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主流定位越级体验:致态TiPlus5000 1TB评测

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Essence 发表于 2022-4-8 10:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
点击数:2591|回复数:8
继旗舰级TiPro7000之后,长江存储又以满满的诚意服务PCIe 3.0老平台用户,为大家带来新产品——致态TiPlus5000。

作为致钛升级致态后的第二款产品,致态TiPlus5000是否值得买?它相比PC005 Active以及同类产品又有哪些优势?答案就在本文当中。

如上图所示,致态TiPlus5000使用的闪存颗粒编号(YMN09TC1B1HC6C)跟下图中的TiPro7000 1TB完全一样,都是长江存储第三代NAND闪存(3D TLC类型)。

不同之处在于致态TiPlus5000使用DRAMLess无外置缓存设计,PCB单面能布置4颗闪存颗粒,能够满足更多超薄笔记本电脑对M.2 SSD安装空间的要求。

致态TiPlus5000的最大容量选项和TiPro7000一样都是2TB。我们预计2TB版本的TiPlus5000也将使用单面PCB设计。

硬件方案解析:
致态TiPlus5000使用联芸MAP1202主控搭配长江存储第三代NAND闪存。联芸MAP1202使用PCIe 3.0 x4接口,NVMe 1.4协议,采用联芸第三代Aglie ECC(4K LDPC)纠错技术,支持ONFi 4.2/Toggle 4.0 NV-DDR3闪存接口,接口速率最高1600MT/s,属于新生代无DRAM缓存主控方案。


联芸MAP1202主控支持4CHx4CE,搭配512Gb die可以实现4TB存储容量,不过综合产品定位之后TiPlus5000的最大容量选项是2TB。


MAP1202使用的台积电22纳米工艺介于传统PCIe 3.0主控的28纳米和最新PCIe 4.0主控的12纳米工艺之间,依然属于成熟制程的范畴,制造成本适中,发热量比较低。根据联芸的介绍,MAP1202主控的峰值功耗只有1.2瓦,CPU核心的温度是在环境温度基础上+45度,联芸认为它完全不需要加装散热片使用。


下表中数据源自闪存原厂在历年IEEE国际固态电路会议等场合自行披露的信息。截至2022年2月,三星第七代V-NAND和铠侠/西数BiCS6尚未在消费级SSD当中实际采用。目前来看致态TiPlus5000所用的长江存储第三代NAND闪存已经达到国际先进水平。



简单说一下闪存的主要技术指标:
1.存储密度和成本有关,密度越高理论上成本越低;
2.IO速度直接影响SSD顺序读写速度,在一些情况下决定SSD能否跑满接口带宽;
3.读取时间影响4K随机读取速度,时间越小速度越快;
4.COP(Cell Over Peri)、PUC(Periphery Under Cell)、CuA(CMOS under Array)是不同原厂对将CMOS周边电路置于闪存阵列下方的表述方式,都是为了帮助提高增加存储密度。长江存储创新的Xtacking®晶栈技术则是选择将CMOS周边电路置于闪存阵列上方,并且二者可利用不同晶圆单独制造后再行键合,不仅能够提高存储密度,还有利于实现更高的I/O速度。



SSD需要主控和闪存的配合,长江存储第三代NAND闪存采用了Xtacking®晶栈技术,I/O速度达到1600MT/s,恰好是MAP1202主控支持的速度上限。



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TiPlus5000 1TB(FW:ZTA08322)
系统:Windows 11
驱动:系统默认stornvme

从规格上看,致态TiPlus5000是一款PCIe 3.0 x4接口的固态硬盘,但它的顺序读取却有机会超越一些入门级PCIe 4.0产品,这也是标题中“越级体验”的由来。



相比网络通讯,NVMe SSD吞吐性能更加容易受到PCIe最大有效载荷(MPS,Maximum Payload Size)的影响。下面是PCIe效率随载荷大小变化的趋势图,MPS越大效率越高,理论上MPS最大可以达到4096字节,但实际上英特尔桌面平台现在最大支持256字节,AMD平台最大支持512字节。



锐龙3000/锐龙5000系列处理器为M.2 SD提供的CPU直连PCIe通道支持512字节 MPS,相比常见的256字节MPS提高了数据传输效率,此时致态TiPlus5000可以实现超过3600MB/s的顺序读取速度,达到PCIe 3.0 x4的峰值水平。


为了实现最佳性能,用户应该尽可能避免使用芯片组引出的M.2插槽。在英特尔平台上,包括12代酷睿在内都只能支持最大256字节的MPS,所以TiPlus5000的顺序读取速度在3580MB/s以内,同样也达到了该平台硬件限制之下的PCIe 3.0 x4峰值速度。

