一、前言：首款滿血的PCIe 4.0 SSD到來

時(shí)代在變，然而思維陳舊的人會(huì)始終難以適應(yīng)時(shí)代的變化！很多人無法理解ARM處理器的性能超越X86處理器，最強(qiáng)的RISC處理器（精簡指令集）比不上最弱的CISC（復(fù)雜指令集）處理器似乎就是天經(jīng)地義，蘋果M1處理器的誕生顛覆了很多人的認(rèn)知。

在SSD領(lǐng)域也有同樣的情況，似乎MLC閃存天生就比TLC高貴，TLC SSD再怎么努力也趕不上最弱的MLC。而三星980PRO SSD的誕生同樣將顛覆大多數(shù)玩家對于TCL SSD的認(rèn)知，這是三星第一款采用TLC閃存的頂級SSD產(chǎn)品，也是第一款滿血的PCIe 4.0固態(tài)硬盤。

1、PCIe4.0 x4的理論帶寬

下面是PCIe各版本鏈路性能指標(biāo)：

有很多同學(xué)奇怪為什么PCIe通道的傳輸率的單位使用GT/s而不是我們常見的Gbps、GB/s，主要原因是傳輸率還包括不提供額外吞吐量的開銷位，比如 PCIe 1.x和PCIe 2.x使用8b / 10b編碼方案，會(huì)占用了20%的原始信道帶寬，也就是實(shí)際吞吐量只有傳輸率的8成。

PCIe 3.0的物理層協(xié)議使用了全新的128b/130b編碼方案，也就是說有效吞吐量可以達(dá)到原始信道帶寬的128/130。因而，PCIe 3.0協(xié)議的每一條通道的實(shí)際帶寬= 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協(xié)議的傳輸率翻倍到了16GT/s，同樣也是使用了128b/130b編碼方案，PCIe 4.0 x4的吞吐量可以達(dá)到7976MB/s，是PCIe 3.0 x4的二倍。

2、PCIe4.0 SSD的理論速度是最高可以達(dá)到多少？

任何數(shù)據(jù)PCIe系統(tǒng)傳輸，都會(huì)產(chǎn)生一定的開銷。PCIe設(shè)備是以TLP的形式發(fā)送報(bào)文的，數(shù)據(jù)報(bào)文在Device Core產(chǎn)生之后，在分別經(jīng)過事務(wù)層(Transaction Layer)、數(shù)據(jù)鏈路層(Data Link Layer)、物理層(Physical Layer)之后會(huì)依次被增加ECRC，Sequence Number，LCRC，Start，END等數(shù)據(jù)塊。

PCIe 3.0/4.0 中一個(gè)TLP最高可以攜帶4096Bytes有效數(shù)據(jù)，不過通常它會(huì)受到設(shè)備以及主板支持的共同限制，多數(shù)情況下被限制在256Bytes。

TLP head長度可選12Bytes或者16Bytes，Memory Read/Write TLP中采用32位地址時(shí)，TLP head長度為12Bytes，采用64位地址時(shí)TLP head長度為16Bytes

因此PCIe 3.0/4.0 中TLP的有效數(shù)據(jù)率=256/（4+2+16+256+4+4）=89.5%。

那么PCIe 4.0 SSD可達(dá)到的最高理論帶寬應(yīng)該=7976 MB/s *89.5%=7138MB/s。

3、如何才能達(dá)到PCIe4.0 SSD最高理論速度？

簡單的說就是主控和閃存的關(guān)系!

主控的最高速率=接口速率x通道數(shù)/經(jīng)驗(yàn)倍率。比如群聯(lián)的PS5016-E16主控。這款主控使用800MT閃存接口，8個(gè)通道理論上可以達(dá)到6.4GB/s，經(jīng)驗(yàn)倍率是1.28，于是實(shí)際上最高只能支持6.4GB/s÷1.28=5GB/s。這數(shù)字與7138MB/s相去甚遠(yuǎn)。

三星Elpis同樣也是8道通主控，不過閃存接口速度高達(dá)1200MT/s，扣掉1.28的經(jīng)驗(yàn)倍率，實(shí)際帶寬=1200*8/1.28=7500MB/s，已經(jīng)超過PCIe 4.0 x4的理論帶寬上限。

