小SSD的大门道

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  新的SSD硬盘与机械硬盘的结构有着明显的不同,它由控制单元和存储单元(FLASH芯片)组成,因此相比传统的机械硬盘,SSD快速随机读写的延迟极低,相对于传统的机械硬盘动辄十几毫秒的寻道时间来说,SSD的寻道时间通常只有其百分之一。再加上SSD对算法和数据读写、排列机制的优化,使其性能要远高于机械硬盘。但是遗憾的是,早期SSD由于工艺和成品率的限制,所以价格往往高得令人无法接受。随着工艺的成熟,小容量SSD的价格逐渐变得“亲民”,用小容量SSD作为系统启动盘、机械硬盘作为数据盘储存文件已经成为一种时尚的搭配方式。但是与机械硬盘不同的是,SSD的规格和参数繁多,在性能表现上,不同的产品有着极大的差距。因此如何从市面上种类繁多的SSD中选择一款性价比出众的产品成为了困扰很多用户的问题,本期我们就从影响小容量SSD硬盘(128GB以下)性能的多个方面着手进行分析,以帮助大家选出适合自己的产品。
  主控性能是关键
  一提到SSD,许多消费者可能就会很自然地联想到一个字:快!没错,在真实应用环境中,优秀的SSD产品确实要比主流的机械硬盘快得多。但SSD究竟快在哪里?许多人可能会认为是SSD持续读写能力很强,然而,持续读写能力只是SSD的一个指标,在很多实际应用中,SSD能有优秀的表现恰恰不是靠惊人的持续读写速度,而是比机械硬盘高出几十甚至上百倍的小文件随机读写速度,而SSD的主控芯片是决定这一性能优劣的关键因素。
  对于一款SSD产品来说,主控芯片是其大脑,它不但担负着合理调配数据在各个闪存芯片上读写的任务,还要承担连接闪存芯片和外部SATA接口的工作,并实现数据中转的功能。不同的主控之间的性能相差非常大,它们在数据处理能力、算法和对闪存芯片的读写控制上会有非常大的不同,这直接决定了SSD产品性能的高低。选择一款性能优异的SSD,了解SSD厂商在主控与芯片方面的搭配方案显得尤为重要。就目前来说,生产SSD主控芯片的主要有英特尔、SandForce、Marvell、Indillinx、三星、东芝以及JMicron等厂商。
  英特尔主控
  半导体工业头号巨人英特尔在SSD领域可谓当仁不让,如今市售的主流英特尔品牌SSD使用的PC29AS21AA0、PC29AS21BA0主控芯片在持续读取和低延迟方面表现优异,随机读取速度快,非常适合作为系统盘使用。此外英特尔主控在算法方面也独树一帜,写入放大较低,令SSD寿命更有保障。目前市场上采用英特尔主控的主流产品为英特尔320系列。
  SandForce主控
  在SSD主控领域,SandForce的实力也比较强,在民用级SSD主控方面,SandForce的主控借助独特的压缩算法将写入放大降低到0.5倍以下。例如需要写入10MB的数据,主控可以将这些数据压缩到5MB以内,然后再写入到NAND 闪存中,这样一来就可以大大减少闪存的实际磨损,增加使用寿命,不过这种算法不能压缩已经压缩过的或者被加密的数据。表现在实际使用上,这种主控在打开或运行常见的应用程序和文件时,其读写速度在同类产品中比较出众,但是在读写一些无法压缩的文件时性能较低。例如,AS SSD测试软件会采用不可压缩的数据进行测试,此时这种主控的SSD产品的表现就不是很理想。此外,数据压缩算法还会产生一定的延迟,因此这种主控的随机读取IOPS速度就受到一些影响,也就是说它在低深度下随机读取能力并不是很出色。另外值得一提的是,该主控原生支持SATA 6Gb/s接口。
  如今市面上消费级的SSD硬盘大多使用SF-2200的主控,国内用户比较熟悉的有金士顿的Hyper-X系列,还有OCZ的Agility 3、Solid 3和Vertex 3系列以及海盗船的Force系列。
  Marvell主控
  Marvell作为机械硬盘芯片领域的领导者,虽步入SSD领域的时间较晚,但凭借其强大的研发能力一出手便技惊四座,Marvell 88SS9174系列控制芯片作为第一款支持SATA 6Gb/s接口的产品,一上市就凭借其优秀的持续读写能力和随机读写能力赢得了广泛认同,曾经在高端市场上叱咤风云的镁光Cruial RealSSD C300使用的就是Marvell 88SS9174-BJP2的主控。如今市面上使用Marvell主控的SSD代表为镁光Crucial M4系列产品,它使用的是该系列芯片的高端版本88SS9174-BKK2主控,在刷入最新的固件之后,其最大持续读取能力高达500MB/s以上,这个速度已经十分接近SATA 6Gb/s接口的理论最高速度。值得关注的是,与SandForce主控不同的是,Marvell主控能力的发挥不需要特殊数据条件,即便在不可压缩的数据环境下也同样可以达到其标称速度。
