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SSD效能测试大考验:11款市售知名厂牌固态硬盘完美揭露
2013 2013-09-10

在超轻薄笔记本电脑(NB)如Ultrabook及Ultrathin NB以及行动装置的带动需求成长下,固态硬盘(Solid State Drive;SSD)不仅成为平板装置的核心储存媒介,也逐渐成为高阶笔记本电脑的内建标准配备,取代部分传统硬盘的运用,更带动全球SSD的年成长率。随着超轻薄设计已成为趋势,加上SSD成本价格也持续下降,民众从原本尚在观望的阶段,也纷纷转而展现高度兴趣,市调机构IHS iSuppli更预计SSD出货量于2017年将会到达2.27亿台规模。

百佳泰(Allion Labs, Inc)身为测试验证领导专家,也对SSD产品与市场的发展保持关切,为了解目前市面上SSD的真实性能,我们于近日从市场上挑选了11颗不同国际品牌的SSD进行测试,并针对效能表现(Performance)和功耗表现(Power Consumption)两大项目进行多项交叉分析评比,模拟测试SSD在真实使用情况下的耐用性和稳定度的表现是否合乎其所标榜的水平。百佳泰并将测试结果所产生的数据进行分析,忠实客观揭露SSD整体和细部的比较评量,提供厂商在开发时和消费者购买时的参考资料,了解目前市面上贩卖的SSD之中,普遍存在的优缺点。

此次做测试使用的11颗SSD皆为2012年第三季到2013年第二季市面上所购买的产品,接口为mSATA(SATA 3.0),其中有三款容量大小标示为120GB,其余皆为128GB。不同品牌型号的受测产品按照英文字母由A开始编排,表一中显示出受测产品的容量以及品牌国籍。

 

表一 受測SSD總表

表一:受测SSD总表

测试环境

采用完全相同的电脑系统搭配接口Windows 7 x64 SP1与受测SSD相接进行测试。

  • 相同受测平台:
  • 相同测试工具、情境、档案与受测时间

 

测试工具

本次就效能表现共使用了11种不同工具进行测试,执行了多种媒体读写效能测试及读写效能评估模拟测试,而这些不同的工具中又涵盖了许多不同的测项,包括不同情境任务下整体读写效能、数据存取所需时间的最大/小值、读写速度的最大/小值、不同速度的连续/随机读写速度测试,在此我们特别挑选了2项测试工具「Allion Benchmark Test」和「CrystalDiskMark」,进行分析这11颗SSD的表现。而针对功耗表现的测试则使用了2个工具进行测试,在这篇报告中则选择了「Allion Power Consumption」这项工具进行仔细的分析评比。

Performance Current Consumption
  • Allion Benchmark Test
  • CrystalDiskMark
Allion Power Consumption Test

本次测试我们所采用的效能表现测试工具又各自细分为多个测项,在每一次测试结果出来后仪器上都会显示分数,分数越高表示在本测项中性能表现越好,分数越低则反之;取得每颗SSD的分数后,我们将此11颗受测SSD依照分数表现做排名,名次越高代表在这项目的测试表现越优秀,名次越低则相反(Best: 11/Worst: 1),加总各测项的名次后,就是此测试工具的总排名(Overall Rank);至于功耗表现测试工具的数值,数字越大代表耗电量越高,排名越低,因此排名依据为原始数据越低名次越高,代表较省电。

测试排名:

1. Allion Benchmark Test

这支测试程序由百佳泰针对SSD的特性及验证重点所开发,特点在能模拟实际使用者的使用情境进行效能表现测试。Allion Benchmark Test搭配测试接口为Windows 7 x64 SP1,分别执行了七种不同类别的读写测项,为求客观公正,11颗SSD在每个测项中全部都测了五次,并平均这五次的数值得到以上的原始数据,根据各测项排名得到了此测试工具测试过后的SSD性能表现总排名。按照排名整体表现最佳的SSD为G,其次为H,最差的两名则为A和J。

