到底比SATA强多少？20185款NVMe SSD新品实战体验

　　近一年来，支持NVMe技术标准的固态硬盘一直是存储市场上的焦点，动不动就破千的传输速度从表面上看远远领先于受限于600MB/s接口带宽的SATA固态硬盘。另一方面，NVMe固态硬盘的售价较其发布之初也有大幅下跌，虽然仍高于普通SATA固态硬盘，但两类固态硬盘价格的差距已经不大，特别是一些低端NVMe产品，用户甚至只花几百元就能买到它们，因此NVMe固态硬盘的普及度也大幅提升。那么相对于普通SATA固态硬盘，NVMeSSD在体验上到底能带来怎样的改变？为此我们特地从市场上搜集来5款2018年市场上半年的主力新品，并通过“吃鸡”、《使命召唤：二战》、实际文件传输等应用来体验NVMe SSD的真正效果。

　　NVMe SSD的技术优势

　　从技术标准来看，相对于SATA SSD，NVMe SSD主要有以下几大优势：一是更高的传输带宽，目前即便低端的NVMe SSD主控也支持PCIe 3.0 ×2，拥有2GB/s的接口带宽，而支持PCIe3.0 x4的NVMe主控芯片则能提供高达4GB/s的传输带宽，从理论上来说，传输性能远高于接口带宽仅600MB/s的SATA产品。同时，NVMe技术标准的另一个重点在于提升存储系统的IOPS每秒读写次数。而SATA固态硬盘使用的AHCI标准仅支持存储系统一次最多执行1个队列，每个队列32条指令。NVMe标准理论上支持存储系统一次最多执行64K（64000个）队列，并且允许每个队列拥有64K的命令。在支持队列增加后，存储系统多任务的读写性能将得到明显的提升。此外，NVMe将对多核心处理器进行更好的优化，新加入的中断模式可以让多个处理器核心同时向NVMe控制器发出命令。

　　同时比起AHCI技术标准，NVMe可以降低控制器和软件接口部分的延迟，NVMe精简了调用方式，执行命令时不需要读取寄存器，而AHCI每条命令则需要读取4次寄存器，一共会消耗8000次CPU循环，从而造成2.5微秒的延迟。

　　最后从产品形态上来说，NVMe SSD相比SATA SSD也有一定的优势。目前绝大部分SATA SSD仍是以传统的2.5英寸全封闭盒式设计，需要机箱或笔记本电脑内设计固定的安装位，还需要连接数据与电源线。而NVMe SSD大部分则采用如一片口香糖一般小巧的M.2板型设计，且不需要连接任何外置数据、电源线，用户只需将它插入M.2插槽内即可。少量高端NVMe SSD采用半高卡板型设计，外观如一块小型显卡，其使用起来同样也很方便，将它插入到主板外置的PCIe插槽就可使用。所以可以说，如果用户只使用NVMe SSD的话，那么电脑内的数据、电源外置连线可以大幅减少，固态硬盘的安装也更加方便。

　　接下来，就让我们来看看拥有各种技术优势的NVMe SSD在实战中相对SATA SSD有怎样的不同。

　　测试平台

　　处理器 Core i7-8700K

　　主板 华硕TUF Z370-PLUS GAMING

　　显卡 GeForce GTX 1080

　　内存 宇瞻黑豹极光DDR4 3200 8GB×2

　　SSD 英特尔Optane 900P（用于搭配待测SSD

　　进行传输性能测试）

　　电源 安钛克（Antec）HCG850 GOLD

　　操作系统 Windows 10专业版

　　主流SATA固态硬盘能带来什么体验？

　　不过在测试开始之前，请让我们首先来看看一款主流的SATA SSD能做什么吧。目前的主流SATA SSD一般指采用TLC闪存颗粒的SATA固态硬盘。在这里我们以东芝的Q300 240GB为例，东芝Q300是2015年上市，销量非常大的一款产品。它采用了群联的PS3110-S10 8通道主控芯片，搭配东芝TLC闪存颗粒。其整体性能在SATA SSD中也算不上多么突出，性能仅是位居主流而已，接下来我们将从以下几方面对SSD进行体验。

　　1.游戏性能

　　大部分人购买SSD的主要目的是什么？显然并不是为了跑分，而是在里面安装各种游戏，来体验比机械硬盘快得多的启动速度。在这里我们体验了Q300启动《绝地求生：大逃杀》、《使命召唤：二战》的启动速度。其中《绝地求生：大逃杀》的启动速度测量是在STEAM平台下点击游戏开始按钮到出现PUBG LOGO画面的时间，未将受网络环境影响很大的登录时间计算在内。《使命召唤：二战》测量的是游戏中一个关卡的载入时间即从载入游戏到出现“长按回车键跳过动画”表示关卡载入完毕的提示。而从体验效果来看，两款游戏在Q300 SSD中的启动时间都不算长，分别为12.8秒、9.3秒。

