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samsung ssd 960 evo 测评[译]

原文:http://www.anandtech.com/show/10833/the-samsung-960-evo-1tb-review

上个月,Samsung 960 Pro 以惊人的幅度打破了消费级SSD的大部分性能记录。令人印象深刻的是,其将高性能和大容量的产品集成到了较小的package中,但在我们看来,2TB的960 Pro实在太贵了,难以成为大多数喜爱者的选择。

960 EVO使用了与960 Pro一样强大的SSD主控和较便宜的 TLC 3D NAND,其价格更加实惠,同时仍然具有与960 Pro相近的峰值性能。尽管它是作为三星的低端 M.2 PCIe,960 EVO的目标是超过去年的950 Pro和目前三星竞争对手的旗舰 PCIe SSD 产品。

960 EVO不是第一款使用TLC NAND的M.2 PCIe SSD。三星OEM产品线中的PM951和PM961分别使用与950 Pro和960 Pro相同的控制器。英特尔还将600p作为其首款用于消费级市场的3D NAND SSD,但其使用的Silicon Motion控制器与其旗舰SSD 750中使用的控制器相差甚远。

960 EVO作为比 960 Pro 更加注重成本的产品,具有较低的容量选项范围。 在最大容量为1TB的情况下,960 EVO不需要在package上堆叠控制器和DRAM,在2TB 960 Pro上,这些可以作为单面M.2模块。对于三星的EVO系列来说,正常情况下可用容量有所降低,1TB EVO的容量为1000GB而不是1024GB。

一些额外的备用区域被用来作为SLC的写入缓存,三星现在将其称为“Intelligent TurboWrite”。 根据驱动器容量的不同,850 EVO 的 TurboWrite 缓存为3-12GB,当驱动器有足够的可用空间时,960 EVO具有4-6GB的 guaranteed cache 以及9-36GB的dynamic cache。 具有几倍大小的缓存将大大扩展加载到缓存的工作负载的范围,并且将有助于960 EVO充分利用其比SATA快得多的PCIe 3.0 x4接口。

960 Pro的所有热管理措施在960 EVO上同样都有,包括铜制散热标签,非常节能的控制器和精心设计的热调节器。 TLC NAND通常比MLC NAND更慢,功耗更低,因此960 EVO比960 Pro更容易受到热节流的影响,但是三星声称它仍然要比以前的950 Pro好,这意味着在几乎所有的真实使用场景下都不会触发节流。

960 EVO的保修期为三年,而不是850 EVO和两代基于MLC的PCIe SSD所享受的五年保修期。 其写耐用性也只有960和950Pro的一半,但是250GB的写耐用性能够达到100TB,这也是足够的。

三星为此测评提供了250GB 960 EVO和1TB 960 EVO。在测试过程中250GB 960 EVO出现故障的时间相对较早。我们正在与三星一起合作确定故障的原因,但由于时间较短,我们无法在截止发稿时得出结论。这些测试单元都是试生产的样本,因此它们的故障率可能不会代表大众市场上产品的可靠性。在AnandTec,SSD发生故障并不是什么新鲜事,而且过去有些情况是由于我们自身的错误造成的,而不是因为产品有缺陷。但不管是什么原因导致了这次失败,都有好的一面:我们的测试通常不会告诉我们任何有关SSD寿命的行为。 如果250GB 960 EVO确实不可恢复地报废了,那么,驱动器在加载过程中进入了只读状态,这将导致 IOmeter 挂起,但已写入的数据仍然可以访问,驱动器仍然报告其SMART信号和错误代码。除了拒绝接受写入或安全擦除命令之外,驱动器发生故障的唯一症状是高于正常的空闲功耗。

对于这次测评,1TB 960 EVO将与2TB 960 Pro、去年的950 Pro以及来自当前英特尔和东芝(OCZ)的旗舰NVMe驱动器进行比较。 需要指出的是,还包括了几个1TB SATA SSD的结果。

性能一致性

性能一致性测试探讨了在长时间的随机写入测试中驱动器能够可靠地维持性能的程度。在消费级驱动器的说明书中给出的峰值性能,通常只能在理想条件下达到。在最坏情况下的性能可能会大不相同,因为在长时间的测试过程中,驱动器可能会耗尽空闲空间,然后必须开始执行垃圾回收,有时甚至会达到功率或热量的限制。

