安装如同FC游戏卡一般简单?老机升级NVMe固态硬盘记

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我想升级固态硬盘了。

作为已经佛系多年的玩家,我虽非“E3神教”的信众,却也是“4Ghz超频党”的一员。

家中两台主力机,都是Z77 + I5 3570(K) + GTX1060 + 512G SSD + 16G DDR3 2400 的配置。

玩游戏?IVY CPU超频到4.0Ghz、4.2Ghz轻轻松松,玩玩网游不比Zen+的2代锐龙慢。

性能差?3代内存低延时、低时序、高主频,DDR4的条子,频率不到3000Mhz、还真没法跟DDR3 2400比。

接口落后?USB3.0还能凑合,PCI-E 3.0完全够用,SATA3 6.0Gb对于HDD传统硬盘带宽足够,唯独缺少M.2 NVMe硬盘的支持,有些不方便。

6核、8核的CPU,我一点都不羡慕,甚至用着酷睿三代的我,还可以搬来小板凳、嗑着瓜子,一边围观I-A大战,一边等到英特尔5nm工艺落地、I3都变成16核的那天。

可是,固态硬盘的容量,真的撑不住了

历经三个HDD硬盘的损坏,我从2005到2017年的数码相片,只剩下了QQ空间相册里的几十张。HDD实在太脆弱,不正常的关机都可能导致损坏,照片、文档这类重要文件,我现在只敢放在SSD固态硬盘里。我,老妈,媳妇儿的手机相片,仅这两年的备份,就占去了70GB。

婚后,虽然硬盘里的Japan小姐姐们打入了冷宫,可媳妇儿要求的美剧、日剧多了起来,4K电视已普及,720p的分辨率已经不够看,1080p的电影电视剧,容量都是3GB/小时起步。固态硬盘作为BT下载的缓冲区,预留50GB的容量是必要的。

网游3D化后,游戏容量肉眼可见的臃肿了起来,低于50GB的游戏已经很少见了;而3A单机游戏,大制作都是跨平台的,安装包容量都是奔着蓝光碟片50GB的上限制作,加上各种番外DLC打包,单游戏安装包都破100GB了。

512GB的SSD,外加一个东芝的3TB企业级HDD,存储空间都捉襟见肘。

还是再加个SSD吧。


游戏块头.png

挑选

按理说,像我这样的老平台升级,得买个2.5寸sata3的SSD。

可是,最新规格的M.2 NVMe SSD价格相差无几,读写性能数倍提升,体积小巧用途更多,我有点眼热。

一番查询后,我发现,数年前价格昂贵、品牌稀少的PCI-E SSD转接卡,经过华强北的发扬光大,价格已是阳春白雪,品种百花齐放。

转接卡.png

想起我家Z77主板上仅支持AMD CrossFireX交火技术的双显卡插槽,之前的鸡肋,似乎也能派上用场了?

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欣然下单了一张PCI-E 3.0 x16的转接卡。尽管这货实际带宽,和普通转接卡一样只有PCI-E 3.0 x4,我就看中它无需拧螺丝安装侧挡板,插卡即用

回到正主儿,该挑M.2接口、NVMe协议、PCI-E通道的SSD了。

容量上,除开某些低价品牌的2TB产品外,1TB是目前性价比最均衡的黄金容量,容量单价在1元/GB附近,和四年前500G的2.5寸SSD一致。

品牌嘛,从2012年我的第一块SSD——三星830 128GB开始,到2016年“金盆洗手”不再帮人义务装机,我自己把玩过、装机过的SSD,不下二十块,品牌都是三星、建兴、东芝、镁光、闪迪、希捷这类一线大厂产品,非MLC闪存颗粒的产品都很少(TLC只买三星)。

最终,我从京东自营抱了颗雷克沙 NM610 1TB回家,原因有三:

  • 雷克沙的SSD固态硬盘,是江波龙从镁光接手后,新增的产品线。我很好奇,背靠SSD全球出货量前十、国内出货量第一的巨头,一直定位高端移动存储的雷克沙,和江波龙之前ODM代工的联想、先锋之流,产品力有何不同?
  • SSD和存储卡一样,主要是看主控和闪存。当初只选原厂、大厂,除开闪存颗粒免检以外,更重要的是,SSD主控芯片的研发,还是被三星这样的原厂垄断着,第三方的靠谱主控仅有SandForce(简称SF)和Marvell(俗称马牌);而现在,台系和国产主控“后浪”翻涌,雷克沙NM610采用的台系慧荣SM2263XT主控,系列产品都被英特尔的SSD采用,这样的背书足够可信
  • 雷克沙作为前原厂品牌,和“前任男友”镁光的业务关系是否存续?在紫光提供的国产闪存之外,能否继续拿到镁光优质的闪存资源呢?

开箱

硬盘到手前,关于ta的一切参数,我已经了然于心:

  • 慧荣SM2263XT主控
  • 镁光/英特尔 3D TLC闪存,并且重新印上了Lexar的LOGO
  • 无Dram外缓存设计,Win10下可以从PC主内存中自动划分64MB HMB共享缓存
  • 1TB版本具备130GB的动态pSLC缓存

拿到实物,不得不说,这种黑色冷峻的科技风包装,实在深得我心。

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打开包装,黑色的PCB主板,与闪耀的金手指相得益彰,加上银色的主控芯片画龙点睛,称为科技潮品也不为过。

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想起同是黑色的闪迪 X300s,我赶紧把抽屉里最后的珍藏翻了出来:


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相较前辈X300s,没有外缓存芯片的NM610,闪存颗粒更加小巧,所以电路排布更为从容。

而三星SM951,绿色的PCB固然清爽,可这种直男工业风的颜色,不用散热片遮挡一下,已经很难匹配时下主板、电源、机箱全黑化的风潮了。

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这哥儿仨摆在面前,我顿时有了几个想法:

疑惑一:与四年前的顶级SSD相比,NM610可堪一战?

闪迪X300s是sata3通道、AHCL协议的旧款产品,性能上和2.5寸sata3的SSD没有区别。

可作为末代2D MLC旗舰SSD三星SM951是第一款真正意义上的PCI-E 3.0 ×4产品,性能突破了PCI-E 2.0 ×4的带宽天花板,顺序读取速度超过2000MB/s。

一个是五年前的顶级品牌顶级型号,一个是新产品线的入门级产品,两相对比,可以看看这四年的科技进步,是否抹平了两者间巨大的上市价格差异

产品规格对比 最终版.png

疑惑二:工作在PCI-E 2.0 ×4模式下,对SSD性能的影响有多大?

PCI-E 3.0 ×4的理论带宽速限是3938.4MB/sPCI-E 2.0 ×4的理论带宽速限是2000MB/s

而三星SM951和雷克沙NM610的官方顺序读取速度,都刚好超过了2100MB/s

作为酷睿3代的老机器,PCI-E 3.0接口只有主显卡插槽。虽然我那块RX480 Red Devil红魔版最近抽风、老是驱动停止响应黑屏,被我从电脑里取了下来,可显卡插槽还是终究要让出来玩游戏的。SSD只能暂用,不能占用。

和E3神教们使用的B75主板一样,另外的那根PCI-E 2.0 ×4插槽,才是SSD的根据地。

在带宽限制下,性能下降是一定的。

下降幅度是多少,真正使用起来区别多大,这是我想了解的。


PCI-E 带宽.png

疑惑三:作为从盘使用,NVMe SSD需要关闭windows写入缓存么?