　　2.程序应用性能

　　购买SSD的另一大目的当然就是在SSD上安装各类程序，加速应用程序的任务执行速度。所以在这里我们对Q300进行了PCMark 8存储性能测试。PCMark 8存储性能测试是一个涵盖游戏、Adobe PhotoShop、InDesign、After Effects、Word、Excel等9种应用软件的测试工具。而Q300在这项测试中得分为4864，综合传输速度达到170.96MB/s，符合主流SATA SSD的水平。其各项软件执行任务的时间数值如截图所示，数值当然是越小越好。如果您急于想知道答案的话，不妨直接往后看看NVMe SSD完成这些任务的时间。

　　3.传输性能

　　第三大用处就是在硬盘上最常见的文件读写操作。当然要发挥出固态硬盘的最高传输性能，用户也必须拥有性能尽可能高的配套存储设备。在这里我们采用了基于3D XPoint颗粒的英特尔Optane 900P顶级SSD向各款测试SSD分别读写《使命召唤：二战》游戏安装文件（容量：41.8GB）、51.7GB电影文件。而从东芝Q300的表现来看，在读取性能上它达到了主流SATA SSD的水平，读取性能在382MB/s～418MB/s左右。不过写入性能表现很一般，由于写入容量早已超越一般TLC SSD上SLC CACHE缓存容量，造成缓存溢出，必须直接写入到写入性能较差的TLC闪存颗粒上，所以东芝Q300在写入这两类文件的实际速度上分别只有161.1MB/s、164.05MB/s。因此完成任务的时间很长，写入《使命召唤：二战》安装文件需要约266秒，写入51.7GB电影文件需要约323秒，所需时间在5分钟左右。

　　4.基准测试

　　最后我们将使用Anvil‘s Storage Utilities基准测试工具考察各款SSD的性能。与那些在空盘状态下跑分的测试不同，我们的测试将在固态硬盘经过多次使用、存入一定数据后再进行，毕竟一款固态硬盘在实际使用中，不可能一直处在几乎不使用的空盘状态，只有在“脏盘”环境下测试，才能了解固态硬盘在日常使用中的真实性能，才能更接近用户的使用习惯。

　　而从测试结果来看，在Anvil’s Storage Utilities基准测试工具默认的1GB测试文件容量下，东芝Q300拥有4084.45的总评分数，不过一旦将测试文件容量提升到32GB，东芝Q300又会面对SLC CACHE缓存溢出，数据必须直接写入到TLC闪存颗粒上的问题，所以这款固态硬盘的随机、连续写入速度都会大幅下跌，总评分数跌至2969.86分，只达到早期主流SSD的水平。

　　那么现在的NVMe SSD是不是会改变这一切呢？

　　浦科特M9PeY 512GB

　　M9Pe分为M9PeY、M9PeG两种。其核心仍是一块采用M.2 2280板型设计的SSD，不过M9PeY通过使用PCIe转接卡，以及大面积铝制散热片使得这款SSD拥有更强的散热性能。在核心芯片上，M9PeY还是沿用Marvell 的88SS1093，支持8通道读写，搭配东芝64层堆叠3D NAND TLC颗粒。

　　1.文件传输体验

　　从将游戏、电影写入到浦科特M9PeY 512GB的体验来看，在刚刚写入时，由于SLC CACHE缓存未写满，写入速度甚至可以达到1000MB/s以上，不过写入一定容量，缓存饱和后，仍会出现大幅降速。《使命召唤：二战》最终的平均写入速度为447.07MB/s，写入影音文件的写入速度为472.47MB/s，整体效果仍比主流SATA固态硬盘好不少，51.7GB电影文件的写入时间由323.11秒大幅缩减至112.19秒。至于读取性能，M9PeY512GB就能带来更大的改变，即便是传输《使命召唤：二战》这样的游戏文件，平均读取速度也能达到1002.92MB/s。

　　2.基准测试

　　从基准测试来看，不论是连续读写速度，还是随机4KB读写IOPS，浦科特M9PeY也远超Q300。其在1GB容量下的测试成绩获得12429.98这样的高分。当然在换用32GB容量后，由于SLC CACHE被写满，在测试时其写入速度也会掉速，最明显的就是连续写入速度从1872.03MB/s下降到558.79MB/s。