除了整体性能下降之外,长时间的测试可以显示性能在较短的时间尺度上的变化情况。 一些驱动器在不同时间内的性能差异不是很大,有些驱动器在进行垃圾回收期间性能会大幅下降,但是在其他时候会保持良好的性能,而其他驱动器则表现出不断变化的差异。 如果驱动器的性能周期性地降低到硬盘驱动器的水平,即使其整体的平均性能非常高,但使用起来可能感觉还是很慢。

为了最大限度地强调驱动器的控制器并强制执行垃圾回收和磨损均衡,该项测试在队列深度为32情况下,进行4kB随机写入。在测试开始之前,驱动器已经被写满了数据,测试持续时间为1小时。任何可用的空闲空间在测试的初期阶段都会被用尽,在测试结束阶段,即使是拥有最大预留空间的容量最大的驱动器也将达到稳定状态。 我们用最后400秒的测试来对驱动器进行打分,打分的依据是,稳定状态时每秒的平均写入次数和性能的标准差。

960 EVO的在稳定状态下的随机写入速度并不比960 Pro快得多,但比大多数消费级SSD要快得多。

960 EVO为高性能与一致性的相结合创造了新纪录。它比960 Pro慢一点,但性能的变化更稳定。

较高的一致性是一件好事。 对于960 Pro和960 EVO,从峰值性能到持续的稳定性能的变化过程看起来是相似的。

960 EVO在预留空间的响应具有更一致(和更高)的性能。

AnandTech Storage Bench—The Destroyer

Destroyer是一个非常长的测试,重复了IO密集型桌面使用的访问模式。这更像现实世界的使用情况,不像我们的Iometer测试,驱动器可能会偶尔中断,以进行一些后台的垃圾回收和缓冲区的刷新,但是这些空闲时间限制在25ms,所以它并不需要一整个星期来运行测试。

我们通过以下几个指标来衡量驱动器的性能:平均数据吞吐量,几个数据点的延迟,以及在整个测试过程中的能耗。

960 EVO比950 Pro和960 Pro要慢得多,但是960 EVO比东芝和英特尔的旗舰SSD更快。

960 EVO能够提供与其他高端PCIe SSD相当的平均服务时间,并且仍然比任何非三星的驱动器略快一些。

在异常的高延迟下,960 EVO也仅被三星950 Pro和960 Pro超越。

尽管960 EVO使用的是TLC NAND,且其功耗管理和960 Pro差不多,领先于最快的SATA驱动器,但仍然比最高效的SATA SSD更耗电。

AnandTech Storage Bench - Heavy

Heavy storage benchmark 比Destroyer的写请求要多,但总体上要短得多。 Heavy测试的总写入量不足以写满驱动器,因此性能不会下降到稳定状态。 该测试更能代表用户的日常使用情况,并且更容易受到驱动器峰值性能的影响。

在Heavy测试中,960 EVO的平均数据速率比950 Pro和960 Pro要慢,但与OCZ RD400相当,并且比Intel 750更快。

在平均服务时间方面,960 EVO能够排到第三名,尽管整体数据速率较慢,但其延迟比最小的950 Pro还更低。与SATA SSD相比,延迟差异都很小。

像960 Pro一样,当这个测试运行在满的驱动器而不是新擦除的驱动器上时,960 EVO具有较少的高延迟的异常值。 尽管驱动器的垃圾回收机制存在这个缺陷,但两个驱动器都具有易于控制的延迟。

在Heavy测试中,960 EVO功率与960 Pro和950 Pro几乎相同,比最快的SATA驱动器也没有差很多。

AnandTech Storage Bench – Light

Light storage测试比Destroyer或Heavy有更好的顺序访问特性和更低的队列深度,并且它是迄今为止最短的测试。它主要基于那些不高度依赖于存储性能的应用程序,因此这更多的是对应用程序启动时间和文件加载时间的测试。 该测试可以看作是日常使用中所有的小延迟的总和,但是将空闲时间修剪到25ms时,运行时间不到半小时。

与以前的ATSB测试一样,960 EVO并赶不上三星的基于MLC的950 Pro和960 Pro SSD的性能,但是比OCZ RD400稍快。 在这次测试中,在写满的960 EVO上,它落后于RD400。