PCI-E NVMe SSD虽然理论速度上,数倍于普通的sata3 2.5寸SSD,但实际使用中出现了一个尴尬的问题:

和Windows写入高速缓存刷新机制相冲突

关闭写入缓存.png

关闭这个“回写”选项?没有UPS备用电源、不像笔记本电脑自带电池的情况下,可能造成数据损坏。

按照windows默认设置、开启这个“回写”选项?NVMe SSD作为主硬盘、系统盘使用时,性能跑分可能下降70%之多,泯然众人矣。

虽说B75、Z77这些史前主板,官方并不支持NVMe SSD作为主硬盘启动,但添加NVMe模块的改版BIOS技术已经基本成熟,甚至还有傻瓜化全自动的修改工具出现,几块钱闲鱼淘宝买一个现成的改版BIOS刷新,让新硬盘作为系统主盘,不是什么难事。

不过,显然我并不需要这样做,主机内原有的2.5寸SSD采用MLC闪存,作为系统盘使用更加安全,冷启动速度也在10秒以内,并不用在意NVMe硬盘带来的1、2秒开机启动速度提升。

所以,作为从盘使用时,“windows写入缓存刷新”,对于NVMe 硬盘的性能影响,是否仍有那么大呢?

测试

测试平台
CPU:英特尔Intel Core i5 3570K
主板:华硕Asus P8Z77-M
内存:十铨Team 火神 DDR3 2400 8G*2 @11-14-14-35-2T
硬盘:建兴Lite-on L9s 512GB sata3 + 东芝 MG03ACA300 3TB
系统:Windows 10企业版 LTSC 1809

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咔嗒,将安装好固态硬盘的转接卡压入插槽,再按下开机键,Win10自动识别并安装了驱动。

只需在【计算机管理】-【存储】-【磁盘管理】中,找到新增的空白硬盘,根据系统提示点选【新建卷】,简单建立分区、格式化、分配盘符,新的硬盘就出现在了【我的电脑】中。

格式化.png

测试前,先检查一下闪存颗粒。

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从结果来看,这块雷克沙NM610,采用了Intel B17A闪存,这是美光、英特尔共同研发的第二代3D TLC闪存改进版,采用64层堆叠,单die容量由初版B16A的单片256Gb,提升到了B17A的512Gb/die。

B17A闪存技术源自美光、英特尔的前合资公司IMFT,2018年上半年才实现量产,2019年初双方分道扬镳后,英特尔独自在大连工厂继续生产3D闪存。

如此新的颗粒,自然不可能是拆机片,很可能就出自英特尔的大连工厂,毕竟近水楼台,这可是国内除开长江存储外,大陆唯二的闪存生产工厂了——三星西安工厂的闪存基本自用,可是极少外售的。

测试一:新旧硬盘对比

晒图7.png

AS SSD Benchmark

测试 1.1.png

老牌SSD评分软件,sata3年代,AS 1000分就是高端SSD的分水岭。

现在被人嫌弃说不准,同一个硬盘进行重复多次测试时,分数太飘忽、分差太大。

其实纯属背锅。

以前的SSD性能,多半看闪存颗粒本身的性能,实打实,没什么花活儿;自从有了pSLC缓存的玩法,SSD性能主要看主控芯片。

主控芯片成了劳模,读写数据时需要不断的ECC纠错、校验数据准确性,闲暇状态还得不停的Trim擦除无用数据,GC垃圾回收、碎片文件整理。

作为固态硬盘的中央处理器,任务繁重的主控芯片CPU占用率居高不下,当然会影响测试成绩。

所以,评测无pSLC缓存的老SSD,AS多次跑分一致性,要远好于新一代SSD。

Anvil's Storage Utilities

测试 1.2.png

因为256GB版本的三星SM951并非满血版,达不到512GB SM951 1550MB/s的写入速度,所以延续了读取略赢、写入惨输、整体落后的结果。

Crystal Disk Mark 7.0

测试 1.4.png
  • 多线程顺序读写性能,两款SSD都达到了官方标称值,说明酷睿三代这样的老平台,并未构成性能瓶颈;转接卡也只是起到线路转换的作用,并未影响到SSD性能。
  • 多线程4KB随机读写性能,三星SM951非常接近R 300K/W 100K IOPS的官方标称值;而雷克沙NM610的速度堪称恐怖,远远抛离标定值,达到了R 236K/W 261K IOPS

