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再战性能之巅——

顶尖游戏装备WD_BLACK SN850X NVMe SSD

文/ klr

 

 

 

近两年前,西部数据旗下的WD_BLACK品牌推出了WD_BLACK SN850 NVMe SSD,那段时间,各个厂商都在争相攀登PCIe 4.0最高速度,WD_BLACK SN850 NVMe SSD正是凭借出色的自研主控和原厂颗粒的硬实力,在测试中以顶破7000MB/s的顺序读取成绩,成为了当时最能打的游戏存储装备,不仅如此,它还提供了植入RGB灯效的散热铠甲版本,让追求个性的年轻用户也以在SSD的“方寸之间”找到一展个性的方式。

 

敬经典,再亮剑

 

在当初值得致敬的一代经典产品基础上,WD_BLACK再次发布旗舰产品,而这款全新的WD_BLACK SN850X NVMe SSD,被赋予的使命是在PCIe Gen5来临之前依旧能够站稳性能巅峰的位置。在PCIe 4.0技术极为成熟的今天,顺序读写速度不再是衡量产品实力的惟一标杆,甚至一些HMB架构的DRAMLess类产品也能跑进7000MB/s大关,这样的竞争环境,是真正比拼产品硬实力的时候,也正需要西部数据拿出“十年磨剑、示君以锋芒”的底蕴。所以对于这款产品评测,我也尽量在真实使用场景中验证其实力所在。

 

对于普通用户而言,大多从产品的包装和标签上来了解一块SSD的信息,事实上,单纯从顺序读写速度、容量、工作电压、电流等参数来看是不完全的,不如先来看看WD_BLACK SN850X NVMe SSD提供的配置和参数:

 

基本参数:

规格:M.2 2280

接口:PCIe 4.0×4(16GB/s)

主控:SanDisk PCIe 4.0×48通道主控

闪存:SanDisk BiCS5 112层堆叠3D NAND TLC

缓存:LPDDR4

容量:1TB(可选散热片)、2TB(可选散热片)、4TB

顺序读取:7300MB/s(1TB/2TB/4TB)

顺序写入:6300MB/s(1TB)、6600MB/s(2TB/4TB)

随机读取:800K IOPS(1TB)、1200K IOPS(2TB/4TB)

随机写入:1100K IOPS(1TB/2TB/4TB)

耐久度:600TBW(1TB)、1200TBW(2TB)、2400TBW(4TB)

运行温度:0~85℃

非运行温度:-40~85℃

重量:7.5g±1g(无散热片)、24g±3g(有散热片)

质保时间:5年

 

战游戏江湖,惟绝世神兵

 

从容量上来看,WD_BLACK SN850X NVMe SSD提供了1TB、2TB、4TB三种容量,且有无散热片和有散热片两种配置。从1TB起步的容量一方面代表着SSD在零售市场的用户需求是在提升的,虽然目前笔记本电脑市场的主流配置还是512GB,但是要满足用户的升级扩容需求,从1TB起步是比较合适的产品定位;而高达4TB的版本同时也说明了WD_BLACK SN850X NVMe SSD的“江湖地位”,除了个别以数据盘定位的系列外,也只有旗舰级的品类才会引入4TB的容量(前代WD_BLACK SN850 NVMe SSD最高仅有2TB的配置),毕竟NAND的单颗粒容量上限还是有限的。

此次评测的WD_BLACK SN850X NVMe SSD是一款4TB的顶配版本,从参数表中可以看到,它拥有最高7300MB/s的顺序读取速度和6600MB/s的顺序写入速度,随机读写速度也达到1200K IOPS和1100K IOPS,与WD_BLACK SN850 NVMe SSD相比(顺序读写7000MB/s和5300MB/s,随机读写1000K IOPS与720K IOPS),有相当明显的提升。SSD的耐久度与容量挂钩,4TB版本的耐久度达到2400TBW。另外还提供长达5年质保,这也是WD_BLACK一向让用户安心的品牌特性。

 

自控主控+原厂颗粒完全升级

 

主控与缓存

 

在三大品牌主控中,闪迪的自研主控是相当有特色的,它的性能不错,数据回收策略也是比较积极的。从主控上可以看到,WD_BLACK SN850X NVMe SSD使用的是一个编号SanDisk 20-82-20035-B2的PCIe 4.0 x4主控,它与WD_BLACK SN850 NVMe SSD采用的SanDisk 20-82-10034-A1主控的编号是不同的。可以确定的是,它依旧支持NVMe1.4协议,并采用了8通道读写设计。

 

