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一、前言：首款滿血的PCIe 4.0 SSD到來

時代在變，然而思維陳舊的人會始終難以適應時代的變化！很多人無法理解ARM處理器的性能超越X86處理器，最強的RISC處理器（精簡指令集）比不上最弱的CISC（復雜指令集）處理器似乎就是天經地義，蘋果M1處理器的誕生顛覆了很多人的認知。

在SSD領域也有同樣的情況，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玩家對于TCL SSD的認知，這是三星第一款采用TLC閃存的頂級SSD產品，也是第一款滿血的PCIe 4.0固態硬盤。

1、PCIe4.0 x4的理論帶寬

下面是PCIe各版本鏈路性能指標：

有很多同學奇怪為什么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，會占用了20%的原始信道帶寬，也就是實際吞吐量只有傳輸率的8成。

PCIe 3.0的物理層協議使用了全新的128b/130b編碼方案，也就是說有效吞吐量可以達到原始信道帶寬的128/130。因而，PCIe 3.0協議的每一條通道的實際帶寬= 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到多少？

任何數據PCIe系統傳輸，都會產生一定的開銷。PCIe設備是以TLP的形式發送報文的，數據報文在Device Core產生之后，在分別經過事務層(Transaction Layer)、數據鏈路層(Data Link Layer)、物理層(Physical Layer)之后會依次被增加ECRC，Sequence Number，LCRC，Start，END等數據塊。

PCIe 3.0/4.0 中一個TLP最高可以攜帶4096Bytes有效數據，不過通常它會受到設備以及主板支持的共同限制，多數情況下被限制在256Bytes。

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

因此PCIe 3.0/4.0 中TLP的有效數據率=256/（4+2+16+256+4+4）=89.5%。

那么PCIe 4.0 SSD可達到的最高理論帶寬應該=7976 MB/s *89.5%=7138MB/s。

3、如何才能達到PCIe4.0 SSD最高理論速度？

簡單的說就是主控和閃存的關系!

主控的最高速率=接口速率x通道數/經驗倍率。比如群聯的PS5016-E16主控。這款主控使用800MT閃存接口，8個通道理論上可以達到6.4GB/s，經驗倍率是1.28，于是實際上最高只能支持6.4GB/s÷1.28=5GB/s。這數字與7138MB/s相去甚遠。

三星Elpis同樣也是8道通主控，不過閃存接口速度高達1200MT/s，扣掉1.28的經驗倍率，實際帶寬=1200*8/1.28=7500MB/s，已經超過PCIe 4.0 x4的理論帶寬上限。

當然，就算主控再強，沒有與之匹配的閃存肯定也無法發揮應有的性能。

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創的“通道孔蝕刻”技術，通過建立一個由100多個層組成的導電晶片堆棧，從上到下垂直穿孔，形成均勻的三維電荷阱閃存（CTF）單元，堆疊層數從第五代的9X層提升至1XX層，增加了約40%的單元。

同時，三星還進行了更優化的電路設計，使其能夠實現比第五代V-NAND更快的數據傳輸速度，而寫入操作的時間少于450微秒（μs），讀取操作的時間少于45μs，這2個指標都比上代提升了10%以上。

4、PCIe 4.0 SSD的前景

2019年7月AMD Zen2處理器發布的時候，PCIe 4.0還是曲高和寡。僅僅在一年多的時間，現在主流設備已經全面擁抱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Xbox Series X和PS5也都采用了PCIe 4.0 SSD。

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

三星980PRO SSD的詳細規格如下：

我們此次測試采用的是三星980PRO 1TB SSD，寫入壽命為600TBW，售價為1899元，晚些時候，2TB版本也會上市。

二、外觀：LPDDR4 DRAM緩存 + 銅箔散熱標簽

m.2 2280規格，容量1TB。

正面的貼紙標注有產品的型號、容量、產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碼進行對比，看看是否有二碼合一。

