市售SSD專業(yè)測試評鑒報告

市售SSD專業(yè)測試評鑒報告/ART8800039734400013500008TSbla0ae46.HTM作為新興的儲存媒介，固態(tài)硬碟(SolidStateDrive,SSD)這個名稱在業(yè)界與市場上都已不再陌生，具有高效能、低功耗、高耐受度及體積輕薄等特性，甫上市便成為眾所關(guān)注的焦點。然而在實際應用上，除了企業(yè)用(Enterprise)的產(chǎn)品線已開始逐漸普及之外，SSD對一般民眾而言仍是屬于尚在觀望階段的一項產(chǎn)品。而會令消費者望之卻步的理由，不外乎就是價格與品質(zhì)。SSD以快閃記憶體(NANDFlash)作為儲存媒介，售價因此受其單價的波動牽制而居高不下，更遑論主要使用型態(tài)為SLC(Single-LevelCell)，成本更是相對高昂；此外，SSD這類產(chǎn)品本身的品質(zhì)可靠度與使用壽命始終啟人疑竇，平均故障間隔(MTBF)的不確定性使消費者不愿以更高的代價購買一個產(chǎn)品壽命存疑又故障率較高的產(chǎn)品。為了確認大眾對SSD的品質(zhì)疑慮是否其來有自，百佳泰(AllionTestLabs,Inc)特別揀選市面上知名品牌的SSD產(chǎn)品進行實際測試，以了解這些產(chǎn)品在真實的使用情境中，是否真的出現(xiàn)品質(zhì)或效能表現(xiàn)上的問題風險，百佳泰并將其測試結(jié)果加以比較并進行解讀分析，希望能以客觀中立的角度將現(xiàn)象呈現(xiàn)，以供相關(guān)廠商在產(chǎn)品開發(fā)時、以及消費者在選購時的參考之用。在此次的測試實驗中，我們一共挑選了八顆知名品牌的SSD，包括Corsair、Crucial、Kingston、SanDisk、Intel、OCZ、WDC等國際大廠所出產(chǎn)的產(chǎn)品，其中Corsair包括兩款不同型號的產(chǎn)品。在測試方法上，則根據(jù)過去的經(jīng)驗，從四個指標來檢視SSD的整體表現(xiàn)，分別包括可靠度(Reliability)、效能評估(PerformanceEvaluation)、效能穩(wěn)定度(PerformanceStability)＞效能退化(PerformanceDegradation),并在各個指標中以實際測試所得出的結(jié)果進行三級分的評量，以A為優(yōu)良、B為次之、C為尚待改進。根據(jù)下表可以看出最終的評量結(jié)果，在八顆產(chǎn)品中以Intel與OCZ的這兩顆產(chǎn)品擁有最佳的品質(zhì)。如何得到這樣的測試結(jié)果呢？請見以下的測試評估分析。ModelReliabilityPerformanceEvaluationPerformanceStabilityPerfornianceDegradationResultCor&airP128BCCACrucialRealSSDG300CBBAKINGSTONSSDNOWVACCASanDisk0360GBBCB氏CorsairR120CBCClntel：X25-MAAAAOCZVerte^ABAAWDCSiliconEdgeBlueBBBA評估指標一：SSD的可靠度(Reliability)衡量SSD可靠度的方式主要在觀察是否會有資料錯誤或漏失(DataCorruptionDataError/DataLoss)的情形。作為一個以儲存為目的性的產(chǎn)品，其首重要務便是能正確儲存并保存資料，SSD也不外于此。在不同的使用情境、不同的溫濕度環(huán)境與不穩(wěn)定的電源狀態(tài)下，對其資料保存能力都是挑戰(zhàn)。一旦資料發(fā)生儲存錯誤或檔案損毀、遺失的情形，對使用者來說損失可能難以估計。因此，SSD的可靠度便成為本次測試實驗中的第一個評估指標。在可靠度的評估指標中，又分為三個面向，分別是SSD的外觀規(guī)格(SurfaceofSSD)、SSD的讀取狀態(tài)(SSDStatus)以及資料完整度(DataIntegrity)。在實際的測試實驗中，前兩個面向都沒有發(fā)現(xiàn)到明顯的異常狀況，外觀規(guī)格不僅多能符合規(guī)范，在與其他電腦相連接時，也都能從電腦主機端讀取到該SSD裝置。