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。在AMD锐龙7 5800X平台上致态TiPlus5000 1TB测得顺序读取3655.4MB/s、顺序写入3216.5MB/s的成绩,4K随机读写实测454K/437K IOPS。



在英特尔酷睿i9-9900K平台上,致态TiPlus5000 1TB测得顺序读取3573.6MB/s、顺序写入3211.8MB/s的成绩,4K随机读写实测454K/438K IOPS。


虽然测试成绩会有些许不同,但无论是在AMD还是英特尔平台下致态TiPlus5000都能发挥出卓越的性能。由于测试对照产品中含有部分PCIe 4.0型号,下面的测试统一在AMD X570平台上进行。

采用长江存储第三代NAND闪存的致态TiPlus5000无论是顺序读写还是4K单线程随机读写都表现优异,新一代闪存具备更低的读写延迟和更高的I/O带宽,这些都直接体现在测试成绩当中。可以说TiPlus5000是继PC005之后为Gen3用户推出的又一力作。



致态TiPlus5000和致钛PC005 Active的关系类似于西数SN750 SE和西数SN750,前者采用了更多的新技术搭配DRAMLess设计,后者是传统的PCIe 3.0 x4老旗舰。我们这次凑齐了多款读写速度接近的SSD产品进行对比,其中就有西数SN750 SE。


从顺序读写速度来看,致态TiPlus5000 1TB已经达到甚至超越了入门级PCIe 4.0 SSD,这是长江存储第三代NAND闪存的1600MT/s高速闪存接口、联芸MAP1202主控和AMD锐龙平台512字节MPS的共同作用。

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,通过记录-回放原理再现SSD对各种不同应用的性能影响。测试项目涵盖系统开机启动、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。致态TiPlus5000 1TB的PCMark 10完整系统盘基准测试得分为2747,在我们测试过的无DRAM缓存SSD当中是最高的。



只看总分是不够全面的,我们将PCMark 10完整系统盘基准测试的成绩导出后对每个项目单独分析对比。首先是Windows系统启动过程,致态TiPlus5000以492MB/s的存储带宽勇夺头名。



接下来是游戏加载测试项目,还原了战地5、使命召唤15和守望先锋三个游戏的加载过程。致态TiPlus5000的表现稳居第一阵营前列。



Adobe设计软件启动测试,还原了Photoshop、Lightroom、Premiere Pro、Illustrator和After Effects五款设计软件的开启过程。致态TiPlus5000甩开众多对手轻松夺魁。



Adobe设计软件使用测试,还原了Photoshop轻负载、Photoshop重负载、InDesign、Illustrator、After Effects五种工作场景。致态TiPlus5000综合性能排名第一。


通过PCMark 10完整系统盘应用测试来看,高端PCIe 3.0同入门级PCIe 4.0之间并不存在性能鸿沟。致态TiPlus5000使用1600MT/s高速闪存,可以说是PCIe 3.0 SSD的扛鼎之作。入门级PCIe 4.0 SSD败在TiPlus5000之下并不丢人。

基准测试3:HMB缓存及SLC缓存测试
SSD当中有很多跟“缓存”有关的概念,我们放到一起来说。SLC缓存是将TLC或QLC闪存模拟SLC方式写入的一种技术,主要目的是提高SSD爆发写入速度。


DRAM缓存是SSD中一个可选部件,用来存储FTL/L2P闪存映射表,HMB缓存则是在无DRAM缓存设计的一个替代技术。

HMB(Host Memory Buffer)严格来说应该翻译为主机内存缓冲区。缓冲区和缓存的概念差异一直是比较模糊的,HMB共享的主机内存区域存储SSD工作所需的FTL映射表,而不是主机从硬盘上直接读写的原始数据,所以HMB共享内存叫缓冲区,SLC模式下写入的则叫缓存。


通过nvme-hmb工具可以查询到,致态TiPlus5000通过HMB共享了16MB的主机内存空间。按照1MB FTL管理1GB闪存的比例来计算,TiPlus5000能直接控制大约16GB的闪存空间,超出之后就需要访问NAND闪存中保存的完整FTL表。



Windows给HMB设置的共享内存上限是64MB,致态TiPlus5000 1TB只申请了16MB,所以3000MB/s的峰值写入速度只发生在前16GB范围内。HMB范围之外的SLC缓存顺序写入速度平均值为2849MB/s。



空盘状态下致态TiPlus5000 1TB的SLC缓存容量大约为80GB。SLC缓存外的TLC直写速度平均值为1369MB/s,有可能是当前同定位SSD产品当中最快的。



进阶测试:
进阶测试项目1:半盘填充测试
SSD评测中的大多数测试都是在空盘条件下进行,而随着盘内空间使用率的增长,SSD的性能表现可能出现变化。在这个测试中我们首先使用IOMeter向盘内填充477GB数据,然后给予大量空闲时间,使SSD能够充分释放其SLC缓存。



