SSD硬盘实战Windows 7系统
- 来源:微型计算机
- 关键字:数码
- 发布时间:2010-07-27 16:24
过去的2009年是SSD固态硬盘快速发展的一年。在这一年中，SSD固态硬盘不仅得到了Windows 7操作系统的支持，而且SATA接口的带宽也由3Gbps拓宽到6Gbps。一般来说，操作系统会针对机械硬盘的读写方式进行优化，但是这样的优化技术对SSD来说并没有意义。因为SSD使用了NAND闪存，和普通的硬盘驱动器使用的磁记录和机械运动方式有很大的差异。而在最新的Windows 7操作系统中，专门针对SSD硬盘进行了优化。今天，就请大家跟随我们一起来体验SSD性能在Windows 7中的变化。
SSD的数据存储方式、存储原理都和传统的机械硬盘完全不同，SSD主要使用多颗NAND闪存芯片组成阵列，再配合I/O控制芯片组成大容量的存储装置。NAND闪存分为SLC（Single Level Cell）和MLC（Multi LevelCell）两种，它们的区别是SLC在传输速度、寿命、安全性等方面要优胜于MLC，而MLC的优势则在于成本更低。
现在的主流SSD以MLC类型居多，尽管这样，它们的性能仍然大幅度领先于传统的机械硬盘。
SSD的性能相比机械硬盘有非常大的提升，首先是连续读写性能有大幅度提高，读写速度提升到200MB/s以上。
其次是在随机存取时间上，SSD因为没有机械结构，系统能够在短时间内对任意位置的存储单元完成读写操作，随机访问时间从机械硬盘的十几毫秒降低到0.1毫秒，在小文件随机读写方面优势非常明显。操作系统在发展过程中，为了提升响应速度，针对机械硬盘做出了多种改进，但是这样的改进在SSD上有可能反而造成性能的下降。因此，Windows7针对SSD的这些特点，特别作出了优化。
禁用自动碎片整理
磁盘在使用一段时间以后，由于频繁地读写数据，导致磁盘的空闲扇区分散到磁盘中不连续的物理位置上，从而使用户对磁盘的操作速度降低。整理磁盘碎片就是对文件进行移动等操作，让文件按扇区连续存放，使空白扇区集中到一起，降低系统读写文件时磁头移动、定位的时间，从而提高文件的读写时间。但是对于随机存取时间非常快的SSD来说，碎片整理就没有必要了。Windows 7在检测到SSD硬盘后，会自动关闭碎片整理功能，减少设备的写入次数。因为SSD的读写次数是有限的，反复移动数据反而会增加不必要的读写，减少SSD的使用寿命。我们在测试中尝试打开Windows 7所附带的磁盘碎片整理程序，如果选择的是SSD的盘符，点击磁盘碎片整理，在刚刚启动磁盘分析时就会立即停止操作。
禁用Readyboost和Superfetch等功能
由于普通硬盘的小文件读写速度非常慢，因此Windows Vista操作系统提供了Readyboost功能，利用了闪存在小文件的随机读写速度上的优势来提高系统性能。SSD的随机读写性能已经大幅度提高了，所以不用再使用Readyboost功能。而Superfetch超级预读取功能也被取消了，普通硬盘因为读写速度较慢，会有大量数据存储在内存中，系统资源消耗大。而SSD本身的读写能力较强，因此Superfetch功能也被取消了。
NTFS的分区调整
Windows XP等Windows系统对硬盘的分区起始位置是从第63扇区开始的，这种方式对于SSD来说会出现写入偏离，数据写入时常常会跨扇区操作，导致性能出现下降。据微软官方的数据称，这种偏离的分区方法会导致在Read-Modify-Write操作下性能降低50%。在Windows7中系统会自动识别并采取新的分区方式，将第一分区放至合适的位置，避免这种偏离。
TRIM命令的出现
前面说了，SSD使用的NAND闪存的写入方式和硬盘并不相同，写入数据之前会有读取和擦除过程，这个过程我们将用一段小知识来说明。SSD的擦除过程会消耗较长的时间，特别是长期使用后，对写入速度会有影响。在Windows 7中针对SSD引入了TRIM指令，如果SSD支持TRIM指令，那么Windows 7系统会将擦除操作延后到一个合适的时候再去擦除相关的块文件。这样接下来的写操作可以不用等待擦除操作完成， 因为有其它的擦除过的块可供使用，避免了数据写入过程中需要先经过擦除操作，进一步提高了SSD的性能。同时，本该擦除的部分被列入下一轮均衡磨损操作。换句话说，每次写入数据使用的都是写入次数最少的，健康度最高的区块，这样对SSD的性能和寿命都会有明显的提升。