　　3.游戏性能

　　在游戏启动速度上，浦科特M9PeY 512GB也带来了一定的效果，当然没有传输性能、基准测试那么大的差距—《绝地求生：大逃杀》缩短了约1.2秒，《使命召唤：二战》缩短了约1.4秒。

　　4.程序应用性能

　　最后在程序应用上，浦科特M9PeY 512GB的PCMark 8存储测试总分提升到了5061分。从测试成绩明细中，我们也可以看到在不少日常软件应用中它都获得了相应的提升—在写入5640MB数据的PhotoShop重载任务中，M9PeY 512GB的时间较SATA固态硬盘缩短了多达25秒；在读写总共482MB数据的Adobe Illustrator中，时间也缩短了2.2秒。

　　十铨T-FORCE系列CARDEA 240GB

　　这款十铨T-FORCE系列CARDEA 240GB SSD采用了全密封设计，SSD正面则配备了大型鳍片式散热片，并通过高系数导热胶与固态硬盘上的主控芯片、闪存芯片紧密接触。这款产品的主控芯片采用了群联PS5007-E7 4核心8通道主控芯片，闪存则配备了编号为“TA79G5NAUR”的东芝15nm MLC颗粒。

　　1.文件传输体验

　　首先从文件传输来看，MLC颗粒的采用的确在写入上给了十铨T-FORCE系列CARDEA很大的优势，不论在写入《使命召唤：二战》还是影音文件，它的写入速度始终保持在1150MB/s以上，这也使得它的写入体验较Q300这样的主流SATA固态硬盘有更大的提升。如写入《使命召唤：二战》游戏的时间只需36.92秒，比SATA固态硬盘减少了已近4分钟时间。同时在连续读取性能上，十铨T-FORCE系列CARDEA 240GB SSD也有不错的表现，超过1800MB/s的读取速度，使得它仅需28.64秒就可以完成51.7GB电影文件的传输。

　　2.基准测试

　　借助MLC颗粒的采用，在基准测试中，它没有出现明显掉速。稍有所不足的是，这款SSD的低队列深度随机4K读取性能表现一般，其35.35MB/s的读取速度只是小幅领先于SATA固态硬盘，因此它的总分未能破万。

　　3.游戏性能

　　从游戏启动来看，它在《绝地求生：大逃杀》中的启动速度上与SATA固态硬盘相比没有明显优势，两者启动时间都在12.8秒左右，但在《使命召唤：二战》中，十铨T-FORCE系列CARDEA 240GB SSD则还是领先了1.26秒。

　　4.程序应用性能

　　在PCMark 8存储性能测试中，十铨T-FORCE系列CARDEA 240GB SSD的总评分数同样提升到5048分左右，原因还是在于在各项应用程序中，NVMe SSD都可以有效缩短任务执行时间—哪怕是写入2336MB数据的PhotoShop轻载测试，CARDEA 240GB SSD的执行时间也比Q300少用5秒，在读写任务四、六开的Adobe InDesign中，也缩短了近3秒时间。

　　台电幻影系列NP800 240GB

　　这款SSD采用了慧荣四通道2263XT PCIe 3.0 x4主控芯片，该芯片可以将存储映射表存放在系统内存里，因此省去了对额外缓存芯片的需求。同时它还搭配了编号为“29F0IT2ANCTH2”的英特尔64层堆叠3D NAND TLC闪存颗粒，有所遗憾的就是这款SSD没有配备散热片。

　　1.文件传输体验

　　在写入《使命召唤：二战》时，这款SSD的初始写入时速度也能达到1000MB/s以上，不过SLC CACHE会很快被占满，从而降速到平均474.43MB/s。当然其90.41秒的总体写入时间较Q300的266.23秒还是有很大改善。不过如果写入文件增大，其掉速现象就会比较严重，如在写入51.7GB电影文件时，其平均速度就会下跌到235.82MB/s。当然在将这些文件复制到英特尔Optane 900P时，台电幻影系列NP800 240GB还是能表现出非常优秀的读取性能，其平均读取速度都在1650MB/s以上。

　　2.基准测试

　　基准测试就如文件传输体验一样，在使用默认的1GB容量文件测试时，台电幻影系列NP800 240GB拥有非常突出的性能，连续读取速度突破1900MB/s，连续写入速度突破1200MB/s，随机4KB读取性能也达到58.28MB/s。不过一旦使用32GB大容量测试文件，其写入性能有很大幅度的下滑，如连续写入速度只有126.73MB/s。

