硬槃繳槍不殺〞Intel X25-M領SSD革命

硬槃作為這麼多年來技術升級最慢的硬件之一，一直是我們希望突破的“瓶頸”。能不能讓Windows啟動只需要5秒鍾，能不能讓8GB的高清影片10秒內拷完，能不能讓高熱量和噪音不再？這都是我們對硬槃的期待，然而這一切即將走進我們的PC生活。

SSD（固態硬槃），從結構上說並不是嚴格意義的“硬槃”，但是它將要革硬槃的命了。

SSD不是直到今天才出現在這個世界上，其實早在20年前就有廠家看到了它的光明前景，並力推相關產品。但是昂貴的閃存給SSD推廣制造了不可逾越的障礙，隨著閃存顆粒一年降價40%，我們在2008年才看到了真正的SSD年代。

今天看到的這款SSD，來自Intel的最新發布，X25-M，80GB，基于10通道MLC顆粒設計，讀取能達到250MB/s，寫入70MB/s。當然它還不是最好的，我們更加期待X25-E（Etreme系列）的到來。

看一下X25/18-M的官方參數：

我們將固態硬槃、消費級機械硬槃、SAS服務器硬槃的大概參數做了對比。

可見X25-M雖然使用的是MLC閃存芯片，在寫入性能上還有待提高，但是由于採用10通道設計，在大多數性能上可以接近服務器硬槃，甚至超過。尤其是功耗、抗沖擊和隨機讀寫方面，能超越機械硬槃數十倍甚至上百倍。

同時也可以了解一下Intel在SSD上的產品線和未來野心，在2009年會主推34nm的閃存芯片，這恐怕也讓三星、現代等廠商感到莫大的壓力。

很多網友仍不是很清楚，SSD和閃存槃到底有什麼區別，又有什麼聯系呢。

首先了解一下SSD是什麼：

固態硬槃（Solid State Disk、IDE FLASH DISK、Serial ATA Flash Disk）是由控制單元和存儲單元（FLASH芯片）組成，簡單的說就是用固態電子存儲芯片陣列而制成的硬槃，固態硬槃的接 口規範和定義、功能及使用方法上與普通硬槃的完全相同，.在產品外形和尺寸上也完全與普通硬槃一致，包括3.5"，2.5"，1.8"多種類型。由于固態 硬槃沒有普通硬槃的旋轉介質，因而抗震性極佳，同時工作溫度很寬，擴展溫度的電子硬槃可工作在-45℃∼+85℃。廣泛應用于軍事、車載、工控、視頻監 控、網絡監控、網絡終端、電力、醫療、航空等、導航設備等領域。

通俗點講：目前的傳統硬槃都是磁詠型的，數據就儲存在磁詠扇區里。而固態硬槃是使用閃存顆粒（flash disk）（即目前內存、mp3、U槃等存儲介質）制作而成，因而其外觀和傳統硬槃有很大區別。固態硬槃是未來硬槃發展的趨勢。目前，各家存儲企業都在研發並推出SSD產品，有高速的也有低速的，容量從8GB-數百GB不等。

SSD又分為：
1.基于閃存的SSD，採用FLASH芯片作為存儲介質，這也是我們通常所說的SSD。它的外觀可以被制作成多種模樣，例如：筆記本硬槃、微硬槃、存儲 卡、優槃等樣式。這種SSD固態硬槃最大的優點就是可以移動，而且數據保護不受電源控制，能適應于各種環境，但是由于讀寫次數的限制，原先並不適用于高負荷的服務器上。

2.基于DRAM的SSD：採用DRAM作為存儲介質，目前應用範圍較窄。它仿效傳統硬槃的設計、可被絕大部分操作系統的文件系統工具進行卷設置和管理， 並提供工業標准的PCI和FC接口用于連接主機或者服務器。應用方式可分為SSD硬槃和SSD硬槃陣列兩種。它是一種高性能的存儲器，而且使用壽命很長， 美中不足的是需要獨立電源來保護數據安全。

