秒殺一切MLC！史上最強SLC SSD大測試

    2007年，一項新的、成熟的技術——固態硬盤出現在大家面前，并且快速的受到廠商與高端用戶的青睞，廠商希望切入存儲這塊豐厚的市場，高端用戶則追求極致的性能。

    2008年，固態硬盤得到大力發展，因為2008年NAND閃存生產廠商都將進入新一代制程的轉化，由此帶來的產能增加，將讓閃存價格進一步下滑，同時由于磁盤主控的山寨化，使得固態硬盤成本降低。

    2009年，固態硬盤依舊是不溫不火，山寨方案依舊是憑借價格優勢大行其道，加上一些稍有名氣的廠商貼牌生產，讓普通用戶無所適從，對SSD的印象大幅降低，難道SSD真的是傻快，穩定性欠佳，某些方案甚至不如機械硬盤的產物？

    實際上，SSD的產品初衷是完美的。造成現在凌亂的局面，是迫于成本的原因。一方面高端主控方案雖然性能穩定性俱佳，但價格不是一般人能接受，像intel和海盜船的產品售價都很貴。另一方面，存儲芯片上，SLC與MLC的規格一直就不在同一水平上，SLC固然很好很強大，但限于單顆芯片容量的限制，做到成品的話，就是容量又小又貴。而MLC由于單顆芯片容量可以做的很大，就能夠在現階段給人平易近人的價格感受。

    那么，SLC與MLC，高端主控方案與山寨主控方案，究竟差在哪里？讓本文給您答案。

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    對存儲產品來說，架構上都是一樣的，數據接口，磁盤主控、存儲介質。SSD與機械硬盤的差異在主要體現在存儲介質上。而SSD之間的區別，除了主控外，就是存儲介質（SLC與MLC）了。

    固態硬盤的結構相比機械硬盤，無非是原來機械部分的馬達碟片換成了閃存顆粒，磁盤主控芯片、PCB總線連接接口均保留下來。換句話說，SSD相對機械硬盤，架構沒變，改變的僅是存儲介質。

SSD纖細的身材來自于存儲介質的巨變

    實際上，國際上生產磁盤控制器的廠商不少，但基本是術業有專攻，在各自領域獨樹一幟，像我們常見的Marvell，憑借著芯片成本和性能間的完美契合，可說是占據了機械硬盤的半壁江山。但在其它領域，就不是那么游刃有余了。而三星光磁生產的主控芯片雖然性能出色，可無奈較高的芯片單價，所以在大多數機械硬盤上難尋其宗，但是依托其母公司的大而全的優勢，其磁盤主控均被三星硬盤所采用。而LSI和WD的主控，由于出貨量很小，基本是很難看到，希捷硬盤中某些特定型號采用過LSI主控，而WD雖然擁有主控技術，但也僅在自家的velociraptor中采用過。

市占率較高的磁盤控制器Marvell 88i8845C-BHG2

    對存儲產品來說，磁盤控制器的優劣決定了存儲產品的性能和安全性，也是存儲產品中最重要的部件。傳統硬盤領域上，磁盤控制器主要由Marvell、三星、LSI幾家生產。遺憾的是，由于機械碟片和閃存芯片工作原理和物理架構差異太大，傳統的磁盤控制器產品不能用在閃存產品上。

    SLC全稱單層式儲存 (Single Level Cell），是指一個Block（塊，Flash的基本存儲單元，也可稱為Cell）只有兩種電荷值，高低不同的電荷值表明0或者1，因為只需要一組高低電壓就可以區分出0或者1信號，所以SLC最大的驅動電壓可以做到很低。

    要說當今SSD的最強方案，當屬intel了，即使是MLC的產品，甚至都比別家采用SLC的產品性能高。intel方案的產品性能高，與intel研發的PC29AS21AA0主控芯片有很大關系，此外，存儲芯片采用Micron為其特作的29F系列閃存芯片，性能較山寨采用的三星閃存芯片要好上不少。