主控旁边,可以看到WD_BLACK SN850X NVMe SSD提供独立缓存,采用独立缓存存放数据位置的FTL映射表比起DRAMLess的HMB架构更为稳定,读写速度也更快。通过FPGA编码可以查询到,这是一块DDR4的DRAM,一般而言,4TB容量对应的DRAM大小应该为4GB。

闪存颗粒和电源管理芯片

 

从设计来看,这块4TB的WD_BLACK SN850X NVMe SSD采用了双面PCB板的设计,共嵌入了四颗编号为SanDisk 006770 1T00的闪存颗粒,电源管理IC和其中两颗闪存颗粒放在了SSD的背面,整个元件的布局是较为合理的。

 

WD_BLACK SN850X NVMe SSD配备的闪存颗粒为闪迪原厂BiCS5 112层堆叠TLC 3D NAND,比起WD_BLACK SN850 NVMe SSD采用的BiCS4 96层TLC 3D NAND,它的核心密度更高(最高可达1.33TB),从而带来高达40%的存储容量提升,可以看到,WD_BLACK SN850X NVMe SSD的四颗闪存均为1TB的容量配置;另外,112层堆叠TLC 3D NAND还令IO性能提升了50%,使闪存接口传输带宽达到1600MT/s(16GT/s),这能够显著提升SSD的读写速度。

 

拿数据说话,以稳定为先

 

 

测试平台:

CPU:AMD Ryzen 9 7950X

主板:ROG X670E HERO

内存:32GB DDR5 4800

显卡:AMD Radeon RX 6950 XT

电源:ROG雷神1200W全模组白金

系统盘:WD_BLACK SN850 NVMe SSD

 

测试流程还是先通过CrystalDiskInfo检查其固件版本、健康状态和读写情况。并进一步验证主控支持的传输模式、标准及其他功能。在开始安装时,SSD的初始温度为53℃,是PCIe 4.0的正常表现。

通过CrystalDiskMark测试其读写速度,可以看到其顺序读写速度为7325.15MB/s和6649.02MB/s,全面超过了官方指标。

ATTO Disk Benchmark是一个测试不同大小的突发性读写的测试软件,可以看到,WD_BLACK SN850X NVMe SSD在64KB小文件写入上就超过了6GB,并且一直稳定在6GB以上,而读取则在128K时超过6GB/s,整体表现还是比较稳定的。

需要给大家说明的是,WD_BLACK SN850X NVMe SSD日常在台式机上使用,还是建议大家安装主板的散热片,否则重负载时难免会遇到温度过高降频的情况,从而影响速度和带宽。

 

稳定性测试

 

基准软件测试中我们还是引入了最大测试样本的测试,来比较读写过程中的稳定性,可以看到WD_BLACK SN850X NVMe SSD在CrystalDiskMark的64GiB测试中,不同队列深度的顺序读写均没有降速,仅有4K随机读写的32队列深度、16线程的读写成绩中,写入成绩有所下降,但这样的应用场景往往只会在数码中心服务上,消费级PC上主要还是看1~2队列深度的表现,可以看到RND4KQ1K1(1队列深度1线程的4K随机读写)的速度还是相当稳定的。

AS SSD Benchmark的1GB和10GB(最大)测试样本比较中,10GB大文件传输的顺序读写速度甚至还略为超过了1GB的测试结果,虽然有一定多次测试中的正常公差的因素在其中,至少说明WD_BLACK SN850X NVMe SSD在随担大文件读写时的高负载能力是相当不错的。两者的差距还是在4K64线程的随机写入上,这也导致测试总分从10730(1GB)降到了9136(10GB)。

Anvil's Storage Utilities的测试同样说明了大文件传输在深队列深度、多线程的随机写入速度上有一定下降,测试总分也受其影响从27185.59降至26375.95。

 

Dashboard仪表板,让强大更强大

 

尽管有不少存储厂商针对自家SSD开发了软件,但其实绝大多数这类软件都很简陋,功能也很简单。西部数据开发的Dashboard仪表板软件在功能和UI设计绝对是行业顶级水准。它不仅可以查看SSD各种状态和性能,还能调用各种Windows管理功能。我建议新购入WD_BLACK产品的用户都下载这个软件,能够非常方便地升级SSD固件。

除了固件升级,Dashboard的工具栏中有很多工具软件,可以使用Trim工具优化SSD性能,甚至还提供了Acronis Ture for Western Digital这样防勒索软件和加密劫持软件,其备份技术也是相当出色的。