表二 Allion Benchmark Test的原始數據一覽表

表二:Allion Benchmark Test的原始数据一览表

此次在Allion Benchmark Test测项中,针对「Windows开机」、「电竞游戏」、「BT下载」及「解/压缩文件案」等几种情境进行模拟测试。将表二的数值转换成柱形图示,更能一目了然地呈现出这11颗SSD在模拟现实使用状况下的读写速度,能够更清晰地分析各项速度。综合排名上G硬盘的表现最优秀,但是并不是每一个测项都拿到冠军,例如在Windows开机上输给了C硬盘与F硬盘,但是在电竞游戏读速与压缩文件案写速测项上速度最快,并在BT下载写速上排名第二;而表现最差则为I,在七个测项中有六项速度最慢。

表三:Allion Benchmark Test测试结果比较表-Windows 7 x64 SP1

整体而言,就这11颗SSD的各测项数值自身比较之下,可以见到特定的项目都会跑出比较好的结果,例如:Windows开机、电竞游戏读速及BT下载读速上表现均优于其他测项。因为原则上SSD在处理大档案时平均速度会比较快;而解/压缩文件案测项主要是随机写入占整体workload较大比例,因此各颗SSD的throughput相较其他测项差了点。

不同于传统的硬盘,SSD标榜着高效能和快速度,为了有别于一般常见针对不同档案大小的读写速度测试,百佳泰特别开发了专属的客制化测试Program,并根据大量搜集的用户行为资料,设计出最接近真实情形的实际工作量(Workload)测试方法,模拟SSD在不同使用者情境下的使用情形,进行实际的模拟测试。除了上述几项的模拟测试之外,百佳泰还能提供媒体档案播放(Media Playback)、因特网浏览(Internet Browsing)、防病毒软件(Antivirus Software)、档案复制/删除(File Copy/Delete)、系统备份/还原(System Backup/Recovery)…等许多不同的测试,能够协助厂商彻底了解SSD在各个不同任务时的优劣表现,帮助在产品在设计时增强与改进,以臻完美。

2. CrystalDiskMark

除了模拟不同使用情况下的测试之外,另一个我们在此介绍的则是运用效能诊断工具进行随机(Random)与持续(Sequential)读写的测试。本次选定的是CrystalDiskMark测试工具的1024K持续读写和4KQD1(Queue Depth)随机读写测试,测试SSD在单纯处理大档案时和小档案时的表现,做为一个综合的评比,其评比的原始数据是来自于每颗SSD各五次测试结果的平均值。

表四 CrystalDiskMark的原始數據一覽表

表四:CrystalDiskMark的原始数据一览表

根据上表的数据显示出表现最佳的是F硬盘,排名最后的则是J硬盘。

 

表五:Performance Evaluation Test Result测试结果比较表-CrystalDiskMark、Windows 7 x64 SP1

从表五的比较图标可以看出,平均来说,SSD在处理1024K时的连续读写速度都明显大于4K随机读写测试,几乎都多达四倍快速。虽然一般来说通常储存媒介在读取数据的速率会优于写入数据时的速率,不过我们发现到F硬盘在处理1024K档案时,读取与写入都有极为相近的速度,然而,尽管F硬盘整体比较之下是速度最快的硬盘,但在处理小档案4K时表现不甚理想,因此,若要优化F硬盘的效能,便可加强在小档案读写能力,以臻更优异的整体表现。

同时我们观察到,这11颗SSD在1024K档案连续读取时的表现上,因为是针对大档案的读取所以整体的速度较接近,从最慢的D硬盘470MB/s到最快的C硬盘535 MB/s差距不大;但连续写入速度差距幅度却明显从F硬盘的473 MB/s骤降至C硬盘的135 MB/s,速度差了3.5倍。而其中最需要注意的是C硬盘,因为它在1024K档案连续读取时速度最快,达到535MB/s,但是连续写入速度时却反而变成最慢的135 MB/s,速度差了将近四倍,如此大的差距显示出产品本身的不稳定性,这些都是SSD在设计开发时所需要注意且克服的部分。