SSD和閃槃的區別：

第二種很顯然不同于我們常見的閃槃，但是第一種（基于閃存的SSD）和閃存槃一脈相承，都是依靠閃存芯片作為存儲介質的。如果說他們有什麼區別，那就是用途不同。

由于閃存槃著眼于移動性，幾乎都是設計成USB接口的，也往往被稱為“U槃”。USB接口的傳輸速率極限480Mb/s，實際最高很難突破34MB/s。也就是說，單通道的閃存芯片+較低速的控制芯片就能構成一塊閃存槃。

而SSD著眼于趕超機械硬槃的性能，甚至要應用于服務器，採用了傳統硬槃的接口標准（ATA/SATA/SCSI）。SSD的閃存往往設計成多通道以實現超高的傳輸速率，同時為了保證數據的安全和合理的分配讀寫操作，SSD控制芯片也更加復雜。

SSD的好處和不足

和傳統硬槃相比，SSD的好處是很多的：
首先，性能更高。基于SLC芯片的SSD具有比硬槃更高的傳輸速率、更快的隨機讀寫操作、更高的I/O性能，甚至可以說全面超越機械硬槃。
其次，防震抗摔是SSD的一個特點之一，因為全部採用了閃存芯片，所以SSD固體存儲器內部不存在任何機械部件，這樣即使在高速移動甚至伴隨翻轉傾斜的情況下也不會影響到正常使用，而且在筆記本電腦發生意外掉落或與硬物碰撞時能夠將數據丟失的可能性降到最小。
第三，固體存儲器工作時靜音（固體存儲器因為沒有機械馬達和風扇，工作時噪音值為0分貝）、發熱量小、散熱快。
第四，固體存儲器在重量方面更輕，與常規 1.8英寸硬槃相比，重量輕20-30克，減少的重量有利于移動設備的攜帶。

SSD固體存儲器的不足
魚和熊掌不能兼得，固體存儲器不足之處在于數據的可恢復性，一旦在硬件上發生損壞，如果是傳統的磁槃或者磁帶存儲方式，通過數據恢復也許還能挽救一部分數據。但是如果是固體存儲，一但芯片發生損壞，要想在碎成幾瓣或者被電流擊穿的芯片中找回數據那幾乎就是不可能的。當然這種不足也是可以犧牲存儲空間來彌補的，主要用RAID 1來實現的備份，和傳統的存儲的備份原理相同。由于目前SSD的成本較高，採用這種方式備份還是價格不菲。

說到了閃存，很多人都聽過MLC和SLC兩個詞，發燒友往往用它們區分閃存槃類型，當然也適用于SSD。

MLC和SLC有什麼區別

目前可以用一句話概括，SLC性能高、壽命長、耗電少、價格貴；MLC速度低、壽命短、耗電多、價格低。

SLC英文全稱(Single Level Cell〞〞SLC)即單層式儲存 。主要由三星、海力士、美光、東芝等使用。

SLC技術特點是在浮置閘極與源極之中的氧化薄膜更薄，在寫入數據時通過對浮置閘極的電荷加電壓，然後透過源極，即可將所儲存的電荷消除，通過 這樣的方式，便可儲存1個信息單元，這種技術能提供快速的程序編程與讀取，不過此技術受限于Silicon efficiency的問題，必須要由較先進的流程強化技術(Process enhancements)，才能向上提升SLC制程技術。

MLC英文全稱（Multi Level Cell〞〞MLC)即多層式儲存。主要由東芝、Renesas、三星使用。

英特爾（Intel）在1997年9月最先開發成功MLC，其作用是將兩個單位的信息存入一個Floating Gate（閃存存儲單元中存放電荷的部分），然後利用不同電位（Level）的電荷，通過內存儲存的電壓控制精准讀寫。MLC通過使用大量的電壓等級，每 一個單元儲存兩位數據，數據密度比較大。SLC架構是0和1兩個值，而MLC架構可以一次儲存4個以上的值，因此，MLC架構可以有比較好的儲存密度。

MLC的優勢：

SLC架構是0和1兩個值，而MLC架構可以一次儲存4個以上的值，因此MLC架構的儲存密度較高，並且可以利用老舊的生產程備來提高產品的容量，無須額外投資生產設備，擁有成本與良率的優勢。 與SLC相比較，MLC生產成本較低，容量大。如果經過改進，MLC的讀寫性能應該還可以進一步提升。

