Intel vs. Plextor，PCIe 3.0 x4 NVMe 固態硬碟性能一致性友宜賽
現在提起固態硬碟，最讓玩家津津樂道的一點，莫過於 PCIe 3.0 x4 NVMe 產品。因為植基於 PCIe 3.0 匯流排介面，有著數倍於 SATA 機種的頻寬與存取速度，很難不讓人心動。概觀性能看多了之後，我們取兩款代表性產品，藉由 DriveMaster 2015 來試驗其性能一致性表現。<h2>NVMe 確立為未來主流，AHCI 漸成過去式</h2> <p>Intel 所主導 NVM Express（Non-Volatile Memory Express，非揮發性記憶體儲存裝置）已經誕生多年，開發用意是取代&nbsp;AHCI（Advanced Host Controller Interface，進階主機控制器介面），成為系統與高速儲存裝置之間，一個更有效率的資料傳輸通訊協定、驅動程式層。<a href="http://www.techbang.com/posts/22114-shout-out-your-support-msi-motherboard-nvme-ssd-simple-to-understand-this-different-and-popular-ahci" target="_blank">NVMe</a> 早先是針對企業應用而生，但 Intel 在去年率先引進個人市場應用，推出大家再熟悉不過的 SSD 750。</p> <p style="text-align: center;"><img src="https://cdn2-techbang.pixcdn.tw/system/images/372881/original/145c6ce7a9a89b3a0a8824bfd9058644.jpg?1479888748" alt="" width="700" height="433" /><br /><span>▲ SATA、AHCI、NVMe 傳輸架構示意圖。</span></p> <p>此先例一開之後，包含 Samsung 等少數大廠也跟進，針對消費性應用市場，推出 PCIe NVMe 規格設定的高性能固態硬碟。當前主流規格為 PCIe 3.0 NVMe，意即匯流排介面為 PCIe 3.0，理論可用頻寬趨近 3938MB/s。最為人津津樂道的莫過於存取性能，以 SSD 750 為例，循序存取速度最高可達讀取 2500MB/s、寫入 1200MB/s，遠勝受 575MB/s 頻寬上限枷鎖的 SATA 6Gb/s 介面。</p> <p style="text-align: center;"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" title="Intel SSD 750 " src="https://cdn1-techbang.pixcdn.tw/system/images/372875/original/74477fd6e9071a5d5784144b9b7bca24.jpg?1479887140" alt="Intel SSD 750 " width="700" height="420" />▲ Intel SSD 750 提供 PCIe 介面卡與 2.5 吋（電器層介面又稱 <a href="http://www.techbang.com/posts/40359-first-built-in-u2-interfaces-asus-maximus-viii-extreme-match-intel-ssd-750-easy-to-play" target="_blank">U.2</a>）兩種形式選擇，容量則有 400GB、800GB、1.2TB。&nbsp;</p> <p>雖然市場前景看好，但是從 SATA 6Gb/s 過渡到 PCIe AHCI 已不容易，想演進至 PCIe NVMe 確實有更多挑戰。各家控制器開發進程，以及後續相容性修正、提升，乃至於實體產品銷售價格，還有可支援的電腦平台數量等諸多因素，都是 PCIe NVMe 應用起飛的門檻。因此市場主流仍為 SATA 6Gb/s 介面機種（2.5 吋、M.2），而且銷售占比逾 9 成，PCIe 產品只占冰山一角而已。</p> <p style="text-align: center;"><img src="https://cdn2-techbang.pixcdn.tw/system/images/372918/original/ebab57e2eb600e439f8c1ad2a2333fa2.jpg?1479898964" alt="" width="700" height="437" /><br />▲ 台灣先前能買到 <a href="http://www.techbang.com/posts/21966-plextor-m6e-black-edition-pcie-ssd-performance-measurement-enraged-by-breaking-new-plexturbo-speed-9gb-s" target="_blank">Plextor M6e</a> 系列、<a href="http://www.techbang.com/posts/23056-kingston-hyperx-predator-ssd-test-pcie-20-x4-designs-debut" target="_blank">Kingston&nbsp;HyperX Predator PCIe SSD</a> 等，這些 PCIe AHCI 固態硬碟產品，已成為歷史演進過程的一頁。