三星PM981 512GB SSD評測:用TLC快閃記憶體不代表弱小

2021-02-23 超能網

三星在M.2 PCI-E SSD這方面一直是行業的領軍者,目前消費級市場上性能最好M.2 SSD的就是三星的960 PRO,當然960 PRO很貴,還有相對便宜一點的960 EVO,不過真正受玩家歡迎的是三星流出的OEM產品,SM951/PM951/SM961/PM961這幾款原本針對OEM市場的產品,受歡迎的原因當然是他們便宜又強大啊,上星期就在淘寶上發現了三星最新的OEM SSD PM981,它的價格僅比同容量的PM961貴一點,用的是最新的主控和64層堆疊3D V-NAND,相當的有吸引力,隨後不久我們就買了回來。

目前淘寶上的PM981有512GB和1TB兩個容量,感覺以後還可能會見到2TB的版本,512GB的連續讀寫速度為3000/1800 MB/s,隨機讀寫IOPS為270,000/420,000,1TB的連續讀寫速度為3200/2400 MB/s,隨機讀寫IOPS為380,000/440,000,512GB的價格大概為1399元,1TB的價格大概為2799元,我們手頭上這個是512GB的 ,固件版本號為EXA7101Q,生產日期是2017年9月,還是很新的。

根據之前SM961/PM961這些類OEM產品上的經驗,產品P/N碼後綴為00000為非限制通用版本,可以看作渠道零售版,淘寶上不少大的裝機電商都是直接向三星那這個版本,美亞上賣的也是這個版本,而最後兩位是其他字母或者數字的話就一定是拆機貨,比如000L1就是聯想的,000H1就是惠普的,000D1的就是戴爾的,000MV就是微軟的,這些拆機版本通常會比較便宜,然而基本不會是全新的,不過現在PM981是一個相當新的產品,基本上不會有拆機貨存在。


三星PM981採用M.2 Socket 2接口,走PCI-E 3.0 x4通道,帶寬高達32Gbps


PCB背面啥都沒有,所以電子元件都在正面


把貼紙撕開後可以四顆較大的新品,銀色的是主控,右側兩顆是快閃記憶體,中間長方形的是緩存

PM981的主控名為Phoenix應該是三星最新的主控,現在的960 PEO/EVO SM961/PM961的主控則是Polaris,支持NVMe 1.2規範,主控正面用金屬貼故意墊高了,三星應該是想把高度調至與快閃記憶體一樣,這樣就用戶加散熱片時就會貼合得更好,讓主控與快閃記憶體都可得到散熱片的照顧。


緩存編號是K4F4E3S4HF,是三星的LPDDR4,容量512MB

PM981使用是三星最新的第三代64層堆疊3D V-NAND TLC,編號是K90MGY8H5A,這種快閃記憶體在三星最新的T5移動SSD上使用過,而三星其他的SSD多數都是第二代48層堆疊3D V-NAND,PM981 512GB上面有兩顆256GB的,第三代的3D V-NAND的Die Size依然是256Gb,也就是每顆快閃記憶體裡面封裝了8個Die。

性能測試

測試使用新SSD橫評的測試方式,測試平臺也是那套,SSD用轉接卡插在主板上的第二根PCI-E插槽上直連CPU,具體平臺列表的請看我們的橫評文章,下面我們就來看看 三星這款最新的PM981性能怎麼樣。


現在我們要搞事情,用TLC的PM981對戰MLC的960 PRO,兩個都是512GB的


三星PM981 512GB CDI截圖

Expreview Storage Benchmark 2014測試

Expreview Storage Benchmark 2014測試是我們自行製作的真實硬碟I/O軌跡腳本回放測試,整測試包括日常應用、辦公應用和遊戲應用三個部分,涉及多個軟體的操作,這些腳本使用Intel NAS Performance Toolkit進行全速回放,運行完會生成一份詳細的測試報告,我們取其中的平均傳輸速度,三個測試的傳輸速度加起來取平均值就是這項測試的結果,有興趣去了解這個測試的話可看文章的最後。

