前言
大家好,我是噩夢飄雷。
作為一名狂熱的SSD愛好者,在幾個月前,我做過一期消費級旗艦PCIe4.0 SSD的橫評,其中各位選手堪稱神仙鬥法,性能表現非常奪目:
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不過隨着入手把玩的SSD越來越多,近期回顧這篇老文,感覺文中的測試項目還是不夠全面徹底,於是乎就起了重新深入測試一遍,豐富自己積累的數據庫的想法。
諸神爭霸,旗艦PCIe4.0 SSD怎麼選?7K字硬核橫評,一覽無余
由於篇幅所限,再以橫評的形式撰寫肯定是不合適了,畢竟屆時幾萬字的篇幅別說讀者們,就連我自己都着實看不動,所以咱們就一篇一篇地來詳細剖析吧。
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現在正值電商的開學季促銷,過段時間還有女王節促銷,估計有兄弟要趁這機會給自己裝機。那麼本次測試就從上次橫評中,游戲性能表現最佳的西部數據WD_BLACK SN850X開始好了。
上次橫評中的西部數據WD_BLACK SN850X是帶有散熱裝甲的版本,講道理不太適合咱們在台式機中自行加裝散熱規模更大的散熱片,所以本次換成了沒有散熱裝甲的1TB版來進行測試。
產品解析
先來明確一下WD_BLACK SN850X的江湖地位,西部數據作為目前全球能實現NAND顆粒、主控芯片全部自研的三家存儲大廠之一,是真正的一線頂流品牌。而SN850X作為西部數據消費級產品線中定位最旗艦的產品,在性能方面長期處於市面上的T0梯隊,就是咱們目前可以買到的消費級最強SSD之一。
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我手裡這條SN850X 1TB的官方標稱參數如下:
- 順序讀取速度:7300MB/s
- 順序寫入速度:6300MB/s
- 隨機讀取性能:800K IOPS
- 隨機寫入性能:1100K IOPS
- 質保政策:5年,600TBW
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可以看到WD_BLACK SN850X目前有1TB、2TB和4TB等容量可以選擇,其中容量達到2TB時來可以達到滿血性能,建議追求極限的小夥伴購買時直接從2TB起步。
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WD_BLACK SN850X 1TB為單面顆粒布局,即使安裝在筆記本電腦、迷你主機、移動硬盤盒等空間狹小的位置也不用擔心雙面顆粒布局SSD中常見的兼容性問題,並且單面布局更方便加裝各種規格的SSD散熱片。
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主控芯片為西部數據自研的SANDISK 20-82-20035-B2,目前查不到相關信息,只能確認其採用8通道設計,主控製程為TSMC 16nm。
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顆粒同樣是自產的3D TLC顆粒,112L堆疊:
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在CrystalDiskInfo中,可以看到WD_BLACK SN850X 1TB支持NVMe 1.4協議標准,可用容量為1000.2GB(十進制)。額外留出的24GB屬於二級OP(Over-Provisioning,預留空間),有幫助SSD進行磨損均衡、緩解寫入放大、加快垃圾回収速度、延長壽命等作用,是SSD廠商給產品加上的第二層保險。
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由於二進制與十進制的轉換關系,WD_BLACK SN850X 1TB在Windows中的實際可用容量為931.5GB,這是正常現象。
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實際上SSD廠商都是按正常二進制生產出024GiB的顆粒,然後扣除出7%左右容量作為用戶不可見、不可用的一級OP空間,對外宣稱這是由於十進制與二進制換算過程中產生的差額,也是為了減少向普通消費者解釋OP原理的麻煩。
一級OP是幾乎所有消費級SSD都採用的第一層保險,一般用來存放固件、FTL映射表和備用塊等等,屬於必不可少的配置,所以大家不要認為SSD的顯示容量不足就是廠商偷奸耍滑啦。
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使用smartmoontools看一眼,WD_BLACK SN850X 1TB默認給了5種功耗檔位,分別是9W、6W、4.5W和0.025W、0.005W。最高9W的滿載功耗要比普通DRAM-Less無緩盤高出了2W多,大家在使用過程中記得給這塊盤做好散熱措施。
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同時可以看到,WD_BLACK SN850X 1TB只有1個溫度傳感器,並且警告溫度為90℃,溫度牆為94℃。
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測試平台
外觀和產品參數了解的差不多了,接下來咱們要正式對這塊WD_BLACK SN850X 1TB展開一系列測試了,這里使用的測試平台配置如下:
- CPU:intel i5-13700K
- 主板:華碩ROG STRIX Z790-A GAMING WIFI吹雪 DDR5