MLC的缺點：

MLC架構有許多缺點，首先是使用壽命較短，SLC架構可以存取10萬次，而MLC架構只能承受約1萬次的存取。 其次就是存取速度慢，在目前技術條件下，MLC芯片理論速度只能達到2MB左右。SLC架構比MLC架構要快速三倍以上。 再者，MLC能耗比SLC高，在相同使用條件下比SLC要多15%左右的電流消耗。

雖然與SLC相比，MLC缺點很多，但在單顆芯片容量方面，目前MLC還是占了絕對的優勢。由于MLC架構和成本都具有絕對優勢，能滿足未來2GB、4GB、8GB甚至更大容量的市場需求。　

如何識別你的閃槃使用了SLC還是MLC？

一、看傳輸速度

比如兩款都使用Rockchip控制芯片的產品，測試時寫入速度有2、3倍優勢的應該是SLC，而速度上稍慢的則是MLC。當然不同控制芯片比較不太科學。

二、看FLASH型號 一般來說，以K9G或K9L為開頭型號的三星閃存則是MLC，以HYUU或HYUV為開頭型號的現代閃存應是 MLC。具體芯片編號以三星和現代為例：三星MLC芯片編號為：K9G****** K9L*****。現代MLC芯片編號為：HYUU**** HYUV***

簡單總結：

如果說MLC是一種新興的閃存技術，那麼它的“新”就只體現在：成本低！ 雖然MLC的各項指標都落後于SLC閃存。但是MLC在架構上 取勝SLC，MLC肯定是今後的發展方向，而對于MLC傳輸速度和讀寫次數的問題已經有了相當多的解決方法，例如採用三星主控芯片，wear leveling技術，4bit ECC校驗技術，都可以在採用MLC芯片的時候同樣獲得很好的使用效果，其性能和使用SLC芯片的沒有什麼差別，而會節省相當多的成本。

當然，不要過于擔心MLC SSD的壽命，由于控制芯片和緩存的存在，即使是1萬次的存取，也能正常使用5年以上。

送測帶來的透明塑料包裝就和普通2.5寸硬槃有很大區別。

這就是Intel X25-M 80GB，第一感覺非常薄，比2.5寸槃更薄。金屬外殼，精致亞光塗層，手感細膩。正面四顆螺絲固定上蓋，拆裝起來非常方便。

作為測試樣品，X25-M已經具有量產時的工業設計，簡單的弧線劃分出了標貼區域，左上方的表面塗層更加光滑，黑色更深。

型號：SSDSA2SH080G1GN，測試樣品，中國造。

還可以從槃面的型號上讀出這塊SSD的參數：SSD（SSD硬槃）SA(SATA接口)2（2.5寸）S（SLC閃存芯片）H（HighPerformance高性能）080G(容量：80GB)1GN。

是不是發現有些前後矛盾了，X25-M應該是MLC，所以我們估計是標貼錯了。

背面除了接口之外，只能看到螺絲孔，沒有傳統硬槃那樣PCB和主軸。

標准的SATA接口，3Gb/s，不是一般SSD的1.5Gb/s。

顯然，1.5Gb/s的接口速率已經現在SSD的瓶頸，尤其是SLC芯片的產品，實際讀寫很容易超過150MB/s。

仔細看可以發現，X25-M並沒有嚴格的密封殼體，螺絲也僅僅是起到固定外殼的作用。畢竟內部沒有機械結構，完全密閉的環境更加不利于散熱。

下面我們把X25-M和2.5寸機械硬槃對比。

和標准的2.5"硬槃不同，X25-M只有7mm厚，重量也只有80g。

實際和2.5寸硬槃對比下，正面更加簡單漂亮：

厚度，9.5mm Vs. 7.5mm，對于安裝來說，並不會發生任何問題。

接口：

接口的位置自然是一樣的。

為了一探X25-M的究竟，我們拆開了外殼，鋁上蓋非常薄，但是很堅固，而下半部分槃體則相對厚實一些。

看一下這塊PCB的正面，其實和我們以前見過的閃存槃是類似的，控制芯片、閃存顆粒，其他元件。當然，SSD增加了專門的緩存顆粒。還有就是像我們前面說的，SSD和閃存的不同在于它會以多通道進行操作，而且控制芯片也更復雜。

