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全速PCIe 4.0 SSD:致态TiPro7000 1TB评测

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Essence 发表于 2021-12-29 20:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
点击数:7637|回复数:13
长江存储在12月29日宣布旗下零售存储品牌名称由“致钛”改为“致态”,TiPro7000是新品牌名下的首款高端SSD产品,采用PCIe 4.0 x4接口,支持NVMe 1.4协议。

致态TiPro7000采用长江存储第三代闪存颗粒,板载DRAM缓存,1024GB足容设计,标称顺序读取速度7400MB/s。本次评测的是致态TiPro7000的1TB容量版本。


长江存储为致态TiPro7000标配了可拆卸式散热器,以满足台式机和笔记本电脑用户的不同使用需求:笔记本电脑通常不支持安装M.2散热片,台式机可根据需要选择安装主板提供的一体化散热片,或者致态附赠的可拆卸式散热器。


根据实际测量的结果,我们可以确认致态TiPro7000附送的可拆卸式散热器安装后的尺寸符合索尼Play Station 5对于M.2 SSD的要求,空间兼容性出色。


开箱环节有两个关系到易用性的小细节值得关注,其一是长江存储将M.2固定螺柱、螺丝跟散热片的安装螺丝分袋包装并作了明显标识,其二是TiPro7000 SSD只在其中一侧开口方便用户正确拿取SSD。


M.2 SSD在托盘上采用双侧固定,如果两侧都有开口的话相信很多用户会习惯用两个手指夹住SSD直接往外拔,这样做有可能会损坏SSD。为了防止用户误操作,有些品牌在包装盒内放了一张提示卡片,用示意图指出正确的SSD取下方式。而长江存储的解决方案更合理,只在一侧开口,从源头上杜绝了出错的可能。

致态TiPro7000选择了英韧IG5236。我们之前已经在浦科特M10P和雷克沙NM800中见到过它的身影,这是一颗8通道PCIe 4.0主控,支持1600MT/s闪存接口,具备英韧特有的4K LDPC ECC纠错引擎。


在PCB的正反面各有1颗DRAM缓存和2颗NAND闪存芯片。致态TiPro7000 1TB使用了长江存储第三代NAND闪存,3D TLC类型,代号X2-9060。Xtacking 2.0技术实现了I/O速度的翻倍提升,1600MT/s闪存接口为PCIe 4.0 x4下的满速读取创造了条件。

根据长存储官网的信息,X2-9060和上代3D TLC闪存相比,读写性能提升20%、功耗降低25%,可满足云计算、大数据、移动设备、个人消费产品等多种存储应用场景的需求。长江存储还公开了X2-9060的详细性能指标,这也是技术自信的体现。X2-9060使用了512Gb设计,16KB页面大小,典型读取操作时间为46us(TLC)/26us(SLC),可靠性指标为3000PE(TLC)/60000PE(SLC),在闪存擦写以上次数之后,依然能够在40度环境下断电保存1年并保持数据完整。

对于上图中的这些数据,可能需要一些对比才能发现长江存储第三代NAND所处的行业技术水平。我们手中正好有美光96层3D TLC闪存的规格书,结合美光176层3D TLC闪存读写延迟降低35%的公开信息,下表中可以对比几项参数。

简要说明:
1、存储密度越高越好,说明闪存越先进,长江存储X2-9060这项指标介于美光B27B和B47R闪存之间。

2、I/O速度影响闪存同主控之间数据传输效率,数值越高,SSD在PCIe接口带宽之内能够实现的读取速度越高,长江存储X2-9060已经达到1600MT/s。

3、读取和写入时间是越低越好,美光的数据里With Vpp代表需要为闪存提供Vpp辅助高电压供电才能实现,Snap Read则是美光和英特尔闪存中降低读取延迟的一种快速模式。

4、擦写寿命也就是平时所说的P(rograme)E(rase)次数,闪存在写入前需要先擦除,擦写循环次数越高寿命越长,这里的SLC擦除次数是指闪存模拟SLC模式被擦除的寿命。

关于闪存密度,TechIngisht还在一份资料中给出了长江存储第三代NAND闪存同其他闪存的对比:下图中展现的是每1GB存储空间对应的芯片面积,数值越低代表技术越先进。正如TechInsight所评价的那样,长江存储已经在短短数年内追上了其他行业领导者。