  目前市面上除了镁光Crucial M4系列产品外, 英特尔 510系列和浦科特M2S系列SSD也使用了Marvell最新的88SS9174-BKK2主控,性能表现优异。
  Indilinx主控
  Indilinx是一个年轻的主控厂商,目前市场上较为常见的主控芯片为Indilinx IDX110(Barefoot),其核心是一颗ARM7嵌入式处理器,主频为233MHz,支持16MB~64MB缓存和4条16位闪存通道。其最新版本的IDX110M01-LC(ECO)最高持续读写性能可分别达到230MB/s和140MB/s,表现尚可,但其随机读写速度中规中矩,并不算理想。今年,Indilinx被OCZ科技收购,7月20号,OCZ发布了最新款的SATA 6Gb/s控制器,代号为“Everest”。据称这款主控芯片除了在传输接口上支持到6Gb/s之外,架构上也舍弃了RSIC,改为采用ARM ASIC、双核心架构,并支持最新的TLC NAND Flash、最高达1TB的容量,同时也提供NCQ、TRIM、Over-Provisioning、SMART等功能,连续读写速度最高可达500MB/s。不过使用这款主控芯片的SSD至今未在市面上露面,具体产品表现如何还不得而知。
  其他主控
  三星、东芝、JMicron也在纷纷涉足主控领域,但在性能方面尚未有所突破,暂时无法与性能强劲的英特尔、SandForce和Marvell等厂商的主控相比。台湾厂商JMicron推出的主控从表面上看持续读写能力尚可,但是作为SSD最重要的4KB随机读写速度却非常低,甚至远低于传统的机械硬盘,而且导致在运行较多任务的时候经常出现系统卡顿现象。存储业的巨头三星电子早期推出的产品从主控、颗粒到缓存,全部由自家生产,但性能表现平平,仅比JMicron略强,很难勾起消费者的购买欲望。东芝虽为日本最大的半导体制造商,但其SSD主控方面的表现同样令人失望,第一代的TC58NCF602GAT主控芯片只不过是JMicron JMF602的改良版;第二代的T6UG1XBG也不过是JMicron JMF618的“马甲”,都是持续读写能力尚可、4KB随机读写性能低下的产品,即便它们很便宜,CHIP也不建议用户购买采用这些主控的SSD产品。
  容量外形按需选
  市场上主流的SSD大多为标准的2.5英寸规格,并采用SATA 3Gb/s或者SATA 6Gb/s接口,当然也不乏为特殊使用环境准备的1.8英寸或者特殊形状的SSD,不过目前这些“异形”SSD的价格在同等容量下要远高于标准2.5英寸的产品,选择的余地也较少。如果笔记本电脑支持在光驱位安装扩展硬盘的话,则可以购买一个转换托架将原来的2.5英寸硬盘安装在光驱位,在原来的硬盘位安装SSD硬盘,这样可以做到速度与容量兼顾。如果是没有光驱的超轻薄产品,则可以通过笔记本电脑厂商的官方网站了解产品是否带有mSATA接口,很多主流产品如ThinkPad X220就可以安装mSATA接口的SSD硬盘,以实现SSD与机械硬盘并存的双硬盘系统。不过目前市面上m-SATA接口的SSD只有英特尔和少数国内小厂的产品可选,性价比也不算高,CHIP建议暂时观望。当然对于绝大部分的台式机用户来说,机箱都拥有足够的空间,采用SSD硬盘与机械硬盘搭配的方案是最佳之选。
  在SSD容量选择方面,升级SSD的主流用户一般都是拿SSD作为系统盘使用,如果使用Windows 7系统再安装必要的常用软件,那么实际磁盘占用容量通常会在30GB~40GB左右。由于SSD控制器会使用所有的可用空间做垃圾回收和磨损均衡,保证一定的可用空间可以提升SSD的效率并减少写入放大,进而延长SSD的使用寿命。所以CHIP建议这类用户至少要选择60GB以上容量的SSD。对于预算更充足的用户,CHIP建议直接购买120GB容量级别的SSD,通常小容量SSD的NAND颗粒数较少,无法满足主控通道全开的需求,由于主控是多通道并行读写,工作通道数越多主控的性能发挥越充分,而通常120GB容量SSD的NAND颗粒可满足大部分主控的通道数需求,让主控充分发挥其性能,所以选择较大容量的SSD给我们带来的不止是容量的增加,性能提升也十分明显。