    主控對磁盤性能的影響是很大，圖中為INTEL方案的寫入原理，可以看出智能寫入是JM602所欠缺的。

   
左為X25E 右為X25M

   
左為X25E 右為X25M

   
左為X25E 右為X25M

   
左為X25E 右為X25M，唯一的不同就是芯片

    從內部構造上看，除了存儲芯片不同外，X25E和X25M完全一致。不過雖然是20顆單顆容量為2GB的閃存，但SSD整體容量僅有32GB，失去的8GB去哪了呢？筆者推測應該是INTEL為了追求穩定，對磁盤內部使用類似RAID 5的設計。

    金士頓官方給出的ssdnow X25-E SATA SSD性能數據為讀取速度250MB/s，寫入速度達210MB/s，而X25-M的性能數據為讀取速度250MB/s，寫入速度70MB/s，可以說，兩款產品的性能差距主要在寫入上。

    現在山寨SSD當道，與JM602不無關系。只要能夠將閃存顆粒焊在PCM上，再通過JM602與SATA進行連接，一款山寨版SSD就誕生了。既然是速成的產品，自然有其弊端，那就是穩定性差，使用的閃存顆粒追求成本，品質一般不佳。

    JM602方案中，一般采用MLC閃存芯片，這樣的話，寫入方面甚至有時比傳統機械硬盤還差。為了彌補這樣的劣勢，JM602進化了，一顆不行我來兩顆，本已經是單芯片8通道的設計，再多上一組8通道，在兩顆J,602間進行內部RAID 0，以提高性能。

    山寨版固態硬盤一般采用采用三星MLC閃存顆粒，顆粒編號為K9HCG08U1M，采用SAMSUNG 50nm工藝NAND Flash，單顆容量達到8GB。

    在主控方面采用的是JMicron出品的JMF602芯片，功能不錯，但就是穩定性差些。

    值得一提的是，固態硬盤內部換使用了JMicron出品了一款名為JMB390RAID控制器，它可以將兩個JMF602控制器聯合起來，組合成性能更強的SSD RAID存儲模式，也就是大家俗稱的“SSD內部RAID”，使得性能有很大的提升。

    通過前文的介紹大家可以了解到，此次我們測試的目的是對比SLC與MLC的差異，測試產品方面，使用采用intel主控方案的金士頓X25-E和intel X25-M，以及jm602方案的單芯片以及雙芯片JM602方案的SSD進行測試。

    硬件方面，為了不讓系統中其它配件成為影響硬盤發揮性能的瓶頸，所有配件均使用最強的產品，以SSD間的真實性能區別。

    測試中，使用Intel至尊版I7 965并超頻至4G，12GB海盜船統治者內存同步到1866MHz，主板采用基于X58芯片組制造的華碩Rampage II extreme，為了避免掛載系統盤對測試磁盤性能的影響，系統盤使用SAS 5805作為磁盤控制器，減少ICH10R的負載壓力，測試盤一律掛在ICH10R上！

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    HD TACH是一款專門針對硬盤底層性能的測試軟件。它主要通過分段拷貝不同容量的數據到硬盤進行測試，可以測試硬盤的連續數據傳輸率、隨機存取時間、突發數據傳輸率及CPU占用率。

    筆者首先測試經典的HD TACH，SLC狀態下的X25-E，讀寫性能出色，且曲線平滑，沒有大的波動，從中可以體現出intel的PC29AS21AA0磁盤主控芯片品質出色。

    通過上表可以直觀的看到：在傳輸率比拼上，讀取上MLC還可以抗衡一下，但在寫入方面，MLC輸得很慘，即使使用RAID 0進行彌補，和單主控的SLC還是差距不小，寫入上MLC可以說是完敗。

   HD TUNE是一款小巧易用的硬盤工具軟件，其主要功能有硬盤傳輸速率檢測、健康狀態檢測、溫度檢測及磁盤表面掃描等。另外，還能檢測出硬盤的固件版本、序列號、容量、緩存大小以及當前的Ultra DMA模式等。

    從另一款基準測試軟件HD Tune成績看，平均傳輸率也高達270MB/s，在RAID模式下CPU占用率為1%。

    通過上表可以直觀的看到：芯片的體制對存儲時間是有影響的，一般山寨方案采用的閃存芯片，在存取時間上與micron有0.1ms的差距。需要承認的是，RAID 0方案的JM602的確可以提高性能。

