[測試] [測試] OCZ Vertex 3 Max IOPS Edition 120G Review 評測 (加入SATAII及Marvell SATAIII的測試)

本帖最後由 Niel 於 2011-5-24 20:41 編輯

背景資訊: http://www.hkepc.com/forum/viewt ... 1701&extra=page%3D3

測試硬體: OCZ Vertex 3 Max IOPS Edition 120G (下稱V3MI 120G), FW 2.02

內容:

拆殼及硬件分析
甚麼是Toggle Mode DDR NAND
甚麼是Two-plane NAND
Crystal Disk Mark (CDM)
AS SSD Benchmark
IOMeter
Synthetic Test (PCMark Vantage, PCMark 7)
TRIM及Block Recycling效率測試
可用空間下降對效能的影響
額外測試: V3MI 120G在SATA II 及 Marvell SATA III 控制器的效能測試

用iphone影，係差左d...照舊有2.5"轉3.5" mount,，4粒screw，一張貼紙

由於經過一輪Benchmark都無問題，網友7ming又話應該係全球首個review，所以決定豪俾大家! 拆殼!!! (大家請留意，拆殼可能會令SSD失去保養!)

拆殼及硬件分析

正面:
V3MI120 - Front.jpg

背面:

圖片中可以見到Vertex 3 MI使用了SandForce SF-2281 controller，使用了8顆Toshiba 32nm Toggle Mode MLC NAND，完全使用了SF-2281的八條channel。普通版Vertex 3使用的是IMFT 25nm NAND。

每一顆Toshiba 32nm Toggle Mode MLC NAND的容量為16GB (128Gb)，由四個4GB (32Gb) Die組成，而每一個Die是分別由two-plane組成，Page Size為8KB，由於SandForce每條channel可以控制兩個plane，所以Toshiba的two-plane design可以有效發揮SF-2281的效能。Toggle Mode及Two-Plane NAND的技術之後會再為大家解釋。

8顆Toshiba 32nm Toggle Mode MLC NAND的總容量為128GiB，換句話說，Vertex 3 Max IOPS Edition有大約13%(12.6885%) 的Spare Area，按照容量推算，當中有8GB作為SandForce的RAISE資料保護系統之用，可以容許半顆NAND Flash的資料損毀，餘下的大約7%是作為Over provisioning之用。

甚麼是Toggle Mode DDR NAND
一看見DDR這字眼，有一定電腦認識的網友都大概知道是甚麼。對比起傳統的NAND，Toggle Mode NAND使用了雙向DQS (Bidirectional DQS)，可以在信號(Data Strobe)的上升沿(Rising Edge)及下降沿(Falling Edge)，進行資料傳送，所以速度有大幅提升。而且Toggle Mode NAND為異步設計(Asynchronous)，不需要特定的時鐘信號(Clock Signal)，所以會比較省電。

(Source: Samsung)

甚麼是Two-plane NAND
要有效提升NAND Flash的效能，Multi-Plane設計是其中一個常見的做法。Multi-Plane的原理其實非常簡單，如Vertex 3 MI使用的Toshiba NAND的每一個Die其實是再分為單數及雙數的Block，每一次可以同時對兩個block (一單一雙) 進行Programming及Read。使用了Dual-Plane設計之後可以對效能帶來~50%-60%的增長。

Two Plane NAND.png

(Source: Flash Memory Summit, 2008)

係時候進入測試環節

測試系統
Intel Core i5 2400
DDR3 1333 7-8-7-20-1T
H67 Chipset
Intel RST 10.1.0.1008
Microsoft Windows 7 Professional SP1
NTFS (Allocation Unit Size:4KB)
All Power Saving Features were disabled

Crystal Disk Mark (CDM)

不同於其他SSD controller，V3MI所用的SandForce SF-2281控制器會對寫入的資料進行實時壓縮，由於CDM及AS SSD測試中使用的是Random Data(不能被有效壓縮)，所以測試出來的數據是反映V3MI的下限速度。

在日常使用下，如果你寫入的資料是以compressible的資料為主(e.g. OS、程式、文件等等)速度會比Benchmark的結果快得多，如果你寫入的資料是以incompressible的資料為主(e.g. 音樂、影片、圖片等等)速度會接近Benchmark的結果。

所以，不同於其他SSD，在日常的使用情況下，V3MI會比Benchmark的結果更快。而其他的SSD的Benchmark結果是直接反映了可達的速度。

Vertex 3 120G Max IOPS Edition - 4KB Sector - 3x500M (By Niel@HKEPC)
CDM - After SE - NTFS 4K - 3x500 - No Power Saving.png

CDM - After SE - NTFS 4K - 3x500 - No Power Saving.png

以下是5x1000M的CDM，方便大家比較。筆者建議一般的測試用3x500M就足夠了，解釋請看這裡。

Vertex 3 120G Max IOPS Edition - 4KB Sector - 5x1000M (By Niel@HKEPC)
CDM - After SE - NTFS 4K - 5x1000 - No Power Saving.png

CDM - After SE - NTFS 4K - 5x1000 - No Power Saving.png

Vertex 3 120G Max IOPS Edition - 8KB Sector - 3x500M (By Niel@HKEPC)
CDM - After SE - NTFS 8K - 3x500 - No Power Saving.png

由於測試平台未必相同，以下兩個CDM只供參考

Vertex 3 120G Normal Edition (By hpdeskjet3325@HKEPC)

Vertex 3 240G Normal Edition (By xfastest.com)

AS SSD Benchmark

MBR
V3 MI 120G - AS SSD - NTFS 4K, MBR.png

GPT

IOMeter (QD32, 30s Runtime)