测试平台及信息识别
测试平台:
CPU:AMD Ryzen 7 5800X(开启PBO)
主板:AMD X570
内存:DDR4 3000 8GB*2
硬盘:浦科特M6Pro 128GB(系统盘)
          致态TiPro7000 1TB(FW:3.2.F.3C)
系统:Windows 11
驱动:系统默认stornvme

CrystalDiskInfo能够识别NVMe固态硬盘的传输模式和标准SMART健康信息,但对于APST节能、Maximum Payload Size这类信息则需要使用smartmontools和HWiNFO64进行识别。



Smartmontools 主要用来读取SSD的节能设定,对于温度限制,软件检测的结果并不一定准确。NVMe协议当前支持5种电源状态,包括全速PS0和两个可工作节能状态PS1/PS2,以及两个非工作睡眠状态PS3/PS4。不同电源状态对应不同的进入和退出延迟,Windows操作系统会结合软件设置控制SSD在空闲状态时能够进入的最大节能状态。



HWiNFO64主要用于检测NVMe SSD的Maximum Payload Size支持情况和实际工作状态,以及ASPM节能特性的开启状态。下图所示致态TiPro7000 1TB支持并已启用256字节MPS,当前已启用ASPM节能并进入L1低功耗状态。



基准测试:
基准测试1:理论带宽测试
理论带宽测试的目的是为了快速验证固态硬盘是否能达到它标称的性能指标,这里使用CrystalDiskMark 6.0.2,将顺序读写测试改为队列深度128,随机读写测试改为16个测试线程,队列深度32。


致态TiPro7000 1TB的实测顺序读写性能为7472.3/5551.6 MB/s,4K随机读写2897.4/5142.8 MB/s,可换算为724350/1285700 IOPS。

这里可以解答两个常见疑问:PCIe 4.0固态硬盘最快读取速度有多高,以及PCIe 4.0除了顺序读写快之外,4K随机存取性能到底有没有进步?

7470MB/s读取:PCIe 4.0 SSD的完整体
从第一代PCIe 4.0 SSD的5000MB/s读取,到第二代PCIe 4.0固态硬盘的7000MB/s读取,PCIe 4.0 x4究竟还有没有尚未被挖掘的潜力?


PCIe 4.0的64Gbps带宽相当于8GB/s,这是一个无法达到的理论值。在128b/130b编码的影响下,可用传输带宽大约是7.88GB/s。此外,还有来自TLP包头和CRC纠错数据带来的额外开销。

一个TLP包所能承载的最大数据量(MPS)是有限的,理论上最大可以达到4096字节,不过它会同时受到主板和设备共同制约,在除AMD锐龙3000/5000之外的其他平台上通常只有256字节甚至是128字节。在256字节Payload Size之下传输效率大约是90.8%,PCIe 4.0 SSD最大读写速度限制约为7.15GB/s。

AMD锐龙3000/5000处理器为M.2 SSD提供的直接PCIe通道可支持512字节的MPS,传输效率提到到大约95.2%,PCIe 4.0 SSD最大读写速度天花板的高度约为7.50GB/s。致态TiPro7000 1TB的7472.3MB/s读取速度基本已经达到了PCIe 4.0 x4接口下的完美全速状态。


除了顺序读写,4K有无提升?
网上有一种观点认为PCIe 4.0只是提高了SSD顺序读写速度上限,而对日常使用体验影响更为明显的4K单线程随机读写没有什么影响,事实真的是这样吗?


