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SandForce公司成立于2006年,今年4月宣布了首批两款固态硬盘控制器产品SF-1200和SF-1500。两者均使用Tensilica DC_570T CPU核心,区别在于Sf-1200面向民用,仅支持MLC颗粒;而SF-1500面向企业,支持MLC和SLC颗粒。11月,OCZ宣布与SandForce开展合作。现在,首款采用SandForce控制器的固态硬盘产品OCZ Vertex 2 Pro即将出炉,Anandtech网站已经拿到了样品进行测试。
首先来看SandForce的技术创新。我们这里关注的是SSD控制器的一项主要功能:Page mapping页面映射。简单地说,这一操作就是将文件系统里的簇映射到闪存中的一个Page(页),实际上就是一个分类整理优化的过程。为实现这一映射,Intel需要在控制器外使用DRAM缓存来保存映射表,Indilinx方案中的缓存除了保存映射表外,还能缓存用户数据。而SandForce则完全不需要外置缓存,因为在他们的方案中,你实际写入闪存的数据,要比操作系统传输给控制器的少。
NAND闪存存储的一大缺陷就是需要在写入时对存储结构进行整理,这导致实际上写入的数据比我们真正需要存储的数据量大。在一款比较普通的固态硬盘中,如果你需要写入1GB数据,在盘内结构已经比较混乱(存储、删除、再存储)的情况下,最后真正写入的数据量可能高达10GB甚至20GB。真实写入数据与需要写入数据之比即为“写入放大率”(Write Amplification)。Intel固态硬盘的性能之所以如此出色,就是因为他们把写入放大率降低到了1.1x左右,而SandForce可以达到0.5x!
没错,在SandForce方案中,写入1GB数据时,最终写进闪存的可能只有500MB甚至更少,这就是SandForce的DuraWrite技术。根据厂方的测试,安装Windows Vista和Office 2007的全过程共需要写入25GB数据,而使用DuraWrite技术实际写入仅为11GB。
可能大家已经猜到了,SandForce在将数据写入闪存前进行了压缩。但不过根据厂方的说法,这并不仅仅是压缩这么简单,而是一套多种多样的数据缩量算法。比如当数据存在重复时,仅写入特殊部分;当数据可压缩时,即进行压缩再存储等。
由于写入数据变少,SandForce控制器不需要使用外部DRAM缓存,而是在芯片内直接集成了较大容量的缓存。但这样的技术也有弱点,当需要写入的数据已经进行过压缩时(如图片、视频或压缩文件),其算法就无法再发挥理想效果。
除了省去DRAM缓存的开销,SandForce方案对于降低固态硬盘成本还有一项显著优势。由于降低了闪存的写入数据量,SandForce表示使用其方案的固态硬盘可以使用擦写寿命较低的的闪存(如U盘、存储卡用MLC NAND),而不需要像其他控制芯片那样,为追求长寿命而选用高价的固态硬盘专用闪存颗粒。
为了在低质闪存上保证数据安全性,SandForce引入了RAISE容错技术。类似于硬盘的RAID 5阵列,这项技术对所有数据都采用冗余存储,支持ECC和CRC校验,保证当闪存部分区块失效后的数据安全性。
最后要来看容量问题,SandForce方案在固态硬盘的全部闪存中,留出了部分用作冗余校验和预备的空间。因此,其企业级型号的实际容量如下:
标称容量 | 闪存总容量 | 实际可用容量 |
50GB | 64GB | 46.6GB |
100GB | 128GB | 93.1GB |
200GB | 256GB | 186.3GB |
400GB | 512GB | 372.5GB |
而对于民用型号,因为对安全性的要求并没有那么高,因此其容量为:
标称容量 | 闪存总容量 | 实际可用容量 |
60GB | 64GB | 55.9GB |
120GB | 128GB | 111.8GB |
240GB | 256GB | 223.5GB |
480GB | 512GB | 447.0GB |
下面来看OCZ Vertex 2Pro的真身。由于该盘还未正式发布,此次送测的样品仅用简单的防静电袋包装,盘体上也没有任何标识。
拆掉外壳,首先看到的是美光MLC闪存颗粒和一颗90mF电容,其作用是在发生紧急断电事故时,保证控制器可以有足够电能保存缓存中的数据。之所以我们在其他方案固态硬盘中没有看到这么大容量的电容,显然是由于SandForce特殊的存储缩量算法的需要。
背面可以看到另一半的闪存颗粒和SandForce控制芯片。我们上面提到过,SandForce的产品线包括两款控制器:SF-1200和SF-1500。其中SF-1500面向企业市场,支持SLC闪存,提供更长的寿命和更高的性能。不过,目前两者的功能和固件还没有区别,此样品中的闪存芯片实际上是一颗运行SF-1500固件的SF-1200。OCZ表示,最终产品中将使用正式版的SF-1500。