960 EVO的平均服务时间比三星的其他的PCIe SSD稍慢,而竞争对手的PCIe SSD比它更落后一步了。

960 EVO以最小的异常高延迟排在第一位,但所有的PCIe SSD都比SATA SSD好得多。

而且,960 EVO的功率与三星的其他驱动器大致相同。

随机读性能

在队列深度从1到32变化的情况下,测试随机的4KB读请求。队列深度每三分钟加倍一次,总测试时间为18分钟。测试是在整个驱动器上进行的,在测试开始之前会将驱动器写满数据。给出的测试结果主要是在队列深度为1,2和4的情况下的平均性能,因为客户端的使用通常主要是由低队列深度操作组成的。

毫不奇怪,基于TLC的960 EVO的随机读取速度比基于MLC的 950 Pro和960 Pro更慢,但是960 EVO仍然比所有非三星驱动器都快。

960 EVO的功耗与三星的其他驱动器基本相同,这使其功耗在MLC PCIe SSD中处于劣势,但其比所有低性能的驱动器的效率更高。

与三星的其他固态硬盘一样,随机读取速度随队列深度增加而增加,直到队列深度达到16时才受到限制。

随机写性能

在队列深度从1到32变化的情况下,测试随机的4KB写请求。队列深度每三分钟加倍一次,总测试时间为18分钟。该测试仅限于在驱动器的16GB部分,一开始驱动器为空用以保存16GB的测试文件。给出的测试结果主要是在队列深度为1,2和4的情况下的平均性能,因为客户端的使用通常主要是由低队列深度操作组成的。

三星960 EVO的随机写入速度基本上与960 Pro和OCZ RD400A相当,而英特尔750则处于领先地位。

虽然960 EVO的功耗并没有像960 Pro那样高效,但还是远远优于其他的SSD。

960 EVO的比例与960 Pro基本相同:队列深度达到4的时候速率的增长就受到了限制,并且没有任何严重的热调节指示。

连续读性能

在队列深度从1到32变化的情况下,测试连续的128KB读请求。队列深度每三分钟加倍一次,总测试时间为18分钟。测试是在整个驱动器上进行,在测试开始之前会将驱动器内写满数据。给出的测试结果主要是在队列深度为1,2和4的情况下的平均性能,因为客户端的使用通常主要是由低队列深度操作组成的。

在测试中,960 EVO的顺序读取速度要比960 Pro稍高的。没有其他的SSD能在低队列的情况下提供这种级别的性能。

960 EVO的功耗略低于960 Pro,实际上它创造了低功耗的记录。

竞争对手的具有大散热器的驱动器可以在更高的队列深度下提供更好的性能,但是在M.2外形尺寸的限制之内,三星拥有巨大的优势。

连续写性能

在队列深度从1到32变化的情况下,测试连续的128KB写请求。队列深度每三分钟加倍一次,总测试时间为18分钟。该测试是在整个驱动器上进行的,测试开始时驱动器中写满了数据。给出的测试结果主要是在队列深度为1,2和4的情况下的平均性能,因为客户端的使用通常主要是由低队列深度操作组成的。

960 EVO的持续顺序写入速度远远低于960 Pro和几个其他的竞争对手,但是实际上要略高于去年的950 Pro。

960 EVO并没有打破任何功效方面的记录,只是因为960 Pro的存在。基于MLC的竞争者比基于TLC的960 EVO的功效更差。

对于几乎所有的顺序写入速度的测试,960 EVO都是有热限制的,但是在这个限制上,它可以比950 Pro或OCZ RD400做得更好。

混合型的随机读写性能

对于混合的随机I/O的基准测试,开始时单纯地进行读测试,并逐渐增加写入的比例,使用纯写入完成。整个测试过程中,队列深度为3,每个子测验持续3分钟,总测试时间为18分钟。与纯随机写入测试一样,此测试局限于在驱动器的16GB的部分,这个16GB的部分是空的,用以保存测试文件。

960 EVO本质上能与OCZ RD400并列第二,但在混合随机I/O的情况下,其整体性能上显着落后于960 Pro。

这次测试的960 EVO的功效并不是很高,但是与去年的950 Pro相比还是有很大的改进。

960 EVO的高性能表现主要来自于在纯写入测试的最后阶段的卓越表现。在其余的测试中,960 EVO并不像950 Pro那么快。

混合型的连续读写性能

混合型的顺序访问测试是在整个驱动器上进行的,队列深度为1。开始时单纯地进行读测试,并逐渐增加写入的比例,使用纯写入完成。 每个子测试持续3分钟,总测试时间为18分钟。驱动器在测试开始之前被写满数据。