4K单线程随机读取速度同时受到闪存读取用时、数据从闪存颗粒到主控之间的传输用时、SSD主控处理用时、数据从SSD传输到电脑主机的用时、系统底层驱动以及软件延迟的影响。所以从PCIe 3.0到PCIe 4.0,4K单线程随机读取不能像顺序读写那样翻倍式地提升。

新闪存在提高接口带宽的同时,也会对读写延迟进行改进,尽管这种改进可能不如从NAND闪存直接跳跃到PCM等未来新类型闪存的跨度那么大。在相同的测试平台上,TiPro7000 1TB的4K单线程随机读取大约比PC005 Active 1TB高21.4%(79.36MB/s Vs 65.35MB/s),这一提升幅度和长江存储公开的20%读写性能提升基本相符。


基准测试2:PCMark 10完整系统盘基准测试
PCMark 10完整系统盘基准针对当代最新固态硬盘的广泛测试,涵盖了系统开机启动、Adobe设计套件应用、Office办公套件应用、图片/ISO文件拷贝复制、多个游戏加载过程等测试内容。测试需要至少80GB的硬盘空间,单次测试产生的写入量达到204GB,复杂度超过了PCMark 8存储测试。


这次对比的几款型号都比较有代表性:浦科特M10P和雷克沙NM800都使用和致态TiPro7000相同的英韧IG5236主控,分别搭配铠侠BiCS4闪存和美光第二代RG架构3D TLC闪存。三星980PRO则是第二代PCIe 4.0 SSD中最早上市的产品,这次对比的是2TB容量。空盘状态下致态TiPro7000 1TB取得了3559分,领先于各对照型号。

导出PCMark 10完整系统盘基准测试成绩,分单项进行分析。Windows启动过程回放,致态TiPro7000 1TB一马当先。



游戏加载项目由三星980PRO 2TB和浦科特M10P 1TB轮流领跑,致态TiPro7000 1TB始终处于第二位置。



Adobe设计软件启动过程回放,致态TiPro7000 1TB全程领先。



Adobe设计软件使用过程回放,致态TiPro7000 1TB在Photoshop重负载应用中优势明显。



基准测试3:游戏性能测试
FINAL FANTASY XIV:Endwalker Benchmark不仅能评估图形性能,同时也可以计量游戏场景加载用时。在保持相同测试环境的条件下,可用来对比硬盘性能。


致态TiPro7000 1TB的加载用时为7.443秒,排在全部已测试SSD当中的第二位。


进阶测试:
进阶测试项目1:节能和温度压力测试
PCIe 4.0 SSD在全速工作时功耗较高,在散热条件有限的安装环境下,开启节能可以有效降低闲置待机温度,降低因过热限速而影响使用性能的几率。在25度室温,没有安装散热片的情况下致态TiPro7000待机温度约为56度,安装致态原装散热器之后待机温度也有46度,对于不追求极限性能的玩家来说开启节能还是有必要的。


ASPM节能在笔记本电脑上是默认开启状态,台式机则需要手动修改PCI Express链接状态电源管理,选择最大电源节省量来启用PCIe ASPM节能。根据致态TiPro7000的固件预设,在平衡电源模式下无论笔记本还是台式机在空闲时都可以进入到PS3节能状态。开启节能特性后,致态TiPro待机温度约为25度,几乎和室温持平。


温度压力测试则在关闭节能特性的情况下进行,以考察极端满载条件下的主控温控机制。在未安装散热片的情况下,满载73秒后温度达到72度,并出现过热限速。此后读取速度一直维持在6707MB/s水平。这个表现是很不错的,温控对性能的影响比较小。



安装致态自带的散热器之后,超过半小时的满载测试过程中致态TiPro7000 1TB最高温度为71度,未出现过热限速情况。



进阶测试项目2:SLC缓存测试
由于PCIe传输速度的全面提高,致态TiPro7000的SLC缓存算法也转向了动态缓存机制。在空盘条件下TiPro7000 1TB可提供大约320GB的写入缓存,大致属于全盘SLC算法。在使用IOMeter向盘内填充477GB数据之后,半盘状态的TiPro7000 1TB可提供大约190GB的写入缓存:



继续填充到75%空间使用率,致态TiPro7000 1TB依然可提供大约108GB的写入缓存,继续保持着全盘SLC算法,即使用SSD中的全部空白闪存块模拟SLC使用,从而令写入效能最大化。



进阶测试项目3:4KB QD32 随机写入离散度测试
无文件系统下使用IOMeter进行128K QD32持续写入半小时。通过记录可以看到,空盘状态下致态TiPro7000 1TB固态硬盘具有大约320GB的SLC缓存空间,缓存用尽后还有一小段段TLC直接过程(平均1467MB/s)。


空闲15分钟后改用4K QD32随机写入5000秒并每秒记录:

最后500秒平均IOPS为:28884。离散度表现较好。


进阶测试项目4:PCMARK 10盘性能一致性测试(稳定态家用环境性能)
盘性能一致性测试是PCMark 10中一个仅针对专业用户的极苛刻测试,相当于PCMark 8中的扩展存储测试,只是不需要删除分区进行。该测试会对固态硬盘产生大量写入,最小23TB,最大可达到SSD容量的三倍,所以只有耐久度指标较高的高端固态硬盘才会进行这项测试。


致态TiPro7000是针对家用电脑设计的,全盘SLC缓存并不适合PCMark 10盘性能一致性测试这种重负载随机写入使用情景,所以在上面的图表中能够看到稳定态的性能下降比较明显。不过致态TiPro7000的自我调节能力很强,进入恢复阶段之后,经过短暂的空闲时间调整,性能很快得到了恢复。

总结:
问世较早的PCIe 4.0 SSD,如三星980PRO、西数SN850和英睿达P5 Plus,它们因为各种原因(包括主控MPS大小256字节限制、闪存接口带宽不足等等),顺序读取速度只能达到7000MB/s甚至更低一些,在PCIe 4.0 x4接口留下了一定的遗憾。致态TiPro7000则发挥了后发制人的优势:长江存储第三代闪存使用创新的Xtacking 2.0设计,充分发挥了英韧IG5236主控的性能,数据吞吐性能达到当前PCIe 4.0接口上限。

致态TiPro7000可拆卸式的散热器能够让用户根据自身情况选择是否安装,拆装散热器不会破坏产品标签、不影响保修,增强了玩家在台式机、笔记本或者是PS5游戏主机等不同平台下切换使用的灵活性。致态TiPro7000固态硬盘将在12月30日凌晨在京东开启预售,感兴趣的朋友不妨关注一下。

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DanRan 发表于 2021-12-29 21:13 | 显示全部楼层
不知道最终售价会是多少?
希望不会太高不可攀。
yhhuada66 发表于 2021-12-29 21:42 | 显示全部楼层
致钛(态)越来越牛了,不错,下一块盘要考虑它了
xdd6622 发表于 2021-12-29 22:46 | 显示全部楼层
致钛很好啊,钛是质轻而强的航空材料,高大上富有科技感。改成致态不知所云,难道是找风水先生算了一卦?
604027672 发表于 2021-12-29 23:00 | 显示全部楼层
DanRan 发表于 2021-12-29 21:13
不知道最终售价会是多少?
希望不会太高不可攀。

1TB,1269元,京东已经能看到预售价了
604027672 发表于 2021-12-29 23:01 | 显示全部楼层
终于现身了,新机器就你了
cloudliu 发表于 2021-12-29 23:06 | 显示全部楼层
604027672 发表于 2021-12-29 23:00
1TB,1269元,京东已经能看到预售价了

到手价格1099 但这个价格为什么不m10p
604027672 发表于 2021-12-29 23:23 | 显示全部楼层
cloudliu 发表于 2021-12-29 23:06
到手价格1099 但这个价格为什么不m10p

铠侠和西数的测试成绩都这样了,浦科特表示不敢碰
973204 发表于 2021-12-30 00:45 | 显示全部楼层
支持国产,真想买一个!
cloudliu 发表于 2021-12-30 10:21 | 显示全部楼层
604027672 发表于 2021-12-29 23:23
铠侠和西数的测试成绩都这样了,浦科特表示不敢碰

不知道你在说什么 m10p怎么样 可以看看我的本站评测
dboy99 发表于 2021-12-30 17:11 | 显示全部楼层
最遗憾的就是2t要等到3月份才开卖
DGX 发表于 2021-12-30 23:08 | 显示全部楼层
xdd6622 发表于 2021-12-29 22:46
致钛很好啊,钛是质轻而强的航空材料,高大上富有科技感。改成致态不知所云,难道是找风水先生算了一卦? ...

改成“姿态”更接地气一点

fusky 发表于 2022-1-5 19:40 | 显示全部楼层
NAND应该是最新的128层TLC吧
pphiuyt 发表于 2022-1-7 10:06 | 显示全部楼层
nvme 2.0  pci-e 5.0 完美
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