　　3.游戏体验

　　在依赖读取性能的游戏启动上，台电幻影系列NP800 240GB还是有不错的表现。其在《使命召唤：二战》游戏上的启动时间较Q300缩短了近1.6s，在《绝地求生：大逃杀》上也有约0.5秒的缩短。总体来说在使用固态硬盘启动“吃鸡”这个游戏时，固态硬盘性能的高低对游戏启动速度的影响不是很明显。

　　4.程序应用性能

　　最后在PCMark8存储性能测试中，相对于Q300这样的SATA主流固态硬盘，台电幻影系列NP800 240GB 5006的总分显示它也为用户带来了一定的改善—如PhotoShop重载测试任务完成时间缩短了7秒；在Adobe InDesign应用中的时间则缩短了2.6秒；在仅仅读写462MB数据的Adobe Illustrator中，任务执行时间也缩短了1.6秒。

　　三星970 EVO 500GB

　　三星970 EVO采用了三星新一代5核心Phoenix ARM主控芯片，支持NVMe1.3技术标准，并搭配编号为K90MGY8H5A的第三代64层堆叠V-NAND TLC颗粒。而为了加强主控芯片的散热能力，此次三星还特别为主控芯片外壳设计了一层镍覆盖层。

　　1.文件传输体验

　　尽管它那类似于SLC CACHE的TurboWrite空间也会很快耗尽，但在英特尔Optane 900P向其写入《使命召唤：二战》时的平均写入速度还是达到了965.19MB/s，写入耗时减少了221.79秒；在写入51.7GB电影文件时的平均写入速度也达到891.3MB/s，写入耗时减少了多达263.64秒。同时三星970 EVO还展现了狂暴的读取速度，尤其是向英特尔Optane 900P传输电影文件时的实测速度突破2000MB/s，仅需25.88秒就完成了51.7GB文件的传输。

　　2.基准测试

　　在基准测试中，三星970 EVO也展示出了非常强劲的性能，Anvil‘s Storage Utilities 1GB容量测试突破15000分大关，连续读取速度逼近3000MB/s，连续写入速度突破2300MB/s，随机4KB QD16的写入性能达到46万IOPS。而在测试容量提升到32GB后，尽管三星970 EVO的连续读取速度提升到空前的3102.3MB/s，但缓存耗尽后，硬盘的连续写入速度还是有大幅变化，下降到682MB/s。

　　3.游戏体验

　　在依赖低队列深度的随机4KB性能的游戏体验上，与其他NVMe SSD类似，三星970 EVO并没有特别明显的不同，游戏启动时间相对Q300主流SATA固态硬盘也是有小幅的缩短。其中《使命召唤：二战》缩短了近1.5秒，《绝地求生：大逃杀》缩短了近0.5秒。

　　4.程序应用性能

　　而在PCMark 8存储性能测试中也是类似的效果，三星970 EVO 500GB的总评分数达到5058分，在大部分应用如Word、Excel、PowerPoint中任务执行时间相对SATA主流产品有0～1秒的小幅缩短；数据量稍大的Illustrator、After Effects、InDesign中任务执行时间可以减少1.5秒到3秒；在大数据量的PhotoShop重载测试中，任务执行时间则可大幅降低26秒，效果还是比较明显。

　　威刚XPG GAMMIX S11 480GB

　　这款针对游戏玩家设计的SSD采用了慧荣科技SMI SM2262主控芯片，支持8通道读写、NVMe 1.3规范，拥有PCIe 3.0 x4接口带宽，支持LDPC ECC纠错技术。在闪存上，它则搭载了美光64层3D NAND TLC颗粒。而为了提升稳定性，这款SSD还配备了一块外观如跑车造型的红黑双色散热片。

　　1.文件传输体验

　　尽管这款SSD采用的是TLC闪存颗粒，但从文件写入体验来看，它却没有出现掉速现象，在写入《使命召唤：二战》时，它拥有1548.25MB/s的平均写入速度，只需27.7秒就完成了写入任务，较Q300SATA主流固态硬盘节省了近4分钟；在写入51.7GB电影文件时，其平均写入速度也达到了1654.02MB/s。原来这款固态硬盘拥有较其他NVMe TLC SSD大不少的SLC CACHE容量，约占全盘容量的1/4。同时在读取性能上，XPG GAMMIX S11 480GB也表现出了突出的性能，电影文件的平均读取速度达到2047.22MB/s，每类读取任务的完成时间都只需20多秒。

　　2.基准测试

　　借助超大的SLC缓存空间，就像文件传输体验一样，即便使用32GB大容量文件测试，它的写入速度也没有出现明显掉速。同时其最高突破2700MB/s的连续读取速度，接近16000 IOPS的低队列深度随机4KB读取性能也使得它的总评分数能够轻松破万，远超SATA产品。

