硬盘缴枪不杀—Intel X25-M领SSD革命

硬盘作为这么多年来技术升级最慢的硬件之一，一直是我们希望突破的“瓶颈”。能不能让Windows启动只需要5秒钟，能不能让8GB的高清影片10秒内拷完，能不能让高热量和噪音不再？这都是我们对硬盘的期待，然而这一切即将走进我们的PC生活。

SSD（固态硬盘），从结构上说并不是严格意义的“硬盘”，但是它将要革硬盘的命了。

SSD不是直到今天才出现在这个世界上，其实早在20年前就有厂家看到了它的光明前景，并力推相关产品。但是昂贵的闪存给SSD推广制造了不可逾越的障碍，随着闪存颗粒一年降价40%，我们在2008年才看到了真正的SSD年代。

今天看到的这款SSD，来自Intel的最新发布，X25-M，80GB，基于10通道MLC颗粒设计，读取能达到250MB/s，写入70MB/s。当然它还不是最好的，我们更加期待X25-E（Etreme系列）的到来。

看一下X25/18-M的官方参数：

我们将固态硬盘、消费级机械硬盘、SAS服务器硬盘的大概参数做了对比。

可见X25-M虽然使用的是MLC闪存芯片，在写入性能上还有待提高，但是由于采用10通道设计，在大多数性能上可以接近服务器硬盘，甚至超过。尤其是功耗、抗冲击和随机读写方面，能超越机械硬盘数十倍甚至上百倍。

同时也可以了解一下Intel在SSD上的产品线和未来野心，在2009年会主推34nm的闪存芯片，这恐怕也让三星、现代等厂商感到莫大的压力。

很多网友仍不是很清楚，SSD和闪存盘到底有什么区别，又有什么联系呢。

首先了解一下SSD是什么：

固态硬盘（Solid State Disk、IDE FLASH DISK、Serial ATA Flash Disk）是由控制单元和存储单元（FLASH芯片）组成，简单的说就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，固态硬盘的接 口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同，.在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致，包括3.5"，2.5"，1.8"多种类型。由于固态 硬盘没有普通硬盘的旋转介质，因而抗震性极佳，同时工作温度很宽，扩展温度的电子硬盘可工作在-45℃～+85℃。广泛应用于军事、车载、工控、视频监 控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域。

通俗点讲：目前的传统硬盘都是磁碟型的，数据就储存在磁碟扇区里。而固态硬盘是使用闪存颗粒（flash disk）（即目前内存、mp3、U盘等存储介质）制作而成，因而其外观和传统硬盘有很大区别。固态硬盘是未来硬盘发展的趋势。目前，各家存储企业都在研发并推出SSD产品，有高速的也有低速的，容量从8GB-数百GB不等。

SSD又分为：
1.基于闪存的SSD，采用FLASH芯片作为存储介质，这也是我们通常所说的SSD。它的外观可以被制作成多种模样，例如：笔记本硬盘、微硬盘、存储 卡、优盘等样式。这种SSD固态硬盘最大的优点就是可以移动，而且数据保护不受电源控制，能适应于各种环境，但是由于读写次数的限制，原先并不适用于高负荷的服务器上。

2.基于DRAM的SSD：采用DRAM作为存储介质，目前应用范围较窄。它仿效传统硬盘的设计、可被绝大部分操作系统的文件系统工具进行卷设置和管理， 并提供工业标准的PCI和FC接口用于连接主机或者服务器。应用方式可分为SSD硬盘和SSD硬盘阵列两种。它是一种高性能的存储器，而且使用寿命很长， 美中不足的是需要独立电源来保护数据安全。

SSD和闪盘的区别：

第二种很显然不同于我们常见的闪盘，但是第一种（基于闪存的SSD）和闪存盘一脉相承，都是依靠闪存芯片作为存储介质的。如果说他们有什么区别，那就是用途不同。

由于闪存盘着眼于移动性，几乎都是设计成USB接口的，也往往被称为“U盘”。USB接口的传输速率极限480Mb/s，实际最高很难突破34MB/s。也就是说，单通道的闪存芯片+较低速的控制芯片就能构成一块闪存盘。