越来越多的SSD开始使用大容量的动态SLC缓存算法,但在空闲缓存释放上有着很大差异。特别是无DRAM缓存的SSD中有很多都不会在大量写入后空闲自动释放全部SLC缓存。



维持在SLC状态不释放的数据会对各种SSD读取测试的成绩产生不同程度的影响。为了排除SLC缓存以及HMB共享内存对读取性能测试的干扰,直接体现SSD首次读取特定数据(而不是读取最近刚写入的数据)时的性能,我们设计了以下测试方法:填充半盘并运行一次HDTune文件基准测试(这样做之后SSD会在闲置后彻底清空全部SLC缓存)、将Final Fantasy XIV Benchmark拷贝到测试盘内并充分闲置、运行一次HDTune文件基准测试(目的同上)、运行Final Fantasy XIV Benchmark,并将成绩同空盘状态下拷贝完Benchmark后直接运行的成绩进行对比。


之所以选择Final Fantasy XIV Benchmark是因为它的测试条件可控,我们可以在确保游戏数据不处于SLC缓存内,并且HMB没有直接存储相应FTL闪存映射表的情况下测试游戏加载速度,最大程度的反映SSD在开机后首次打开游戏时的性能表现。

通过对比可以看到,致态TiPlus5000 1TB在排除缓存影响的半盘状态下的表现依然非常扎实,实际成绩也是测试的几款SSD当中最好的。


我们认为,致态TiPlus5000所用长江存储第三代NAND闪存的超低读取延迟在这里起到了积极作用:无需通过固件优化去打鸡血,就能在各种实际使用条件下发挥出最佳性能。

进阶测试项目2:节能特性测试
致态TiPlus5000支持ASPM和APST两种节能特性,前者在笔记本电脑上是默认开启状态,台式机则需要选择节能电源计划或者手动调整注册表才能开启。


根据smartmontools读取的APST预设,致态TiPlus5000能够在使用平衡电源计划时于空闲状态进入PS3节能状态。


室温24度条件下,开启节能后致态TiPlus5000报告的待机温度可从41度降至35度,对无散热片条件下的实用性能有着积极影响。


通过红外热成像观察,开启节能后主控最热点温度为35度。


PCMark 10完整系统盘基准测试结果显示,开启节能不会对致态TiPlus5000的日常使用性能影响有限。



进阶测试项目3:温度压力测试
温度压力测试则在关闭节能特性的情况下使用IOMeter进行(8GB范围,128KB QD32顺序读取),以考察极端满载条件下的主控温控机制。在24度室温无散热片情况下,HWiNFO64记录到致态TiPlus5000 1TB满载状态下报告的温度最高57度,读取速度始终保持一条直线,没有发生过热限速。


测试过程中通过红外热成像观察到的主控最热点温度约为80度。


总结:
长江存储自推出个人消费SSD产品以来一直坚持走精品路线,每款产品的设计都非常用心。去年底,TiPro7000助力致态品牌进入高端存储市场,这次评测的致态TiPlus5000则继续发挥长江存储第三代NAND闪存的优势,用新技术为主流级SSD市场带来新活力。

致态TiPlus 5000具备PCIe 3.0 x4接口下的巅峰性能,单面设计的它空间兼容性出色,可适用于各种台式机、笔记本电脑。致态TiPlus5000的主控发热量小,温度控制理想,闪存IO速度高、读取延迟低,综合性能在同类产品中保持领先,甚至能够越级挑战部分入门级PCIe 4.0 SSD并取得胜利。

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doymll 发表于 2022-4-8 13:58 | 显示全部楼层
有机会我支持下.最近买了rd20 1t  SE10 1T,都是铠侠的产品.
yhhuada66 发表于 2022-4-8 22:23 | 显示全部楼层
tlc直写速度也很爆炸,厉害了,可以考虑购买了
jamsyang 发表于 2022-4-10 09:11 | 显示全部楼层
想买,结果京东自营1T版居然没货,发个空气
StormBolt 发表于 2022-4-10 10:08 | 显示全部楼层
慢慢努力,下个盘4K100以上再考虑
天使在人间 发表于 2022-4-10 16:14 | 显示全部楼层
做仓库盘还是太贵了,系统盘感觉用pcie4.0的会更好
kjceva 发表于 2022-4-11 14:53 | 显示全部楼层
支持了一块512G。。
david_zhang 发表于 2022-4-11 18:43 | 显示全部楼层
钛换成态什么原因?有人知道吗
littlefisher 发表于 2022-4-17 17:39 | 显示全部楼层
跑测试跑了2%
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