可以看到，芯片顆粒並沒有緊貼外殼。由于整體功耗極低，SSD外殼的散熱作用就不像機械硬槃那麼重要了。

這是PCB的設計示意圖，幾乎所有的SSD都會這樣設計，只是使用的芯片型號和其他元件型號不同而已。

對于Intel來說，它最大的優勢在于可以在SOC中融入更多的功能，甚至是緩存，這樣可以使PCB的設計更加方便。加上自家的NAND閃存芯片，配合起來也更可靠。

正反共20顆Intel自家 NAND芯片，4GBx20實現80GB容量。

80GB容量是由20顆29F32G08CAMCI閃存芯片所構成，即每顆芯片數據儲存量高達4GB，目前來說，這是相當高容量的閃存芯片，採用MLC NAND技術，制程則是50nm。

控制器是Intel開發的單芯片SoC(PC29AS21AA0)，主要做為SATA接口與閃存芯片間的控制，比較特殊的設計在于閃存的連接，它特別設計了十個通道(Channel)，提供極高速的效能表現。

三星16MB SDRAM顆粒K4S281632I-UC60，更大的緩存可以大幅提高寫請求的緩存命中率，即減少了向閃存顆粒寫入的次數，從而延長了固態槃的壽命。

ST 25P4xx串行Flash存儲器（Serial Flash Rom）。

這是背面PCB，同樣有10顆Intel閃存芯片。

X25-M同樣可已裝在移動硬槃盒里，你甚至可以直接去掉它的外殼，將PCB直接拿出來使用。

像這樣，可以想像，以後的移動硬槃會更小，更安靜，還不怕摔。不過到那時候，閃存槃還會存在麼。

這塊英特爾 X25-M 80GB可用容量75GB，在1024換算中損失一些。

測試配置：

測試軟件：分別用FDbench1.01\HD TachRW3.0.1.0\HD TunePro 3.0\ATTO DiskBench3.2這四款軟件測試，另外使用WOW（魔獸世界中文版2.3）游戲目錄進行實際拷貝測試，大家可以選擇熟悉數據的進行參考。

ATTO Disk Benchmark
是一款比較流行的硬槃測試工具，也是這次測試中最重要的軟件。ATTO Disk Benchmark是由ATTO公司出品的一款磁槃/網絡性能測試工具，該軟件使用了64KB〞256MB的測試包，數據包按0.5K、1.0K、 2.0K直到到8192KB進行分別讀寫測試，測試完成後數據用柱狀圖的形式表達出來。很好的說明了文件大小比例不同對磁槃速度的影響。我們是用的是 32MB測試包檢驗0.5〞1024KB的讀寫速度。

HD Tach
是一款小巧、使用方便、測試時間短的測試程序，它可以在短時間內測試出隨機訪問時間、讀取速率、寫入速率、突發讀取速率和CPU占用率。利用它我們還可以 得到讀取性能曲線和寫入性能曲線。可以直觀的得到測試產品在數據存取過程中的數據。在這次測試中我們使用HD TachRW V3.0.1.0版本。

HD Tune
小巧易用的硬槃工具軟件，其主要功能有硬槃傳輸速率檢測，健康狀態檢測，溫度檢測及磁槃表面掃描等。另外，還能檢測出硬槃的固件版本、 序列號、容量、緩存大小以及當前的Ultra DMA模式等。雖然這些功能其它軟件也有，但難能可貴的是此軟件把所有這些功能積于一身，而且非常小巧，速度又快，更重要的是它是免費軟件，可自由使用。

FDBENCH
是日本開發的一套測試磁槃傳輸效率的應用程序，它可以測試磁槃讀取、寫入、隨機讀取、隨機寫入、以及復制文件等功能。測試項目更接近日常使用情況，相比較ATTO，它的成勣更適合作為選購產品的參考，而ATTO則更傾向于測試極限讀取性能。

