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速度提升100%!三星980PRO告訴你PCIe 4.0到底有多快

上傳:niuniu28     來源:信息存儲服務     日期:2020-11-27

[摘要]  
   近年來固態硬盤發展迅猛,NVMe M.2 SSD性能直逼PCIe 3.0 x4總線極致性能,4GB/s的帶寬在高端SSD面前日漸緊張。2019年臺北電腦展,AMD銳龍三代處理器和X570主板集體亮相,也正式開啟了大家對于PCIe 4.0極致性能的探索
 
[正文]    

   近年來固態硬盤發展迅猛,NVMe M.2 SSD性能直逼PCIe 3.0 x4總線極致性能,4GB/s的帶寬在高端SSD面前日漸緊張。2019年臺北電腦展,AMD銳龍三代處理器和X570主板集體亮相,也正式開啟了大家對于PCIe 4.0極致性能的探索。

速度提升100%!三星980PRO告訴你PCIe 4.0到底有多快


   第三代銳龍是業內首款支持PCIe 4.0的處理器,內置24條PCIe 4.0通道,16條用于顯卡連接,剩下8條中4條用于與X570芯片組通信、4條提供給NVMe固態硬盤。同時,與第三代銳龍絕配的X570主板可提供12條PCIe 4.0通道,充分滿足高速存儲的需求。就目前來說,在售的X570芯片組一般都配備了雙PCIe 4.0×4 設計,用戶可以挑選兩款同樣的PCIe 4.0 SSD組建RAID0,享受10GB/s級別的傳輸速度,這對于專業級用戶來講,絕對是能大幅提升工作效率的升級方案。

   今天,我們就要給大家帶來全新一代PCIe 4.0主控的NVMe M.2 SSD:三星980PRO。想必大家都很想知道這款產品性能到底如何,那就別轉眼,耐心閱讀下面的內容吧!

三星SSD時代,一路升級,一路創新

   今年4月29日,三星存儲產品官方微博發布文章,介紹了三星SSD的發展歷程。官方指出,2005年三星SSD研發成功,2006年三星電子實現了SSD商業化,從此進入了SSD的新時代。

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   得益于三星自研NAND Flash技術與主控研發實力,從SATA3.0時代起始,三星品牌存儲便一直在產品體驗和技術創新兩個維度進行深耕。首發830系列打開市場,到技驚四座的840EVO更是開啟了三星SATA3.0時代的榮耀之路,此后850EVO,860EVO,750EVO紛至沓來,憑借著三星品牌存儲業界唯一的端到端集成化技術,確立了SATA3.0時代的霸主地位。  

   而在大家都開始關注NVMeM.2的時候,三星存儲再次展現了作為老牌大廠的技術沉淀和深厚底蘊,幾乎是一年一腳印的,接連發布了950PRO,960PRO/EVO,970PRO/EVO,以及具有時代意義的970EVO Plus等諸多產品。到今年,三星發布980PRO NVMe M.2 SSD,12年的時間里,三星電子將SSD存儲容量擴增1000倍,開啟了超高容量超強性能的半導體時代。

主控優勢明顯,三星Elpis開啟極致性能

   這些在市場和消費者使用中留下深刻印象的產品,靠的是三星的主控實力和原廠閃存的優秀品質。在主控方面,MCX主控、MDX主控、MEX主控,MGX主控,到MFX主控,用在三星SATA3.0 SSD系列,性能逐漸增強,也越來符合玩家的需求。其中,MCX是200MHz的三核ARM 9,緩存容量256MB;MDX的則換成300MHz的三核Coretex-R4處理器,緩存容量512MB;MEX則是把頻率提升至400MHz,并且加入了TurboWrite技術的支持,緩存容量1GB,MGX是一個雙核主控,優化了低容量下的隨機性能;而MFX可能是一顆4通道主控,比前幾代主控性能都強。