SSD轮番上阵体验Windows 7
由于SSD在目前仍然属于小众产品，价格非常昂贵，所以更新换代较慢，本次测试的这几款产品中有部分型号已经上市很长一段时间。现在，我们再来验证这些SSD在Windows 7中的表现，以及是否支持TRIM功能。我们发现，目前的测试软件对SSD的测试结果并不完全准确，偶尔会出现明显的错误，所以我们使用多款测试软件，互相对比，选择最准确的结果。
宇瞻A7 TURBO SSD A7202 64GB
宇瞻A7 TURBO SSD A7202 64GB的外观非常漂亮，表面使用了黑菱格设计，比较时尚。它的最大特点是使用了较大的128MB缓存，让频繁读取的资料与较小的文件可暂时存放，有效提升整体读写效能。它的标称读写速度为230MB/s和130MB/s，实际测试中，平均读取速度为180MB/s，写入速度为149.1MB/s。针对我们前面所说的Block擦除导致性能下降的问题，宇瞻还提供了和TRIM类似的功能，拥有了SSD+ Optimizer性能优化大师软件，可以让用户在非Windows 7的操作系统中也能够保持最佳性能。
G.Skill FALCON Ⅱ 128GB
G.Skill是比较出名的高端内存厂商，也拥有SSD产品线。
这款FALCON Ⅱ的具体型号为FM-25S21-128GBF2，使用了128GB的MLC NAND芯片。它支持Windows 7 TRIM优化指令，标称读取速度220MB/s，写入速度为150MB/s，而64GB版本的写入速度则要慢一些，为110MB/s。
FALCON Ⅱ还有一个特点就是使用了34nm制程工艺的MLC，目前使用34nmMLC的还有Intel X25-M的G2版本。
FALCON Ⅱ的性能非常高，HD Tach的测试结果显示，其连续读写性能达到了恐怖的221.8MB/s和209MB/s，远超标称值，读写性能都突破200MB/s。
OCZ Vertex 60GB
OCZ的Vertex系列SSD主推高端市场，虽然SSD的抗冲击能力已经达到了1500G，但包装上采用了厚实的海绵，防止运输途中出现问题。Vertex系列60GB SSD使用了IndilinxIDX110M00-LC主控芯片，搭配三星K9HCG08U1M-PCB0 MLC NAND闪存芯片和64MB缓存。不过它的标称容量为60GB，而不是其它产品一样的64GB。从测试成绩来看，OCZ Vertex 60GB的读写速度非常不错，连续读取速度为222.2MB/s，写入速度为134.9MB/s，成绩接近标称值。
源科箭鱼Ⅴ 50GB
源科箭鱼Ⅴ是源科推出的一款SSD新品，它的外观和之前的箭鱼Ⅳ相比，金属壳由黑色变成了金色。它仍然搭配MLC NAND闪存颗粒，不过容量为50GB。箭鱼Ⅳ的主控为价格较低的Indilinx，支持TRIM，而在箭鱼Ⅴ上则使用了企业级的SandForce 1500主控芯片，并不支持TRIM。它的连续读写速度超过了200MB/s，性能表现非常优秀，而且在PCMark Vantage中，箭鱼Ⅴ获得了恐怖的36883分，是传统硬盘的6倍。
我们介绍了以上几种操作系统针对SSD的改变，那么实际应用中的性能变化如何呢？我们使用了两款SSD针对Windows Vista和Windows 7进行对比测试，这两款SSD一款支持TRIM指令，一款不支持TRIM，分别是威刚XPG SX95和金士顿SSDNow V系列。其实，很多玩家在使用SSD的时候，已经对Windows Vista系统作过了优化，那么优化状态下的Windows Vista又能否达到Windows 7的水平呢？
对比这两款产品在Windows Vista和Windows