當(dāng)然，就算主控再強(qiáng)，沒有與之匹配的閃存肯定也無法發(fā)揮應(yīng)有的性能。

三星980PRO 1TB SSD采用的是第六代V-NAND TLC閃存顆粒，堆疊層數(shù)從第五代的96層提升至136層，增加了約40%的單元。這顆閃存充分利用三星獨(dú)創(chuàng)的“通道孔蝕刻”技術(shù)，通過建立一個(gè)由100多個(gè)層組成的導(dǎo)電晶片堆棧，從上到下垂直穿孔，形成均勻的三維電荷阱閃存（CTF）單元，堆疊層數(shù)從第五代的9X層提升至1XX層，增加了約40%的單元。

同時(shí)，三星還進(jìn)行了更優(yōu)化的電路設(shè)計(jì)，使其能夠?qū)崿F(xiàn)比第五代V-NAND更快的數(shù)據(jù)傳輸速度，而寫入操作的時(shí)間少于450微秒（μs），讀取操作的時(shí)間少于45μs，這2個(gè)指標(biāo)都比上代提升了10%以上。

4、PCIe 4.0 SSD的前景

2019年7月AMD Zen2處理器發(fā)布的時(shí)候，PCIe 4.0還是曲高和寡。僅僅在一年多的時(shí)間，現(xiàn)在主流設(shè)備已經(jīng)全面擁抱PCIe 4.0了。

AMD最新一代的RX 6000顯卡，NVIDIA的RTX 30系顯卡均支持PCIe 4.0，Intel的Z490主板絕大部分也支持PCIe 4.0(需要搭配即將發(fā)布的Rocket Lake第十一代酷睿處理器)，AMD的B550、X570主板也早已支持PCIe 4.0。另外，微軟和索尼的次世代主機(jī)Xbox Series X和PS5也都采用了PCIe 4.0 SSD。

PCIe 4.0 SSD的另外一個(gè)意義就是，等到明年微軟正式推出DirectStorage技術(shù)之后，三星980PRO可以憑借7000MB/s的讀取速度做到秒進(jìn)游戲，這也是很多玩家期盼已久的事情。

三星980PRO SSD的詳細(xì)規(guī)格如下：

我們此次測試采用的是三星980PRO 1TB SSD，寫入壽命為600TBW，售價(jià)為1899元，晚些時(shí)候，2TB版本也會(huì)上市。

二、外觀：LPDDR4 DRAM緩存 + 銅箔散熱標(biāo)簽

m.2 2280規(guī)格，容量1TB。

正面的貼紙標(biāo)注有產(chǎn)品的型號、容量、產(chǎn)地以及序列號等信息，用戶可以將此信息與包裝盒上面的SN碼進(jìn)行對比，看看是否有二碼合一。

背面的銅箔貼紙，有各種認(rèn)證信息。銅箔是用來增強(qiáng)散熱。

PCIe 4.0 SSD發(fā)熱巨大總所周知，傳統(tǒng)SSD用的紙標(biāo)簽阻擋了SSD熱量向外傳遞。980PRO使用的是銅箔標(biāo)簽，能以最快的速度將SSD產(chǎn)生的熱量傳遞到媒介。

銅箔散熱標(biāo)簽在擁有良好散熱效能的同時(shí)，相比傳統(tǒng)的帶散熱片可以更輕松安裝入筆記本電腦。

揭掉正面的貼紙可以看到2顆閃存、一顆DRAM緩存以及主控。

三星Elpis主控，采用8nm制程工藝，能夠同時(shí)處理128個(gè)I/O隊(duì)列，是前代Phoenix主控的4倍，是UBX主控的16倍（三星950PRO使用）。

右邊是三星的LPDDR4 DRAM緩存，容量1GB。

三星第六代V-NAND 3-bit MLC顆粒，在前代9X層單堆棧結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加了約40%的單

元。單Die容量512Gb，采用8Die封裝，單顆NAND容量可達(dá)512GB。

三、基準(zhǔn)性能測試：讀取速度可達(dá)6700MB/s

測試平臺(tái)配置如下：

1、CrystalDiskInfo信息識別

我們手上有2塊三星980PRO 1TB SSD。此前在Zen3的評測中大量使用，其中一個(gè)的寫入量已經(jīng)達(dá)到了32TB，另外一個(gè)也有3TB。

