SSD效能測試大考驗:11款市售知名廠牌固態硬碟完美揭露

在超輕薄筆記型電腦(NB)如Ultrabook及Ultrathin NB以及行動裝置的帶動需求成長下,固態硬碟(Solid State Drive;SSD)不僅成為平板裝置的核心儲存媒介,也逐漸成為高階筆記型電腦的內建標準配備,取代部分傳統硬碟的運用,更帶動全球SSD的年成長率。隨著超輕薄設計已成為趨勢,加上SSD成本價格也持續下降,民眾從原本尚在觀望的階段,也紛紛轉而展現高度興趣,市調機構IHS iSuppli更預計SSD出貨量於2017年將會到達2.27億台規模。

百佳泰(Allion Labs, Inc)身為測試驗證領導專家,也對SSD產品與市場的發展保持關切,為瞭解目前市面上SSD的真實性能,我們於近日從市場上挑選了11顆不同國際品牌的SSD進行測試,並針對效能表現(Performance)和功耗表現(Power Consumption)兩大項目進行多項交叉分析評比,模擬測試SSD在真實使用情況下的耐用性和穩定度的表現是否合乎其所標榜的水準。百佳泰並將測試結果所產生的資料進行分析,忠實客觀揭露SSD整體和細部的比較評量,提供廠商在開發時和消費者購買時的參考資料,瞭解目前市面上販賣的SSD之中,普遍存在的優缺點。

此次做測試使用的11顆SSD皆為2012年第三季到2013年第二季市面上所購買的產品,介面為mSATA(SATA 3.0),其中有三款容量大小標示為120GB,其餘皆為128GB。不同品牌型號的受測產品按照英文字母由A開始編排,表一中顯示出受測產品的容量以及品牌國籍。

表一:受測SSD總表

表一 受測SSD總表

測試環境:

  • 相同受測平臺:

          採用完全相同的電腦系統搭配介面Windows 7 x64 SP1與受測SSD相接進行測試。

  • 相同測試工具、情境、檔案與受測時間

測試工具:

本次就效能表現共使用了11種不同工具進行測試,執行了多種媒體讀寫效能測試及讀寫效能評估模擬測試,而這些不同的工具中又涵蓋了許多不同的測項,包括不同情境任務下整體讀寫效能、資料存取所需時間的最大/小值、讀寫速度的最大/小值、不同速度的連續/隨機讀寫速度測試,在此我們特別挑選了2項測試工具「Allion Benchmark Test」和「CrystalDiskMark」,進行分析這11顆SSD的表現。而針對功耗表現的測試則使用了2個工具進行測試,在這篇報告中則選擇了「Allion Power Consumption」這項工具進行仔細的分析評比。

Performance

Current Consumption

  • Allion Benchmark Test
  • CrystalDiskMark
  • Allion Power Consumption Test

測試排名:

本次測試我們所採用的效能表現測試工具又各自細分為多個測項,在每一次測試結果出來後儀器上都會顯示分數,分數越高表示在本測項中性能表現越好,分數越低則反之;取得每顆SSD的分數後,我們將此11顆受測SSD依照分數表現做排名,名次越高代表在這項目的測試表現越優秀,名次越低則相反(Best: 11/Worst: 1),加總各測項的名次後,就是此測試工具的總排名(Overall Rank);至於功耗表現測試工具的數值,數字越大代表耗電量越高,排名越低,因此排名依據為原始資料越低名次越高,代表較省電。

1. Allion Benchmark Test

這支測試程式由百佳泰針對SSD的特性及驗證重點所開發,特點在能模擬實際使用者的使用情境進行效能表現測試。Allion Benchmark Test搭配測試介面為Windows 7 x64 SP1,分別執行了七種不同類別的讀寫測項,為求客觀公正,11顆SSD在每個測項中全部都測了五次,並平均這五次的數值得到以上的原始資料,根據各測項排名得到了此測試工具測試過後的SSD性能表現總排名。按照排名整體表現最佳的SSD為G,其次為H,最差的兩名則為A和J。