背面的銅箔貼紙，有各種認證信息。銅箔是用來增強散熱。

PCIe 4.0 SSD發熱巨大總所周知，傳統SSD用的紙標簽阻擋了SSD熱量向外傳遞。980PRO使用的是銅箔標簽，能以最快的速度將SSD產生的熱量傳遞到媒介。

銅箔散熱標簽在擁有良好散熱效能的同時，相比傳統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，能夠同時處理128個I/O隊列，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層單堆棧結構基礎上增加了約40%的單

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

三、基準性能測試：讀取速度可達6700MB/s

測試平臺配置如下：

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，其中一個的寫入量已經達到了32TB，另外一個也有3TB。

2、AS SSD

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

然后做10GB讀寫測試，得分達到了9012，甚至比1GB容量測試的分數更高。順序讀寫速度分別為5563MB/s、4065MB/s；4K隨機讀寫速度分別是82MB/s、204MB/s。

這是寫入量已經達到32TB的三星980 PRO 1TB SSD，不論是順序還是4K隨機讀寫速度都出現了一定程度的下滑。總分也從9000分跌到了8200左右。

上面是AS SSD BenchMark 1GB的數據測試結果。在順序寫性能方面，三星980PRO 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上面進行。

3、CrystalDiskMark

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

在進行32GB的測試時，各項數據反而更好了。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幾乎能達到2倍的性能。

4、ATTO Disk Benchmarks

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

在對4096KB大小的文件進行讀寫時，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大小的文件進行讀寫時，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的實際容量是931GB，我們將890GB的數據從其中一塊980 PRO 1TB SSD拷入到另外一塊，看看這塊SSD的緩外寫入速度能有多高。

復制的文件總容量為866GB，共190個文件，在2塊980 PRO 1TB SSD之間進行拷貝。

在初期階段，復制速度達到了2.7GB/s。

大約在120GB的時候，SLC緩沖區耗盡，寫入速度跌為1.8GB/s。

在全部866GB數據拷完之時，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數據從三星980 PRO 1TB SSD寫入到惠普EX950 1TB SSD中，初期的速度能夠達到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速度。

3、三星960PRO 512GB SSD

三星960PRO 512GB SSD的實際容量是476GB，我們向其中寫入433GB的數據。

三星960PRO 512GB在很長一段時間內都能保持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。

最終在拷貝進度將近完成的時候，寫入速度已經降到了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數據到影馳HOF 2TB SSD中，整個過程很奇怪。寫入速度大多數時候保持在900MB/s以上，但是也經常會串到2.7GB/s，只是無法在這個速度下維持太久。

5、英睿達P5 1TB SSD寫入測試

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

寫入300GB之后會掉到940MB/s。

寫入450GB之后，速度掉到了250MB/sz左右并一直維持到最后。

上圖是匯總的數據，三星980PRO 1TB SSD無疑是最穩定的，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開始降速，不過最終也有1GB/s的寫入速度，MLC顆粒的實力還是不容小覷。

影馳HOF 2TB的表現也不錯，最低速度也沒有低于900MB/s，并且經常能串到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：最強消費級SSD

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

在寫入速度方面，三星980PRO 1TB SSD在133GB的SLC緩存容量之內可以達到2700MB/s，緩外速度依然高達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閃存顆粒的前代產品三星960PRO，在進行高負荷寫入測試時，隨著可用容量的變少，寫入速度會從1.8GB/s掉到1.4GB/s。

而市面上其他同價位的PCIe 4.0 SSD，緩外寫入速度最高只能達到三星980PRO 1TB SSD的一半，頂級的PCIe 3.0 SSD比如惠普EX 950 1TB是540MB/s同樣遠遠不及三星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實測讀取速度可以達到6600MB/s，同樣遠高于市面上其他PCIe 4.0 SSD。

最后就是價格了，三星980PRO 1TB SSD目前售價是1899元，這個價格與其他PCIe 4.0 SSD相當，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的確是遠強于其他競品的選擇。（轉載）