　　3.游戏体验

　　游戏体验中，与其他产品类似，在《使命召唤：二战》的启动中，威刚XPG GAMMIX S11 480GB可以与SATA固态硬盘拉开小幅差距，启动时间缩短约1.5秒。而在《绝地求生：大逃杀》游戏中，启动时间则只缩短了约0.1秒。

　　4.程序应用性能

　　而从PCMark 8存储性能测试上来看，它与各款体验产品的结果也非常类似—总评分数提升到5051，在大部分应用程序中，威刚XPG GAMMIXS11 480GB小幅领先Q300这样的主流固态硬盘，任务执行时间只是略有缩短。只有在数据量庞大的PhotoShop重载测试中，任务执行时间较SATA固态硬盘可以减少近26秒。

　　体验效果有改善，但不是革命性的

　　综合对以上5款NVMe SSD的体验，可以看到不论是文件传输、游戏启动、程序应用，还是纯粹的跑分测试，NVMe SSD的体验效果较Q300这类主流固态硬盘都有一定的提升。尤其是在文件传输，以及一些大数据量的程序应用上，改善效果非常明显，可以为用户节约很多花在存储读写上的时间。

　　但另一方面，我们也必须指出，要享受到NVMe SSD带来的性能改善，用户也必须付出较大的代价，比如得为它搭配具有同样性能或更高性能的NVMe SSD。如果你只是搭配一块普通的SATA SSD、甚至机械硬盘，那么NVMe SSD那上千兆每秒，甚至3000MB/s的读写传输速度是无论如何都无法发挥出来的。而从单盘应用上来看，NVMe SSD较SATA SSD有改善，但效果不会那么明显，远不如从机械硬盘升级到固态硬盘时的飞跃。即便面对东芝Q300这类性能不怎么突出的SATA TLC SSD，NVMe SSD在大多数游戏、程序应用上也只带来了寥寥几秒甚至零点几秒时间的缩短。究其原因在于：首先消费级应用更依赖低队列深度的随机4KB读写性能，而当前NVMe主控性能更突出的地方往往在它的高队列深度随机读写性能上，各类NVMe主控所谓的几十万IOPS往往指的是其在高队列深度下的随机读写性能，在消费级应用中，这些性能则难有用武之地；其次不论是TLC还是MLC闪存颗粒，传统闪存颗粒的性能改善潜力不大，目前不论采用哪种主控、哪种闪存，它们的QD1随机4K读取性能也难以突破2万IOPS。只有采用类似英特尔3D XPoint这类新型存储介质，如英特尔Optane 900P才能在QD1随机4K读取性能中，轻松获得55万的IOPS，带来革命性的提升。不过基于3D XPoint这类新型存储介质的SSD价格还很贵，普通用户难以承受。

　　NVMe SSD是新购机用户的最佳选择

　　但我们认为对新购机用户来说，采用传统闪存介质的NVMe SSD仍是最佳的首选。从本次体验的5款NVMe SSD可以看到，价格最低的只有499元，采用MLC闪存的也就699元，千元以内也能买到480GB兼顾容量与性能的产品，定位更高的产品售价也控制在1500～2000元以内。这些NVMe SSD与同级SATA SSD的价差已经很小，往往在百元以内或者百元左右。既然价格差不多，性能又要好一些，安装也更加方便，无需额外的连接线，而且未来如再购买更多的NVMe SSD就可以享受到上千兆每秒的互传速度，那么为何不在一开始就采用NVMe SSD呢？

　　重要提示：请为NVMe SSD加上那个散热片

　　不过虽然NVMe SSD是用户的最佳首选，但从我们的体验来看，所有NVMe SSD都有一个从“娘胎”里带来的毛病—主控芯片工作温度较高。图片中各款SSD的工作温度仅是它们在写入游戏或电影文件时测得的，我们并没有进行任何高负载的拷机测试，但可以看到它们的温度都不算低。配有散热片、散热器的NVMe SSD工作温度也在60℃以上，高的接近70℃。而两款没有配备散热片的NVMe SSD的主控芯片工作温度则双双突破80℃。所以虽然是否配备散热片不能作为选购NVMe SSD的依据，毕竟一块散热片的售价也就几十元，但如果你购买的NVMe SSD没有散热片，那我们建议你最好还是为它DIY安装一块，使它能更稳定地工作，避免出现掉速现象，让你能尽享NVMe SSD突破千兆每秒的极速快感。

　　文、图/马宇川

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