表二:Allion Benchmark Test的原始資料一覽表

表二 Allion Benchmark Test的原始數據一覽表

此次在Allion Benchmark Test測項中,針對「Windows開機」、「電競遊戲」、「BT下載」及「解/壓縮檔案」等幾種情境進行模擬測試。將表二的數值轉換成直條圖示,更能一目了然地呈現出這11顆SSD在模擬現實使用狀況下的讀寫速度,能夠更清晰地分析各項速度。綜合排名上G硬碟的表現最優秀,但是並不是每一個測項都拿到冠軍,例如在Windows開機上輸給了C硬碟與F硬碟,但是在電競遊戲讀速與壓縮檔案寫速測項上速度最快,並在BT下載寫速上排名第二;而表現最差則為硬碟I,在七個測項中有六項速度最慢。

表三:Allion Benchmark Test測試結果比較表

Windows 7 x64 SP1

Allion Benchmark test

整體而言,就這11顆SSD的各測項數值自身比較之下,可以見到特定的項目都會跑出比較好的結果,例如:Windows開機、電競遊戲讀速及BT下載讀速上表現均優於其他測項。因為原則上SSD在處理大檔案時平均速度會比較快;而解/壓縮檔案測項主要是隨機寫入占整體workload較大比例,因此各顆SSD的throughput相較其他測項差了點。

不同於傳統的硬碟,SSD標榜著高效能和快速度,為了有別於一般常見針對不同檔案大小的讀寫速度測試,百佳泰特別開發了專屬的客制化測試Program,並根據大量搜集的使用者行為資料,設計出最接近真實情形的實際工作量(Workload)測試方法,模擬SSD在不同使用者情境下的使用情形,進行實際的模擬測試。除了上述幾項的模擬測試之外,百佳泰還能提供媒體檔案播放(Media Playback)、網際網路流覽(Internet Browsing)、防毒軟體(Antivirus Software)、檔案複製/刪除(File Copy/Delete)、系統備份/還原(System Backup/Recovery)…等許多不同的測試,能夠協助廠商徹底瞭解SSD在各個不同任務時的優劣表現,説明在產品在設計時增強與改進,以臻完美。

2. CrystalDiskMark

除了類比不同使用情況下的測試之外,另一個我們在此介紹的則是運用效能診斷工具進行隨機(Random)與持續(Sequential)讀寫的測試。本次選定的是CrystalDiskMark測試工具的1024K持續讀寫和4KQD1(Queue Depth)隨機讀寫測試,測試SSD在單純處理大檔案時和小檔案時的表現,做為一個綜合的評比,其評比的原始資料是來自於每顆SSD各五次測試結果的平均值。

表四:CrystalDiskMark的原始資料一覽表

表四 CrystalDiskMark的原始數據一覽表

根據上表的資料顯示出表現最佳的是F硬碟,排名最後的則是J硬碟。

表五:Performance Evaluation Test Result測試結果比較表

CrystalDiskMark

Windows 7 x64 SP1

CrystalDiskMark-performance Evaluation  tets result

從表五的比較圖示可以看出,平均來說,SSD在處理1024K時的連續讀寫速度都明顯大於4K隨機讀寫測試,幾乎都多達四倍快速。雖然一般來說通常儲存媒介在讀取資料的速率會優於寫入資料時的速率,不過我們發現到F硬碟在處理1024K檔案時,讀取與寫入都有極為相近的速度,然而,儘管F硬碟整體比較之下是速度最快的硬碟,但在處理小檔案4K時表現不甚理想,因此,若要優化F硬碟的效能,便可加強在小檔案讀寫能力,以臻更優異的整體表現。

同時我們觀察到,這11顆SSD在1024K檔案連續讀取時的表現上,因為是針對大檔案的讀取所以整體的速度較接近,從最慢的D硬碟470MB/s到最快的C硬碟535 MB/s差距不大;但連續寫入速度差距幅度卻明顯從F硬碟的473 MB/s驟降至C硬碟的135 MB/s,速度差了3.5倍。而其中最需要注意的是C硬碟,因為它在1024K檔案連續讀取時速度最快,達到535MB/s,但是連續寫入速度時卻反而變成最慢的135 MB/s,速度差了將近四倍,如此大的差距顯示出產品本身的不穩定性,這些都是SSD在設計開發時所需要注意且克服的部分。

