主控|现役最强消费级SSD有多快！三星980PRO 1TB评测：首次达成7.0GB/s
一、前言：首款满血的PCIe 4.0 SSD到来
时代在变 ， 然而思维陈旧的人会始终难以适应时代的变化！很多人无法理解ARM处理器的性能超越X86处理器 ， 最强的RISC处理器（精简指令集）比不上最弱的CISC（复杂指令集）处理器似乎就是天经地义 ， 苹果M1处理器的诞生颠覆了很多人的认知 。
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在SSD领域也有同样的情况 ， 似乎MLC闪存天生就比TLC高贵 ， TLC SSD再怎么努力也赶不上最弱的MLC 。 而三星980PRO SSD的诞生同样将颠覆大多数玩家对于TCL SSD的认知 ， 这是三星第一款采用TLC闪存的顶级SSD产品 ， 也是第一款满血的PCIe 4.0固态硬盘 。
1、PCIe4.0 x4的理论带宽
下面是PCIe个版本链路性能指标：
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有很多同学奇怪为什么PCIe通道的传输率的单位使用GT/s而不是我们常见的Gbps 。 主要原因是传输率还包括不提供额外吞吐量的开销位 ， 比如 PCIe 1.x和PCIe 2.x使用8b / 10b编码方案 ， 会占用了20%的原始信道带宽 ， 也就是实际吞吐量只有传输率的8成 。
PCIe 3.0的物理层协议使用了全新的128b/130b编码方案 ， 也就是说有效吞吐量可以达到原始信道带宽的128/130 。 因而 ， PCIe 3.0协议的每一条通道的实际带宽= 8.0GT/s * 128 / 130/8=984.6MB/s 。 那么PCIe 3.0 x4就能提供3938MB/s的吞吐量 。
PCIe 4.0协议的传输率翻倍到了16GT/s ， 同样也是使用了128b/130b编码方案 ， PCIe 4.0 x4的吞吐量可以达到7976MB/s ， 是PCIe 3.0 x4的二倍 。
2、PCIe4.0 SSD的理论速度是最高可以达到多少？
任何数据PCIe系统传输 ， 都会产生一定的开销 。 PCIe设备是以TLP的形式发送报文的 ， 数据报文在Device Core产生之后 ， 在分别经过事务层(Transaction Layer)、数据链路层(Data Link Layer)、物理层(Physical Layer)之后会依次被增加ECRC ， Sequence Number ， LCRC ， Start ， END等数据块 。
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PCIe 3.0/4.0 中一个TLP最高可以携带4096Bytes有效数据 ， 不过通常它会受到设备以及主板支持的共同限制 ， 多数情况下被限制在256Bytes 。
TLP heade长度可选12Bytes或者16Bytes ， Memory Read/Write TLP中采用32位地址时 ， TLP heade长度为12Bytes ， 采用64位地址时TLP heade长度为16Bytes
因此PCIe 3.0/4.0 中TLP的有效数据率=256/（4+2+16+256+4+4）=89.5% 。
那么PCIe 4.0 SSD可达到的最高理论带宽应该=7976 MB/s *89.5%=7138MB/s
3、如何才能达到PCIe4.0 SSD最高理论速度？
简单的说就是主控和闪存的关系!
主控的最高速率=接口速率x通道数/经验倍率 。 比如群联的PS5016-E16主控 。 这款主控使用800MT闪存接口 ， 8个通道理论上可以达到6.4GB/s ， 经验倍率是1.28 ， 于是实际上最高只能支持6.4GB/s÷1.28=5GB/s 。 这数字与7138MB/s相去甚远 。
三星Elpis同样也是8道通主控 ， 不过闪存接口速度高达1200MT/s ， 扣掉1.28的经验倍率 ， 实际带宽=1200*8/1.28=7500MB/s ， 已经超过PCIe 4.0 x4的理论带宽上限 。
当然 ， 就算主控再强 ， 没有与之匹配的闪存肯定也无法发挥应有的性能 。
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三星980PRO 1TB SSD采用的是第六代V-NAND TLC闪存颗粒 ， 堆叠层数从第五代的96层提升至136层 ， 增加了约40%的单元 。 这颗闪存充分利用三星独创的“通道孔蚀刻”技术 ， 通过建立一个由100多个层组成的导电晶片堆栈 ， 从上到下垂直穿孔 ， 形成均匀的三维电荷阱闪存（CTF）单元 ， 堆叠层数从第五代的96层提升至136层 ， 增加了约40%的单元 。
同时 ， 三星还进行了更优化的电路设计 ， 使其能够实现比第五代V-NAND更快的数据传输速度 ， 而写入操作的时间少于450微秒（μs） ， 读取操作的时间少于45μs ， 这2个指标都比上代提升了10%以上 。
4、PCIe 4.0 SSD的前景
2019年7月AMD Zen2处理器发布的时候 ， PCIe 4.0还是曲高和寡 。 仅仅在一年多的时间 ， 现在主流设备已经全面拥抱PCIe 4.0了 。
AMD最新一代的RX 6000显卡 ， NVIDIA的RTX 30系显卡均支持PCIe 4.0 ， Intel的Z490主板绝大部分也支持PCIe 4.0(需要搭配第十一代酷睿处理器) ， AMD的B550、X570主板也早以支持PCIe 4.0 。 另外 ， 微软和索尼的次世代主机Xbox Series X和PS5也都采用了PCIe 4.0 SSD 。
PCIe 4.0 SSD的另外一个意义就是 ， 等到明年微软正式推出DirectStorage技术之后 ， 三星980PRO可以凭借7000MB/s的读取速度做到秒进游戏 ， 这也是很多玩家期盼已久的事情 。
三星980PRO SSD的详细规格如下：
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我们此次测试采用的是三星980PRO 1TB SSD ， 写入寿命为600TBW ， 售价为1899元 ， 今年晚些时候 ， 2TB版本也会上市 。