2、AS SSD

寫入量3T的三星980 PRO 1TB測試成績。1GB的讀寫測試分?jǐn)?shù)為8966，順序讀寫速度分別為5532MB/s和4082MB/s；4K隨機(jī)讀寫速度分別是82MB/s、202MB/s。

然后做10GB讀寫測試，得分達(dá)到了9012，甚至比1GB容量測試的分?jǐn)?shù)更高。順序讀寫速度分別為5563MB/s、4065MB/s；4K隨機(jī)讀寫速度分別是82MB/s、204MB/s。

這是寫入量已經(jīng)達(dá)到32TB的三星980 PRO 1TB SSD，不論是順序還是4K隨機(jī)讀寫速度都出現(xiàn)了一定程度的下滑?？偡忠矎?000分跌到了8200左右。

上面是AS SSD BenchMark 1GB的數(shù)據(jù)測試結(jié)果。在順序?qū)懶阅芊矫?，三?80PRO 1TB比同為PCIe 4.0的影馳HOF 2TB快了將近1200MB/s、寫入快了200MB/s。其他三款PCIe 3.0 SSD的讀取速度都在3000M/s以下，寫入不過與2900MB/s。

在4K性能方面，三星980PRO 1TB的讀取速度達(dá)到了82MB/s，寫入202MB/s，均傲視群雄。

下面的測試都是在成績更好的SSD上面進(jìn)行。

3、CrystalDiskMark

在CrystalDiskMark測試中，三星980 PRO 1TB SSD的順序讀取速度達(dá)到了驚人的6735MB/s，寫入速度也有4949MB/s；4K讀寫速度分別為89MB/s和232MB/s。

在進(jìn)行32GB的測試時(shí)，各項(xiàng)數(shù)據(jù)反而更好了。順序讀寫速度分別為6710MB/s、4956MB/s，4K讀取速度為91MB/s，4K寫入速度232MB/S。

在順序讀寫方面，三星980PRO 1TB比影馳HOF 2TB快了將近2000MB/s，寫入也快了700MB/s。如果是和PCIe 3.0 SSD相比，三星980PRO 1TB幾乎能達(dá)到2倍的性能。

4、ATTO Disk Benchmarks

從ATTO Disk Benchmarks結(jié)果來看，對于0.5KB的小文件讀寫，三星980 PRO 1TB SSD也能達(dá)到51MB/s以上的速度。32K的時(shí)候，寫入達(dá)到了2600MB/s，讀取速度為3470MB/s。從256KB開始，寫入速度穩(wěn)定在4.2GB/s左右，讀取速度則能達(dá)到6GB/s。

在對4096KB大小的文件進(jìn)行讀寫時(shí)，三星980PRO 1TB的讀取速度比影馳HOF 2TB快了1640MB/s，寫入快了260MB/s。

不過在對512Bit大小的文件進(jìn)行讀寫時(shí)，三星980PRO 1TB與影馳HOF 2TB之間沒有太過明顯的差異。

四、900GB文件拷貝測試：全程保持1.8GB/s的寫入速度

三星980 PRO 1TB SSD的實(shí)際容量是931GB，我們將890GB的數(shù)據(jù)從其中一塊980 PRO 1TB SSD拷入到另外一塊，看看這塊SSD的緩?fù)鈱懭胨俣饶苡卸喔摺?/p>