而SSD着眼于赶超机械硬盘的性能，甚至要应用于服务器，采用了传统硬盘的接口标准（ATA/SATA/SCSI）。SSD的闪存往往设计成多通道以实现超高的传输速率，同时为了保证数据的安全和合理的分配读写操作，SSD控制芯片也更加复杂。

SSD的好处和不足

和传统硬盘相比，SSD的好处是很多的：
首先，性能更高。基于SLC芯片的SSD具有比硬盘更高的传输速率、更快的随机读写操作、更高的I/O性能，甚至可以说全面超越机械硬盘。
其次，防震抗摔是SSD的一个特点之一，因为全部采用了闪存芯片，所以SSD固体存储器内部不存在任何机械部件，这样即使在高速移动甚至伴随翻转倾斜的情况下也不会影响到正常使用，而且在笔记本电脑发生意外掉落或与硬物碰撞时能够将数据丢失的可能性降到最小。
第三，固体存储器工作时静音（固体存储器因为没有机械马达和风扇，工作时噪音值为0分贝）、发热量小、散热快。
第四，固体存储器在重量方面更轻，与常规 1.8英寸硬盘相比，重量轻20-30克，减少的重量有利于移动设备的携带。

SSD固体存储器的不足
鱼和熊掌不能兼得，固体存储器不足之处在于数据的可恢复性，一旦在硬件上发生损坏，如果是传统的磁盘或者磁带存储方式，通过数据恢复也许还能挽救一部分数据。但是如果是固体存储，一但芯片发生损坏，要想在碎成几瓣或者被电流击穿的芯片中找回数据那几乎就是不可能的。当然这种不足也是可以牺牲存储空间来弥补的，主要用RAID 1来实现的备份，和传统的存储的备份原理相同。由于目前SSD的成本较高，采用这种方式备份还是价格不菲。

说到了闪存，很多人都听过MLC和SLC两个词，发烧友往往用它们区分闪存盘类型，当然也适用于SSD。

MLC和SLC有什么区别

目前可以用一句话概括，SLC性能高、寿命长、耗电少、价格贵；MLC速度低、寿命短、耗电多、价格低。

SLC英文全称(Single Level Cell——SLC)即单层式储存 。主要由三星、海力士、美光、东芝等使用。

SLC技术特点是在浮置闸极与源极之中的氧化薄膜更薄，在写入数据时通过对浮置闸极的电荷加电压，然后透过源极，即可将所储存的电荷消除，通过 这样的方式，便可储存1个信息单元，这种技术能提供快速的程序编程与读取，不过此技术受限于Silicon efficiency的问题，必须要由较先进的流程强化技术(Process enhancements)，才能向上提升SLC制程技术。

MLC英文全称（Multi Level Cell——MLC)即多层式储存。主要由东芝、Renesas、三星使用。

英特尔（Intel）在1997年9月最先开发成功MLC，其作用是将两个单位的信息存入一个Floating Gate（闪存存储单元中存放电荷的部分），然后利用不同电位（Level）的电荷，通过内存储存的电压控制精准读写。MLC通过使用大量的电压等级，每 一个单元储存两位数据，数据密度比较大。SLC架构是0和1两个值，而MLC架构可以一次储存4个以上的值，因此，MLC架构可以有比较好的储存密度。

MLC的优势：

SLC架构是0和1两个值，而MLC架构可以一次储存4个以上的值，因此MLC架构的储存密度较高，并且可以利用老旧的生产程备来提高产品的容量，无须额外投资生产设备，拥有成本与良率的优势。 与SLC相比较，MLC生产成本较低，容量大。如果经过改进，MLC的读写性能应该还可以进一步提升。