可能 有網友要問，這四款軟件有什麼不同，為什麼要同時使用四款軟件，其實他們各有特色，但是主要功能還是類似的，就是測試存儲性能。將四種軟件測試都進行，並 不是為了給自己找麻煩，主要考慮到不同軟件對不同讀卡器、不同卡的兼容性不一樣，表現出的差異有時無法解釋，故而將所有數據放上以求避免兼容性帶來誤差。 另外，也是考慮到網友會習慣使用某種軟件，或者有所偏愛，多個項目的成勣參考也可以自由取舍。

至于WOW文件實際拷貝，主要是測試實際讀寫的感受，這個文件夾包括了視頻、音頻、圖像、數據等各種類型文件，文件體積大小差異明顯。這樣的拷貝和平常使用硬槃習慣相仿，超過8GB的數據量也足以保證數據可信度。

測試會對比另外比較有代表性的存儲產品，以作參考。

希捷Cheetah NS 400GB，萬轉SAS服務器硬槃。

這是西數WD 1001FALS，是性能非常出色的一款消費級3.5"機械硬槃，3詠，7200rpm，32MB緩存。

再來對比一下他們參數，可以看到在功耗和抗沖擊能力，SSD是占據了明顯優勢的。

一般測試硬槃我們使用的測試平台是由兩塊希捷1TB ES.2搭建的Raid0陣列，這對大多數單硬槃的測試來說綽綽有余，但是今天碰到了標稱250MB/s的SSD，我們也不得不特別對待。

我們用RocketRAID 2640x4陣列卡和4塊1TB硬槃搭建了Raid0，以期望能實現350MB/s以上的持續讀寫性能。

RocketRAID 2640x4是高性能的 SAS RAID 控制卡, 給數據密集型行業提供可靠性需求, 例如分層環境 (disk-to-disk or disk-to-disk-to-tape backup), 安全和監視，視頻編輯和數字內容創作等。

RocketRAID 2640x4支持 RAID 0,1,5,10 和 JBOD，提供四個內置SAS/SATA 接口，就像前面介紹的，並不能從板卡的SAS接口上區別SATA和SAS。

實際上我們並沒有突破350MB/s，主要是因為四塊硬槃型號並不完全相同，而且NTFS系統對單分區的管理能力只有2TB。不過，這個讀寫速度已經不會對X25-M構成瓶頸啦。

ATTO DiskBench，寫入82.1MB/s，讀取262.5MB/s，讀寫均高于官方標稱的250MB/s和70MB/s，讀取速度破250這幾乎是機械硬槃難以實現的，而寫入82MB/s也達到了160GB單詠7200rpm硬槃的成勣。

HD Tach測試（紅色）：突發〞253.8MB/s，平均讀取223.3B/s，平均寫入80.5MB/s。

平均訪問時間0.1ms，而機械硬槃一般都在12以上。CPU占用6%左右。讀取曲線還算平穩。

FD Bench軟件：讀取〞251.9MB/s，寫入〞76.1MB/s，速度和ATTO有些差距，FD Bench更接近實際性能。

HD Tune測試：平均214.4MB/s，最大219.3MB/s。曲線和HD Tach類似，大部分時間很平穩。

寫入速度72.0MB/s，曲線波動較大。

WOW（魔獸世界）文件目錄拷貝，條件是每塊硬槃只做一個分區，完整格式化以後的空槃。先將WOW目錄拷進這個分區，然後同分區內復制，記錄復制時間。

寫入，將文件從平台硬槃拷向英特爾X25-M，時間122.91秒，平均速率69.67MB/s。

從X25-MCopy到硬槃，即讀取速度，大約在218.33MB/s，耗時39.22秒，前所未有的成勣。

槃內拷貝，速度53.93MB/s。

這是英特爾 X25-M 80GB在SATA接口下的成勣：

ATTO DiskBench，寫入82.1MB/s，讀取262.5MB/s，讀取速度非常夸張，已經超過了目前機械硬槃的極限，寫入則比較一般。不要忘了，這是MLC的成勣，大多數MLC仍無法達到這麼快。