- 內存:雷克沙 ARES DDR5-6400 16GB X2
- SSD:Intel 傲騰P5801X 400G、Intel 傲騰900P 480G、光威·弈 4T
- 顯卡:華碩TUF-RTX3090猛禽
- 系統:Windows 11 Professional Edition
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需要說明的是,固態硬盤的讀寫性能與CPU性能正相關,除了受CPU主頻和單核性能影響以外,整個平台的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平台才能支持512字節MPS,理論上可以提供7.5GB/s的數據傳輸率;Intel平台只支持256字節的MPS,實際讀取速度一般就被限制到了7.15GB/s以內。
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但是總的來說,AMD對於SSD更重要的隨機性能發揮不如Intel擅長,所以一般我自己主要還是使用Intel平台來進行評測了。
基礎測試
為了還原大家在長時間使用SSD後的性能變化情況,部分測試中,會在全新空白盤和75%占用下兩種狀態分別用軟件測試進行對比。
後者這75%容量是在塊大小為128KB的情況下順序寫入填充,說實話其實髒盤程度並不如同容量的零散小文件大。不過由於變量可控,所以姑且還是用這種不算特別嚴謹的方式來進行模擬吧。
1.CrystalDiskMark
作為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。
空盤狀態下,SN850X 1TB的順序讀取速度為6939MB/s,順序寫入速度為6385MB/s,寫入速度相比官方標稱的參數還有超越,是目前滿速PCIe4.0 SSD的正常水準。這里如果換成AMD測試平台的話,那順序讀取速度應該是可以超過7000MB/s的,沒辦法,Intel平台在順序讀寫項目中就是吃虧。
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而空盤狀態下Q1T1 4K隨機讀取速度達到了93.04MB/s,雖然這測出來的是SLC Cache內的寫入表現,但無論如何這也是消費級PCIe4.0 SSD中的旗艦水平了。
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75%滿盤狀態下,同樣由於測試跑在了SLC Cache中,SN850X 1TB的順序讀取速度為6926MB/s,順序寫入速度為6407MB/s,Q1T1 4K隨機讀取速度為93.03MB/s,相比空盤狀態看不出性能下降。
2.AS SSD Benchmark
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。加上AS SSD Benchmark多年未更新,算法已經比較老了,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,在測試准確性方面不如新版CrystalDiskMark靠譜。
不過考慮到AS SSD Benchmark有直觀打分機制,方便大家進行橫向對比,所以這里還是測一下吧。
空盤狀態下,SN850X 1TB的測試結果如下:
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75%滿盤狀態,測試結果如下,也是基本看不出啥性能變化:
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3.ATTO
ATTO在測試時,會按512B, 1KB, 2KB直到到64MB等不同大小的粒度進行分別在隊列深度為4的情況下進行讀寫測試,測試完成後的速度結果用柱狀圖的形式表達出來,可以很好地標識出SSD在低隊列下對於不同粒度數據的讀寫穩定性。
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可以看到隨着數據塊增大,從128K開始,SN850X 1TB就達到了最高讀寫速度,並且隨後保持着高度一致的穩定性,這也是消費級SSD的理想狀態。
4.PCMark10
對於一塊SSD的使用體驗很難用語言描述,有人用其作為系統盤,也有朋友作為數據盤來使用,而且有關流暢度的主觀感受真的沒有量化數據來得清晰。
所以這里我們選擇使用PCMark10中的完整系統盤基準測試,通過回放操作腳本的方式來觀察SSD的性能表現。
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整個基準測試流程中,包含23項測試場景,括Windows 10啟動、應用程序/游戲啟動、復制多個大文和許多小文件、Office和Adobe應用程序運作時的硬盤軌跡等,每個場景都會運行三次,通過對來自流行應用程序和常見任務的相關實際硬盤軌跡跟蹤,可以全面而且反映現在最新存儲設備的性能,而該項測試這也基本代表了普通用戶將SSD作為系統盤時的最大使用強度。
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空盤狀態下,WD_BLACK SN850X 1TB的測試表現相當不錯,測試得分為3861分,平均帶寬為611.37MB/s,平均存取時間為43μs,是目前旗艦PCIe4.0的優秀水平。
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而在75%滿盤情況下,由於有這獨立DRAM的加持,WD_BLACK SN850X 1TB的得分下降不多,來到了3709分。