表六:4K Random Read/Write QD1测试结果比较表-CrystalDiskMark、Windows 7 x64 SP1

透过表六细看这11颗SSD在4K档案随机读写表现上,可以明显地看出硬盘I在4K随机写入速度明显慢于其他SSD,也代表着该产品必须再加强控制芯片对读写动作的运算处理,确保质量的可靠度。

3. Allion Power Consumption Test

由于SSD硬盘采用NAND Flash(闪存)作为储存媒介,在无须传统硬盘的机械式盘片与马达运转设计之下,相较于传统硬盘,SSD不但可防震耐撞,其所标榜的省电也是SSD一大特色之一。因此除了效能表现测试之外,百佳泰本次也针对功耗表现这个项目挑选两款工具来测试这11颗SSD,以下是采用我们独家开发的Allion Power Consumption Test测试工具,检视他们通电时的瞬间功耗量、不同档案大小读写时所需的瓦数和待机或休眠等不同电力状态下的耗电量,综合分析不同使用情境时的耗电表现。

表五Allion Power Consumption Test

表七:Allion Power Consumption Test的原始数据一览表

在Allion Power Consumption Test里面,详加细分为16种不同的测项,除了有SSD通电瞬间的瞬间最大功耗量(Maximum start Watt)还有64K档案连续读写耗电量、4K档案随机读写耗电量,以及在闲置、待机、休眠时的不同耗电量。不过部分受测产品例如A、C、D、E四颗硬盘在某些测项表现上并不支持此功能,因此无法得出数据。而在Allion Power Consumption Test中,以F硬盘的表现最好,而D硬盘的表现最差。

表八:Maximum Start Power测试结果比较表

为了打造流畅的使用者经验提供更新颖的技术,超轻薄短小的笔记本电脑例如Ultrabook纷纷采取SSD做为新一代储存媒介。对于笔记本电脑或是平板电脑这些行动装置来说,越长的待机时间对使用者而言就越为方便,SSD在提供高效能之际也必须得维持低功耗,因此优秀的节电能力也影响着使用者的使用经验。如表八所示,在Allion Power Consumption Test的首个测项就是通电时的瞬间最大耗功量(Maximum start power),F硬盘以1119mW成为此测项的冠军,第二次之则为A硬盘的1167mW;而表现最差的则为D硬盘的2428mW和G的2853mW。由比较图标可以发现G硬盘的耗电量为F的2.5倍,如此显著的差异,代表部分厂商的产品在节电能力上仍有长足的进步空间、厂商必须在维持稳定的功耗表现时必须同时考虑到节电装置的设计,才能有效满足行动需求。

又从不同档案大小(如表九和表十)读写角度来看的话,平均来说SSD在处理大档案时所需耗电量比处理小档案时大,执行64K档案连续读写平均值分别是2381mW和2734mW;处理4K档案随机读写平均则是1934mW和2406mW,显示了SSD内部controller的设计方式会影响在SSD在读取不同档案大小的耗电量,因此厂商在开发的时候更得注意各个细节。因此虽然SSD标榜具有高速与低功耗优势,实际的测试实验结果上而言,却仍有相当大的发展空间。不管是连接接口、控制芯片到闪存的设计上,任何一个细节都会影响到SSD整体的性能表现。

表九:64K Sequential Read/Write (mW)测试结果比较表

 

表十:4K Random Read/Write (mW)测试结果比较表

综观以上两大类效能表现和功耗表现的测试,百佳泰以专业实验室角度分析部分厂商在开发设计SSD时,已经越来越可以让硬盘在高速运作(例如:64K档案读写)的同时降低更多的功耗,例如硬盘F,不只跑得快也更省电了。虽然本次只针对以上两大类表现做测试,但包含效能衰退、耐受性、稳定度、兼容性…等几个重要指标,都是在打造SSD时不能忽略的重点。尤其是SSD在随着使用时间的增长、读写次数增加之后,造成效能退化或是可用储存空间减少,都会影响到SSD整体的表现。因此我们建议厂商采取多面面俱到和客制化的测试计划,找出症结点,才能让自家的SSD能在市场上脱颖而出。

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