MLC的缺点：

MLC架构有许多缺点，首先是使用寿命较短，SLC架构可以存取10万次，而MLC架构只能承受约1万次的存取。 其次就是存取速度慢，在目前技术条件下，MLC芯片理论速度只能达到2MB左右。SLC架构比MLC架构要快速三倍以上。 再者，MLC能耗比SLC高，在相同使用条件下比SLC要多15%左右的电流消耗。

虽然与SLC相比，MLC缺点很多，但在单颗芯片容量方面，目前MLC还是占了绝对的优势。由于MLC架构和成本都具有绝对优势，能满足未来2GB、4GB、8GB甚至更大容量的市场需求。　

如何识别你的闪盘使用了SLC还是MLC？

一、看传输速度

比如两款都使用Rockchip控制芯片的产品，测试时写入速度有2、3倍优势的应该是SLC，而速度上稍慢的则是MLC。当然不同控制芯片比较不太科学。

二、看FLASH型号 一般来说，以K9G或K9L为开头型号的三星闪存则是MLC，以HYUU或HYUV为开头型号的现代闪存应是 MLC。具体芯片编号以三星和现代为例：三星MLC芯片编号为：K9G****** K9L*****。现代MLC芯片编号为：HYUU**** HYUV***

简单总结：

如果说MLC是一种新兴的闪存技术，那么它的“新”就只体现在：成本低！ 虽然MLC的各项指标都落后于SLC闪存。但是MLC在架构上 取胜SLC，MLC肯定是今后的发展方向，而对于MLC传输速度和读写次数的问题已经有了相当多的解决方法，例如采用三星主控芯片，wear leveling技术，4bit ECC校验技术，都可以在采用MLC芯片的时候同样获得很好的使用效果，其性能和使用SLC芯片的没有什么差别，而会节省相当多的成本。

当然，不要过于担心MLC SSD的寿命，由于控制芯片和缓存的存在，即使是1万次的存取，也能正常使用5年以上。

送测带来的透明塑料包装就和普通2.5寸硬盘有很大区别。

这就是Intel X25-M 80GB，第一感觉非常薄，比2.5寸盘更薄。金属外壳，精致亚光涂层，手感细腻。正面四颗螺丝固定上盖，拆装起来非常方便。

作为测试样品，X25-M已经具有量产时的工业设计，简单的弧线划分出了标贴区域，左上方的表面涂层更加光滑，黑色更深。

型号：SSDSA2SH080G1GN，测试样品，中国造。

还可以从盘面的型号上读出这块SSD的参数：SSD（SSD硬盘）SA(SATA接口)2（2.5寸）S（SLC闪存芯片）H（HighPerformance高性能）080G(容量：80GB)1GN。

是不是发现有些前后矛盾了，X25-M应该是MLC，所以我们估计是标贴错了。

背面除了接口之外，只能看到螺丝孔，没有传统硬盘那样PCB和主轴。

标准的SATA接口，3Gb/s，不是一般SSD的1.5Gb/s。

显然，1.5Gb/s的接口速率已经现在SSD的瓶颈，尤其是SLC芯片的产品，实际读写很容易超过150MB/s。

仔细看可以发现，X25-M并没有严格的密封壳体，螺丝也仅仅是起到固定外壳的作用。毕竟内部没有机械结构，完全密闭的环境更加不利于散热。

下面我们把X25-M和2.5寸机械硬盘对比。

和标准的2.5"硬盘不同，X25-M只有7mm厚，重量也只有80g。

实际和2.5寸硬盘对比下，正面更加简单漂亮：

厚度，9.5mm Vs. 7.5mm，对于安装来说，并不会发生任何问题。

接口：

接口的位置自然是一样的。

为了一探X25-M的究竟，我们拆开了外壳，铝上盖非常薄，但是很坚固，而下半部分盘体则相对厚实一些。

看一下这块PCB的正面，其实和我们以前见过的闪存盘是类似的，控制芯片、闪存颗粒，其他元件。当然，SSD增加了专门的缓存颗粒。还有就是像我们前面说的，SSD和闪存的不同在于它会以多通道进行操作，而且控制芯片也更复杂。

