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500GB和1TB不同容量的NVMe固態硬碟:效能相差為什麼這麼大?

目前SSD已經成為裝機使用者最受青睞的硬體產品,基本上每一臺新安裝的電腦裡面都裝著SSD,此外NVMe SSD也憑藉其出色的效能逐漸成為遊戲發燒友口中的香餑餑,畢竟每秒數GB的寫入與讀取速度對於經常需要大檔案複製的消費者來說相當給力。然而消費者在購買高效能NVMe SSD的時候卻發現,部分品牌的SSD,不同容量之間的效能差距十分地驚人,尤其是寫入速度,更是天差地別,特別是500GB以及1TB這兩個普遍受消費者青睞的容量。

500GB和1TB不同容量的NVMe固態硬碟:效能相差為什麼這麼大?

500GB和1TB不同容量的NVMe固態硬碟:效能相差為什麼這麼大?

許多使用者購買的是500GB容量的固態硬碟,在跑分的過程中卻發現遠不及1TB容量的固態硬碟,但是經過查詢發現購買的產品是從官方途徑而來,並沒有黑片等假冒的情況出現,那既然是相同的元器件,為什麼不同容量的固態硬碟之間的效能差距會如此巨大?這就要從固態硬碟的原理說起了。

多通道帶來更快速度

我們傳統的硬碟也就是機械硬碟是讓磁頭接觸高速旋轉的磁碟片,讓磁頭定位在碟片的指定位置,並且使用電磁流改變磁粒的極性實現資料的讀寫操作,由於在機械硬碟中,大部分磁頭數量為一個,因此有著比較長的尋道時間,此外機械硬碟也不能進行並行操作,效率自然是大幅下降。

500GB和1TB不同容量的NVMe固態硬碟:效能相差為什麼這麼大?

而固態硬碟在工作原理上與機械硬碟有很大的不同,固態硬碟是由主控晶片、快取顆粒以及快閃記憶體晶片所組成,透過主控晶片讀取快閃記憶體晶片上的資料實現具體資料的儲存、讀取以及擦除。由於固態硬碟沒有機械硬碟的機械結構,因此主控晶片與這些快閃記憶體晶片之間的資料交換是多通道的,換句話說就是主控能夠在同一時間訪問不同的快閃記憶體晶片,從而實現效能的極速提升。而一般來說,在單位快閃記憶體顆粒大小一定的前提下,大容量固態硬碟所搭載的快閃記憶體晶片數目更多,因此主控晶片單位時間所能讀取的資料量也就更多,從而實現快閃記憶體效能的提升。

大容量更有大快取

在設計原理以及實際效能上,SSD固態硬碟處於絕對的領先,顯然是目前擺脫電腦木桶效應的不二之選,另外CPU想要和傳統的機械硬碟進行資料交換,需要透過主機板晶片組以及南橋晶片,因此在傳輸資料中效率有所降低,而現在的NVMe SSD透過PCIe等通道直接與Intel相互連線,在資料的傳輸過程中得到了極大的提升。

不過我們知道,目前在電腦之中,傳輸速度最高的便是CPU的諸多計算單元,即使是CPU中的L3快取晶片速度,也是現在的固態硬碟所不能比的。換句話說就是在進行大容量資料儲存的同時,CPU所成產的資料需要被硬碟所全盤接納,但是固態硬碟的速度卻匹配不上CPU,因此SSD上擁有一塊較大容量的快取記憶體,用來存放CPU中的資料,從而避免CPU的資源被額外佔用,讓電腦更加流暢。

500GB和1TB不同容量的NVMe固態硬碟:效能相差為什麼這麼大?

快取型別有很多,除了內建快取晶片之外,另外一種方法就是將SSD中的部分儲存空間模擬成SLC快取,從而滿足CPU的通訊傳輸需求,考慮到現在絕大部分SSD都採用TLC儲存顆粒,與SLC的儲存比為3:1,因此想要模擬1個單位的SLC空間,就需要3個單位的TLC空間。自然這種模擬SLC快取的行為需要大量的儲存空間,如果你採用的是較小容量的SSD,那麼廠商在進行SLC快取設定的就顯得十分地保守,從而造成SSD的效能的降低,而大容量SSD由於擁有較為充裕的空間,廠商在設定快取的時候顯得更為激進,從而能夠獲取更高的效能。

500GB和1TB不同容量的NVMe固態硬碟:效能相差為什麼這麼大?

那有人會問,如果將兩個500GB SSD透過Raid 0等方式變成一塊1TB的SSD,是不是效能翻倍呢?畢竟之前有使用者將多塊機械硬碟透過Raid 0的方式組合,從而獲得更快的儲存速度。顯然沒有這麼簡單,且不說透過組Raid 0的方式容易造成檔案安全性大幅下降,目前NVMe SSD都是透過PCIe通道與CPU進行直連,從而獲取最快的效能,然而CPU的PCIe通道卻是有限的,尤其是發燒級顯示卡還需要8條或者16條PCIe通道進行資料交換,導致分配給NVMe SSD的PCIe通道少而又少。也就是說即使透過Raid 0讓兩塊500GB的SSD獲得與1TB SSD一樣的容量,實際效能仍然是1TB較為出色。

主流容量並不意味著低速

透過上述的分析我們可以看到,影響500GB與1TB SSD最大的幾個因素就是廠商的策略以及傳輸的通道,如果廠商在500GB以及1TB NVMe SSD中採用相同的通道進行傳輸,同時像模擬SLC這樣的方法顯得更加激進,那麼實際上500GB與1TB之間的效能也不會有很大的差別。

市面上有沒有500GB與1TB之間的效能相差不大的SSD呢?隨著廠商儲存策略以及主控晶片的改良,這樣的SSD也在市場上越來越多,比如說鎧俠EXCERIA PLUS G2 NVMe SSD(RD20)就是這麼一款面向主流使用者的SSD。值得注意的是,鎧俠事實上就是之前大家十分熟悉的東芝儲存器,在2019年更名為鎧俠,而2020年上半年採用鎧俠品牌的SSD便陸續出現在市場上。

鎧俠EXCERIA PLUS G2 NVMe SSD(RD20)採用了8通道控制器,可支援PCIe3。0x4通道和全新的NVMe 1。3規範,可以說如此高的主控通道確保了即使是500GB的容量也能獲得與大容量SSD相同的速度體驗,另外鎧俠也在鎧俠EXCERIA PLUS G2 NVMe SSD(RD20)上重新設計了部分儲存策略,同樣可以提升500GB儲存產品的效能。作為一款面向發燒級使用者的儲存產品,鎧俠EXCERIA PLUS G2 NVMe SSD(RD20)擁有3400MB/s的讀取速度以及3200MB/s的寫入速度,並且500GB、1TB以及2TB均為這個持續讀寫速度,可見鎧俠還是相當良心的。並且鎧俠EXCERIA PLUS G2 NVMe SSD(RD20)還採用了日本原廠快閃記憶體顆粒,確保SSD執行時的極速和穩定。

對許多使用者來說,受制於預算,500GB容量是一個相對來說比較有價效比的選擇,而對於廠商來說,如何讓購買500GB的使用者也能享受與購買1TB或者2TB的使用者相同的效能表現,同樣是一件值得研究的方向,在這點上,鎧俠EXCERIA PLUS G2 NVMe SSD(RD20)還是做得較為出色的。