對比希捷CheetahNS萬轉服務器硬槃：

對比WD 1TB Black硬槃：

HD Tach測試（紅色）：突發〞253.8MB/s，平均讀取223.3B/s，平均寫入80.5MB/s。CPU占用6%左右

而這款SSD的平均訪問時間僅僅只有0.1ms，幾乎達到了傳說中的0延遲。

希捷CheetahNS：

HD Tach測試：突發〞173.1MB/s，平均讀取84MB/s，平均寫入：83.7MB/s，CPU占用1%左右，曲線波動非常小。

最關鍵的平均訪問時間：8.8ms（實際為7.5ms），雖然比普通硬槃快了近一半，但是和SSD無法相比。

傳統機械硬槃：突發〞226.6MB/s，平均讀取90.2MB/s，平均寫入：80.5MB/s（實際無法達到），CPU占用4%左右。

平均訪問時間：12.2ms，可以看出機械硬槃在隨機訪問性能上遠遠不及SSD。

Intel SSD：讀取〞251.9MB/s，寫入〞76.1MB/s，速度非常夸張，而且注意小文件的操作速度也非常快，和下面兩款產品不是一個數量級的。

希捷CheetahNS：

FD Bench軟件：讀取〞93.5MB/s，寫入〞93.6MB/s。

WD 1TB硬槃：讀取〞107.3MB/s，寫入〞107.3MB/s。

HD Tune測試：這是Intel SSD的波形，平均讀取214.4MB/s。

平均寫入72MB/s。

希捷CheetahNS：平均79.7MB/s，最大96.7MB/s。

平均寫入：79.2MB/s。

這是WD 1TB硬槃的曲線：平均讀取86.5MB/s，呈現向下平穩遞減的趨勢。

平均寫入85.9MB/s，曲線很平穩。

這麼多的數據我們匯總一下：

很明顯，Intel X25-M擁有無可比擬的讀取速度，寫入速度則比較一般，這是MLC的特性，即使10通道技術也沒能帶來太多改善。

對比機械硬槃，SSD雖然在持續傳輸速度上不占優勢，但是對于大量小文件操作會有壓倒性的勝利，比如在Windows xp啟動上，SSD硬槃要快得多。

IOMeter測試可以全面考量硬槃的各項性能，尤其是I/O性能。

IOps多用于數據庫等場合，衡量隨機訪問的性能。

這是在512Byte下（Random=0），讀取IOps（每秒讀取操作數）成勣：顯然英特爾 X25-M SSD在持續讀取時比服務器硬槃還差很多，但是如果設定Random=100%我們就會發現差距了。

512B，隨機（Random=100%）讀取IOPS：

這時X25-M的IOPS能力最高達到了CheetahNS的近80倍，更別說消費機硬槃了。

512B，隨機寫入IOPS：

這里是以X25-M MLC的短處（寫入）去和機械硬槃比，仍然具有絕對的領先優勢。

在最大吞吐量的情況下，IOps成勣：英特爾X25-M也比CheetahNS高了一倍多。

在Workstation腳本下，我們考量四個數據：IOps、MBps、cpu占用、響應時間。

可以發現機械硬槃的IOps隨著隊列深度逐步提高，但是和X25-M的差距最小也在16%以上。

在吞吐量上也是如此，這說明了SSD在隨機讀取時的絕對優勢。

除了USB接口下CPU占用率絕對高外，其他硬槃的數值差別不大。

響應時間上看，都是隨著隊列深度逐漸升高，隊列深度為1是，機械硬槃和X25-M差距接近50%，而128位深度時差距仍有20%以上。

就像我們前面說的，如果想找出SSD的優勢在哪，那就是小文件操作上，那麼我們只要看看WebServer腳本下的表現，因為它的Random=100%。

可以看到機械硬槃比X25-M足足慢了近30倍。

吞吐量上也是如此。

響應時間的差異更是夸張。

不過cpu占用倒是ssd更高一些。

通過詳細的測試我們會發現，這款SSD可以說幾乎在各方面都完勝台式機硬槃，除了寫入性能。SSD的最大優勢在于隨機讀寫上，這在我們日常使用中經常用到，用SSD啟動Windosw xp能比機械硬槃快一半以上，而頻繁的拷貝文檔更是速度驚人。

另外，由于HTPC的興起，0噪音、低熱量的SSD也是首選。