7操作系统中的表现，我们发现在Windows 7中两款SSD的性能都有很明显的提升。提升幅度虽然不大（在多数应用中只有每秒1MB～3MB的传输速度增加），但是足以说明Windows 7对SSD的优化是行之有效的。
接下来，我们自行对WindowsVista进行优化，优化内容主要是关闭Superfetch、关闭“Windows Search”索引服务、开启硬盘高级性能等。如此优化后，在金士顿SSDNow V系列上看到了有非常小的性能提升，而在威刚上反而有些测试项目落后了。通过这个测试说明，Windows 7对SSD的优化还是非常明显的，而且Windows 7的优化并不只是局限于关闭Superfetch等简单的变化。否则在Windows Vista中我们做如此操作后，也应该看到比较明显的性能提升，实际上这个幅度非常小，甚至可以认为是测试误差。所以，称Windows 7为SSD的最佳搭档，一点也不为过。
Indilinx主控芯片成主流
SSD的性能很大程度上取决于主控的性能。在SSD发展之初，大部分产品使用了廉价的JMicron主控芯片。早期JMC602芯片凭借8通道设计，让MLC SSD的写入速度大幅度提升。
但是后来却出现了假死的问题，虽然后期推出了修正架构的B步进芯片，但是表现仍不理想。
而现在，Indilinx芯片已经成为SSD的主流，比如本次测试中的7款产品中有6款采用了Indilinx芯片。Indilinx是一家名不见经传的韩国公司，其推出的主控芯片物美价廉，读写速度可以超过200MB/s，迅速占领了市场。除此之外，还有部分SSD采用了Intel、三星、东芝和SandForce的主控芯片。
支持TRIM技术的产品不算多
虽然TRIM技术能够防止SSD的写入性能大幅度下降，但是我们测试的7款SSD中只有3款支持TRIM。不过，SSD可以通过升级固件的方法来实现对TRIM技术的支持，比如Intel X25-M就可以刷新新的TRIM固件。完成我们的测试并没有花费多长时间，大部分SSD的使用时间并不长。所以，并不能真切体会到Windows 7支持TRIM技术后的好处。其实，SSD要支持TRIM可以通过固件升级的方式来解决，用户可以随时关注自己的SSD是否会有TRIM版本推出。
而我们在用CrystalDiskInfo查看SSD所支持的硬盘技术特性时发现，大多数SSD在支持S.M.A.R.T.、TRIM的同时，还提供了对NCQ的支持。我们知道NCQ技术是硬盘的高级特性，可以通过路径优化的方式提升数据访问时的性能提升。而对于通过电路对Cell进行访问的SSD来说，NCQ技术还有必要么？我们随后打电话咨询了源科工程师，他们的解释是SSD的随机访问时间虽然短暂，但NCQ技术也可以实现对SSD数据访问的路径优化。
在前面，我们介绍了使用CCleaner软件来为SSD改善写入性能。它的原理是写入一个大的数据，把空闲空间全部填满，把空间覆盖一遍。方法是选择设置里面的文件安全删除（简单覆写一遍），勾选SSD的盘符。然后在清洁器中勾选将可用空间清理干净后，就可以将SSD内的可用空间擦除干净了。我们发现在用CCleaner清理一次之后，不仅仅改善了SSD的写入性能，读取性能也有变化。上面的图中，第一张是没有做空间清理的Intel X25-M，读取曲线曲折，连续读取速度只有188MB/s，而用CCleaner清理之后，读取曲线是一条平滑的直线，性能也上升到218MB/s。
接口仍然局限于SATA 3Gbps
SATA接口在从3Gbps向6Gbps的过渡中，受益最大的就是SSD。SSD目前的读写速度已经达到了200MB/s以上，要突破300MB/s也是轻松的事情。不过目前的SSD仍然使用了3Gbps接口，预计到2010年年中，我们将看到采用6Gbps接口的SSD产品。它们将采用Marvell等厂商生产的6Gbps主控芯片，达到300MB/s～500MB/s的惊人速度。
写在最后