不過在資料完整度部分，除了KINGSTON、Intel和OCZ能正確保存所有資料外，有過半數(shù)的產(chǎn)品、也就是五顆SSD都出現(xiàn)錯誤的情形，也就是說在執(zhí)行讀取資料并寫入到SSD的動作之后，SSD中資料發(fā)生錯誤而與原始檔案不符。評估指標二：效能評估(PerformanceEvaluation)SSD眾所皆知的一大優(yōu)點便是宣稱資料能高速傳輸，因此在此我們便運用效能診斷工具，來模擬出不同的使用情境，并執(zhí)行實際的評估測試。此次選擇的是16K與64K兩種大小的檔案來進行隨機(Random)與持續(xù)(Sequential)讀寫的測試，其中16K的檔案比較符合使用者一般存取的普通檔案大小，而64K則偏向影音媒體檔案的大小。此項測試的主要目的是在了解受測SSD在讀寫不同檔案時，其效能有如何的表現(xiàn)變化，其評估數(shù)字是以一百回的測試結(jié)果加以平均所得出。AliceTq強C^mi^iFison從上面的測試結(jié)果圖可以看出，八顆SSD的表現(xiàn)各不相同，其中以Crucial、Intel和OCZ的表現(xiàn)較佳，而KINGSTON和SanDisk的表現(xiàn)則略遜一籌。在64K持續(xù)讀取時，七顆SSD的速度旗鼓相當，僅有SanDisk的效能表現(xiàn)落后，99.24MB/S的速度僅達到其余七顆平均水準的一半；在64K持續(xù)寫入時，以OCZ的SSD效能明顯領(lǐng)先群雄，而SanDisk的產(chǎn)品則同樣墊后。至于在16K隨機讀取時，僅有Crucial與Intel的兩顆SSD能分別達到181.99MB/s與204.38MB/S的表現(xiàn)，其余均落在70MB/S以下；而在16K隨機寫入時，包括Corsair的R120和Intel、WDC的產(chǎn)品能有超過100MB/s的速度，SanDisk則只有11.62MB/s的成績。最后，再比較這八顆SSD的平均讀寫效能，則有Crucial、Intel與OCZ能達到60MB/s以上的表現(xiàn)，是比較突出的幾個例子。從這樣的數(shù)據(jù)可以看出，每個品牌的SSD在不同使用情境下，都各自有極為不同的表現(xiàn)結(jié)果。舉例來說,Crucial的SSD在隨機16K讀取測試中，有第二佳的效能表現(xiàn)，但在隨機16K寫入測試中，卻成了所有SSD中的第五名，也就是說，它在處理讀取與寫入時的速度落差，相較于其他產(chǎn)品來的大，這樣的差異不僅使用者可以明顯感受的到，也代表著該產(chǎn)品必須再加強控制晶片對讀寫動作的運算處理。評估指標三：效能穩(wěn)定度(PerformanceStability)第三個評量SSD表現(xiàn)的指標則是SSD的效能穩(wěn)定度，也就是說，SSD在執(zhí)行每次讀寫任務時，是否都能維持相同或接近的表現(xiàn)水準，尤其是在經(jīng)過長時間、大范圍與動態(tài)使用的狀態(tài)下，更特別容易見到SSD產(chǎn)生效能不穩(wěn)定的情形。SSD的表現(xiàn)若能維持穩(wěn)定，不但符合使用者期待，也同時能保障相應裝置像是系統(tǒng)端的運作使用。

為了得到更準確可靠的結(jié)果，我們分別從效能的常態(tài)分布情形（PerformaneeDistribution）、極端值之落差（High/LowGap）和標準變異數(shù)與離散程度（StandardDeviationovermean）三個面向來評估。效能常態(tài)分布情形（PerformanceNormalDistribution）o013.6%玄DiagramofNormalDistnbutionCurve34.1%M.l%o013.6%玄DiagramofNormalDistnbutionCurve34.1%M.l%所謂的常態(tài)分布，是指在所有統(tǒng)計資料中，數(shù)據(jù)落在標準變異數(shù)（亦即標準差，o）之間的范圍比例。而在此所謂的效能常態(tài)分布，指的就是所有測試結(jié)果的效能表現(xiàn)落點情形。若是每回合的測試結(jié)果距離平均數(shù)（P）越接近與集中，代表效能越穩(wěn)定；倘若每回合測試結(jié)果距離平均數(shù)越遠而發(fā)散，則代表其效能表現(xiàn)的落差較大而相對不穩(wěn)定。