B98cce5bb5724e3c8171b6ace8ed1b81 雖然SSD固態硬碟正逐漸取代傳統的機械式硬碟,成為不少玩家桌機內部的主流儲存裝置,但是,目前在市場上絕大部分的SSD固態硬碟,仍是沿用機械式硬碟舊有的傳輸規格,像是SATA連接埠、AHCI控制器介面…等,而這些原本是針對過往低速、高延遲的機械式硬碟而生的規格,完全無法讓SSD固態硬碟徹底發揮高速、低延遲…等的性能優勢,而成為SSD固態硬碟在效能表現上的瓶頸。

為了讓SSD固態硬碟不受過往傳輸規格的牽制,Intel早在2007年IDF開發者論壇中,就針對了SSD固態硬碟提出「NVMHCI (Non-Volatile Memory Host Controller Interface)非揮發性記憶體控制介面」規範,同年並邀集了DELL、Micron、Marvell、Samsung、EMC、IDT、NetAPP…等公司成立NVMHCI工作小組,並於2008年4月完成NVMHCI 1.0規範。

而在確定採用PCI Express做為標準化的連接介面後,2009年下半年另成立的NVMe (Non-Volatile Memory Express)工作小組,更在取得90多家公司的支援後,在2011年3月正式發佈NVMe 1.0技術規範。

由於Intel在9 / 100系列晶片組已經開始支援NVMe介面,加上自Windows 8.1 / Windows Server 2012 R2後的作業系統也已經內建NVMe驅動程式,因此,在相同的電腦平台上,使用支援NVMe介面的SSD固態硬碟,會比使用一般的SSD固態硬碟擁有下列兩大效能優勢。

▲Intel新推出的Intel SSD固態硬碟750系列採用高速PCIe 3.0 x4規格,更直接跳過AHCI介面,支援全新的NVMe介面。

優勢一 ─ 低延遲

▲一般來說,儲存裝置在存取資料時,儲存媒體、控制器、軟體驅動介面往往是造成存取延遲的三大因素。

和傳統的AHCI介面相比,採用PCI Express做為標準化連接介面的NVMe介面,由於是透過原生的PCIe主控制器直接與CPU連接,而不是透過南橋晶片再轉接到CPU(如果是使用南橋晶片所提供的PCIe介面,那又另當別論);再加上NVMe介面在執行存取命令時,不像AHCI介面在執行存取命令都需讀取4次暫存器,一共耗費8000次CPU週期(2.5微秒),因此,可以大幅降低這兩項因素所造成的延遲現象。

至於在儲存媒體方面,由於SSD固態硬碟所使用的NAND快閃記憶體,本身會造成約50微秒的延遲,想要降低這部分的延遲因素,就得看目前正在發展的PCM(Phase Change Memory,相變化記憶體)、RRAM(Resistive RAM,電阻式記憶體)、MRAM(Magnetoresistive RAM,磁阻式記憶體)是誰出線接任NAND快閃記憶體,成為下世代SSD固態硬碟的儲存媒體。

優勢二 ─ 高IOPs效能

▲除了帶來低延遲優勢外,NVMe介面另一項優勢就是提升SSD固態硬碟的IOPs(Input/Output Operations Per Second)效能,也就是SSD固態硬碟每秒的資料存取次數。


因為,從理論上來說,IOPs = 佇列深度 / IO延遲,所以,在SSD固態硬碟主控制器所內建的「佇列深度(Queue Depth)」參數,和IOPs的效能高低有一定的關係,不過,在實際應用中,隨著佇列深度增加,IO延遲也會提高,所以,IOPs效能並非是和佇列深度成正比。

以SATA介面的SSD固態硬碟來說,在佇列深度上都可以達到32,而這也是AHCI介面的極限,但在企業應用的高階PCIe SSD固態硬碟上,為了要發揮理論最高的IOPs效能,其佇列深度多半是128,甚至是256,而採用NVMe介面的SSD固態硬碟,其佇列深度則是一舉拉高到64000外,佇列數目也從AHCI介面的1個,大幅增加到64000個。

Intel SSD固態硬碟750系列開箱

從2014年開始,積極搶佔高階玩家、工作站用戶SSD固態硬碟市場的Intel,把自家企業級產品-SSD DC S3500、SSD DC S3700的控制器下放,推出SSD固態硬碟730系列產品,雖然成功的吸引不少玩家轉向使用Intel SSD固態硬碟,可惜卻受限於SATA 6 Gbps頻寬,無法和其它對手拉開競爭門檻。

有了前車之鑑,Intel在新推出的Intel SSD固態硬碟750系列,遂改用高速PCIe 3.0 x4規格,更直接跳過AHCI介面,支援全新的NVMe介面。

目前提供400GB、800GB,以及1.2 TB三種儲存容量的Intel SSD固態硬碟750系列,其實就是SSD DC P3500、SSD DC P3600、SSD DC P3700的消費級產品,因此,它一樣有兩款產品外型尺寸,分別是半高半長(HHHL,Half Height Half Length)的PCIe擴充卡SSD固態硬碟,以及2.5吋U.2規格SSD固態硬碟。
雖然這兩款產品都是採用PCIe 3.0 x4規格,在性能上也完全相同,但是,由於2.5吋U.2 SSD固態硬碟是使用SFF-8639連接埠,在一般的主機板上並不常見,多半得透過M.2轉U.2擴充卡來安裝,因此,建議使用者還是選購PCIe這款產品會比較省事。