SSD虽然外观看起来都是一个小小的盒子，但是各款产品之间的性能差异巨大，价格差异也大。同为64GB的产品，最便宜的金士顿SSDNow V系列的价格只有千元，而最昂贵的SLC SSD价格高达4000元。因为它们有不同的主控芯片和不同的NAND芯片设计。所以，我们在购买SSD之前，一定看好产品的规格，同时参考媒体的评测结果，选择性能和价格平衡的产品。
……
SSD的数据存储方式、存储原理都和传统的机械硬盘完全不同，SSD主要使用多颗NAND闪存芯片组成阵列，再配合I/O控制芯片组成大容量的存储装置。NAND闪存分为SLC（Single Level Cell）和MLC（Multi LevelCell）两种，它们的区别是SLC在传输速度、寿命、安全性等方面要优胜于MLC，而MLC的优势则在于成本更低。
现在的主流SSD以MLC类型居多，尽管这样，它们的性能仍然大幅度领先于传统的机械硬盘。
SSD的性能相比机械硬盘有非常大的提升，首先是连续读写性能有大幅度提高，读写速度提升到200MB/s以上。
其次是在随机存取时间上，SSD因为没有机械结构，系统能够在短时间内对任意位置的存储单元完成读写操作，随机访问时间从机械硬盘的十几毫秒降低到0.1毫秒，在小文件随机读写方面优势非常明显。操作系统在发展过程中，为了提升响应速度，针对机械硬盘做出了多种改进，但是这样的改进在SSD上有可能反而造成性能的下降。因此，Windows7针对SSD的这些特点，特别作出了优化。
禁用自动碎片整理
磁盘在使用一段时间以后，由于频繁地读写数据，导致磁盘的空闲扇区分散到磁盘中不连续的物理位置上，从而使用户对磁盘的操作速度降低。整理磁盘碎片就是对文件进行移动等操作，让文件按扇区连续存放，使空白扇区集中到一起，降低系统读写文件时磁头移动、定位的时间，从而提高文件的读写时间。但是对于随机存取时间非常快的SSD来说，碎片整理就没有必要了。Windows 7在检测到SSD硬盘后，会自动关闭碎片整理功能，减少设备的写入次数。因为SSD的读写次数是有限的，反复移动数据反而会增加不必要的读写，减少SSD的使用寿命。我们在测试中尝试打开Windows 7所附带的磁盘碎片整理程序，如果选择的是SSD的盘符，点击磁盘碎片整理，在刚刚启动磁盘分析时就会立即停止操作。
禁用Readyboost和Superfetch等功能
由于普通硬盘的小文件读写速度非常慢，因此Windows Vista操作系统提供了Readyboost功能，利用了闪存在小文件的随机读写速度上的优势来提高系统性能。SSD的随机读写性能已经大幅度提高了，所以不用再使用Readyboost功能。而Superfetch超级预读取功能也被取消了，普通硬盘因为读写速度较慢，会有大量数据存储在内存中，系统资源消耗大。而SSD本身的读写能力较强，因此Superfetch功能也被取消了。
NTFS的分区调整
Windows XP等Windows系统对硬盘的分区起始位置是从第63扇区开始的，这种方式对于SSD来说会出现写入偏离，数据写入时常常会跨扇区操作，导致性能出现下降。据微软官方的数据称，这种偏离的分区方法会导致在Read-Modify-Write操作下性能降低50%。在Windows7中系统会自动识别并采取新的分区方式，将第一分区放至合适的位置，避免这种偏离。
TRIM命令的出现
前面说了，SSD使用的NAND闪存的写入方式和硬盘并不相同，写入数据之前会有读取和擦除过程，这个过程我们将用一段小知识来说明。SSD的擦除过程会消耗较长的时间，特别是长期使用后，对写入速度会有影响。在Windows 7中针对SSD引入了TRIM指令，如果SSD支持TRIM指令，那么Windows 7系统会将擦除操作延后到一个合适的时候再去擦除相关的块文件。这样接下来的写操作可以不用等待擦除操作完成， 因为有其它的擦除过的块可供使用，避免了数据写入过程中需要先经过擦除操作，进一步提高了SSD的性能。同时，本该擦除的部分被列入下一轮均衡磨损操作。换句话说，每次写入数据使用的都是写入次数最少的，健康度最高的区块，这样对SSD的性能和寿命都会有明显的提升。
SSD轮番上阵体验Windows 7