我不禁想问雷克沙厂家:是不是太过低调了

慧荣SM2263XT主控的4KB随机性能标称R 280K/W 250K IOPS,你们家NM610居然只标R 188K/W 156K IOPS

PC Mark 8 - Storage 2.0

测试 1.5.png

如果说上面三个软件都是理论性能测试,PC Mark 8就是真刀真枪的实战了。

PC游戏,Adobe全家桶,Office三剑客。三大类10项目,重复三遍取平均数,看谁完成的时间更短。

1-3小时的测试,最终得到两个结果:带宽评分

  • 带宽直接体现了硬件基础上的差距,雷克沙NM610终究是无外缓存的入门级产品,败给当年的企业级旗舰产品,一点都不冤。
  • 评分则是用户体验的总结。雷克沙NM610仅仅落后三星SM951 0.5%,换句话说:用起来感受不到区别
  • 无论是大型网游魔兽世界,还是3A单机大作战地3,雷克沙NM610在各场景的总载入速度,差别都在1秒内。轻重负荷下的PS操作、Office大文件的处理速度,也是如此。

小结

测试 1.6.png

雷克沙NM610理论性能更优,4KB随机写入性能突出;实际使用体验,几乎与三星SM951无异

测试二:PCI-E插槽对比

将SSD转移到主板的第二显卡插槽,这时插槽为PCI-E 2.0 ×4模式,带宽速限降至2000MB/s

晒图9.jpg
测试2.1.png
测试2.2.png
  • 对于三星SM951来说,大文件顺序读取性能,受接口带宽影响最大,其他的性能差别,多在10%以内。
  • 雷克沙NM610对接口带宽更为敏感,写入性能损失在18%左右
  • 可能是因为性能溢出的缘故,PC Mark 8的测试下,PCI-E 2.0 ×4日常使用并无差别

深入分析后,个人认为:雷克沙NM610明显是吃了没有外缓存Dram的亏。

雷克沙NM610的无缓存设计,需要从主内存中“借”64MB内存使用。

主板上的PCI-E 3.0 ×16接口由我的I5 3570K IVY CPU提供,CPU内又集成了内存控制器,所以当使用PCI-E 3.0时,NM610的缓存数据路径是 SSD - CPU - RAM内存

而PCI-E 2.0 ×4接口由Z77主板芯片提供,芯片组需要通过CPU来调用内存,所以当使用PCI-E 2.0时,NM610的缓存数据路径是 SSD - 主板芯片- CPU - RAM内存

本来接口带宽更低了,路径点的增加,使得存储效率也降低了,雪上加霜

怪不得,Intel 660P使用了带缓存方案的慧荣SM2263,外缓存Dram还是很重要的。


主板规格.png

测试三:缓存开关对比

测试3.1.png
测试3.2.png

除开雷克沙NM610的Anvil’s成绩有点莫名其妙的下降,其他结果一如所料:

作为从盘使用,NVMe硬盘无需勾选“关闭Windows写入高速缓存刷新”选项

总结

咔嗒,将固态硬盘压入插槽,一秒安装的感觉,感觉回到了小霸王、红白机时代,有一种换游戏卡带的既视感。

原有的小容量MLC SSD拿来做系统盘和下载盘,新增的3D TLC M.2 NVMe SSD存放游戏和软件,还不用去刷新NVMe模块的主板改版BIOS,担心和原有sata硬盘的中断冲突,即插即用,无需走线,这番操作,如此安排,我很是满意。

  • 雷克沙NM610的4KB随机读写性能突出,远超官方标定值
  • 依靠高达130GB的动态pSLC缓存,雷克沙NM610理论速度优秀,实际使用体验看齐三星SM951这样的老旗舰
  • 老平台PC玩家,升级时别再考虑2.5寸SSD了,可以放心使用PCI-E 3.0 ×4 to M.2转接卡,快速完成配件安装,无需走线。
  • 无需纠结PCI-E 2.0接口和windows写入缓存问题,系统默认即可,剩什么槽就插什么槽
  • 像我一样,有闲置的第二显卡插槽的朋友,强烈建议跟我一样,买个PCI-E 3.0 ×16转接卡,咔嗒,小霸王其乐无穷呀
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