预计OCZ Vertex 2 Pro将于3月份正式上市销售,面向顶级消费市场和入门级企业用户。因此其成本将高于Intel X25-M和其他所有消费类SSD。不过,OCZ表示他们还会推出较低配置的SF-1200方案固态硬盘产品,价格应当和Indilinx方案的Vertex系列类似。
随Vertex 2 Pro提供的将是一款OCZ Toolboox固态硬盘工具,提供硬盘信息监测,固件升级等功能。你也可以一键在Windows内对硬盘进行安全擦除,相当于进行了一次全盘更新的TRIM操作。
终于来到了测试环节,测试平台包括:
CPU | Intel Core i7 965 @3.2GHz (禁用Turbo Boost和EIST) |
主板 | Intel DX58SO |
芯片组 | Intel X58 |
芯片组驱动 | Intel 9.1.1.1015 + Intel IMSM 8.9 |
内存 | 奇梦达DDR3-1066 4 x 1GB (7-7-7-20) |
显卡 | eVGA GeForce GTX 285 |
显卡驱动 | NVIDIA ForceWare 190.38 64-bit |
桌面分辨率 | 1920 x 1200 |
操作系统 | Windows 7 x64 |
首先来看固态硬盘领域颇受关注的长期使用性能,看看SandForce方案在这一特性上有没有优势体现:
OCZ Vertex 2 Pro 100GB | 新盘性能 | 使用后性能 |
4KB随机写入 | 50.9 MB/s | 45.2 MB/s |
2MB连续写入 | 252 MB/s | 252 MB/s |
由于DuraWrite技术让写入数据量变小,因此该方案硬盘使用起来“变旧”的速度也会变慢,实测中只有随机写入速度出现了50MB/s到45MB/s的下降,连续写入则不受影响。
连续读写测试:
读取
写入
可以看到,Vertex 2 Pro的读取速度已经达到265MB/s,写入252MB/s,领先测试中的所有产品,甚至包括Intel和Indilinx方案的SLC颗粒硬盘。除非换用SATA 6Gbps接口,否则这一成绩已经很难再进行提升。
随机读写测试:
读取
写入
可以看到,Vertex 2 Pro高达50.9MB/s的随机写入速度已经比X25-M G2领先了36%,51.3MB/s的随机读取也仅是落后于Intel方案产品。
PCMark Vantage实际使用效能测试:
在同样的平台上,OCZ Vertex 2 Pro成了在PCMark Vantage中表现最好的固态硬盘,总分领先Intel X25-M G2 6%,硬盘专项领先12%。
总分
内存性能测试
影视测试
游戏测试
音乐测试
通讯测试
办公测试
AnandTech存储测试
该测试由AnandTech自行定义,考察一整套固定操作中的IOPS性能。
低负载
高负载
游戏负载
SandForce的“阿基里斯之踵”
就像上面技术介绍中说的那样,SandForce的DuraWrite技术在面对压缩文件的时候性能会出现下滑。下面的测试就专门针对这一特性,向测试硬盘拷贝20GB的压缩文件,包括MP3、JPG、x264、RAR和DivX。
参测硬盘 | 平均IOPS | 传输速度 |
OCZ Vertex 2 Pro 100GB | 241 IOPS | 145.9 MB/s |
OCZ Vertex 256GB | 181 IOPS | 181.5 MB/s |
Intel X25-M G2 160GB | 110 IOPS | 109.9 MB/s |
可以看到,Vertex 2 Pro虽然仍保持了241IOPS,但实际写入带宽只有145.9MB/s,低于Indilinx方案的OCZ Vertex。当然,这一结果与连续写入速度是最大弱点的X25-M相比仍然有明显的优势。
总结
AnandTech创始人Anand Lal Shimpi这样评价OCZ Vertex 2 Pro:“这是我测试过性能最强的单控制器(非OCZ Colossus这样的多盘RAID产品)MLC固态硬盘。而且要知道这还只是一款工程样品,并非最终版固件。”终于有一款性能可以超越Intel X25-M的民用固态硬盘出现了,这绝对是消费者的幸事。
最关键的问题还是价格,从目前的消息来看,OCZ Vertex 2Pro的同容量价格应当会低于Intel SLC版的X25-E,因此高端企业用户应当会相当开心。但对于个人用户,显然这样的价格仍然会是SandForce方案普及的最大障碍。在这款旗舰产品过后,我们更加期待SandForce的民用SF-1200方案会有怎样的表现。SandForce厂方宣称,SF-1200的连续读写性能应和企业版一致,但随机读写会有一定下降。