</p> <h2>產品選擇性仍然不多，台灣市場尤其有限</h2> <p>就台灣市場而言，真正有普遍性銷售的產品，可說是只有 Intel SSD 750、SSD 600p，以及 Plextor 的 M8Pe 系列。這三款產品都是基於 PCIe 3.0 x4 NVMe 設計，SSD 750 採用企業級控制器，又具備 PLP（Power-Loss Protection，斷電保護）功能，設計等級與價格相對較高。其市場參考價格為 400GB 10,300 元、1.2TB 26,900 元，這單價顯然不是一般玩家所能親近。</p> <p style="text-align: center;"><img src="https://cdn0-techbang.pixcdn.tw/system/images/372880/original/41e25a58198f245c8d3efc722ba0545a.png?1479888498" alt="" width="698" height="349" /><br /><span>▲ 台灣較為容易購買到 PCIe NVMe 固態硬碟參考價格資訊。<span>（引用自 原價屋）</span></span></p> <p><span>M8Pe 系列則是採用 Marvell 消費性設計方案，雖然沒有特殊附加功能設計，但同時提供多種形式設定選擇，如 PCIe 介面卡形式 M8PeY、M.2 形式 M8PeG、M.2 精簡版 M8PeGN</span>。以價位最低的 M8PeGN 版本為例，參考價格分別是 128GB 2,390 元、256GB 3,299 元、512GB 7,290 元、1TB 13,290 元，產品單價與每 GB 儲存成本，著實比 SSD 750 平實許多。</p> <p style="text-align: center;"><img title="Plextor M8Pe " src="https://cdn0-techbang.pixcdn.tw/system/images/372878/original/cd71afe4dcf2b59586248acd3f7dc4c9.jpg?1479887794" alt="Plextor M8Pe " width="700" height="420" /><br /><span>▲ Plextor 所推出 M8Pe 系列，提供 M8PeY（<span>PCIe 介面卡，實為 M.2 模組加轉接卡</span>）、<span>M8PeG</span>（<span>M.2 附加散熱片</span>）、<span>M8PeGN</span>（<span>M.2</span>）等三種版本，容量皆有 128GB、256GB<span>、</span>512GB<span>、</span>1TB <span>選擇</span>。</span></p> <p>至於 SSD 600p，可將之視為 PCIe NVMe 入門產品，除了控制器是採用台系廠商設計方案，更搭配 TLC 類型快閃記憶體。其參考市場價格是 128GB 1,650 元、256GB 2,650 元、512GB 4,688 元，很接近同樣採用 TLC 顆粒的 SATA 6Gb/s 機種，無可否認這價格是具有吸引力。即便你對 TLC 不屑一顧，SDD 600p 終究是基於 PCIe NVMe 設計，仍然可以提供較好的性能體驗。</p> <p style="text-align: center;"><img title="Intel SSD 600p" src="https://cdn0-techbang.pixcdn.tw/system/images/372877/original/74abf177277302e6ab86b1e7c51f05c6.jpg?1479887430" alt="Intel SSD 600p" width="700" height="420" /><br /><span>▲ Intel SSD 600p 只有 M.2 單一形式選擇，容量有&nbsp;<span>128GB、256GB</span><span>、</span><span>512GB</span><span>、</span><span>1TB。</span></span></p> <p style="text-align: center;">&nbsp;</p> <p style="text-align: right;"><span>（下一頁還有：性能實測試驗）</span></p> <p style="text-align: center;"><span><!-- pagebreak --></span></p> <h2>Intel vs. Plextor 友宜賽，各具有擅長處</h2> <p>SSD 750 與 M8Pe 系列，由於並非甫推出的新產品，概觀性能表現相關文章已經相當多，我們要探討的自然不是這點。前幾年經由 ULINK 協助，提供製造業界用 DriveMaster 2012 測試平台，使我們得以試驗性能一致性等面向表現。因應 NVMe 興起，ULINK 開發&nbsp;DriveMaster 2015 時順勢將之列入支援，前幾個月我們已經試著架起測試環境。</p> <p>不過先前慣用的 SATA 測試腳本，並無法直接用在 DriveMaster 2015，因此我們未曾用來測試新品，多次溝通協調新需求之後靜靜等待著。近日 ULINK 針對我們常用的腳本，完成&nbsp;DriveMaster 2015、NVMe 相容性撰寫、編修，終於得以利用新平台進行相同的測試。