這個性能穩定性的表現要比DRAM-Less無緩盤好多了,由於沒有獨立DRAM介入擦寫過程,無緩盤的測試中經常能看到20%以上的降幅:
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5.3DMark
如果說PCMark 10的完整系統盤測試是從系統盤角度來衡量SSD的性能表現,那3DMark的存儲基準測試則可以從游戲盤性能的角度對SSD進行評估,通過回放腳本,從中衡量存儲設備對游戲體驗的影響,對游戲玩家有很強的參考價值。
空盤狀態下,WD_BLACK SN850X 1TB的得分為3216分,平均帶寬542.5MB/s,平均延遲55μs:
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75%狀態下,WD_BLACK SN850XSN850X 1TB的得分為3173分,平均帶寬537.75MB/s,平均延遲56μs,性能下降幅度基本可以忽略不計。
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6.Windows實際讀寫速度
甭看在CrystalDiskMark等工具的測試中,現在PCIe4.0 SSD的最高讀寫速度動輒7GB/s以上,PCIe5.0 SSD更是能達到近乎翻倍的12GB/s以上,但其實是基於較深的OIO隊列跑出來,大家不需要太放在心上。
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某國產SSD CDM測試得分
大多數普通用戶用的還是Windows系統,說實話,咱們連PCIe4.0 SSD的極限順序讀寫速度都很難完全利用得上。
實際我們在Windows系統中最常用到的復制、粘貼等操作基本可以粗略視作為單隊列下的順序讀寫。並且Windows的文件資源管理機製做得挺拉胯,使用咱們最常用的復制-粘貼操作時,在Win10下單進程的實際讀寫速度通常在3GB/s左右;即使升級到Win11,單進程寫入速度也基本被卡在4GB/s左右。
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SN850X 1TB作為旗艦消費級SSD,就針對這類低隊列讀寫場景做了專門優化。可以看到在Q1T1下,粒度為1MB時,SN850X 1TB的順序讀寫速度分別達到了5153MB/s和5975MB/s,已經超出了Windows下單任務的讀寫上限,完全可以滿足日常的讀寫需求。
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緊接着我們使用FIO生成了一個186GB的不可壓縮偽隨機數據測試文件,從電腦上的400GB傲騰P5801X中向SN850X進行寫入,以觀察實際表現。
由於SN850X的SLC Cache容量足夠大,寫入速度直接頂到了Windows的性能上限,全過程穩定在了4-4.1GB/s,寫入曲線非常規整漂亮:
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而將這個文件從SN850X復制到傲騰P5801X時,速度則可以保持在3.5-3.6GB/s之間,也是非常快的。
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需要注意的是,SSD的單隊列單線程順序讀寫速度並不是固定的,事實上這與文件的粒度有極大關系,而我們電腦中的各種文件其實是各種粒度都有的混合讀寫狀態,所以這里也只是粗略為大家進行一下展示而已。
舉例來說,如果我們把文件的塊大小降低至128KB時,SN850X的單隊列讀寫速度會隨之下降到3533、4351MB/s的水平。
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想要知道SN850X在各種粒度和隊列下的具體性能的話,在進階測試中會為大家進行詳細展示。
游戲性能測試
1.PCMark 8
3DMark只是給出了SSD作為游戲盤時的性能得分,那麼具體在載入游戲時會有何種速度表現呢?這里就可以拿出PCMark8作為參考。
PCMark8的存儲測試會通過回放腳本,來模擬魔獸世界和戰地3這兩款游戲的載入過程,並且記錄相應耗時,方便我們在不同SSD之間進行對比。
WD_BLACK SN850X 1TB的魔獸世界 戰地3總載入耗時為187.7s:
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作為對比,以隨機性能超強而著稱的傲騰900P測的總用時為187s,只比SN850X快0.7s而已,後者作為消費級旗艦游戲盤之一,游戲性能確實還是強。
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2.最終幻想14
為了量化SN850X 1TB的游戲載入速度,這里我們使用了最終幻想14官方推出的Benchmark基準測試工具,分別觀察5個場景DEMO的載入速度。
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實際測試結果如下圖所示,最長的一個場景也只不過用了2秒多點兒就加載完畢,基本相當於秒加載了,非常迅速:
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3.原神載入速度
那麼在實際游戲過程中,SN850X 1TB的加載速度如何呢?