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   從960PRO/EVO開始,選用三星 Polaris(北極星) 控制器,PCIe Gen3 x4接口,采用5核心CPU內核ARM架構,支持NVMe 1.2,采用鍍鎳散熱片,支持最高64層V-NAND,,是推動M.2高性能標準的領跑者。后來三星SSD開始使用Phoenix(鳳凰) 控制器,采用PCIe Gen3 x4接口,并包含八個用于NAND閃存訪問的通道,有五個CPU內核,其中一個專用于主機側通信,支持NVMe 1.3協議,并且采用鍍鎳散熱片,支持最新的9x層V-NAND顆粒。就連三星P、Z兩個企業級產品線也同時使用該主控。Phoenix主控支持AES 256-bit 加密(Class 0)TCG/Opal IEEE1667 (加密驅動器)功能;支持自動TRIM功能;自動垃圾回收算法等功能已寫入固件中;最高讀寫3500MB+,最高4K性能660K IOPS+,性能強悍。這也是三星NVMe M.2 SSD一直領先競品的重要原因。

   到今年9月,三星980PRO正式發布,帶來了更高性能的PCIe 4.0協議的全新主控Elpis,開啟三星旗艦級SSD新篇章。Elpis源于希臘語,可以直譯為希望女神”,足見三星對于產品實力的自信,堅信這款產品能夠達到更高性能,滿足用戶的全新期待。

   三星Elpis主控采用三星自研的全新8nm制程工藝,全面支持PCIe 4.0協議,支持128隊列并行工作,支持128個I/O隊列同步進行數據處理,還能夠滿足下一代開發、計算等需求。相比前面提到的Phoenix主控,隊列數(32隊列)提升了約400%,根據三星提供的數據,單個隊列下,包含了超過64000命令集,這也就意味著三星Elpis主控內部的128個隊列,可以同步處理最高超過800萬個命令。這樣的性能,足以滿足絕大部分用戶,最為嚴苛的數據存儲需求,同時也將滿足PCIe4.0時代下大家對于固態硬盤主控性能需求。

閃存實力不容小覷,第六代性能更強

   除了主控,三星閃存的實力也是有目共睹的。三星在閃存顆粒技術方面一直處于行業領先水準,正是基于閃存顆粒研發上的巨大優勢。從2013年首次推出3D堆疊即三星V-NAND技術開始,三星在3D堆疊技術上的研發和應用,便一直領跑全球,直到2018年應用在三星970EVO Plus產品上的第五代9x層V-NAND技術,三星在3D堆疊上實現了5次技術迭代,從初代的32層V-NAND,到五代9x層,三星品牌存儲固態硬盤的單die容量實現了倍增,性能也實現了翻倍;

   三星980PRO發布,選用的則是三星全新的第六代V-NAND TLC閃存顆粒。這顆閃存充分利用三星獨創的“通道孔蝕刻”技術,通過建立一個由100多個層組成的導電晶片堆棧,從上到下垂直穿孔,形成均勻的三維電荷阱閃存(CTF)單元,從而實現在9x層單堆棧結構基礎上增加了大約40%的存儲單元。同時,三星還進行了更優化的電路設計,使其能夠實現比第五代V-NAND更快的數據傳輸速度,而寫入操作的時間少于450微秒(μs),讀取操作的時間少于45μs,實現了真正意義上的速度提升的同時,降低功耗。

PCIe4.0加持,用性能數據證明實力

   或許大家在看到這次三星980PRO的主控和閃存時,已經認定它的性能不簡單了。到底實際傳輸表現如何呢?還得用數據來說話。

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   11月5日剛剛解禁的銳龍5000系列大幅提升了頻率與IPC,而這對于SSD的性能發揮相當有優勢。ROG CROSSHAIR VIII DARK HERO提供兩個PCIe Gen4X4 M.2 SSD插槽,搭配高頻率內存,確保PCIe 4.0 SSD在使用過程中始終保持極致性能輸出。

基準測試

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   得益于PCIE4.0帶寬上的升級,在AS SSD測試中,三星980PRO 1TB NVMe M.2 SSD的4K隨機性能得到了很大的提升。從成績中,我們看到最大隨機讀取的IOPS值達到了668917 IOPS,最大隨機寫入值則達到了843004 IOPS,4K隨機讀取達到21492 IOPS,4K隨機寫入達到53111 IOPS,總分達到8735,高性能看得見。