復(fù)制的文件總?cè)萘繛?66GB，共190個(gè)文件，在2塊980 PRO 1TB SSD之間進(jìn)行拷貝。

在初期階段，復(fù)制速度達(dá)到了2.7GB/s。

大約在120GB的時(shí)候，SLC緩沖區(qū)耗盡，寫入速度跌為1.8GB/s。

在全部866GB數(shù)據(jù)拷完之時(shí)，寫入速度依舊是1.83GB/s。

2、惠普EX950 1TB SSD寫入測試

同樣也是866GB數(shù)據(jù)從三星980 PRO 1TB SSD寫入到惠普EX950 1TB SSD中，初期的速度能夠達(dá)到2.45GB/s。

寫入150GB之后，速度降為936MB/s。

在寫入600GB之后，寫入速度進(jìn)一步降低到了543MB/s，直到完成所有文件的拷貝依舊保持在這個(gè)速度。

3、三星960PRO 512GB SSD

三星960PRO 512GB SSD的實(shí)際容量是476GB，我們向其中寫入433GB的數(shù)據(jù)。

三星960PRO 512GB在很長一段時(shí)間內(nèi)都能保持1.75GB/s的寫入速度，大約在寫入200GB之后，速度還是逐漸下跌，在寫入了380GB之后，寫入速度降到了1.48GB/s。

最終在拷貝進(jìn)度將近完成的時(shí)候，寫入速度已經(jīng)降到了1GB/s的樣子。

4、影馳HOF 2TB SSD寫入測試

從三星980 PRO 1TB SSD中寫入1TB數(shù)據(jù)到影馳HOF 2TB SSD中，整個(gè)過程很奇怪。寫入速度大多數(shù)時(shí)候保持在900MB/s以上，但是也經(jīng)常會(huì)串到2.7GB/s，只是無法在這個(gè)速度下維持太久。

5、英睿達(dá)P5 1TB SSD寫入測試

英睿達(dá)P5 1TB SSD開局強(qiáng)，前面300GB寫入都能保持在2.45GB/s。

寫入300GB之后會(huì)掉到940MB/s。

寫入450GB之后，速度掉到了250MB/sz左右并一直維持到最后。

上圖是匯總的數(shù)據(jù)，三星980PRO 1TB SSD無疑是最穩(wěn)定的，到最后一直都保持著1.8GB/s的寫入速度。

三星960PRO大致在寫入一半容量之后會(huì)開始降速，不過最終也有1GB/s的寫入速度，MLC顆粒的實(shí)力還是不容小覷。

影馳HOF 2TB的表現(xiàn)也不錯(cuò)，最低速度也沒有低于900MB/s，并且經(jīng)常能串到2.7GB/s，只是不能維持太久。

剩下2款SSD到最后寫入速度只能540MB/s，甚至是250MB/s。

六、總結(jié)：最強(qiáng)消費(fèi)級SSD

事到如今，如果你還在糾結(jié)TLC與MLC，只能說思維已經(jīng)跟不上時(shí)代了。毫無疑問，三星980PRO 1TB SSD是我們所測試過的最強(qiáng)的消費(fèi)級固態(tài)硬盤，即便是MLC SSD，也很難找到比它更強(qiáng)的！

在寫入速度方面，三星980PRO 1TB SSD在133GB的SLC緩存容量之內(nèi)可以達(dá)到2700MB/s，緩?fù)馑俣纫廊桓哌_(dá)1.8GB/s，就算SSD容量全部耗盡的情況下依然能夠保持1.8GB/s的寫入速度，我們還是第一次見到這樣的情況。

相比之下，采用MLC閃存顆粒的前代產(chǎn)品三星960PRO，在進(jìn)行高負(fù)荷寫入測試時(shí)，隨著可用容量的變少，寫入速度會(huì)從1.8GB/s掉到1.4GB/s。

而市面上其他同價(jià)位的PCIe 4.0 SSD，緩?fù)鈱懭胨俣茸罡咧荒苓_(dá)到三星980PRO 1TB SSD的一半，頂級的PCIe 3.0 SSD比如惠普EX 950 1TB是540MB/s同樣遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及三星980PRO 1TB SSD。

在讀取速度方面，得益于Elpis主控以及1XX層的第六代V-NAND閃存，三星980PRO 1TB SSD實(shí)測讀取速度可以達(dá)到6600MB/s，同樣遠(yuǎn)高于市面上其他PCIe 4.0 SSD。

最后就是價(jià)格了，三星980PRO 1TB SSD目前售價(jià)是1899元，這個(gè)價(jià)格與其他PCIe 4.0 SSD相當(dāng)，但是他們之間的性能差距想必大家也都知道了。對于極致游戲性能的玩家而言，三星980PRO 1TB SSD的確是遠(yuǎn)強(qiáng)于其他競品的選擇。

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