▲Intel SSD固態硬碟750系列的官方效能數據。

▲Intel SSD固態硬碟750系列上覆蓋有大型鋁質散熱片,讓PCIe擴充卡上的主控制器、緩衝記憶體,以及NAND快閃記憶體所產生的熱量可以快速退散。


▲Intel SSD固態硬碟750系列的檔板上也做了許多六角形開孔,讓SSD固態硬碟所產生的熱量可以快速對流散去。


▲為了強化SSD固態硬碟的安全性,在Intel SSD固態硬碟750系列的背面設計有一塊背板做強固保護。


▲在大型鋁質散熱片的側面,貼有Intel SSD固態硬碟750系列的規格資訊。


@@ssd-15@@圖說:透過Intel SSD Toolbox軟體,可以檢視、調校Intel SSD固態硬碟750系列的使用狀態。

Intel SSD固態硬碟750系列效能實測

我們以底下表列的系統平台,分別使用Anvil's Storage Utilities 1.1.0、AS SSD Benchmark 1.8.5636.37293、CrystalDiskMark 5.0.3,以及PCMark 8一共4套SSD固態硬碟測試工具,來測試Intel SSD固態硬碟750系列的效能表現。

  • 作業系統:Windows 10家用版 64位元
  • 處理器:Intel Core-i7 6700K@4.0GHz
  • 散熱器:Bitspower水冷套件
  • 主機板:Gigabyte GA-Z170X Gaming 3主機板 BIOS F2
  • 記憶體:AVEXIR雷電系列DDR4 2666 4G RAM x 4
  • 硬碟:Intel SSD固態硬碟750系列 800 GB
  • Intel SSD固態硬碟530系列 120 GB
  • 顯示卡:Gigabyte GV-N960G1 GAMING-4GD顯示卡
  • 電源供應器:Antec TP-750 750W電源供應器

 


▲使用Anvil's Storage Utilities測試工具,以1 GB大小的檔案進行讀寫測試後,Intel SSD固態硬碟530系列測出2448.69的讀寫效能成績,而Intel SSD固態硬碟750系列則是測出9840.62的讀寫效能成績,幾乎是前者的4倍。


▲從AS SSD Benchmark的測試圖表,可以看到在透過1 GB超大檔案進行讀寫測試後,和Intel SSD固態硬碟530系列相比,Intel SSD固態硬碟750系列有著3200分起跳的效能成績。

而在另一個「Copy-Benchmark」項目中,分別透過讀寫ISO、Program、Game這三種類型的檔案後,可以看到Intel SSD固態硬碟750系列在讀寫單一大檔類型的ISO檔案時效能最高,最低的則是在讀寫檔案較小,但數量比較多的Program檔案。


▲在CrystalDiskMark的測試圖表中,可以看到Intel SSD固態硬碟750系列在「Seq Q32T1(佇列深度32)」的循序讀寫項目上,有著比較高的2293 MB/s讀取速度和947.2 MB/s寫入速度。


▲在PCMark 8的Storage綜合測試中,Intel SSD固態硬碟750系列一樣有著5000分起跳的效能成績。


▲最後,在PCMark 8的Applications基準測試中,分別以Photoshop CC 2015、Illustrator CC 2015兩套軟體進行一連串影像編修作業的測試,而從測試圖表中也可以看到和Intel SSD固態硬碟530系列相比,Intel SSD固態硬碟750系列因為存取效能較佳,所以完成影像編修作業的時間也比較快。

▲我們把藍光ISO放在要測試的SSD固態硬碟中,透過虛擬光碟工具掛載起來後,使用VidCoder影片轉檔工具進行轉換成MP4格式檔案的操作,同時把MP4檔案儲存在要測試的SSD固態硬碟中。而從完成轉檔所需的時間來看,支援AHCI介面的Intel SSD固態硬碟530系列的作業時間最長,一共花了42分22秒,而Intel SSD固態硬碟750系列,只花了40分6秒就完成影片轉檔作業,速度快了6%。

試用評測結語

從Intel SSD固態硬碟750系列和Intel SSD固態硬碟530系列在相同的系統平台上,分別使用相關的測試工具進行效能實測後的數據圖表來看,支援NVMe介面的Intel SSD固態硬碟750系列,不管是在效能測試或影片轉檔應用上,可說是擁有相當強勁的讀寫效能,尤其是在4K讀寫效能上,更是完勝支援AHCI介面的Intel SSD固態硬碟530系列。

而在前面我們提到Intel已經從9 / 100系列晶片組開始支援NVMe介面,不過,9系列晶片組僅提供PCIe 2.0規格、PCIe通道最多只有8個,因此,想要加裝支援NVMe介面的PCIe SSD固態硬碟時,就得考量是否會影響到PCIe顯示卡的效能。

反觀100系列晶片組不但提供PCIe Gen 3規格、PCIe通道也大幅提升(Z170有20個、H170有16個),還支援Intel Rapid Storage Technology功能,可以把多個PCIe SSD固態硬碟架構成RAID磁碟陣列,來提供速度、安全兩者兼具的儲存環境。

因此,對資料讀寫效能有所要求的高階玩家、工作站用戶來說,Intel SSD固態硬碟750系列在售價和AHCI介面的高階PCIe / M.2 SSD固態硬碟幾近相同,但CP值卻完勝後者產品的情形下,選購Intel SSD固態硬碟750系列並搭配100系列晶片組平台,會是一個聰明、完美的升級方案。

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