随着电脑硬件的更新，NVMe已经取代SATA成为固态硬盘的首选协议。近日金士顿推出了全新的入门级NV1系列，采用PCIe 3.0 x4接口和NVMe 1.3协议，提供500GB、1TB和2TB三种容量选项，本次我们评测的是2TB版本。
NVMe协议支持HMB主机内存缓存特性，对于入门级常见的DRAMLess无缓存方案SSD有性能加成，这一点是SATA协议所不具备的。
金士顿NV1 2TB使用了单面PCB布局，对于轻薄笔记本电脑非常友好，单面2TB大容量对于硬盘安装位置紧缺的笔记本电脑来说是一个好消息。
我们手中的这颗金士顿NV1 2TB样品使用了群联PS5013-E13T主控方案，搭配3D QLC闪存，仅代表本次测试样品的情况。
测试平台及信息识别
测试平台：
CPU：Intel Core i9-11900K@5.1GHz
主板：技嘉Z590 AORUS PRO AX
内存：DDR4-3600 8GBx2
硬盘：OCZ VT150 240GB（系统盘）
金士顿NV1 2TB（FW：EDFK5N09）
系统：Windows 10 20H2
驱动：微软默认stornvme
设置：除特别说明以外，关闭ASPM及APST节能
CrystalDiskInfo信息识别：
CrystalDiskInfo已经可以满足我们对NVMe SSD健康信息的全面识别需求。如果需要更多高级功能，可等待未来Kingston SSD Manager更新后提供对NV1的支持。
Smartmontools信息识别：
Smartmontools是一个开源工具软件，可以识别NVMe固态硬盘的温度限制信息以及APST预设，这些信息同NVMe固态硬盘的节能及热管理策略有关。
此外，smartmontools还可以查看NVMe固态硬盘的过热事件历史（次数和持续时间），Thermal Temp 1 Transition Count和Total Times这些记录是永久性和累积性的，不会随关机或格式化而清零。
可能有朋友已经发现，在上图中金士顿NV1有两个温度读数，第二温度传感器通常出现在高端NVMe固态硬盘上，通常较低的第一个温度读数源自闪存，第二个较高的温度读数源自主控。不过金士顿NV1的情况有些特殊，它的第二温度读数表达的是SSD历史最高温度记录，而非主控当前温度。
基准测试
基准测试1：理论带宽测试
这个测试是为了验证SSD能否达到其标称的性能指标。金士顿只为NV1提供了顺序读写2100/1700 MB/s的性能指标。CrystalDiskMark测速结果很容易达到这一标称值。
实测的4KB随机读取性能约为297K IOPS，4K随机写入约474K IOPS。
基准测试2：PCMark 8测试
金士顿NV1 2TB的PCMark 8存储测试成绩为5080分，这个成绩并不差，跟搭配TLC闪存的PS5013-E13T方案基本属于同等水平。
当然，由于SLC缓存以及GC垃圾回收算法的影响，空盘的测速成绩通常被认为是不可靠的。不过我们可以将这个成绩作为基准，在后续的SLC缓存测试中作为参考。
基准测试3：温度压力测试
在室温24度、被动散热、关闭ASPM及APST节能的条件下，金士顿NV1的待机温度为38度。
204秒开始可观察到较为温和的限速行为，从257秒开始可观察到限速变得更加明显，读取速度大体上是在1487~1679 MB/s之间波动。
测试过程中最高温度69度：
最终稳定阶段的温度为65~66度：·
基准测试4：NVMe节能特性
NVMe固态硬盘支持ASPM和APST两套节能机制，它们可以协同工作，降低空闲时段内的功耗和温度。
ASPM是PCIe设备的活动状态电源管理（Active State Power Management），它通过在空闲时将PCIe链路置于电气空闲状态来实现降低功耗目的。NVMe固态硬盘支持L1待机模式，需要在Windows电源选项-PCI Express-链接状态电源管理中选择“最大电源节省量”才能启用。在一些平台上，主板BIOS设置拥有最高优先级，能够无视Windows电源选项中的设置直接对ASPM节能进行管理。