表六:4K Random Read/Write QD1測試結果比較表

CrystalDiskMark

Windows 7 x64 SP1

CrystalDiskMark-performance Evaluation  tets result-4K RW

透過表六細看這11顆SSD在4K檔案隨機讀寫表現上,可以明顯地看出硬碟I在4K隨機寫入速度明顯慢於其他SSD,也代表著該產品必須再加強控制晶片對讀寫動作的運算處理,確保品質的可靠度。

3. Allion Power Consumption Test

由於SSD硬碟採用NAND Flash(快閃記憶體)作為儲存媒介,在無須傳統硬碟的機械式碟片與馬達運轉設計之下,相較於傳統硬碟,SSD不但可防震耐撞,其所標榜的省電也是SSD一大特色之一。因此除了效能表現測試之外,百佳泰本次也針對功耗表現這個項目挑選兩款工具來測試這11顆SSD,以下是採用我們獨家開發的Allion Power Consumption Test測試工具,檢視他們通電時的瞬間功耗量、不同檔案大小讀寫時所需的瓦數和待機或休眠等不同電力狀態下的耗電量,綜合分析不同使用情境時的耗電表現。

表七:Allion Power Consumption Test的原始資料一覽表

表五Allion Power Consumption Test

在Allion Power Consumption Test裡面,詳加細分為16種不同的測項,除了有SSD通電瞬間的瞬間最大功耗量(Maximum start Watt)還有64K檔案連續讀寫耗電量、4K檔案隨機讀寫耗電量,以及在閒置、待機、休眠時的不同耗電量。不過部分受測產品例如A、C、D、E四顆硬碟在某些測項表現上並不支援此功能,因此無法得出資料。而在Allion Power Consumption Test中,以F硬碟的表現最好,而D硬碟的表現最差。

表八:Maximum Start Power測試結果比較表

MAX start powetr

為了打造流暢的使用者經驗提供更新穎的技術,超輕薄短小的筆記型電腦例如Ultrabook紛紛採取SSD做為新一代儲存媒介。對於筆記型電腦或是平板電腦這些行動裝置來說,越長的待機時間對使用者而言就越為方便,SSD在提供高效能之際也必須得維持低功耗,因此優秀的節電能力也影響著使用者的使用經驗。如表八所示,在Allion Power Consumption Test的首個測項就是通電時的瞬間最大耗功量(Maximum start power),F硬碟以1119mW成為此測項的冠軍,第二次之則為A硬碟的1167mW;而表現最差的則為D硬碟的2428mW和G的2853mW。由比較圖示可以發現G硬碟的耗電量為F的2.5倍,如此顯著的差異,代表部分廠商的產品在節電能力上仍有長足的進步空間、廠商必須在維持穩定的功耗表現時必須同時考慮到節電裝置的設計,才能有效滿足行動需求。

表九:64K Sequential Read/Write (mW)測試結果比較表

64K sequential RW

表十:4K Random Read/Write (mW)測試結果比較表

4K Random RW

又從不同檔案大小(如表九和表十)讀寫角度來看的話,平均來說SSD在處理大檔案時所需耗電量比處理小檔案時大,執行64K檔案連續讀寫平均值分別是2381mW和2734mW;處理4K檔案隨機讀寫平均則是1934mW和2406mW,顯示了SSD內部controller的設計方式會影響在SSD在讀取不同檔案大小的耗電量,因此廠商在開發的時候更得注意各個細節。因此雖然SSD標榜具有高速與低功耗優勢,實際的測試實驗結果上而言,卻仍有相當大的發展空間。不管是連接介面、控制晶片到快閃記憶體的設計上,任何一個細節都會影響到SSD整體的性能表現。

綜觀以上兩大類效能表現和功耗表現的測試,百佳泰以專業實驗室角度分析部分廠商在開發設計SSD時,已經越來越可以讓硬碟在高速運作(例如:64K檔案讀寫)的同時降低更多的功耗,例如硬碟F,不只跑得快也更省電了。雖然本次只針對以上兩大類表現做測試,但包含效能衰退、耐受性、穩定度、相容性…等幾個重要指標,都是在打造SSD時不能忽略的重點。尤其是SSD在隨著使用時間的增長、讀寫次數增加之後,造成效能退化或是可用儲存空間減少,都會影響到SSD整體的表現。因此我們建議廠商採取多面面俱到和客制化的測試計畫,找出癥結點,才能讓自家的SSD能在市場上脫穎而出。