400%领先传统硬盘 史上最牛SSD详测

　　● 不甘寂寞的半导体巨头

　　8月在美国举行的IDF上，Intel发布了SSD高性能固态硬盘系列产品，宣布正式以此进入外部存储设备领域，高姿态强力挑战这个行业的传统硬盘诸强以及固态硬盘新秀。SSD的发布，是Intel在半导体设计制造技术领先的自然延伸，但也促成了其自身产品线的重大扩展，所有外部存储设备制造商现在都不得不面对这样一个巨头的威胁。

　　这一系列产品为“Intel High-Performance SATA Solid-State Drive ”，目前拥有分主流级应用的X18-M及X25-M，以及针对服务器/工作站、存储系统应用设计的X25-E型号。Intel NAND产品事业群产品经理Kishore Rao表示：并非所有固态硬盘皆采用相同的架构与设计，因此产品间的差异显著，相对于市场上竞争对手的产品，Intel高性能固态硬盘可提供卓越效能与可靠度。

Intel的SATA SSD家族

　　● X25-M 80GB抵达ZOL

　　Intel的资料显示，他们的固态硬盘产品性能极为强劲，足以俯视目前现有任何传统硬盘和固态硬盘，这吸引了业界的广泛关注，并也让全球无数用户翘首企盼，处理器大佬在存储设备领域一鸣惊人么？

　　ZOL拿到了一只X25-M 80GB，如我们所见，这是Intel高性能固态硬盘中主流产品，为MLC存储类型的2.5英寸80GB型号。虽然它可能无法代表Intel真正顶尖产品的实力，但相对平实的规格应该更为接近我们的应用，笔者将用不短的篇幅来全面的介绍和测试它。

简朴的包装内蕴藏着强劲的动力

　　固态硬盘相对传统硬盘的不同显然是本文将重点阐述的部分，相信如果你正打算拥有SSD而犹豫不决，这些都是你正在考虑的。

　　>>固态硬盘和传统硬盘原理和结构上的不同；
　　>>原理结构上的差异带来的速度上的收益；
　　>>可靠性和运行状态上有怎样的优势？
　　>>价格是否能够让人接受......

　　在正式进入介绍前，让我们首先来感受下这种奢侈品的身价，X25-M 80GB的千颗售价是595美金，是的，它抵得上一部笔记本电脑了，廉价的企望现在可以作罢。

正式晋升为硬盘 浅析固态闪存存储

　　● 基于闪存的新式存储器

　　固态硬盘（SSD ：Solid State Disk）是在传统条硬盘上衍生出来的概念，事实上它并没有所谓的”Disk“圆盘形和对应的机械结构，我们可以把它看成是存在多年的USB闪盘的巨幅强化版本。SSD采用闪存（Flash Memory）为存储介质，并配合以高性能I/O芯片来实现整体架构。相较于传统硬盘(HDD) ，SSD提供显著的优势：更快的系统响应、更坚固耐用及低功耗和低发热带来的节能。

　　追溯历史，东芝公司（Toshiba）于1984年发明了闪存，而Intel公司在1988年正式将闪存形成商品。固态硬盘最早出现于1989年，不过由于其价格过于高昂（1MB容量3500美元）因此在当时只限应用于非常特别的市场比如医疗、工作以及军用市场。

Intel在1998年推出过闪存存储器?现代固态硬盘的雏形

　　上图是intel在10年前出品过的PCMCIA接口8MB闪存存储卡，其结构和设计思路和目前的固态硬盘如出一辙，但限于成本和技术原因，那时的闪存存储器根本无法在性能和价格上对传统硬盘构成挑战，自然无法以“硬盘”的名号自称，而10年后的今天，半导体技术发展的速度远高于磁记录技术，事情已经发生了转变。

　　● NAND的优势

　　目前的固态硬盘产品均基于NAND，相对于另一种闪存类型NOR，NAND能提供极高的单元密度可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度要比NOR快得多。另外NAND读和写操作采用512字节的块，这有点像硬盘管理此类操作，很自然地，基于NAND的存储器就可以取代硬盘或其他块设备。当然，更重要的是NAND的可擦写次数是NOR的10倍！对于硬盘产品来说，这非常重要！NAND的缺点之一是需要复杂的I/O，而这对一固态硬盘设计来说，并不严重。

　　NAND Flash硬盘产品每个区块可以确保至少100,000次的擦写操作，这相当于普通硬盘的1,000,000小时的MTBF，已经可以满足应用需求。

NAND Flash的基本结构

　　NAND Flash的基本存储单元结构如上图，是典型的N沟道MOSFET，几个这样的单元组成一个可以存储1bit数据的基础闪存单元，称为SLC。

　　● SLC和MLC

　　这样在NAND Flash的底层存储上就引出了两种不同的模式，SLC（Single Level Cell）和MLC（Multi Levels Cell），它们之间各有优缺点，现在在各类产品中都有采用。Intel的X25-E应用SLC，X25-M则使用了MLC，下面这样表格可以较为直观的展示出他们性能区别。