可以看到，芯片颗粒并没有紧贴外壳。由于整体功耗极低，SSD外壳的散热作用就不像机械硬盘那么重要了。

这是PCB的设计示意图，几乎所有的SSD都会这样设计，只是使用的芯片型号和其他元件型号不同而已。

对于Intel来说，它最大的优势在于可以在SOC中融入更多的功能，甚至是缓存，这样可以使PCB的设计更加方便。加上自家的NAND闪存芯片，配合起来也更可靠。

正反共20颗Intel自家 NAND芯片，4GBx20实现80GB容量。

80GB容量是由20颗29F32G08CAMCI闪存芯片所构成，即每颗芯片数据储存量高达4GB，目前来说，这是相当高容量的闪存芯片，采用MLC NAND技术，制程则是50nm。

控制器是Intel开发的单芯片SoC(PC29AS21AA0)，主要做为SATA接口与闪存芯片间的控制，比较特殊的设计在于闪存的连接，它特别设计了十个通道(Channel)，提供极高速的效能表现。

三星16MB SDRAM颗粒K4S281632I-UC60，更大的缓存可以大幅提高写请求的缓存命中率，即减少了向闪存颗粒写入的次数，从而延长了固态盘的寿命。

ST 25P4xx串行Flash存储器（Serial Flash Rom）。

这是背面PCB，同样有10颗Intel闪存芯片。

X25-M同样可已装在移动硬盘盒里，你甚至可以直接去掉它的外壳，将PCB直接拿出来使用。

像这样，可以想像，以后的移动硬盘会更小，更安静，还不怕摔。不过到那时候，闪存盘还会存在么。

这块英特尔 X25-M 80GB可用容量75GB，在1024换算中损失一些。

测试配置：

测试软件：分别用FDbench1.01\HD TachRW3.0.1.0\HD TunePro 3.0\ATTO DiskBench3.2这四款软件测试，另外使用WOW（魔兽世界中文版2.3）游戏目录进行实际拷贝测试，大家可以选择熟悉数据的进行参考。

ATTO Disk Benchmark
是一款比较流行的硬盘测试工具，也是这次测试中最重要的软件。ATTO Disk Benchmark是由ATTO公司出品的一款磁盘/网络性能测试工具，该软件使用了64KB—256MB的测试包，数据包按0.5K、1.0K、 2.0K直到到8192KB进行分别读写测试，测试完成后数据用柱状图的形式表达出来。很好的说明了文件大小比例不同对磁盘速度的影响。我们是用的是 32MB测试包检验0.5—1024KB的读写速度。

HD Tach
是一款小巧、使用方便、测试时间短的测试程序，它可以在短时间内测试出随机访问时间、读取速率、写入速率、突发读取速率和CPU占用率。利用它我们还可以 得到读取性能曲线和写入性能曲线。可以直观的得到测试产品在数据存取过程中的数据。在这次测试中我们使用HD TachRW V3.0.1.0版本。

HD Tune
小巧易用的硬盘工具软件，其主要功能有硬盘传输速率检测，健康状态检测，温度检测及磁盘表面扫描等。另外，还能检测出硬盘的固件版本、 序列号、容量、缓存大小以及当前的Ultra DMA模式等。虽然这些功能其它软件也有，但难能可贵的是此软件把所有这些功能积于一身，而且非常小巧，速度又快，更重要的是它是免费软件，可自由使用。

FDBENCH
是日本开发的一套测试磁盘传输效率的应用程序，它可以测试磁盘读取、写入、随机读取、随机写入、以及复制文件等功能。测试项目更接近日常使用情况，相比较ATTO，它的成绩更适合作为选购产品的参考，而ATTO则更倾向于测试极限读取性能。