设置后可通过HWiNFO64来确认NVMe SSD已开启ASPM节能（下图中显示L1 Entry）。
APST是NVMe协议中的自动电源状态切换（Autonomous Power State Transition）功能。NVMe固态硬盘的主控可以通过模块化设计，针对不同电源状态关闭一些功能模块来降低空闲时段的功耗，并由此带来更低的待机温度。
从NVMe 1.2开始，NVMe固态硬盘可以定义3个活动电源状态（PS0/PS1/PS2）和两个非活跃电源状态（PS3/PS4），并根据需要在它们之间自动转换。下表中金士顿NV1的最大功耗数据源自smartmontools读出值，功耗数据并不一定准确，我们只需关心进入延迟和退出延迟两项信息，二者相加后需小于等于指定范围方能进入该电源状态。
我们通过修改注册表解锁电源计划中相关设置项，手动设定200ms超时、15ms延迟限制，这样一来金士顿NV1在连续空闲超过200ms后就可以自动进入PS3电源状态。如果将延迟限制修改为50ms或更高，NV1就能在空闲超过200ms后自动进入PS4电源状态，但从PS4唤醒时的延迟也会比PS3更高。
APST就是在闲置功耗和使用性能之间的一个均衡，多数情况下，这些设定无需用户亲自干预，因为Windows已经为不同电源计划提供了一套预设：
为了展现金士顿NV1在开启节能特性之后的表现，我们手动设置了200ms超时和15ms延迟约束进行开启节能后的性能测试。NV1的闲置待机温度从38度下降到24度，开启节能后降温效果明显。
由于APST是有空闲超时机制的（默认从50ms到200ms不等，数值越大，越不易进入节能），所以CrystalDiskMark这类连续测试、成绩取最大值的软件不会体现其影响。
在空闲超时200ms、延迟约束≤15ms的设定下，PCMark 8存储测试成绩从5080下降至5075，开启节能后对性能的影响有限。
节能特性是在待机温度和使用性能之间的一个均衡。对于非连续满载的使用方式来说，较低的待机温度意味着更大的温度上升空间，短时间的突发读写活动就不易触发严重的过热限速。笔记本电脑默认会启用ASPM和APST两种节能特性，台式机的话选择高性能或卓越性能电源计划可以自动禁用ASPM节能，并限制APST节能，以便更充分地发挥金士顿NV1的性能。
进阶测试
进阶测试项目1：SLC缓存及过半盘使用性能
金士顿NV1在空盘状态下的SLC缓存容量过于庞大，HDTune文件基准已经无法胜任，需要在删除文件分区的情况下用IOMeter进行顺序写入，根据写入速度下滑点确定SLC缓存容量。测试结果显示金士顿NV1 2TB在空盘状态下大约有500GB容量的可用SLC写入缓存，缓存外的顺序写入速度在40~75MB/s之间波动。
现在有一个好消息和一个坏消息：好消息是，缓存外写入速度虽然不太理想，但是在多数家用电脑系统盘以读取为主的使用模式下，实际性能并不差；坏消息是500GB的海量SLC缓存只在空盘时提供。
无论是CrystalDiskMark还是PCMark 8存储测试成绩都告诉我们，金士顿NV1在盘内空间使用率50%的情况下完全不会有掉速之忧。
HDTune文件基准测试告诉我们，50%空间使用率下金士顿NV1 2TB的可用SLC缓存容量大约42GB。
进阶测试项目2：不同空间使用率下性能测试
此外我们还在不同空间使用率下测试了PCMark 10快速系统盘基准和完整系统盘基准两项测试，并发现了一些有趣的现象。在快速系统盘基准测试中，从0%到95%空间占用，金士顿NV1 2TB的性能没有任何衰减：
而完整系统盘基准测试测试中，50%半盘状态下的成绩相比空盘时下降一半左右，而后随着空间使用率的增长又有小幅回弹，但总体上性能是要比空盘时降低至少44%。如果从导出的Excel报表来看，所有测试项目的成绩均出现不同程度的下滑，无一例外。从PCMark 10完整系统盘测试的成绩来看，这个时候的性能大体上相当于使用TLC闪存的入门级无DRAM缓存SATA固态硬盘。