二、外观：LPDDR4 DRAM缓存 + 铜箔散热标签
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m.2 2280规格 ， 容量1TB 。
正面的贴纸标注有产品的型号、容量、产地以及序列号等信息 ， 用户可以将此信息与包装盒上面的SN码进行对比 ， 看看是否有二码合一 。
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背面的铜箔贴纸 ， 有各种认证信息 。 铜箔是用来增强散热 。
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PCIe 4.0 SSD发热巨大总所周知 ， 传统SSD用的纸标签阻挡了SSD热量向外传递 。 980PRO使用的是铜箔标签 ， 能以最快的速度将SSD产生的热量传递到媒介 。
铜箔散热标签在拥有良好散热效能的同时 ， 相比传统的带散热片可以更轻松安装入笔记本电脑 。
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揭掉正面的贴纸可以看到2颗闪存、一颗DRAM缓存以及主控 。
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三星Elpis主控 ， 采用8nm制程工艺 ， 能够同时处理128个I/O队列 ， 是前代Phoenix主控的4倍 ， 是UBX主控的16倍（三星950PRO使用） 。
右边是三星的LPDDR4 DRAM缓存 ， 容量1GB 。
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三星第六代V-NAND 3-bit MLC颗粒 ， 在前代96层单堆栈结构基础上增加了约40%的单
元 。 单Die容量512Gb ， 采用8Die封装 ， 单颗NAND容量可达512GB 。
三、基准性能测试：读取速度可达6700MB/s
测试平台如下：
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参与本次测试的SSD产品
1、CrystalDiskInfo信息识别
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我们手上有2块三星980PRO 1TB SSD 。 此前在Zen3的评测中大量使用 ， 其中一个的写入量已经达到了32TB ， 另外一个也有3TB 。
2、AS SSD
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写入量3T的三星980 PRO 1TB测试成绩 。 1GB的读写测试分数为8966 ， 顺序读写速度分别为5532MB/s和4082MB/s；4K随机读写速度分别是82MB/s、202MB/s 。
然后做10GB读写测试 ， 得分达到了9012 ， 甚至比1GB容量测试的分数更高 。 顺序读写速度分别为5563MB/s、4065MB/s；4K随机读写速度分别是82MB/s、204MB/s 。
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这是写入量已经达到32TB的三星980 PRO 1TB SSD ， 不论是顺序还是4K随机读写速度都出现了一定程度的下滑 。 总分也从9000分跌到了8200左右 。
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上面是AS SSD BenchMark 1GB的数据测试结果 。 在顺序写性能方面 ， 三星980PRO 1TB比同为PCIe 4.0的影驰HOF 2TB快了将近1200MB/s、写入快了200MB/s 。 其他三款PCIe 3.0 SSD的读取速度都在3000M/s以下 ， 写入不过与2900MB/s 。
在4K性能方面 ， 三星980PRO 1TB的读取速度达到了82MB/s ， 写入202MB/s ， 均傲视群雄 。
下面的测试都是在成绩更好的SSD上面进行 。
3、CrystalDiskMark
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在CrystalDiskMark测试中 ， 三星980 PRO 1TB SSD的顺序读取速度达到了惊人的6735MB/s ， 写入速度也有4949MB/s；4K读写速度分别为89MB/s和232MB/s 。
在进行32GB的测试时 ， 各项数据反而更好了 。 顺序读写速度分别为6710MB/s、4956MB/s ， 4K读取速度为91MB/s ， 4K写入速度232MB/S 。
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在顺序读写方面 ， 三星980PRO 1TB比影驰HOF 2TB快了将近2000MB/s ， 写入也快了700MB/s 。 如果是和PCIe 3.0 SSD相比 ， 三星980PRO 1TB几乎能达到2倍的性能 。
4、ATTO Disk Benchmarks
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从ATTO Disk Benchmarks结果来看 ， 对于0.5KB的小文件读写 ， 三星980 PRO 1TB SSD也能达到51MB/s以上的速度 。 32K的时候 ， 写入达到了2600MB/s ， 读取速度为3470MB/s 。 从256KB开始 ， 写入速度稳定在4.2GB/s左右 ， 读取速度则能达到6GB/s 。
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在对4096KB大小的文件进行读写时 ， 三星980PRO 1TB的读取速度比影驰HOF 2TB快了1640MB/s ， 写入快了260MB/s 。
不过在对512Bit大小的文件进行读写时 ， 三星980PRO 1TB与影驰HOF 2TB之间没有太过明显的差异 。
四、900GB文件拷贝测试：全程保持1.8GB/s的写入速度