令人意外的是三星PM981 512GB的平均傳輸速度比960 PRO更快,達到了1172MB/s,而960 PRO只有1147MB/s,細分下去的話PM981 512GB的日常、遊戲與辦公三個測試子項目的速度分別為462.7MB/s,808.7MB/s,2244.9MB/s,而960 PRO則是557.9MB/s,835.5MB/s,2042.5MB/s,其實960PRO只有在寫入量較大的辦公項目裡落後了,至於原因,推測這和PM981 512GB所擁有的海量SLC Cache有關。

想知道它的SLC Cache有多大用一個很簡單粗暴的測試就能知道了,我們做了一個48GB的RAR文件,從OCZ RD400 512GB複製到PM981 512GB裡面,開始的時候速度很快,寫入速度能到1.6GB/s,過了一半之後速度驟降,只有600MB/s,也就是說PM981 512GB的SLC Cache有24GB,這緩存量已經相當多了,我們的回放測試寫入量最多的辦公應該用也就10.6GB的寫入數據,完全在SLC Cache的範圍內,所以PM981 512GB跑回放測試的速度相當快。


而960 PRO的優勢在於它無論什麼時候都是那麼穩定

PCMark 7測試

PCMark 7存儲測試中三星PM981 512GB的得分為6019,而三星960 PRO 512GB的得分為6105,用TLC的PM981竟然能到這個水平確實是很不錯。

PCMark 8測試

PCMark 8的存儲測試三星PM981 512GB的得分為5075,而960 PRO 512GB的得分為5089,用MLC的960 PRO還是技高一籌,不過兩者確實差不了多少。

AS SSD Benchamrk測試

又一個神奇的事情出現了ASSSD Benchmark裡面PM981 512GB的4K QD1速度比960 PRO 512GB還好,PM981的速度是63.8/211.3 MB/s,而960 PRO則是54.5/196.4 MB/s,不過連續讀寫還是960 PRO更強。

CrystalDiskMark測試

而CDM的測試感覺則正常些,用MLC的960 PRO測出來的隨機讀取性能比PM981要好,至於隨機寫入,有SLC Cache的PM981表現更好這個也正常。

在使用IOMeter對SSD全盤進行兩小時的4K QD32隨機寫入後所記錄下來的IOPS離散分布情況,雖然有24GB大的SLC Cache,不過如果全速寫入的話還是會一下子消耗完的, 緩存用完那一刻只有7000IOPS,這時SSD的寫入速度是最低的,應該在寫入的同時清理SLC Cache空間,速度穩定後維持在12000到14000IOPS之間,SLC Cache在寫入結束之前再也沒啟動過。

三星PM981 512GB的隨機性能隨隊列深度的變化

Trim與GC測試

這測試會在用IOMeter對沒分區的SSD進行全盤的4K QD32寫入2小時,然後再分區格式化進行全盤TRIM,隨後再進行一次HDTune寫入測試看看寫入性能可以恢復到什麼程度。

空盤的HDTune測試可以很直觀的看到SLC Cache空間有多少,經過兩小時寫入後寫入速度只剩下兩位數,隨後靜止一小時,再次測試時發現SLC Cache空間小量恢復,其他空間基本沒清理,全盤TRIM後速度恢復正常。

超能指數及總結

現在用SLC Cache模式的SSD越來越多了,Cache有空餘和用光後性能完全是兩個極端,用傳統快餐測試軟體的話雖然也能夠測得出,但是出來的結果並不太符合實際情況,所以現在我們決定超能指數隻統計Expreview Storage Benchmark 2014、PCMark 7和PCMark 8三個回放測試的成績,回放測試全部都實際的磁碟操作的重現,可以反映出SLC Cache的實際表現。

新的超能指數是三個測試項目成績的加權值之和,即:

超能指數 = 係數 * ∑(權重 * 項目成績 / 項目平均值)

最新公式的係數=13,PCMark 7和PCMark 8兩款測試的權重是2,我們的Expreview Storage Benchmark回放測試權重是3,最新的SSD超能指數如下表:

三星PM981 512GB就是SLC Cache夠大就是可以為所欲為的典型代表,儘管它在PCMark中比不過960 PRO,不過在權重較大的自製回放測試中表現出色,所以最終超能指數還要更好一點,PM981 512GB的超能指數為125.8,用TLC快閃記憶體的它實際用起來拍得上用MLC的960 PRO。