PCMark 10的快速系统盘基准和完整系统盘基准其实是有一些重叠项目的：cps1（写入测试，拷贝339个JPEG文件，共计2.37GB数据写入到SSD）、cps2（混合读写测试，同盘拷贝339个JPEG文件）、cps3（读取测试，从SSD读取339个JPEG文件）、exc（Excel应用测试）、ill（Adobe Illustrator应用测试）、psl（Photoshop轻负载使用测试）。
这些项目在快速系统盘基准中单独测试时都没有出现性能下滑，而到了完整系统盘基准，和更多其他项目一同测试时就出现了严重的掉速，只能说明一个问题：NV1的性能表现受使用强度的影响非常大。这个使用强度主要是指一段时间内的写入量：快速系统盘基准测试整个过程只会产生23GB的写入量，而完整系统盘基准测试整个过程写入高达204GB。
有朋友可能会感觉，PCMark 10快速系统盘基准的测试压力似乎太小，而完整系统盘基准的测试压力又有些偏大。实际上，家用电脑系统盘的常见工作，如系统启动、游戏和应用加载这些工作，都是以读取为主。在进行这些工作时QLC SSD的压力甚至会比快速系统盘基准中的Photoshop轻负载使用更低。
日常中轻度使用过程中有足够时间给SSD完成缓存释放，那么NV1使用起来和TLC固态硬盘差别不明显。但如果使用强度较大，SLC缓存被写爆，QLC闪存的劣势就会显露无遗，GC垃圾回收和由测试程序发起的硬盘读写请求撞车，将严重拖累使用性能。这个拖累是全面性的，包括读取性能也会受到影响（譬如上面的cps3测试照片文件读取）。
进阶测试项目3：Chia硬盘挖矿缓存盘应用
之前和大家探讨过Chia个人矿工方案，这个测试的环境为酷睿i9-9900K平台，除开启内存XMP之外，其他BIOS设定取默认值。Plotter使用4线程，缓存盘使用金士顿NV1 2TB，目标存储盘使用机械盘。单任务测试，仅使用5小时23分就完成了一个P盘任务，表现属于中上游水平。
单个P盘任务对金士顿NV1产生写入量1792GB，读取量1807GB。
金士顿NV1 2TB的官标写入耐久度为480TBW，这个数据是依照JESD218标准来计算的。通过Process Monitor对P盘过程的分析来看，P盘的写入模式大多属于256KB顺序写入，这种使用方式下的写入放大率极低，所以实际总写入字节数应该会比480 TBW的标称值高出很多，因而即便是QLC闪存的NV1也具备挖矿的潜力。
受限于SLC缓存外写入速度较低和DRAMLess无缓存不适合大范围随机存取的自身特点，在将NV1用于Chia挖矿时应尽量采取单任务模式，如果希望达到并发拓荒的效果可以考虑同时安装多颗缓存SSD来实现。
总结
今年应该是QLC普及年，后面我们还会测试更多采用QLC NAND的固态硬盘。成本是决定外部存储器销量最重要的因素，这是大势所趋。但降低成本并不能以牺牲品质为代价，如何平衡这两者的关系，需要多重手段结合，能看出一个品牌的真正实力。
首先，QLC的主要问题就是写入速度慢，寿命本身是足够家用PC的。那么需要对SLC缓存策略的合理性进行反复调试，才能把写入综合性能尽可能地提升，测试中NV1 2TB表现良好。其次，固态硬盘成本主要是主控、颗粒与独立DRAM缓存构成，那么无DARM以HMB主机内存作为缓存也是目前很常见与成熟的做法。此外，从供应链角度来看，最关键的是要有长期稳定的货源，只有采购量多才能做到低成本，这一点金士顿优势更大，所以才能有很高的市占率。
金士顿NV1 2TB享有3年有限保固，对于日常使用已经十分充裕，产品定位于普及性的家用、办公用台式机或笔记本。目前存储类产品虽受挖矿的影响导致全线涨价，但NV1 2TB的价格在同类型产品中还是很竞争力，值得关注。
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