　　SLC的一个Flash存储单元只有两种电荷值，高低不同的电荷值表明0或者1，因为只需要一组高低电压就可以区分出0或者1信号，所以SLC最大的驱动电压可以做到很低。SLC结构简单，用一组变化电压驱动，速度很快同时寿命较长也更为可靠，不过这种一个Block只存储一组数据的模式无法在相同的晶圆面积上实现较高的存储密度，存储容量提高完全依赖芯片工艺的提升。

　　MLC故名思义在存储单元中实现多位存储能力，典型的是2bit。它通过不同级别的电压在一个单元中记录两组位信息（00、01、11、10），这样就可以将原本SLC的记录密度理论提升一倍。因为电压变化更频繁，所以MLC技术的Flash在寿命方面远劣于SLC，同时它的读写速度不如SLC，一个Block存储两组位数据，自然需要更长的时间，这里面还有电压控制、CRC写入方式等因素需要考虑。

SLC和MLC电压驱动的存储能力区别

　　显而易见，SLC在寿命和性能方面拥有独特的优势，不过需要更好的工艺制程才能拥有较大的容量。而MLC虽然在容量方面有先天的优势，但在速度和寿命方面存在先天的不足。这就区格了它们的应用，SLC用在不计成本追求速度和可靠性的企业级产品中，MLC更适合在消费级产品中部署。

X25-M 80GB SATA SSD实物赏

　　Intel推出的X18-M和X25-M两种M级SSD只存在外部尺寸差别，因为没有磁盘尺寸和转速制约，它们的性能完全相同，应用了MLC NAND Flash，标称取速度达250MB/s 、写入速度70MB/s ，拥有85微秒读取延迟。当然，更强大的E级型号X25-E性能更好，它应用SLC NAND Flash，读取速度和M级相同但写入速度高达170MB/s，读取延迟也仅为75微秒。

　　● 外部

　　接下来我们进入手边的这款X25-M 80GB产品。X25-M固态硬盘的长宽尺寸和标准2.5英寸硬盘完全相同，但厚度仅为7mm，低于目前工业标准的9.5mm，预留出了充分的散热空间。

Intel X25-M SATA SSD

 
更多Intel SSD细节

　　X25-M 80GB采用了黑色金属外壳，非常轻巧，正面印刷着醒目的Intel logo，没有任何的活动或可设定部位，整个产品拿来来让人感觉简朴到极致。

X25-M的产品标签

　　从产品标签来看，这款产品还处于工程样品阶段，但已经有完整的认证的各类编号，其制造地在中国大陆，还拥有一个典型的硬盘样式的OEM型号“SSDSA2SH80GB”。从标称上来看，其仅需5V/1A的电力供给，可谓非常节能。

标准的SATA数据/电力联合接口

　　硬盘采用标准的SATA数据/电力联合接口，可以在任何提供这样连接能力的平台上使用，当然按其尺寸设计来看，最合适的系统是标准型的笔记本电脑。

　　X25-M拥有3Gb/s的外部传输速率SATA接口，其I/O部分支持AHCI。

　　● 拆解和内构

　　因为没有脆弱精巧的机械结构，X25-M和所有其他SSD一样“大方”的仅用4枚十字螺钉固定外壳，用户可以轻松的拆掉它们，观察产品的内部状况。

X25-M拆解

X25-M 80GB PCB正面

X25-M 80GB PCB背面

　　X25-M 80GB的核心就是这块精致的高集成度PCB，其主要部分为20枚NADA Flash芯片、SATA I/O芯片、高速DRAM Cache芯片和SATA接口。

　　>>i29F32G08CAMC1 MLC NAND Flash芯片，50nm工艺制造，单颗容量4GB；
　　>>PC29AS21AA0 I/O芯片，提供SATA连接和MLC NAND Flash芯片的读写处理；
　　>>K4S281632I-UC60，SAMSUNG 6ns SDRAM芯片，容量16MB。

　　● 测试系统硬件环境

　　硬盘性能测试使用一部笔记本电脑，其主要部分为Core 2 Duo T7250 CPU、PM965主板和2GB单通道DDR2-667内存构成。细节及软件 环境设定见下表：

　　● 测试系统的软件环境

　　● 配置说明

　　测试以被测硬盘安装引导操作系统、运行测试软件。引导硬盘和待测硬盘控制部分使用主板芯片组的ICH，型号为Intel ICH8M，配置为AHCI模式开启、外部接口速率全速在300MB/s。测试中涉及文件系统性能的部分使用全部容量单个分区的NTFS文件系统，格式化完毕。