  高性价比SSD
  目前60GB~80GB级别的小容量2.5英寸SSD硬盘,使用Marvell 88SS9174-BKK2主控的镁光Crucial M4 64GB SSD有着比较突出的表现,它的持续读取能力逼近SATA 6Gb/s接口的极限速度,持续写入能力也达到了100MB/s以上。最重要的是其随机读写速度也大幅领先于同规格产品,在价格方面与同级别的OCZ Solid3 60GB差别不大,而与容量更高的英特尔320系列80GB产品相比有较大的优势,值得购买。
  120GB级别2.5英寸SSD相比其同系列的小容量型号速度均有所提升,同样使用Marvell 88SS9174-BKK2主控的镁光Crucial M4 128GB SSD也有不俗的表现。相比自家64GB的产品,镁光Crucial M4 128GB在持续写入速度方面优势非常明显,随机读写能力也有了进一步的提升。同容量级别的英特尔320系列120GB和OCZ Solid 3 120GB产品的表现也可圈可点,值得一提的是OCZ Solid 3 120GB的价格只有1099元,可谓物美价“廉”。mSATA接口的英特尔310 80GB SSD的表现与标准2.5英寸的英特尔320 80G SSD类似,如果预算充足则购买该产品给无光驱的笔记本电脑升级也是一个不错的选择。
  了解完了各款SSD的价格和性能,最后我们要谈一下SSD的售后问题。英特尔的SSD产品保修服务较佳,如今主流的英特尔320系列SSD质保期为5年,而OCZ Solid 3系列为3年。虽然镁光SSD的质保期也为3年,但是由于渠道混乱、水货横行,所以实际质保会有部分缩水。对于一般用户而言,英特尔320系列SSD是放心实用的选择,而对于追求极致性能的用户,镁光Crucial M4系列则是不二之选。OCZ Solid 3系列价格相对较低,性能表现尚可,在售后方面也有不错的保障,是两者之间的折中选择。
  
  SSD的关键技术
  
  写入放大
  写入放大是当SSD写入一定量的数据时,写入的数据量与实际擦除的区块容量之间的比值。在SSD中,数据是按块组织的,这一点与传统硬盘一样,而与传统硬盘不同的是,SSD中的块大小是固定的。比如,NAND闪存的块规定为512KB,那么即使一个待写入的数据块只有4KB,也必须占用一个块的空间。一旦这个块中任何一部分数据需要修改,主控也必须将该块全部擦除,然后再重新写入。而在执行这些操作的时候,移动或重写数据的操作将会不止一次,多次的操作不但会增加写入数据量、减少SSD的使用寿命,而且还会占用NAND闪存的带宽,间接影响到SSD的随机写入性能。
  垃圾回收
  当所有SSD的空闲空间几乎都曾写入过数据之后,继续写入新数据的过程就会变得缓慢,因为写入数据之前需要先擦除空间中原有的数据,这个操作会占用NAND闪存的带宽和主控资源。因此当NAND闪存的空闲空间被消耗到一定程度后,主控芯片就会将所有标记为“无效”的块和页进行统一擦除操作。将这些离散的空间整合起来重置为“空白”的块空间,这个操作就叫做垃圾回收。主控芯片会自动寻找到当前使用频率较低的块进行垃圾回收,以使NAND闪存的磨损更加平衡,减少某个块被频繁读写的次数。但是如果SSD经常进行垃圾回收处理,频繁地将一些区块进行擦除操作,就会对SSD的寿命产生影响。如何设定垃圾回收的频繁程度,在寿命和性能上达到平衡,同样十分考验厂商的设计功力。
  IOPS
  IOPS(Input/Output Operations Per Second),即每秒进行读写(I/O)操作的次数,是磁盘性能的一个重要指标,它在很大程度上决定着系统在执行多任务时的响应速度。如果你喜欢同时打开许多程序,例如QQ、Office、浏览器窗口和游戏等,如果所用SSD 的IOPS较低,那么系统就容易出现卡顿的状况,甚至会导致程序出错或死机,即便你拥有多核心的CPU和大容量的内存也无济于事。
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