TiPlus7100以晶棧Xtacking 3.0技術為依託，充分發揮2400MT/s高速快閃記憶體接口優勢，在主流級價位提供7400MB/s滿速PCIe 4.0旗艦性能，吹響了搶佔性能制高點的號角。