底层性能测试：战7200转2.5寸硬盘

　　作为对比，笔者引入了一款代表传统硬盘同尺寸高性能产品HITACHI Travelstar 7K320 320GB硬盘以同样的设定完成相同的测试项目。7200RPM主轴转速的Travelstar 7K320硬盘为2.5英寸产品，设计于高性能笔记本电脑使用。

　　● HD Tune

　　HD Tune读/写速度测试不依赖于文件系统，曲线成绩基本相当于硬盘内部传输速率测试，同时在寻道时间测试中还能显示测试取样的点阵。体现的是很理想化的硬盘速度，其外延部分大约是磁盘性能表中buffer to disk项目的反映，而真实应用中，极少有机会达到这样的高度。

　　在测试闪存存储器时，这类传统软件的表现并不是那么的完美，测试成绩仅供参考。

X25-M HD Tune测试截图

Travelstar 7K320 HD Tune测试截图

　　HD Tune在测试SSD上还是表现出了局限性，X25-M的数据虽然相当惊人，但115MB/s的传输率和标称值相差甚远，不过还是大幅度超过了传统硬盘。在访问时间上的测试数据非常不错，甚至低于1ms。

　　● ATTO Disk Benchmark

　　ATTO Disk Benchmark是由ATTO公司出品的一款磁盘/网络性能测试工具，该软件支持最大32Mb的测试包，数据包从0.5Kb到1024Kb大小进行分别读写测试，并支持队列深度调整，测试完成后数据用柱状图的形式表达出来。很好的说明了文件大小比例不同对磁盘速度的影响。

X25-M ATTO测试截图

Travelstar 7K320 ATTO测试截图

　　这一步测试，我们使用了32Mb的数据包长度和10级的对列深度进行。固态硬盘X25-M的标称250MB/s读取、70MB/s写入性能被发挥得淋漓尽致，由以读取性能骄人的达到传统7200RPM硬盘4倍还要多。

惊人的应用测试性能和全文总结

　　● PCMark Vantage

　　合成测试软件PCMark Vantage的HDD测试部分是根据真实应用编写的测试脚本，也具有一定的参考意义，测试均在各个硬盘的80GB NTFS分区内进行。

　　在底层超强读取速度和极快反应时间的支持下，X25-M SDD的测试成绩意料之中的强劲，全面超越传统7200RPM硬盘，并在不少项目中实现2-3倍的领先幅度，游戏应用成绩达到了让人惊讶的8倍之多！

　　● SYSMark 2007 Preview

　　 以大量真实应用软件为基础编写复杂脚本的合成测试软件SYSMark 2007 Preview通常被认为是评估整机性能良好标尺。在我们以往的测试中，这款软件更多的被用来测试CPU/内存子系统的性能，但Intel建议我们也能够用它测试出系统磁盘性能的差异，因此笔者首次在硬盘测试中引入了它。

　　15%的SYSMark 2007 Preview总分提升！这是在仅更换硬盘在同一个系统上实现的，熟悉CPU性能读者应该了解这个幅度相当于CPU提升了1-2档，我们从没有想像过硬盘提速能带来如此之大的整机性能增强，这更多的应该得益于SSD的超快反应时间，大大地减少了数据交换的延迟。

　　● Window Vista Ultimate安装

　　 这一测试为计时测试，以Window Vista Ultimate安装时磁盘设定完毕正式进入百分比界面为开始，以自动安装重启若干次进入创建帐号菜单系统停止为终，统计运行时间。

　　使用这种高性能SSD，能把D630笔记本的Windows Vista安装限制在20分钟内，当然在这个项目里，7200转传统硬盘的表现也很不错。

　　● 产品评价和总结

　　极快的速度优势几乎掩盖了Intel X25-M 80GB高性能固态硬盘的其他优点，固然它还有轻薄、抗震、节能低噪等众多优势，但它已经不再需要像之前其他厂商的SSD那样需要用这些外围优势来和传统硬盘竞争，X25-M直接在速度上击败了目前最快速的2.5英寸消费级产品，结合其他外围优点，可以说在应用性能上已经全面胜出目前所有竞争产品。

Intel的加入大大推动了SSD的消费级应用进程

　　Intel X25-M的可视不足在于较低的容量和昂贵的价格，这些仍旧是所有SSD厂商必须要面对并亟待提升竞争力的部分，近600美元的价格在消费级IT产品如此薄利低价的时代看起来是那么的格格不入。

　　从手持数字设备到轻薄型笔记本，再到主流型笔记本和企业服务器，固态硬盘已经大踏步地步入我们的数字生活，加速着传统硬盘被边缘化的进程。传统硬盘旧有的寿命速度优势正在被固态硬盘所超越，仅有的优势剩下低成本和高容量，这样的事实正推动着一个新的存储应用模式的产生：以SSD作为在线高速存储+以传统硬盘作为近线备份的消费级产品应用时代。