对玩家们来说,Dashboard最实用的莫过于提供了“Game Mode 2.0技术”,它通过高级预读取算法,使主控提前检测到即使加载的低队列深度的连续工作负载,提前将游戏内容放入缓存,缩减游戏加载时间。不仅如此,它还能优化热节流进程,通过优化算法提高性能,增强SSD的冷却效果,防止高温带来的降速。提高读操作的优先度,并通过调整后台功能,从而带来更短的延迟和更快的游戏启动速度。

为验证这一功能,我们引入了两项基准测试和两个主流3A游戏,可以看到Game Mode 2.0技术对AS SSD Benchmark的评分加成并不多,而在Anvil's Storage Utilities中则有明显的提升,可以看到主要是读取评分带来的,其中主要提升的是各种队列深度和线程数的4K随机读取,而顺序读写基本没有变化,这样的提升是符合真实场景下的数据读取需求的。

 

在《古墓丽影:暗影》游戏中,载入时间从12.38秒降到了11.16秒,效率提升了10%;《F1 2021》的载入时间则从5.10秒降到了4.36,效率提升了15%,这样的效率说明Game Mode 2.0技术对游戏载入的提升是相当有效的。

PCMark 8的存储测试当中也引入了两个游戏测试项,另外,还引入了Photoshop、InDesign、After Effects、Illustrator和Office三件套的测试项。可以看到WD_BLACK SN850X NVMe SSD在PCMark 8中的总体评分为5152,一般而言,超过5100就算是顶级PCIe 4.0的SSD了。另外 ,1039.35MB/s的实测带宽也是相当不错的成绩。

 

解读WD_BLACK SN850X NVMe SSD的真实场景表现

 

为了测试WD_BLACK SN850X NVMe SSD在真实应用场景中的表现,我分别测试了HD Tune Pro的全盘读取和全盘写入,可以看到读写两端的整体波动非常小,没有明显的掉速,可见其缓存给得相当厚道。不仅如此,其硬盘寻道的时延离散点表现也非常不错,在基本集中在一根直线的同时也保持了一个相当低的成绩。

考虑到HD Tune Pro是一个从HDD就开始使用的老软件,我们再次引入了iometer测试,不过该测试需要将SSD转为MBR分区,而MBR最大仅支持2TB的尺寸,可以看到SSD被分为了两个逻辑分区。

在30分钟128K QD32的顺序写入测试中,可以看到一开始,写入速度均保持在6500Mbps以上,约在175秒以后,缓存耗尽,随后速度掉落到2000Mbps左右,可以推算在空盘状态下,其SLC缓存约为900GB左右。

在30分钟的4K QD32的随机写入测试中可以看到,其离散区间集中在340000~400000IOps之间,尽管在950秒左右随着缓存耗尽速度有一定下降,但随着CG回收的完成,其速度再次回升到340000~400000IOps的区间中。可以看到,WD_BLACK SN850X NVMe SSD在4K的深队列深度的极端测试中的写入表现相当不错,说明主控策略还是相当积极主动的。

由于MBR的限制,iometer实际上只测试了WD_BLACK SN850X NVMe SSD的前2TB空间的全盘写入。所以我决定采用TxBENCH的进阶测试来测试WD_BLACK SN850X NVMe SSD的4TB全盘表现。先从测试完成的局部曲线来看,即使在缓外阶段,每隔一段时间主控就会回收资源进行提速,回收策略还是比较主动的。

在测试点的散布来看,在前900GB的区间,SSD的顺序写入速度保持在6200~6300MB/s的区间,超过缓存容量后,速度降至3000MB/s的速度,在写入近半时,速度再度降至1600~1800MB/s,在整个写入过程中可以看到,主控的回收机制一直都在起作用,直至全盘写入完成。总体来看,WD_BLACK SN850X NVMe SSD在缓内的写入成绩是相当不错的,在这种苛刻的全盘写入测试中,速度表现也相当不错,这代表闪存的I/O和主控的算法都相当不错。

在执行全盘写入的过程中,SSD的温度会从40~50℃左右的待机温度急速上升,在TxBENCH的全盘顺序写入过程中,SSD的温度最高上升到80℃,这是在加上主板散热片后测得的结果。当然,这属于极限负载的全盘写入工况,日常使用基本不会有这样的担心。另外也再次重复我在前文中所述,顶级的PCIe 4.0 SSD尽可能在加载散热片的情况下使用。

 

EF点评:

 

主控、闪存颗粒得到全面升级的WD_BLACK SN850X NVMe SSD在实际测试中带给我们相当大的惊喜,它的升级并不仅仅是包装上顺序读取速度增加了300MHz,它在真实场景下的读写速度、不同工况下的稳定性,以及软件上丰富而实用的功能,让这块西部数据再战PCIe 4.0之巅的产品拥有各方面9分以上的表现(10分满分)。

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