评测:东芝 XG5 SSD – 1TB

过去许多年里,3D NAND 闪存技术始终致力于提高闪存的传输速度、增强其耐用性、降低其制造成本。三星是第一家采用 3D NAND 闪存的厂家,凭借高性能、高容量的消费级 SSD 产品,三星称霸行业好些年了。去年,英特尔和镁光联合发布了它们第一款 3D NAND SSD,在若干细分市场给三星带来了强大的竞争压力。此外东芝、西部数据、闪迪、海力士等存储厂商也在积极探索 3D NAND 技术,不过雷声大雨点小。在去年,智能手机甚至都开始用上 3D NAND 闪存,而东芝第一款基于 3D NAND 的 SSD 固态硬盘,却一直要等到今年年初才开始量产,而且是产量很低的小众产品。

转眼到了今天,东芝的 3D NAND 已经发展到第三代,感觉终于要迎来它的黄金时代了。东芝第一款基于 64 层 3D NAND 的固态硬盘型号为 XG5,这是一款主要提供给 OEM 厂家的 NVMe SSD,采用 TLC 技术。东芝前两代 3D NAND 产品叫 XG3、XG4,分别采用 15 纳米的平面 MLC 和 TLC NAND 技术。TLC 是比 MLC 速度更慢的方案,优势是成本低、容量大,其实有时候增加 SSD 的容量比千方百计提高它们的速度意义更大。业内普遍认为一旦厂商采用了 3D NAND 技术, TLC 在速度上的劣势将被大幅增加的容量所弥补,所以 TLC 被业界广泛接受,甚至应用于一些企业级的高端 SSD 上,于是东芝新一代产品 XG5 继续采用 TLC 方案也是意料之中的事情。

XG5 首次亮相于今年 5 月份,在随后举办的 Computex 大会上正式发布。XG5 应该是第一款正式上市的 64 层 3D NAND SSD,不过只向 OEM 出货,短期内消费者很难买到配置 XG5 的产品(例如电脑)。6 月底时,英特尔也发布了一款基于 64 层 3D NAND 技术的型号为 545s 的 SSD,该产品定位于终端用户,消费者可通过零售渠道购买。接着西部数据也发布了它们第一款 3D NAND SSD,然后东芝发布了第一款面向终端消费者的 3D NAND SSD TR200,再然后还是东芝,发布了面向 OEM 的 BG3 系列 3D NAND SSD,而海力士继续保持沉默。但不管怎样,SSD 行业终于要全面进入 3D NAND 时代。

消费者对高性能 SSD 的需求,带动了 OEM 电脑厂商对 NVMe 硬盘的需求,所以 XG5 的接口是目前主流的 M.2 接口,该接口广泛用于中高端超极本上,容量提供了 256GB\512GB\1TB 三种选择,也是电脑的主流硬盘容量方案。3D NAND 技术可以生产更高容量的 SSD,不过价格也将超出大部分消费者的预算。XG5 的控制器型号为 TC58NCP090GSD,采用 NVMe 1.2.1 主控协议,以及 PCIe 3.1 x4 总线标准。

这是一篇关于 XG5 的评测,既然是固态硬盘,有对比才有评测,本文用以对比的产品分别为:

  • 三星 1TB 960 EVO:三星第一款面向终端消费者的 3D TLC NAND SSD;
  • 东芝 1TB OCZ RD400:类似于 XG3,不过定位于终端消费者,采用 15 纳米平面 MLC NAND 技术生产;
  • 西部数据 512GB WD Black、英特尔 512GB SSD 600p:售价更低的 TLC NVMe SSD,上市时间较早,前者采用闪迪 15 纳米 TCL 技术,后者采用 32 层 3D TLC NAND 技术;
  • 浦科特 M8PeY 512GB、博帝 Hellfire 480GB:它们都采用东芝 15 纳米平面 MLC 方案生产,不过分别采用 Marvell 和 Phison 的控制器,价格低于东芝的 OCZ RD400;
  • 英特尔 SSD 750 1.2TB:第一款面向终端消费者的 NVMe SSD

测试环境如下:

 

剧烈测试

顾名思义,该项测试通过把 SSD 长时间置身于高负荷状态以测试其性能,总写入数据量将近 1TB,所以不同 SSD 之间的性能差距将得到充分的体现。它不能反映大多数用户的实际使用场景,不过对硬盘性能要求很高的用户相当有参考价值。具体的测试过程不多说,直接看结果。

第一个图表对比 SSD 的数据传输速率,单位为 MB/s。东芝 XG5 的平均速率比不上三星 960,但是比两款 MLC PCIe SSD 更快,比非三星品牌的 TLC SSD 更是快了许多。