以下圖CrucialC300與CorsairP128兩臺受測SSD為例，藍色線段圖形代表每次測試回合的結(jié)果分布情形，桃紅線段代表測試結(jié)果的累進情形，從圖中就可看出Crucial的效能穩(wěn)定度較Corsair來的高（兩條線段圖形都較為陡峭），實際的測試狀況是，Crucial有93.8%的測試數(shù)據(jù)落在平均效能正負10%的范圍之內(nèi)，相較之下Corsair則只有48%落在其平均效能的正負10%范圍。^CorsairP12B玄CrucialC300^CorsairP12BQUirmsl-'AJ-rzEdFia^.irrnm嗎hhrrn乃Uiqlnh^cnnt(MBsJate；蘭et口^=QUirmsl-'AJ-rzEdFia^.irrnm嗎hhrrn乃Uiqlnh^cnnt(MBsJate；蘭et口^=?±11刊IfEm你?NdEriDioil^ulirriJ-一一nmsCL-pi-p-Fumu至于在所有的受測SSD中，則以OCZ的產(chǎn)品表現(xiàn)最佳，不僅有98.1%的測試結(jié)果落在平均效能的正負10%范圍，并且也沒有超出正負20%范圍的異常狀況。從下圖便可看出OCZ的效能表現(xiàn)的穩(wěn)定程度，深藍色線段代表每一回合的測試結(jié)果，所有測試結(jié)果都顯示OCZ的讀寫效能落在紅色線段范圍（正負10%）內(nèi)，并且明顯接近淺藍色線段（平均值），足見其效能表現(xiàn)每次都維持在一定的水準；相較之下，右邊Corsair的結(jié)果圖則可明顯看出差距，線段的劇烈波動代表著每次效能表現(xiàn)的差距極大，并不斷出現(xiàn)超出正負20%范圍的情形?？倸w而言，檢視所有受測SSD的效能穩(wěn)定度測試結(jié)果，除了OCZ的產(chǎn)品外，其余七臺都出現(xiàn)程度不等的穩(wěn)定性的問題。^OCZVertex女CorsairR120^OCZVertex女CorsairR120玄Legend-Speed-+20%-+10%AverageSpeed--10%--20%-SpaceLeft極端值落差（High/LowGapovermean）極端值落差指的是同一顆SSD最好與最差的表現(xiàn)差距，當差距越大，也就代表著穩(wěn)定性的不足。此次的評估標準是比較各顆SSD測試結(jié)果中領(lǐng)先群（效能表現(xiàn)前10%）與落后群（效能表現(xiàn)后10%）的平均值差距，來看出其穩(wěn)定度上的不同。比較的方式包括絕對落差與相對落差，絕對落差指的就是領(lǐng)先群與落后群實際的數(shù)據(jù)差距，相對落差指的則是考慮了SSD平均效能大小的因素后，計算出數(shù)據(jù)差距所占整體平均效能的比例，也就是數(shù)據(jù)差距除以整體平均效能的百分比。在實際的測試結(jié)果中，尤以Intel與OCZ的兩顆SSD表現(xiàn)為最好。Intel的領(lǐng)先群與落后群之絕對落差為12.1MB/S,而占整體平均效能比例的相對落差則是16.2%；OCZ的絕對落差更是僅有4.6MB/S，相對落差則為7%。除此之外，其余六顆SSD都有落差值過大的問題,以CorsairP128為例，絕對落差為26.4MB/S，但相對落差則達到了整體平均效能的55%,也就是說在泰半的測試回合中，該顆SSD都有效能表現(xiàn)落差過大的問題。標準變異數(shù)與離散程度（StandardDeviationovermean）此處我們再度采取應用統(tǒng)計學的方法，來了解SSD效能表現(xiàn)的離散程度，也就是看所有測試結(jié)果距離平均數(shù)的分布情形。舉例來說，在SanDisk受測SSD的測試結(jié)果中，效能平均數(shù)（p）為47.2MB/S，標準變異數(shù)（o）為3.2，至于其離散程度（o/p）則為7%,也就是說多數(shù)測試回合的數(shù)據(jù)均落在其平均數(shù)正負3.2MB/S的范圍內(nèi)，且這樣的差距范圍僅占整體效能平均數(shù)的7%；而KINGSTON的效能平均數(shù)為32.6MB/，標準變異數(shù)為4.6,離散程度則達到14%，因此SanDisk的表現(xiàn)明顯優(yōu)于KINGSTON。在所有的受測SSD中，除了Corsair的兩顆SSD與KINGSTON的SSD以外，在這個項目都能有符合期待的表現(xiàn)，離散程度都落在2%到10%之間。評估指標四：效能退化（PerformanceDegradation）