PM981之所以這麼強,它海量的SLC Cache絕對是其中一個重要因素,不過960 EVO 500GB也有22GB的SLC Cache,不過速度就沒那麼快了,所以PM981上那塊新的Phoenix主控和最新的64層堆疊3D V-NAND也是性能提升的原因之一。

24GB的SLC Cache平常絕大多數情況都用不完,基本上沒多少事情會在短時間內寫入24GB這麼大的數據量,當然事情總有例外,複製遊戲進去的時候就很可能會出現這種情況,現在的遊戲動則幾十G,把那24GB的SLC Cache用完是很有可能的,不過即使耗盡寫入速度也有600MB/s,其實還是很快的,而且SLC Cache的清空速度很快,寫入完成後過一段時間速度就會恢復正常。

價格方面PM981 512GB在淘寶上均價為1399元,而1TB的則是2799元,在大容量SSD中性價比是很不錯的,和同容量的PM961價格差不多,比使用MLC的SM961便宜得多,確實是一款相當優秀的產品,不過它始終是OEM產品,只有店保,如果介意這些的朋友就不建議購買了。

附錄:Expreview Storage Benchmark 2014介紹

到目前為止我們使用的SSD評測規則是兩年前我們做橫評時所定下來的,當時定下的測試標準比較注重SSD的基本性能,當時的測試標準中也有實際應用的測試,但是現在來看這類測試的比重還是偏低,有點偏離實際使用,在新的橫評中我們會使用新的測試標準,新的測試標準會更為貼近實際應用情況。

新的測試會比較注重硬碟真實情況的重現,增加回放類測試的比重,並在此隆重推出我們自己的I/O軌跡回放測試:Expreview Storage Benchmark 2014。

要反應日常的使用,CDM、ASSSD這類簡單的測試軟體是肯定不行的,IOMeter可以進行較為複雜的測試,但是要反應真實的讀寫情況腳本要設置得非常複雜,PCMark的硬碟測試則是採用真實的磁碟I/O軌跡回放,這種測試方法比較能反應硬碟的真實讀寫情況,不少外國媒體都有製作自己的回放測試來考驗 SSD。

測試使用我們自行錄製的真實硬碟I/O軌跡腳本,整測試包括日常應用、辦公應用和遊戲應用三個部分,涉及多個軟體的操作,這些腳本使用Intel NAS Performance Toolkit進行全速回放,運行完會生成一份詳細的測試報告,我們取其中的平均傳輸速度,三個測試的傳輸速度加起來取平均值就是這項測試的結果,比如上圖中就是用超極速S330 128GB跑出來的,它的測試成績是432MB/s,各個測試的具體構成包括:

日常應用測試

1.同盤複製一個MKV電影文件,其實就是以前Fastcopy測試用的那個,文件大小2198MB。

2.同盤複製一個有大量零碎文件的文件夾,也是以前Fastcopy測試所用的那個,文件夾大小2250MB,文件總數10980個。

3.啟動QQ,並對聊天記錄進行搜索,隨後關閉。

4.用Internet Explorer 10流量本地網頁文件,逐個進行人工翻閱。

5.用Media player播放本地高清視頻,並拖動進度條。

整個日常應用測試涉及的數據吞吐量是12742MB,其中讀取數據8005MB,寫入數據4737MB,涉及的文件數量4319個。

辦公應用測試

1.用Word 2013打開多個doc、docx文件,並逐個翻閱。

2.用Excel 2013打開多個xls、xlsx文件,並逐個翻閱。

3.用PowerPoint 2013打開多個pptx文件,並逐個翻閱。

4.用Windows 8自帶的閱讀器打開多個pdf文件,並逐個翻閱。

5.用PhotoShop CS6打開一個4.04GB大小的psd文件,並將其另存為一個新的psd,其實就是以前的PhotoShop測試。

整個辦公應用測試涉及的數據吞吐量是34250MB,其中讀取數據23579MB,寫入數據10671MB,涉及的文件數量112個。

遊戲應用測試

1.《Battlefield 4》遊戲啟動,開啟新遊戲進入第一關。

2.《Crysis 3》遊戲啟動,開啟新遊戲進入第一關。

整個遊戲應用測試涉及的數據吞吐量是3865MB,其中讀取數據3865MB,寫入數據24KB,涉及的文件數量121個。

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