你的固態硬盤測試結果,爲什麼比別人的慢?

其實這個問題很好解釋,即便是同一塊SSD在不同的電腦上進行測試,也可能有不同的速度表現,既受硬件因素影響,也會受到軟件因素影響。

具體來說,CPU性能、PCIe通道狀況和軟件算法都會造成測試結果的差異。

1.CPU的影響

舉個例子,現在PCIe4.0滿速SSD多有宣稱自身極限讀取速度爲7400MB/s的:

但是實際使用CrystalDiskMark等軟件測速時,在Intel平臺的電腦上基本無論如何都跑不到7200MB/s的速度:

這就是由於PCIe有效載荷Maximum Payload Size(MPS)也會對測試結果產生影響。

目前只有AMD平臺才能支持512字節的MPS,512字節的MPS理論上可以提供7.5GB/s的數據傳輸率;Intel平臺只支持256字節的MPS,理論讀取速度就被限制到了7.15GB/s以內。

另外,固態硬盤的讀寫性能與CPU性能息息相關,CPU主頻和單核性能對順序和隨機讀寫性能的影響也很大。

一般來講,CPU主頻越高,單核性能越強,SSD的4K隨機讀取速度也就越快。

2.PCIe通道的影響

另外,SSD插在不同槽位上,能發揮出的性能是不一樣的,只有在直通CPU的時,SSD才能發揮完全的性能。

在計算機中,不同設備之間想要交互數據,必需通過計算機中用於通訊的“路”,也就是計算機中所稱的“總線”。可以想象爲不同城市之間運送貨物的必需通過公路一樣。我們常見的PCIe就是運行在CPU外部的總線的一種。

同時,就像公路有雙車道、4車道、8車道之分一樣,PCIe4.0、3.0、2.0等不同標準也是對於通道允許通過的數據速率的劃分,單就速率上限而言,1XPCIe4.0=2XPCIe3.0=4XPCIe2.0。

在計算機中,需要與CPU通訊的設備有很多,比如內存、顯卡、硬盤、鍵鼠外設、網卡聲卡等。如果這些設備全都直接與CPU連通,那麼對CPU的設計難度就太高了,同時對於設備的模塊化要求也要成倍的提高,主板上的佈線難度也會有指數級提升。

爲了規避這個問題,就要減少直通CPU的設備數量,廠商給出的方案是通過主板上的南橋芯片組進行轉接,就像是外部設備的交互中轉站一樣。

  • 像顯卡、內存等對延遲和帶寬要求較高的設備肯定要保證和CPU直接通訊;
  • 而像網卡聲卡、鍵鼠外設等對性能要求不高的設備,則是由南橋芯片組進行管理,交互數據時都要通過南橋芯片組轉接一手。CPU與南橋芯片組之間,則通過DMI通道進行連接。

這是一張Intel Z790主板的功能線框圖。可以發現,只有一個M.2槽位直通CPU,另外三個M.2槽位是由南橋芯片組轉接而來。而爲了便於主板佈線,直通CPU的這個M.2槽位一般會放在最靠近CPU的位置。

我們用樸素的經驗可以想象到,這就跟工程轉包一樣,第一手直通甲方的M.2槽位,其效率肯定要比轉包商跟甲方溝通順暢的多。

所以SSD插在南橋芯片組轉接出的插槽上,其性能會受一些影響,就很好理解了。

爲了明確這個影響到底有多大,我將傲騰900P插在直通CPU的M.2插槽上,使用CrystalDiskMark測試的結果如下:

然後將其換到南橋芯片組轉接處的M.2插槽上,使用CrystalDiskMark測試的結果如下:

順序讀寫速度沒啥區別,不過明顯可以看出Q1T1單隊列單線程下,直通CPU狀態比通過南橋組芯片轉接,4K隨機讀寫速度都高了10%左右,並且延遲也各增加了1us多點。

同樣整理出圖表,可以看得更直觀一些:

經過實際測試我們終於能得出結論了:

SSD直通CPU的情況下,其4K隨機讀寫性能要比通過南橋芯片組轉接強了10%左右,不過順序讀寫速度並無差異。

所以建議大家儘量將SSD(尤其是系統盤)優先插在最靠近CPU的插槽上,這樣才能完全發揮SSD的最強性能。

甭管能不能用得出區別,起碼有性能咱不用,就是虧了~

3.軟件算法的影響

這裏先舉倆例子,CrystalDiskMark和AS SSD Benchmark。

作爲最常用的硬盤測試軟件之一,CrystalDiskMark能夠非常直觀的展示SSD在SLC緩內的讀寫性能表現,大部分SSD廠商的標稱參數也正是由該軟件測試而來的。

下圖是之前測過的愛國者P7000Z 2T的成績:

CrystalDiskMark默認顯示的是多次跑分的最高成績,AS SSD Benchmark與CrystalDiskMark使用的測試算法略有不同,以10進制測試並以2進制輸出結果,且顯示的是平均成績。

所以正常情況下AS SSD Benchmark的測試結果無論如何都會比CrystalDiskMark低一些,比如下圖是同一塊SSD使用AS SSD Benchmark的測試結果,順序讀寫數值明顯偏低。

不過由於AS SSD Benchmark有打分機制,對比相對直觀,還是有點參考價值,所以一般在SSD評測過程中我們還是會捎帶手測試一下。

其次,不同SSD固件的調校方向不同,使用不同的線程/隊列設置,也可能會造成測試結果有所不同:

最後還有一些雜七雜八的影響因素,比如在測試過程中如果操作系統中有後臺程序正在佔用CPU/SSD性能,也可能會影響到測試的結果等等。

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