4K Read, 0% Random Data
IOMeter - 4K Read - 0 Random.jpg

比OCZ官方標示的35000 IOPS多很多

4K Write, 0% Random Data
IOMeter - 4K Write - 0 Random.jpg

比OCZ官方標示的75000 IOPS差少少

4K Read, 100% Random Data
IOMeter - 4K Read - 100 Random.jpg

用Random Data竟然仲有近70000 IOPS :funk:

4K Write, 100% Random Data
IOMeter - 4K Write - 100 Random.jpg

Synthetic Test

PCMark Vantage

PCMark Vantage 2.png

PCMark 7 (w/ FW2.06)

V3MI120G - 2.06 - 10.1.0.1008.jpg

TRIM及Block Recycling效率測試
如果大家有留意筆者的另一篇文章: Vertex 3 SSD Review 收集區及相關討論，當中曾提及到V3 120 Normal Edition的優缺點:

Vertex 3 120G
1. 同容量的SSD中最高的Sequential Read/Write速度
2. 同容量的SSD中最高的Random Read/Write速度 (QD32)
3. 同容量的SSD中最高的Random Write速度 (QD3)
4. Random Read速度 (QD3)對比Vertex 2沒有大進步 (+4 to 6 MBps)
5. 寫入大量Random Data之後的降速明顯

Vertex 3 240G
1. 同容量的SSD中最高的Sequential Read/Write速度
2. 同容量的SSD中最高的Random Read/Write速度 (QD32)
3. 同容量的SSD中最高的Random Write速度 (QD3)
4. 僅次於C300 256GB的Random Read速度 (QD3)
5. 在寫入大量Random Data之後仍然維持極高極穩定的速度

所以本項目想為大家測試Vertex 3 MI 120G在全盤(Full LBA)寫入大量Random Data之後，會不會像其他SSD出現一樣的情況。
(本測試旨在測試極端情況下V3 MI的Block Recycling效能，而且會耗用大量Write Cycle，大約是一個普通user 3個月的份量。如果你不會使用SSD寫入極大量的Random Data/經壓縮的資料的話，你不用擔心此降速問題。)

Step 1: 筆者先對SSD進行Full LBA Random Data寫入:

Stress Test - Random Filled.jpg

Step 2: 之後會分別在TRIM command開啟 (Test 1) 及關閉 (Test 2) 的情況下將寫入了的資料刪除。

Step 3: 將Step 1及2分別在Test 1及Test 2重複5次。之後進行AS SSD測試。

測試結果如下:

Stress Test 2.png

TRIM效率:
在TRIM開啟的情況下，除了Sequential Write項目，V3 MI 120G經過Stress Test之後近乎沒有效能損失。

Block Recycling效率:
在TRIM關閉的情況下，V3 MI 120G經過Stress Test之後能夠維持平均85%以上的效能。而且在對大部份SSD做成考驗的這個測試項目，V3 MI 120G在大量寫入Random Data之後的降速問題並不嚴重。

其他SSD在經過類似的測試之後的表現:
Crucial m4 (Micron C400): http://www.anandtech.com/show/42 ... n-c400-ssd-review/2
Intel 320: http://www.anandtech.com/show/4244/intel-ssd-320-review/11
Intel 510: http://www.anandtech.com/show/4202/the-intel-ssd-510-review/13

可用空間下降對效能的影響

經多次測試之後發現，V3MI使用的SF-2281 controller竟然可以對Crystal Disk Mark的Random Data Test進行一定程度的壓縮(一般來說，Random Data是很難被有效壓縮的)。而且處理Burst I/O的能力提升了很多，所以筆者決定用更大的Data Set重新進行一次測試。

對SSD有一定程度了解的網友都會知道，可用空間的下降會對SSD的效能做成一定程度的影響。為了減輕效能受影響的程度，業界最常見的做法主要是加大Over-provisioning、加強Controller的Block Recycling效率、盡用controller的控制channel及依賴一些TRIM Free Space的Toolbox/軟件。SandForce控制晶片向來都有一個好處，就是不太依靠用戶的配合，甚至可以在沒有TRIM的環境下保持高效能。以下我會進行可用空間的下降對V3MI 120G的效能影響的分析。

測試方法: 在進行TRIM及Block Recycling效率測試，立即對V3 MI 120G進行Random Data寫入 (每次佔10%空間)。之後進行CDM (3x1000M測試)。

Capacity Test - 3rd.png

大家可從上圖見到，可用空間的下降對Write的項目影響比較明顯 (512K, 4KQD32)，這是SSD的特性之一。不過可用空間的下降對V3 MI 120G的影響相對於其他SSD輕微。

Sequential Read/Write，512K Read，4KQD32 Read，4K Read/Write在整個測試當中完全沒有下跌過。以上的項目在90%滿的情況下依然保持著高效能。相信controller可以在不停重複寫入Random Data的情況下再加上測試的情況下對資料進行優化。

總體而言，在可用空間只餘下10%的情況下 (90% Used)，V3MI還保持著104.4%-88.95%的效能。用戶再不需自行保持一定程度的可用空間去維持效能。

The bottom line (Vertex 3 MI 120G對所有block完成mapping之後的速度)，在效能下跌得最多的項目 (Sequential Write，512K Write及4KQD32 Write)，V3MI 120G下跌了的性能都要比同級的SSD快。

額外測試: V3MI 120G在SATA II 及 Marvell SATA III 控制器的效能測試

Intel i5 750 @ 3.6GHz
DDR3 1600 4GBx2 @ 7-9-8-16-1T
Asus P7P55D-E Pro (P55 Chipset)
Windows 7 SP1 ENG

Intel P55 SATA II (w/ Intel RST 9.6 and FW2.06)

AS SSD - P55 - Native - No Power Saving.png