可能 有网友要问，这四款软件有什么不同，为什么要同时使用四款软件，其实他们各有特色，但是主要功能还是类似的，就是测试存储性能。将四种软件测试都进行，并 不是为了给自己找麻烦，主要考虑到不同软件对不同读卡器、不同卡的兼容性不一样，表现出的差异有时无法解释，故而将所有数据放上以求避免兼容性带来误差。 另外，也是考虑到网友会习惯使用某种软件，或者有所偏爱，多个项目的成绩参考也可以自由取舍。

至于WOW文件实际拷贝，主要是测试实际读写的感受，这个文件夹包括了视频、音频、图像、数据等各种类型文件，文件体积大小差异明显。这样的拷贝和平常使用硬盘习惯相仿，超过8GB的数据量也足以保证数据可信度。

测试会对比另外比较有代表性的存储产品，以作参考。

希捷Cheetah NS 400GB，万转SAS服务器硬盘。

这是西数WD 1001FALS，是性能非常出色的一款消费级3.5"机械硬盘，3碟，7200rpm，32MB缓存。

再来对比一下他们参数，可以看到在功耗和抗冲击能力，SSD是占据了明显优势的。

一般测试硬盘我们使用的测试平台是由两块希捷1TB ES.2搭建的Raid0阵列，这对大多数单硬盘的测试来说绰绰有余，但是今天碰到了标称250MB/s的SSD，我们也不得不特别对待。

我们用RocketRAID 2640x4阵列卡和4块1TB硬盘搭建了Raid0，以期望能实现350MB/s以上的持续读写性能。

RocketRAID 2640x4是高性能的 SAS RAID 控制卡, 给数据密集型行业提供可靠性需求, 例如分层环境 (disk-to-disk or disk-to-disk-to-tape backup), 安全和监视，视频编辑和数字内容创作等。

RocketRAID 2640x4支持 RAID 0,1,5,10 和 JBOD，提供四个内置SAS/SATA 接口，就像前面介绍的，并不能从板卡的SAS接口上区别SATA和SAS。

实际上我们并没有突破350MB/s，主要是因为四块硬盘型号并不完全相同，而且NTFS系统对单分区的管理能力只有2TB。不过，这个读写速度已经不会对X25-M构成瓶颈啦。

ATTO DiskBench，写入82.1MB/s，读取262.5MB/s，读写均高于官方标称的250MB/s和70MB/s，读取速度破250这几乎是机械硬盘难以实现的，而写入82MB/s也达到了160GB单碟7200rpm硬盘的成绩。

HD Tach测试（红色）：突发—253.8MB/s，平均读取223.3B/s，平均写入80.5MB/s。

平均访问时间0.1ms，而机械硬盘一般都在12以上。CPU占用6%左右。读取曲线还算平稳。

FD Bench软件：读取—251.9MB/s，写入—76.1MB/s，速度和ATTO有些差距，FD Bench更接近实际性能。

HD Tune测试：平均214.4MB/s，最大219.3MB/s。曲线和HD Tach类似，大部分时间很平稳。

写入速度72.0MB/s，曲线波动较大。

WOW（魔兽世界）文件目录拷贝，条件是每块硬盘只做一个分区，完整格式化以后的空盘。先将WOW目录拷进这个分区，然后同分区内复制，记录复制时间。

写入，将文件从平台硬盘拷向英特尔X25-M，时间122.91秒，平均速率69.67MB/s。

从X25-MCopy到硬盘，即读取速度，大约在218.33MB/s，耗时39.22秒，前所未有的成绩。

盘内拷贝，速度53.93MB/s。

这是英特尔 X25-M 80GB在SATA接口下的成绩：

ATTO DiskBench，写入82.1MB/s，读取262.5MB/s，读取速度非常夸张，已经超过了目前机械硬盘的极限，写入则比较一般。不要忘了，这是MLC的成绩，大多数MLC仍无法达到这么快。