三星980 PRO 1TB SSD的实际容量是931GB ， 我们将890GB的数据从其中一块980 PRO 1TB SSD拷入到另外一块 ， 看看这块SSD的缓外写入速度能有多高 。
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复制的文件总容量为866GB ， 共190个文件 ， 在2块980 PRO 1TB SSD之间进行拷贝 。
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在初期阶段 ， 复制速度达到了2.7GB/s 。
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大约在120GB的时候 ， SLC缓冲区耗尽 ， 写入速度跌为1.8GB/s 。
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在全部866GB数据拷完之时 ， 写入速度依旧是1.83GB/s 。
2、惠普EX950 1TB SSD写入测试
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同样也是866GB数据从三星980 PRO 1TB SSD写入到惠普EX950 1TB SSD中 ， 初期的速度能够达到2.45GB/s 。
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写入150GB之后 ， 速度降为936MB/s 。
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在写入600GB之后 ， 写入速度进一步降低到了543MB/s ， 直到完成所有文件的拷贝依旧保持在这个速度 。
3、三星960PRO 512GB SSD
三星960PRO 512GB SSD的实际容量是476GB ， 我们向其中写入433GB的数据 。
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三星960PRO 512GB在很长一段时间内都能保持1.75GB/s的写入速度 ， 大约在写入200GB之后 ， 速度还是逐渐下跌 ， 在写入了380GB之后 ， 写入速度降到了1.48GB/s 。
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最终在拷贝进度将近完成的时候 ， 写入速度已经降到了1GB/s的样子 。
4、影驰HOF 2TB SSD写入测试
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从三星980 PRO 1TB SSD中写入1TB数据到影驰HOF 2TB SSD中 ， 整个过程很奇怪 。 写入速度大多数时候保持在900MB/s以上 ， 但是也经常会串到2.7GB/s ， 只是无法在这个速度下维持太久 。
5、英睿达P5 1TB SSD写入测试
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英睿达P5 1TB SSD开局强 ， 前面300GB写入都能保持在2.45GB/s 。
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写入300GB之后会掉到940MB/s 。
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写入450GB之后 ， 速度掉到了250MB/sz左右并一直维持到最后 。
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上图是汇总的数据 ， 三星980PRO 1TB SSD无疑是最稳定的 ， 到最后一直都保持着1.8GB/s的写入速度 。
三星960PRO大致在写入一半容量之后会开始降速 ， 不过最终也有1GB/s的写入速度 ， MLC颗粒的实力还是不容小觑 。
影驰HOF 2TB的表现也不错 ， 最低速度也没有低于900MB/s ， 并且经常能串到2.7GB/s ， 只是不能维持太久 。
剩下2款SSD到最后写入速度只能540MB/s ， 甚至是250MB/s 。
六、总结：最强消费级SSD
事到如今 ， 如果你还在纠结TLC与MLC ， 只能说思维已经跟不上时代了 。 毫无疑问 ， 三星980PRO 1TB SSD是我们所测试过的最强的消费级固态硬盘 ， 即便是MLC SSD ， 也很难找到比它更强的！
在写入速度方面 ， 三星980PRO 1TB SSD在133GB的SLC缓存容量之内可以达到2700MB/s ， 缓外速度依然高达1.8GB/s ， 就算SSD容量全部耗尽的情况下依然能够保持1.8GB/s的写入速度 ， 我们还是第一次见到这样的情况 。
相比之下 ， 采用MLC闪存颗粒的前代产品三星960PRO ， 在进行高负荷写入测试时 ， 随着可用容量的变少 ， 写入速度会从1.8GB/s掉到1.1GB/s 。
而市面上其他同价位的PCIe 4.0 SSD ， 缓外写入速度最高只能达到三星980PRO 1TB SSD的一半 ， 顶级的PCIe 3.0 SSD比如惠普EX 950 1TB是540MB/s同样远远不及三星980PRO 1TB SSD 。
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在读取速度方面 ， 得益于Elpis主控以及136层的第六代V-NAND闪存 ， 三星980PRO 1TB SSD实测读取速度可以达到6600MB/s ， 同样远高于市面上其他PCIe 4.0 SSD 。
【主控|现役最强消费级SSD有多快！三星980PRO 1TB评测：首次达成7.0GB/s】最后就是价格了 ， 三星980PRO 1TB SSD目前售价是1899元 ， 这个价格与其他PCIe 4.0 SSD相当 ， 但是他们之间的性能差距想必大家也都知道了 。 对于极致游戏性能的玩家而言 ， 三星980PRO 1TB SSD的确是远强于其他竞品的选择 。
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