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   在CrystalDiskMark測試中,三星980PRO的表現更是沒讓大家失望,最大連續讀取性能達到7128.6 MB/s,最大連續寫入速度則達到了5182 MB/s,圓滿完成標稱速度。從這個成績來看,三星980PRO才算是真正發揮出了PCIe 4.0接口的完整性能。

穩定性測試

   在前文參數介紹中提到,三星980PRO采用了智能TurboWrite 2.0技術,在之前的SSD基礎上進行了優化升級,可自動識別用戶的工作負載,并指定合適的SLC緩沖區,也就是說TurboWrite2.0能夠智能的識別用戶當前的存儲工作負載,根據負載的不同,動態調整高性能SLC寫入緩沖區配比;在緩存容量方面,相較于初代的TurboWrite機制,提供了高達5倍的緩沖區容量,正是前面說到的6GB默認緩存+108GB動態智能緩存。而緩存最大的作用就是保證SSD在大容量文件傳輸時不掉速。在這里選擇HD Tune Pro進行了詳細測試。

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   從測試結果來看,在0-114GB的TurboWrite2.0寫入區間內,三星980PRO的寫入速度保持在4000MB/s以上,當TurboWrite2.0緩沖區使用完畢,寫入速度出現了下降,維持在1500MB/s左右。而在整個過程中,讀取速度則一直維持在5500MB/s左右。對于大部分用戶來說,一次拷貝114GB文件的次數并不是很多,使用980PRO就能一直維持在很高的寫入速度,而真正感受到效率的提升。另外,我們也知道SLC閃存價格較貴,通過模擬SLC來提速的形式,降低了成本,對用戶來說,并不需要用昂貴的價格就能享受極致的速度,相信大家都是很樂意的。

   為了更加具有說服力,不如我們再進行一項實際拷貝測試。在這里選擇了一個包含4737個文件總容量達到549GB的文件夾以及一個包含一個58.5GB大文件的文件夾進行了檢驗。

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   從測試結果來看,在拷貝58.5GB文件時,因為還在緩存區使用范圍內,三星980PRO表現出了4392MB/s的平均速度;而在應對549GB大容量文件時,三星980PRO在前期傳輸速度相當快,逐漸慢下來之后,也達到了1747MB/s的平均寫入速度。這樣的表現絕對是SSD市場的佼佼者。

三星SSD魔術師管理軟件,隨時監測

   如果你想隨時監測三星980PRO的運行狀態,三星SSD魔術師管理軟件就是個相當好用的東西。通過這個軟件,用戶可以方便的查看固態硬盤的型號,溫度、固件、接口等關鍵信息,同時三星Magician還內置了性能測試軟件,方便用戶掌握固態硬盤產品的具體性能。

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   我們知道,PCIe 4.0在帶來更高的性能上限的同時,也帶來了過高的功耗,而溫度,恰恰是影響固態性能的一個方面,溫度過高可能會導致掉速甚至掉盤。目前有的品牌采用大體積的散熱片來改善這一問題,但是980PRO雖然并沒有搭配散熱片,也能實現0~70℃下穩定運行。但是,因為機箱環境過于擁擠,每個配件都會產生熱量,就會讓SSD的穩定很快達到臨界值。所以,通過三星Magician隨時掌握SSD的穩定,以便做出應急措施,可以說是為用戶考慮得很周到了。

對比看實力,三星980PRO性能卓越

   沒有對比就沒有說服力。在這里選擇三款PCIe3.0 1TB SSD(三星960PRO、三星970EVO PLUS、WD BLACK SN750),三款PCIe4.0 1TB SSD(影馳HOF Pro、美商海盜船MP600、三星980PRO)進行了多項測試對比,一起來看看對比結果吧!