這讓我們可以從另一種角度，來看&nbsp;SSD 750 和 M8Pe 之間的差異，又是否有那價值。</p> <p style="text-align: center;"><img title="ULINK DriveMaster 2015" src="https://cdn0-techbang.pixcdn.tw/system/images/372870/original/11b2a52fd59bd90d86e9072d26c822c1.png?1479886546" alt="ULINK DriveMaster 2015" width="700" height="438" /><br /><span>▲ ULINK DriveMaster 2015 除了相容既有 AHCI、SATA 類型裝置，還新增支援 NVMe。</span></p> <p>範例組取現成的 Intel SSD 750（AIC、400GB）與 Plextor M8PeG（M.2、512GB），後者我們另外加上 M.2 轉 PCIe 轉接卡，和 SSD 750 一樣安裝在主機板上第 1 根 PCIe x16 插槽（取用處理器所內建 PCIe 3.0 通道）。而 SSD 600p 部分，由於 TLC 應用產品並不怎麼吸引玩家，因此我們並未另外借來測試比較，未來如有機會再提供這類數據讓大家參考。</p> <p>就官方規格標示而言，M8PeG 循序存取速度是在 SSD 750 之上，可達讀取 2300MB/s、寫入 1300MB/s，SSD 750 則是讀取 2200MB/s、寫入 900MB/s。至於 4K 隨機存取方面，SSD 750 標示值讀取 430000IOPS、寫入 230000IOPS，而 M8PeG 則為讀取 260000IOPS、寫入 250000IOPS，這對於實測結果有著不同程度的影響。</p> <p>首先來看焦點項目 4K 隨機寫入腳本，測試模式是從空碟狀態開始連續寫入資料，直到完整填寫滿設計容量 2 次為止。相對代表的是寫入掉速，藉由記錄檔來觀察性能變化，IOPS 數值高者為佳。SSD 750 果不其然有極佳表現，起始值高達 112540IOPS，反觀多數 2.5 吋、SATA 6Gb/s 機種是在 1～3 萬不等，至於對照組 M8PeG 為看似一般的 33578IOPS。</p> <p>SSD 750 變動很合理的開高走低，但填寫至 50％ 時仍有 83061IOPS 表現，M8PeG 則是逆向往上提升到 47061IOPS。填寫&nbsp;100％ 是假定必然的髒碟狀態分水嶺，之後性能固然還會降低，但是降幅不再如前面區段來得大，因此我們將之稱為性能平原。以結尾當標的來看，SSD 750 所得結果 15885IOPS，M8PeG 則為 9087IOPS，兩相比較是 SSD 750 較佳。</p> <p style="text-align: center;"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" title="ULINK DriveMaster 2015" src="https://cdn0-techbang.pixcdn.tw/system/images/372871/original/fd2fe6bedb14a77d580bcb0af1d3a1f8.png?1479886560" alt="ULINK DriveMaster 2015" width="700" height="349" /><span>▲ 4K 隨機寫入變化曲線圖。</span></p> <p>至於測試腳本所提供綜合評價值，M8PeG 讀取是較佳的 262899IOPS，SSD 750 為略低一些的 253262IOPS。但重點 4K 寫入部分，SSD 750 有 29752IOPS，高於 18363IOPS 的 M8PeG 不少。掉速是固態硬碟的自然現象，越接近結尾表現仍較佳者，意味真實使用的頓挫、落差感會較小。單看數值並不怎麼直覺，我們試舉一些測試經驗，來當測試結尾極端值的比較組。</p> <p>2.5 吋、SATA 6Gb/s 機種裡，結尾能有近萬表現的產品，可說是只有 OCZ 自家 Indilinx 控制器高階機種。風評頗佳的 Marvell 設計方案，大多落在 5,000～6,000IOPS 附近，而 SandForce 設計方案是 4,000～5,000IOPS 左右。至於新主流 TLC 應用產品，通常是在 2000～2500IOPS，也許你認為偏差，其實先前那波台系控制器搭 MLC 顆粒熱潮產品，表現也不過如此而已。</p> <p style="text-align: center;"><img title="ULINK DriveMaster 2015" src="https://cdn1-techbang.pixcdn.tw/system/images/372869/original/edeed133ff4fea1a80bc2ec806e61797.png?1479886368" alt="ULINK DriveMaster 2015" width="698" height="795" /><br /><span>▲&nbsp;<span>4K 隨機寫入節錄數據。</span></span></p> <h2 style="text-align: left;"><span><span>讀取混合模式差距縮小，使用體驗或接近</span></span></h2> <p>4K 隨機寫入測試腳本，主要是用以觀察寫入掉速，評估髒碟狀態下的表現如何。