由于SSD在目前仍然属于小众产品，价格非常昂贵，所以更新换代较慢，本次测试的这几款产品中有部分型号已经上市很长一段时间。现在，我们再来验证这些SSD在Windows 7中的表现，以及是否支持TRIM功能。我们发现，目前的测试软件对SSD的测试结果并不完全准确，偶尔会出现明显的错误，所以我们使用多款测试软件，互相对比，选择最准确的结果。
宇瞻A7 TURBO SSD A7202 64GB
宇瞻A7 TURBO SSD A7202 64GB的外观非常漂亮，表面使用了黑菱格设计，比较时尚。它的最大特点是使用了较大的128MB缓存，让频繁读取的资料与较小的文件可暂时存放，有效提升整体读写效能。它的标称读写速度为230MB/s和130MB/s，实际测试中，平均读取速度为180MB/s，写入速度为149.1MB/s。针对我们前面所说的Block擦除导致性能下降的问题，宇瞻还提供了和TRIM类似的功能，拥有了SSD+ Optimizer性能优化大师软件，可以让用户在非Windows 7的操作系统中也能够保持最佳性能。
G.Skill FALCON Ⅱ 128GB
G.Skill是比较出名的高端内存厂商，也拥有SSD产品线。
这款FALCON Ⅱ的具体型号为FM-25S21-128GBF2，使用了128GB的MLC NAND芯片。它支持Windows 7 TRIM优化指令，标称读取速度220MB/s，写入速度为150MB/s，而64GB版本的写入速度则要慢一些，为110MB/s。
FALCON Ⅱ还有一个特点就是使用了34nm制程工艺的MLC，目前使用34nmMLC的还有Intel X25-M的G2版本。
FALCON Ⅱ的性能非常高，HD Tach的测试结果显示，其连续读写性能达到了恐怖的221.8MB/s和209MB/s，远超标称值，读写性能都突破200MB/s。
OCZ Vertex 60GB
OCZ的Vertex系列SSD主推高端市场，虽然SSD的抗冲击能力已经达到了1500G，但包装上采用了厚实的海绵，防止运输途中出现问题。Vertex系列60GB SSD使用了IndilinxIDX110M00-LC主控芯片，搭配三星K9HCG08U1M-PCB0 MLC NAND闪存芯片和64MB缓存。不过它的标称容量为60GB，而不是其它产品一样的64GB。从测试成绩来看，OCZ Vertex 60GB的读写速度非常不错，连续读取速度为222.2MB/s，写入速度为134.9MB/s，成绩接近标称值。
源科箭鱼Ⅴ 50GB
源科箭鱼Ⅴ是源科推出的一款SSD新品，它的外观和之前的箭鱼Ⅳ相比，金属壳由黑色变成了金色。它仍然搭配MLC NAND闪存颗粒，不过容量为50GB。箭鱼Ⅳ的主控为价格较低的Indilinx，支持TRIM，而在箭鱼Ⅴ上则使用了企业级的SandForce 1500主控芯片，并不支持TRIM。它的连续读写速度超过了200MB/s，性能表现非常优秀，而且在PCMark Vantage中，箭鱼Ⅴ获得了恐怖的36883分，是传统硬盘的6倍。
我们介绍了以上几种操作系统针对SSD的改变，那么实际应用中的性能变化如何呢？我们使用了两款SSD针对Windows Vista和Windows 7进行对比测试，这两款SSD一款支持TRIM指令，一款不支持TRIM，分别是威刚XPG SX95和金士顿SSDNow V系列。其实，很多玩家在使用SSD的时候，已经对Windows Vista系统作过了优化，那么优化状态下的Windows Vista又能否达到Windows 7的水平呢？
对比这两款产品在Windows Vista和Windows
7操作系统中的表现，我们发现在Windows 7中两款SSD的性能都有很明显的提升。提升幅度虽然不大（在多数应用中只有每秒1MB～3MB的传输速度增加），但是足以说明Windows 7对SSD的优化是行之有效的。