    新版的HD Tune 3.5中，加入了IOPS的測試。IOPS即I/O per second，即每秒進行讀寫（I/O）操作的次數，多用于數據庫等場合，衡量隨機訪問的性能。數值越大，則存儲的真實反應速度越快。

    從測試結果看，金士頓X25E的性能只能用強悍來形容，很難想象這是一顆SATA硬盤能夠跑出的成績。

    要知道，IOPS對于服務器應用來說，是十分重要的，而隨機IOPS又是鑒定磁盤性能的非常好的方法。從成績來看，讀取上MLC產品還可以拼一拼，但在寫入上，SLC擁有無法逾越的優勢。

    Futuremark最新一代基準測試軟件PCMark Vantage，結合時代應用專為Windows Vista打造，可以模擬目前多數電腦的實際應用測試。PCMark Vantage可以衡量各種類型PC的綜合性能。從多媒體家庭娛樂系統到筆記本，從專業工作站到高端游戲平臺，無論是在專業人士手中，還是屬于普通用戶，都能在PCMark Vantage里通過得分了解自己電腦的各組件性能強弱。筆者的測試基于硬盤測試部分。

    PCMark Vantage的磁盤性能測試不同于前面幾款理論測試軟件，它是盡可能的模擬用戶在日常使用中的實際硬盤讀寫情況，包括vista啟動、各種程序啟動、文件搜索、大文件打開等等，這些應用沒有一樣是需要持續讀寫某一區塊的，基本上可以算作是隨機讀取各種小文件，因此對于硬盤的尋道時間特別敏感。

    PC Mark vantage的得分高低跟存取時間有很大的關系，不過在SSD產品之間，存取時間的差異基本在伯仲之間，所以得分高低依靠的是讀取與寫入。從測試結果上看，寫入是對得分的影響是決定性的。金士頓X25E憑借寫入的優勢一馬當先，而雖然JM602 RAID 0方案寫入速度較普通MLC產品稍強，不過執行效率的劣勢拖垮了其得分。總體上看，MLC與SLC在性能上差距明顯，intel方案較jm602強悍的多。

    至此，SLC與MLC芯片的SSD對比測試就此結束了，所有的測試成績進行分析對比后，可以得出以下結論：

從芯片的讀寫性能上比較，SLC讀寫性能對MLC而言，MLC是不可逾越的；
• SSD的性能優勢主要依靠RAID來提高，但通道數一味增長并不是好事。帶來的安全和穩定隱患值得商榷；
• 存取時間上，與磁盤主控芯片關系不大，主要取決于存儲芯片的品質；
• SLC對磁盤主控要求更高，像intel的芯片同時支持SLC和MLC，但使用SLC后，內部進行了類似RAID 5的設計，雖然是總共40GB的容量，但不得已減小容量至32GB。

SLC的芯片容量比身價不菲

    單從性能和安全性上講，SLC絕對是SSD的首選，通過測試，我們能從各款測試軟件中得出SLC完勝的結果，而安全性上，架構上MLC已經輸了，比SLC更易出現數據錯誤是不爭的事實。

    SSD與傳統機械硬盤不同，即使是大容量的硬盤，在架構上與小容量硬盤也是一樣的，區別僅是盤片數量。這就給大容量硬盤的降價留下了不小的空間。且隨著碟片單碟容量的提高，不僅是容量，性能也能同步提升。用戶可以花合理的價格買到更強性能的硬盤。可不幸的是，SSD不是這么回事！芯片架構決定成本，雖然單顆SLC芯片價格和MLC芯片價格差不多，但是存儲密度上不去，給用戶的直觀感覺就是SLC容量既小又貴。如果磁盤主控芯片沒有進步的話（對MLC進行優化），即使更新換代了幾次，容量翻了幾番，我們也很難享受到SLC現有的性能！！！但如果我們換一種思路，但凡可以裝載系統的SLC產品價格降到主流水平，那么MLC產品的生存意義就不是很大了。畢竟我們已經有了1.5T 2TB這樣的超大存儲盤來存儲數據了。■

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