但固態硬碟並不會只有寫入而沒有讀取，因此我們也使用性能一致性（Performance Consistency）腳本，執行讀取與寫入混合測試，來看產品的整體表現。另外附加參考數據為服務品質（Quality of Service），也是執行讀寫混合測試，由於企業應用才會重視這項表現，因此以下就不加以敘述之。</p> <p>性能一致性腳本測試模式，預設為讀取與寫入各&nbsp;50％、隨機 4K、Queue Depth=32，結果是取<span>&nbsp;99.9％ 最慢的 IOPS 和平均 IOPS 相除而來。</span>誠如&nbsp;4K 隨機寫入所帶出來的平均讀取參考值，M8PeG 表現是在 SSD 750 之上，看來讀取讓 M8PeG 在性能一致性腳本占有優勢。SSD 750 所得結果為 12263IOPS，而 M8PeG 表現是較佳的 16164IOPS，兩造差異縮小了許多。</p> <p>（編按：4K 隨機寫入測試腳本未節錄出來的輔助數據，隨機與循序讀取表現值都是 M8PeG 比較高）</p> <p style="text-align: center;"><img title="ULINK DriveMaster 2015" src="https://cdn2-techbang.pixcdn.tw/system/images/372907/original/0b2ec944967010bd3e40d8e1b368c793.png?1479893489" alt="ULINK DriveMaster 2015" width="659" height="275" /><br /><span>▲ 性能一致性腳本，讀取與寫入混合測試所得結果。</span></p> <p style="text-align: center;"><img src="https://cdn1-techbang.pixcdn.tw/system/images/372879/original/fa98166e19cc47869ed03c70361580cd.png?1479887811" alt="" width="659" height="195" /><br /><span>▲&nbsp;服務品質測試結果。</span></p> <p style="text-align: left;">就試驗結果而言，如果你很重性寫入掉速這議題，那麼 SSD 750 毫無疑問，在髒碟情況底下是能提供較佳的性能體驗。但一般應用的真實體驗，M8PeG 所能提供的速度感，是有機會凌駕在 SSD 750 之上。該如何抉擇，我們想就讓預算來說話，充裕且對附加設計要求高者，是值得攻頂選擇 SSD 750。反之，預算較為有限、運作負載量較低時，M8Pe 系列算是相當實惠。</p> <h3>測試平台</h3> <ul> <li>處理器：Intel Core i7-4770K</li> <li>主機板：Asus&nbsp;Z97-PRO（Wi-Fi ac）</li> <li>記憶體：Kingston HyperX Genesis PnP&nbsp;DDR3-1600 4GB x 2</li> <li>系統碟：Kingston HyperX SSD 240GB</li> <li>作業系統：Windows 10 Pro 64bit 中文版</li> </ul> <h3><span>延伸閱讀</span></h3> <blockquote> <p><a href="http://www.techbang.com/posts/45696-intel-introduced-pcie-nvme-ssd-ssd-600p-low-profile-appearance-pathway" target="_blank">低調現身零售通路，Intel 低價位 PCIe NVMe 固態硬碟 SSD 600P 已開賣</a></p> <p><a href="http://www.techbang.com/posts/45204-new-pcie-30-nvme-ssd-plextor-m8pey-performance-measurement" target="_blank">PCIe 3.0 NVMe 固態硬碟新選擇，Plextor M8PeY 性能實測</a></p> <p><a href="http://www.techbang.com/posts/44437-pcie-30-x4-nvme-specifications-zotac-sonix-pcie-480gb-ssd-test" target="_blank">PCIe 3.0 x4 NVMe 規格設計，Zotac Sonix PCIE 480GB SSD 實測</a></p> <p><a href="http://www.techbang.com/posts/22114-shout-out-your-support-msi-motherboard-nvme-ssd-simple-to-understand-this-different-and-popular-ahci" target="_blank">MSI 主機板喊出支援 NVMe，簡單看懂這與通俗的 AHCI 有什麼不同</a></p> </blockquote><a href="http://www.facebook.com/TKbang">加入T客邦Facebook粉絲團</a><img src="http://feeds.feedburner.com/~r/techbang/~4/moytkEjFhhs" height="1" width="1" alt=""/>