上图测试 SSD 的延迟表现,所谓延迟是指,从下达命令到文件终于开始传输的这段时间,通常用毫秒表示,数值越低性能越好。延迟是一个颇为关键的指标,可能比数据传输速率更重要。上图分别表示「平均延迟值」、「99%延迟值」,之所以还要给出 99% 延迟值,是因为极少数情况下出现的异常高的延迟,会对平均值产生明显影响。99% 延迟值这项结果,可以理解为:比如一共有 100 万次读写,其中 99 万次读写小于或等于这个延迟值。从上图可以看到,XG5 的平均延迟表现中等,99% 延迟值 XG5 甚至优于三星。最糟糕的是英特尔这款 600p SSD。

上面两份图表分别表示平均读取延迟、平均写入延迟,两项测试 XG5 都处于中间的位置,平均读取延迟比最好的三星 960 慢了 25%,不过比最慢的英特尔 600p 快了两倍多。

上面两张图表分别表示 99% 读取延迟、99% 写入延迟。XG5 无论是写入还是读取都排在第四,处于第一梯队。不过英特尔 750 两项数据都比 XGF5 好,三星写入优秀,读取一般。

上图表示在该项测试中,各 SSD 总共消耗的电量,它和两个因素有关:本身的能耗情况、完成测试所需要的时间。结果是东芝 XG5 表现最好,很少有 SSD 只用不到 10Wh 就能完成这项测试的,就算有,大多是速度更慢的 SATA SSD(sata ssd 能耗通常比 pcie ssd 低),例如 Crucial MX300、Intel 545s。上图排名第二的是三星 950,它拥有最强的性能,相应地也消耗了更多的电量。

 

重度测试

和剧烈测试相比,重度测试更偏向于测试写入性能,不过测试的时间短很多。重度测试的写入数据量不足以塞满整个硬盘,意味着写入速度可能在进入平稳状态(即最大速度)前测试即结束,所以写入的测试结果和 SSD 的峰值性能关系很大,这恰恰更贴合用户的实际使用场景。本项测试分两次进行,第一次是完全空白的 SSD,第二次是塞满东西的 SSD。

上图表示平均数据传输速度,以 MB/s 表示。XG5 表现一般,尤其是在塞满数据的情况下,速度下降很多。

上面两个图表都是延迟表现,在空盘情况下,XG5 延迟几乎最小,不过在满盘状态下排在倒数第三第四。

把写入、读取的延迟拆开,空盘数据不错,满了下降明显。

在空盘下测试,XG5 的 99% 延迟表现相当优秀,不过满盘下测试,延迟增加了一倍多。一秒等于一千毫秒,上面的数据显示,假设有 100 万次写入,空盘下其中 99 万次写入的延迟都低于 2.356 秒,满盘变成 4.029 秒。

还是能耗情况,XG5 还是表现最好,不过满盘状态下能耗提升较明显。

 

轻度测试

在轻度测试环节,侧重序列读写,测试时间更短,比如测试应用的打开时间,文件打开时间等等,模拟普通用户每天在电脑上执行的常规操作。还是测试 2 次:空、满。

轻度测试的结果和前两次测试结果差不多,都在中间的水平。上图的速度之所以比重度的速度大,是因为轻度的 70% 读写次数都是序列读写,重度只有 43%。

平均延迟值,XG5 表现良好,尤其是 99% 延迟值。不过在装满数据的情况下测试,延迟大幅增加。

空盘下,平均写入延迟和平均读取延迟都不错,但装满数据之后,水平都下降许多。

把读取和写入延迟拆开,空盘情况下,XG5 的 99% 读取和写入都很棒,但装满内容的情况下,相对来说都很一般。

还是一样,XG5 最省电。

结论

在下结论前,anandtech 还对东芝 XG5 1TB SSD 进行了更深入的随机写入、随机读取、序列写入、序列读取、能耗等方面的测试,不过这篇文章不再展开说明,因为基于剧烈/重度/轻度的测试结果,我想已经可以下结论了。

毫无疑问 东芝 XG5 不是最快的 NVMe SSD,都采用 TLC NAND 技术,三星 960 EVO 的性能强很多。参与对比的 10 款 SSD 中,1TB 的 XG5 和 512GB 的 Plextor M8Pe 表现最为接近,后者采用东芝 15 纳米平面 MLC 技术以及来自 Marvell 的控制器。通常而言,大容量 SSD 比小容量 SSD 性能更好,而  1TB 的 XG5 和 512GB 的 Plextor M8Pe 性能接近,说明 TLC 技术是制约 XG5 的重要因素之一。

XG5 和东芝此前发布的基于 MLC 技术的 OCZ RD400 SSD 相比,性能没啥提升,反而慢了一点,然而两者的定位不同。东芝后续应该会发布一款 RD400 的升级产品,直接销售给终端用户,如无意外性能会有更多提升,但能耗应该也会有所增加。XG5 最大的优势就是能耗,它是市面上最省电的 PCIe SSD 之一。

过去有一些定位高端的笔记本电脑宣称采用高性能的 NVMe SSD,结果却是令人失望的 TLC SSD,XG5 虽然也基于 TLC,不过速度也能达到中等水平,加上出色的能耗,所以它不会带给用户类似的失望。

发布者

Forrest To

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