所謂效能退化指的是SSD隨著使用時間增長、與使用次數(shù)的增加、尚余儲存空間減少等等因素，而導致效能的逐漸下滑。主要原因是由于若SSD控制晶片的TRIM與GarbageCollection設計未臻理想，無法適當?shù)幕厥湛捎玫目臻g，產(chǎn)品本身便無法讓資料有更大的空間可平均抹寫于SSD的各個儲存區(qū)塊(WearLeveling)，另外當SSD沒有預留足夠的備用空間(SpaceProvisioning)供運作滿載或資料量接近飽和時使用，也會產(chǎn)生效能退化的狀況。玄ExampleofSSDPerformanceDegradationDD效能退化的情況主要有兩種，一種是SSD的效能表現(xiàn)從開始使用后每況愈下，右圖便是這種情形的示意圖，在這個范例中，桃紅線段為SSD的各回合效能，規(guī)律的藍色折線則是剩余容量的多寡，除了一開始能有高達200MB/S的速率外，從第20回的使用后便僅能達到75MB/S左右的速率。另一種情形則是隨著SSD中剩余儲存空間的減少，速率也跟著下降，而當SSD中的儲存空間重新被釋放時，速率又會再度回到較佳的表現(xiàn)水準。幺SanDiskG32D109MlMVV:I—2鼻呻TJI護1-53那az10&861顧IfidS1&15lassIB*16?1366在此次的測試實驗中，KINGSTON與SanDisk都出現(xiàn)明顯的效能退化，并且都是屬于第二種情況。附圖便是SanDisk受測SSD在不同測試回合的效能變化圖，可以明顯看出，SanDiskG3的效能高低(深藍線段)隨著剩余空間的多寡(淺紫折線)而有規(guī)律的起落除此之外，其余SSD都沒有顯著效能退化的情形出現(xiàn)，整體的效能也未出現(xiàn)異常狀況。最后必須一提的是，CorsairR120這臺受測品在測試過程中便出現(xiàn)故障(malfunction),無法完成全部回合的測試，因此在可靠度、效能穩(wěn)定度和效能退化程度上都被評為不佳。全面驗證打造SSD黃金品質(zhì)從前面的幾項測試，可以發(fā)現(xiàn)到盡管同樣是SSD、同樣標榜著高效能，在表現(xiàn)上卻極為不同。以此次所設計的四項評估指標、共十三項標準觀之，眾品牌的SSD的表現(xiàn)可說是大相徑庭，也發(fā)現(xiàn)到許多不同程度的問題，這些問題對于SSD這項產(chǎn)品本身而言都是至關(guān)重要，必須加以改進與補強的，而這似乎也代表著這些品牌制造商對自家產(chǎn)品在前端的設計驗證階段，還需更下功夫。SSD在現(xiàn)下的諸多科技產(chǎn)品中，仍是屬于較年輕新式的一種產(chǎn)品型態(tài)，由于其設計架構(gòu)的復雜性，任何一個環(huán)節(jié)都有可能影響到SSD的產(chǎn)品效能表現(xiàn)、可靠度、穩(wěn)定度等。再加上SSD的產(chǎn)品樣貌多變，可以內(nèi)嵌于筆電之中、可以是外接的行動式消費性電子商品、更可以應用在企業(yè)級的儲存使用、或是應用于軍事用途，這些不同的用途都有各不相同的性能訴求，也就更需要合適的測試，來確保每個SSD產(chǎn)品表現(xiàn)是否能確實符合其使用目的性。根據(jù)百佳泰累積至今十數(shù)年的專業(yè)測試諮詢經(jīng)驗，我們歸納出四個足以左右SSD品質(zhì)與效能的關(guān)鍵，分別是控制晶片(Controller)、快閃記憶體(NANDFlash)、連接介面(Interface)和與應用面(Application)的結(jié)合，這幾個關(guān)鍵都分別能以不同的驗證方式，找出產(chǎn)品問題的癥結(jié)點，并進而確保SSD的良好品質(zhì)。幺TheComplexityMathofSSDDesignInterfaceControllerNANDFlashApplicationI/OCommandSLC/MLC/TLC1EmbeddedFATASATA2.0SATA3.0pCieUSB2.0USB3.0DataSha