這里我們選擇用戶眾多的《原神》進行測試,從點擊大門到看到人物畫面,SN850X 1TB的加載總耗時只有9:09秒而已:
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進階測試
1.全盤讀寫測試
目前幾乎所有的消費級TLC SSD都使用了SLC Cache(模擬SLC緩存)機制,使用一部分容量模擬成SLC狀態,在爆發式寫入操作時能夠極大地提高SSD的性能。
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這使得滿速PCIe4.0 SSD能夠在短時間內達到7000MB/s以上的超高寫入速度,但是當SLC Cache耗盡時繼續一直寫入,最終速度就會降下來進行SLC至TLC狀態的垃圾回收操作,影響到後半程的寫入速度。
總得來說,日漸成熟的SLC Cache機制給目前的消費級SSD提供了更加精簡的FTL映射結構,在緩內帶來了更低的延遲和更高的混合性能,同時在SSD高占用狀態下也緩解了頻繁擦寫造成的性能與壽命損耗問題。
為了深入探索SN850X 1TB的SLC Cache方案,這里我們對其進行RAW格式下的全盤順序寫入測試(128KB,Q32T1),並以曲線圖的形式為大家展現。
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圖中紅色曲線代表讀取速度,藍色代表寫入速度。可以看到,SN850X 1TB的全盤范圍內的順序讀取曲線在測試過程中雖略有波動,但整體還是相當穩定的,基本全程都能保持在6500MB/s左右。
作為對比,DRAM-Less無緩盤的讀取曲線就會存在更大的波動了:
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另外我們可以看到,SN850X 1TB的寫入曲線呈現明顯的兩段式結構,並且空盤狀態下的SLC Cache容量在278GB左右,接近全盤的1/3。顯而易見,SN850X 1TB採用的是全盤模擬SLC Cache的方案。
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當SLC Cache耗盡時,SSD的寫入速度會下降至900MB/s左右,這是因為此時主控需要一邊將SLC Cache占用的空間進行GC垃圾回收、重寫入3bit的TLC容量中,同時還要兼顧將新數據進行寫入的工作,面臨着極高的負載。
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同時,出緩後的這第二段寫入速度曲線除了在開頭階段有些許波動外,後續寫入過程堪稱一條直線,這就是獨立DRAM介入擦寫過程所發揮的作用了,極大地提高了寫入的穩定性。
全盤模擬SLC Cache與國產SSD中常見的半盤動態模擬SLC Cache這兩種方案之間各有利弊。
對前者而言,可以盡量提供更大的SLC Cache容量給用戶使用,消費級用戶幾乎在整個SSD的生命周期內都很難遇到一次出緩的情況,極大的提高了使用體驗。
當然,寫入SLC Cache中的數據終究是要回寫到正常的TLC空間中,在此過程中,全盤模擬由於SLC Cache容量更大,帶來的寫入放大問題也要更加明顯。
不過針對這一點,普通消費者倒是不用擔心,大廠一般會對主控固件的垃圾回收策略進行調整,避免垃圾回收太過積極,再配合磨損均衡和LDPC糾錯等算法,從而有效延長SSD的使用壽命。
2.SLC Cache方案
為了探究在不同容量下SLC Cache給到的容量都有多少,所以這里分別使用128K Q32T4的參數對SN850X 1TB進行25%/50%/75%的預填充,靜置20min讓主控進行垃圾回收操作,然後再對剩餘空間進行順序寫入填充,測試其緩內及緩外順序寫入情況。
(1)預填充25%
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(2)預填充50%
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(3)預填充75%
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當預填充分別為25%/50%/75%時,SN850X 1TB的SLC Cache大小依次為58GB、34GB、17GB左右,可以發現僅僅經過20分鍾的靜置並沒有讓主控全部釋放已經使用的SCL Cache空間。
這肯定不是由於主控性能不足的因素導致的。有理由推測,西部數據為SN850X 1TB採用了較為遲滯的垃圾回收算法,沒有急火火的用一點SLC Cache就馬上回寫到TLC空間中,這應當是為了避免過於激進的垃圾回收算法帶來嚴重寫入放大問題,總體是為了延長SSD壽命考慮的。
3.緩外4K隨機讀取性能
SSD的小粒度隨機存取性能決定了我們日常使用系統時的流暢性,雖然SSD的真實運行過程是各種粒度、各種讀寫比例混雜的復雜流程,但是一般來講,我們從4K小粒度隨機讀寫的性能中,可以大致觀察一款SSD的綜合表現。
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前面提到,像CrystalDiskMark這類測試軟件,在進行測試前會先向SSD中寫入一個測試文件,然後在這個測試文件中進行一系列讀寫操作。這也意味着測速結果都是基於剛剛寫入SLC Cache中的狀態。
而我們日常使用電腦時,打開軟件或者加載游戲等操作,所訪問的基本都是已經被挪出SLC Cache外、TLC區域內的數據。
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在這種情況下,測試真實狀態下的4K隨機讀取性能就是一件很有意義的事情。這里咱們為了保證讀取測試前SSD能夠進入髒盤穩態,先以128KB Q32T4順序寫入填盤兩次後,在進行時長為600s的Q1T1 4K隨機讀取測試,並通過圖表記錄下全程的性能表現:
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經過測試,SN850X 1TB的SLC緩外真實4K隨機讀取速度在55.4MB/s左右,要超出普通DRAM-Less無緩盤一大截,而這也是有緩盤的最大性能優勢之一。
單單這麼說還不夠形象,那咱們就拿致態TiPlus7100 2TB、Solidigm P41 Plus、WD_BLACK SN770 2TB等無緩盤的該項性能來進行對比吧:
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4.ezFIO測試結果
ezFIO是經NVM Express聯盟推薦的企業級SSD綜合測試,它是一個可重復進行的穩定態性能測試腳本。
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ezFIO測試主要分為順序和隨機兩大項內容,為了確保SSD進入穩態,ezfio在每項測試開始前會有兩次全盤容量寫入的預處理階段,之後進行不同粒度、不同隊列深度的具體測試,整個測試流程耗時極長,負載強度極大。
像SN850X 1TB這樣的消費級旗艦有緩盤,測試一輪下來都要用掉8個多小時,同時增加將近10個T的寫入量,而DRAM-Less無緩盤可能甚至需要幾天時間才能完成一輪測試。
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以下成績在是基於Windows 11 23H2系統中搭配fio 3.36測得。
SN850X 1TB的7讀3寫長時間性能穩定性測試,平均IOPS 68187,變異系數為26.28%,屬於高於企業級SSD,但是在消費級SSD中較好的水平:
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7讀3寫4K隨機測試中,在隊列深度達到256的情況下即可來到最佳性能:
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持續4K隨機讀取,在隊列深度達到64時即可發揮全部性能,並且此後隨着隊列深度太高,讀取延遲開始明顯增加,是典型的消費級產品特徵:
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持續4K隨機寫入只要隊列深度為1即可達到最佳性能,是最最明顯的消費級SSD調校風格,出道即巔峰,不需要追求高並發性能:
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隊列深度256時,8KB粒度可以發揮隨機讀取的最強性能:
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隊列深度256時,4KB粒度即可發揮隨機寫入的最強性能:
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最後看一眼7讀3寫的延遲表現,在消費級SSD中已經是旗艦表現了:
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管理軟件
WD_BLACK有自家的硬盤管理軟件DashBoard,功能還是非常豐富的,建議入手SN850X的玩家們在電腦上都裝一個。
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SN850X作為WD_BLACK黑盤系列,本身定位就是游戲領域的旗艦SSD。在DashBoard中,我們可以自行選擇是否啟用它的游戲模式,啟用後每隔幾秒鍾,系統就會向SN850X發出讀取數據的申請,從而避免SN850X進入休眠狀態,提高數據讀取時的響應速度。
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此外,我們還能通過DashBoard給SN850X更新固件,手動TRIM,以及檢查SMART信息等等,用到的時候還是挺方便的。
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總結
通過以上的一系列測試,相信大家對西部數據WD_BLACK SN850X 1TB的性能表現已經心中有數了。
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總的來說,WD_BLACK SN850X不愧是目前消費級最頂級的有緩SSD之一。在獨立DRAM的加持下,無論是順序讀寫還是隨機讀寫性能都處於消費級SSD中的T0梯隊,同時在高占用和高負載下讀寫的穩定性方面也要比無緩SSD更強一籌,十分適合作為高端主機的系統盤來使用。
需要注意的是,SSD的高性能同時帶來了高功耗與高發熱,WD_BLACK SN850X在高負載下的溫度還是比較高的,個人更建議放在台式機中搭配散熱片和合理風道來使用。
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由於目前存儲產品的價格日趨水漲船高,近期需要裝機的朋友建議就別等618大促了再買SSD了,到時候大概率要比現在的價格高,不如趁着電商平台現在的開學季促銷和過段時間的女王節促銷直接拿下。
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另外,這款SSD目前有帶散熱片和裸片兩種型號可選,對於台式機用戶來說,咱們買不帶散熱片的版本就好,畢竟較新的主板一般都自帶了SSD裝甲了,沒必要多花錢。
如果想買來給PS5或者筆記本電腦、小主機等設備擴容的話,由於散熱空間較為狹窄,倒是可以入手帶有原裝散熱片的版本。