接下来，我们自行对WindowsVista进行优化，优化内容主要是关闭Superfetch、关闭“Windows Search”索引服务、开启硬盘高级性能等。如此优化后，在金士顿SSDNow V系列上看到了有非常小的性能提升，而在威刚上反而有些测试项目落后了。通过这个测试说明，Windows 7对SSD的优化还是非常明显的，而且Windows 7的优化并不只是局限于关闭Superfetch等简单的变化。否则在Windows Vista中我们做如此操作后，也应该看到比较明显的性能提升，实际上这个幅度非常小，甚至可以认为是测试误差。所以，称Windows 7为SSD的最佳搭档，一点也不为过。
Indilinx主控芯片成主流
SSD的性能很大程度上取决于主控的性能。在SSD发展之初，大部分产品使用了廉价的JMicron主控芯片。早期JMC602芯片凭借8通道设计，让MLC SSD的写入速度大幅度提升。
但是后来却出现了假死的问题，虽然后期推出了修正架构的B步进芯片，但是表现仍不理想。
而现在，Indilinx芯片已经成为SSD的主流，比如本次测试中的7款产品中有6款采用了Indilinx芯片。Indilinx是一家名不见经传的韩国公司，其推出的主控芯片物美价廉，读写速度可以超过200MB/s，迅速占领了市场。除此之外，还有部分SSD采用了Intel、三星、东芝和SandForce的主控芯片。
支持TRIM技术的产品不算多
虽然TRIM技术能够防止SSD的写入性能大幅度下降，但是我们测试的7款SSD中只有3款支持TRIM。不过，SSD可以通过升级固件的方法来实现对TRIM技术的支持，比如Intel X25-M就可以刷新新的TRIM固件。完成我们的测试并没有花费多长时间，大部分SSD的使用时间并不长。所以，并不能真切体会到Windows 7支持TRIM技术后的好处。其实，SSD要支持TRIM可以通过固件升级的方式来解决，用户可以随时关注自己的SSD是否会有TRIM版本推出。
而我们在用CrystalDiskInfo查看SSD所支持的硬盘技术特性时发现，大多数SSD在支持S.M.A.R.T.、TRIM的同时，还提供了对NCQ的支持。我们知道NCQ技术是硬盘的高级特性，可以通过路径优化的方式提升数据访问时的性能提升。而对于通过电路对Cell进行访问的SSD来说，NCQ技术还有必要么？我们随后打电话咨询了源科工程师，他们的解释是SSD的随机访问时间虽然短暂，但NCQ技术也可以实现对SSD数据访问的路径优化。
在前面，我们介绍了使用CCleaner软件来为SSD改善写入性能。它的原理是写入一个大的数据，把空闲空间全部填满，把空间覆盖一遍。方法是选择设置里面的文件安全删除（简单覆写一遍），勾选SSD的盘符。然后在清洁器中勾选将可用空间清理干净后，就可以将SSD内的可用空间擦除干净了。我们发现在用CCleaner清理一次之后，不仅仅改善了SSD的写入性能，读取性能也有变化。上面的图中，第一张是没有做空间清理的Intel X25-M，读取曲线曲折，连续读取速度只有188MB/s，而用CCleaner清理之后，读取曲线是一条平滑的直线，性能也上升到218MB/s。
接口仍然局限于SATA 3Gbps
SATA接口在从3Gbps向6Gbps的过渡中，受益最大的就是SSD。SSD目前的读写速度已经达到了200MB/s以上，要突破300MB/s也是轻松的事情。不过目前的SSD仍然使用了3Gbps接口，预计到2010年年中，我们将看到采用6Gbps接口的SSD产品。它们将采用Marvell等厂商生产的6Gbps主控芯片，达到300MB/s～500MB/s的惊人速度。
写在最后
SSD虽然外观看起来都是一个小小的盒子，但是各款产品之间的性能差异巨大，价格差异也大。同为64GB的产品，最便宜的金士顿SSDNow V系列的价格只有千元，而最昂贵的SLC SSD价格高达4000元。因为它们有不同的主控芯片和不同的NAND芯片设计。所以，我们在购买SSD之前，一定看好产品的规格，同时参考媒体的评测结果，选择性能和价格平衡的产品。
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