960 EVO的混合顺序I/O性能在M.2 SSD中算得上是第二快了,在整体上能排第三。 性能上比950 Pro略有改善。

960 EVO的功效比大多数PCIe SSD好,但仍然远远落后于960 Pro。

960 EVO在第一阶段的纯读取测试中表现得非常棒,但其性能在80/20混合负载下比950 Pro或OCZ RD400差得多。 最差情况下的性能也不如RD400或960 Pro。

ATTO

ATTO’s Disk Benchmark是一种快速的免费测试工具,用于测试在各种传输尺寸下的驱动器性能。

在测试结束时,960 EVO和960 Pro的性能相当。 960 EVO需要更长的时间才能达到完全读取速度。

AS-SSD

AS-SSD是另一种快速的免费的基准测试工具。所有的测试都使用不可压缩的数据来进行,使其能够更方便地来关注哪些驱动器依赖于透明数据压缩。较短的测试时间使其能够更加合理地成为驱动器峰值性能的指标。

AS-SSD的顺序测试显示,960 EVO的峰值性能确实仅次于960 Pro,即使在较长的测试中,其他的一些型号也能胜过960 EVO。

空闲功耗

由于ATSB测试将空闲时间缩短到了25ms,所以它们的功耗曲线可能不够准确。在真实的客户端使用情况下,固态硬盘处理命令时空闲时间要远多于活跃时间。 我们的测试平台不支持SATA驱动器可以实现的最深的DevSlp省电模式,但是我们可以测量中间的slumber 状态下的电源使用情况,在这种状态下,SATA连接的设备和主机都进入低功耗状态,驱动器可以自由地进行其内部的节能措施。

我们还展示了在SATA链路处于活跃状态而非处于任何省电状态下,驱动器的空闲功耗。 驱动器需要能够在10毫秒以内从 slumber 状态唤醒,但仍然有足够的空间为突发的I/O增加延迟。因此,许多桌面系统在默认情况下不使用SATA Aggressive Link Power Management (ALPM),也不会在不使用device-initiated power management (DIPM)的情况下,部分开启ALPM。此外,SATA Hot-Swap 与DIPM的使用不兼容,因此我们的SSD测试平台在性能测试期间通常会关闭DIPM。

960 EVO与960 Pro在空闲状态下的功耗相同。通常情况下,我们测试平台的配置都不会使用任何显式的省电模式,因此960 EVO的空闲功耗大概为1.2 W,而大多数SATA驱动器大大低于1W。在使用NVMe省电功能的系统上,空闲时的功率将比最佳SATA驱动器高出几倍,而这并没有充分利用PCIe链路的电源管理。

结束语

如果三星960 Pro不存在,且除Samsung之外的任何人都发布了960 EVO,这将是今天SSD市场上可靠旗舰产品。这显然比Intel 750快很多。在真实的工作负载下,其性能与OCZ RD400相当。它通常要比去年的950 Pro略慢,但它确实改善了950的一些比较严重的缺陷。 960 EVO在工作负载下更加节能,而且其厂商建议零售价要低于目前其他高端PCIe SSD的零售价。

当然,960 Pro实际上是存在的并正在与960 EVO一起发布。看起来这两款产品在PCIe SSD市场中的地位将和850 Pro 与 850 EVO 在SATA SSD市场中的地位相同。 尽管960 Pro的性能位居榜首,但是960 EVO将会是更受欢迎的产品。 EVO系列在价格和性能上都不算是低端的驱动器,虽然在中档产品中它们可能不是最实惠的选项,但它们的性能都很不错,这得益于其使用了与Pro一样的高端SSD主控。 不同于英特尔的600p,960 EVO与其他的SATA SSD相比,有了很大的升级。

RD400驱动器的唯一优势就是在其保修期和耐用性,960 EVO的三年保修期和0.3 DWPD并不完全符合高端的配置,但是也不足以低到引起很大的关注。 960 Pro将提供2TB的选择以及更高的性能,但这些都是昂贵的奢侈品。 960 EVO将以“足够好”的性能抢占大部分PCIe SSD市场。

目前正在准备测试Plextor M8Pe,我们预计它不会超过OCZ RD400或三星960 EVO,但如果达到与其相匹配的性能,可能会使M8Pe比960 EVO更受欢迎。唯一能阻止960 EVO成为PCIe SSD默认推荐的产品的途径是,一些基于MLC的驱动器能够提供与比960更优惠的价格,并且性能还能与其相接近。