对比希捷CheetahNS万转服务器硬盘：

对比WD 1TB Black硬盘：

HD Tach测试（红色）：突发—253.8MB/s，平均读取223.3B/s，平均写入80.5MB/s。CPU占用6%左右

而这款SSD的平均访问时间仅仅只有0.1ms，几乎达到了传说中的0延迟。

希捷CheetahNS：

HD Tach测试：突发—173.1MB/s，平均读取84MB/s，平均写入：83.7MB/s，CPU占用1%左右，曲线波动非常小。

最关键的平均访问时间：8.8ms（实际为7.5ms），虽然比普通硬盘快了近一半，但是和SSD无法相比。

传统机械硬盘：突发—226.6MB/s，平均读取90.2MB/s，平均写入：80.5MB/s（实际无法达到），CPU占用4%左右。

平均访问时间：12.2ms，可以看出机械硬盘在随机访问性能上远远不及SSD。

Intel SSD：读取—251.9MB/s，写入—76.1MB/s，速度非常夸张，而且注意小文件的操作速度也非常快，和下面两款产品不是一个数量级的。

希捷CheetahNS：

FD Bench软件：读取—93.5MB/s，写入—93.6MB/s。

WD 1TB硬盘：读取—107.3MB/s，写入—107.3MB/s。

HD Tune测试：这是Intel SSD的波形，平均读取214.4MB/s。

平均写入72MB/s。

希捷CheetahNS：平均79.7MB/s，最大96.7MB/s。

平均写入：79.2MB/s。

这是WD 1TB硬盘的曲线：平均读取86.5MB/s，呈现向下平稳递减的趋势。

平均写入85.9MB/s，曲线很平稳。

这么多的数据我们汇总一下：

很明显，Intel X25-M拥有无可比拟的读取速度，写入速度则比较一般，这是MLC的特性，即使10通道技术也没能带来太多改善。

对比机械硬盘，SSD虽然在持续传输速度上不占优势，但是对于大量小文件操作会有压倒性的胜利，比如在Windows xp启动上，SSD硬盘要快得多。

IOMeter测试可以全面考量硬盘的各项性能，尤其是I/O性能。

IOps多用于数据库等场合，衡量随机访问的性能。

这是在512Byte下（Random=0），读取IOps（每秒读取操作数）成绩：显然英特尔 X25-M SSD在持续读取时比服务器硬盘还差很多，但是如果设定Random=100%我们就会发现差距了。

512B，随机（Random=100%）读取IOPS：

这时X25-M的IOPS能力最高达到了CheetahNS的近80倍，更别说消费机硬盘了。

512B，随机写入IOPS：

这里是以X25-M MLC的短处（写入）去和机械硬盘比，仍然具有绝对的领先优势。

在最大吞吐量的情况下，IOps成绩：英特尔X25-M也比CheetahNS高了一倍多。

在Workstation脚本下，我们考量四个数据：IOps、MBps、cpu占用、响应时间。

可以发现机械硬盘的IOps随着队列深度逐步提高，但是和X25-M的差距最小也在16%以上。

在吞吐量上也是如此，这说明了SSD在随机读取时的绝对优势。

除了USB接口下CPU占用率绝对高外，其他硬盘的数值差别不大。

响应时间上看，都是随着队列深度逐渐升高，队列深度为1是，机械硬盘和X25-M差距接近50%，而128位深度时差距仍有20%以上。

就像我们前面说的，如果想找出SSD的优势在哪，那就是小文件操作上，那么我们只要看看WebServer脚本下的表现，因为它的Random=100%。

可以看到机械硬盘比X25-M足足慢了近30倍。

吞吐量上也是如此。

响应时间的差异更是夸张。

不过cpu占用倒是ssd更高一些。

通过详细的测试我们会发现，这款SSD可以说几乎在各方面都完胜台式机硬盘，除了写入性能。SSD的最大优势在于随机读写上，这在我们日常使用中经常用到，用SSD启动Windosw xp能比机械硬盘快一半以上，而频繁的拷贝文档更是速度惊人。

另外，由于HTPC的兴起，0噪音、低热量的SSD也是首选。