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   在AS SSD軟件測試(10GB文件寫入量設置)下,三星980PRO的4K隨機性能遙遙領先。可能有人發現PCIe3.0 SSD的性能表現也相當不錯,這就充分說明PCIe 4.0 X 4通道,更能讓SSD的性能發揮到極致。在相同的環境下,三星980PRO 4K隨機寫入超過845K IOPS,相比旗艦級PCIe3.0 SSD速度提升了接近50%,相比第一代PCIe 4.0主控SSD竟也接近50%。(PS:這里可能存在測試平臺的差異)4K隨機讀取超過666K IOPS,在PCIe3.0基礎上提升了54.5%,比第一代PCIe 4.0主控性能提升了43.2%。

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   在CDM連續讀寫測試中,PCIe 4.0 SSD的性能優勢體現得相當明顯了。選用三星全新PCIe 4.0 主控Elpis的三星980PRO 最大讀取速度達到7132MB/s,最大寫入速度也高達5198MB/s;相比第一代PCIe 4.0主控SSD,讀取速度提升了42.3%,寫入速度提升了21.6%;相比PCIe3.0 SSD,讀取速度提升超過一倍,寫入速度則提升超過60%,這就充分體現了PCIe4.0的速度優勢。

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   在實際拷貝測試中,在這里進行了軟件測試和專業軟件應用檢測。在Fastcopy測試中,三星980PRO 的性能優勢體現得相當明顯。在拷貝單個大容量文件時,由于并未超過動態緩存容量,平均傳輸速度達到了4392MB/s,而寫入大量零散文件時,平均速度也高達1747MB/s,相比其他PCIe 4.0 SSD的傳輸速度提升幅度相當大,更不用說與PCIe3.0 SSD之間的差距了。

   而在AE文件加載測試中,PCIe4.0 SSD與PCIe3.0 SSD時間差距很大。在整個加載過程中,因為文件并不是很大,三星980PRO的進度條幾乎是剛出現就消失了;其他PCIe4.0 的表現也相當不錯;但是相比PCIe3.0 SSD,進度條確實存在時間夠久的。

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   在AE渲染測試中,三星980PRO的性能領先幅度更大了。僅僅渲染了13秒的視頻文件,第一代PCIe4.0主控SSD與三星980PRO之間最大相差40秒,如果渲染時長更長的話,相信用戶的感受是相當明顯的。與PCIe 3.0 SSD之間,速度差距超過50%,充分體現了三星全新一代PCIe4.0主控的實力。

   看到這里,可能有些愛玩游戲的用戶有疑問了:為何不進行游戲對比測試呢?實際上,在不止一篇文章中我們提到過,SSD對于游戲運行的影響并沒有非常大,并且旗艦級PCIe3.0 SSD的性能就已經足夠大家相當流暢地體驗目前熱門的游戲大作了。如果你選擇PCIe4.0 SSD來做游戲盤,體驗只會更好。

總結:全新Elpis主控,帶來最具競爭力的存儲解決方案

   AMD第三代銳龍打開了大家對PCIe4.0 SSD的第一印象。在B550和X570主板上,提供了用于NVMe的PCIe4.0×4直連,在單條NVMe的情況下,存儲不必為了跑滿速而去搶占顯卡的通道。同時,芯片組的通信帶寬同樣也升級到了PCIe4.0×4,可以提供16GB/s的帶寬,能更好的滿足多個高速設備同時工作時的帶寬需求。三星980PRO在搭配AMD 銳龍5000平臺下,整個測試中表現出了強勁的性能優勢。

   選擇AMD第三代銳龍與三星980PRO搭檔,可以為專業創意工作者提供頂級的生產力工具。首先,第三代銳龍處理器在多線程性能方面的表現非常強勁,已經成為目前專業創意工作者的首選平臺,高性能的處理器搭配讀寫更快的PCIe4.0 NVMe SSD,可以極大的加快工程素材的拷貝和載入時間,明顯改善使用體驗和工作效率。尤其是在應對大型文件時,使用三星980PRO就能夠極大的減少素材的相互拷貝和載入時間,更方便,更好的完成以前要用多塊機械硬盤陣列才能完成的事情,極大的簡化工作流程,提高工作效率。

   當然,因為速度表現幾乎可以用恐怖來形容,三星980PRO更能成為全方位的數據存儲解決方案,而這一切都得益于三星在主控與閃存技術、制程工藝、極致性能以及緩存機制方面的不斷優化與改進。可以說,這一次全新的Elpis的升級是一次革命性的突破。如果你想要打造一套高性能生產力平臺,挑選AMD銳龍5000+三星980PRO,不會讓你失望的!

   (新聞稿 2020-11-27)


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