差距惊人 五款固态硬盘控制芯片横评

作者：中关村在线 李斌然

曾几何时，一提到电脑整机的瓶颈效应，首先想到的就会是磁盘系统，其中的罪魁祸首就是硬盘。看看电脑的其它部件，如CPU、内存、显卡都在飞速的发展，只有硬盘一直停步不前，虽然各硬盘厂商都推出了许多新的技术来提升硬盘的性能，但由于受到其工作原理的限制，性能提升非常有限对于消除瓶颈而言，只能说是杯水车薪。

电脑的性能瓶颈

目前CPU、内存甚至是显卡的发展，都已经超过了一般用户的使用需求，唯独传统硬盘一直没什么发展，主流转速依然停留在7200RPM。毕竟我们平时应用中大部分的读写操作都在硬盘上进行，磁盘性能直接影响到整机的性能，所以会出现“明明CPU、内存都是顶级产品，为什么windows启动需要这么久”“为什么有时候拷贝文件的时候机器很卡，什么都干不了”这样的问题。即便是换上10000RPM的产品，性能的提升仍然没有质的提升。

希捷15000转SAS硬盘性能提升也很有限

虽然Raid方案可以较大幅度的提升磁盘系统的性能，但由于组建起来比较麻烦，并不适合于一般用户，某些厂商也推出了利用内存作为存储媒介的产品，如技嘉的i-Ram，但由于种种原因，也没有发展起来。

固态硬盘如雨后春笋般发展壮大

由于种种原因，传统机械硬盘已经不能再提升主轴转速了，硬盘厂商更多的心思花在了如何提升容量上，其它方案又都难以实现。就在这个时候，一种新兴的存储产品——固态硬盘出现了。

实际在架构上，SSD硬盘与传统硬盘基本是相似的，只是将原来机械部分的马达、碟片、磁头换成了闪存颗粒，磁盘主控芯片、总线连接接口均保留了下来。所以说，SSD硬盘相对传统机械硬盘，改变的仅仅是存储介质。

传统硬盘内部结构详解

对于存储产品来说，主控芯片的优劣直接决定其安全性和性能，可以说是存储产品中重要的部件。在传统机械硬盘方面，主控芯片的制造厂商主要有Marvell、三星、LSI几家，其中以Marvell最为常见，三星芯片主要使用在自家的硬盘上，而LSI仅在希捷的某些特定型号硬盘上出现过。

固态硬盘内部构造

由于机械硬盘与SSD硬盘工作原理与物理架构上相差较大，传统机械硬盘的主控芯片是无法使用在SSD产品上的，SSD硬盘的主控芯片主要有三星、Intel、JMicron和Indilinx。

由于工作原理的差异，SSD硬盘对主控芯片品质的要求要比传统机械硬盘高很多，下面我们就来看看这几种主控芯片的差异以及采用这三种方案的产品。

三星固态硬盘主控芯片特写

三星的SSD整体解决方案，是主控芯片+缓存+PCB+存储芯片，采用此方案的主要SSD产品有海盗船的S系列和P系列。

英特尔X25-M固态硬盘主要芯片特写

Intel的主控解决方案是由Intel自主研发的，主要使用在其自有品牌产品上，另外还有金士顿、威刚等OEM产品中。这种解决方案的优点是性能较强，但缺点也同样明显，就是成本过高。

英特尔X25-E固态硬盘主要芯片特写

JMicron的解决方案相比另外两种则廉价了许多，这也深受广大山寨厂商的青睐，但其缺点就是性能和稳定性的不足。

JMF602固态硬盘控制芯片特写

Indilinx是一个新兴的解决方案，采用此方案的主要产品有海盗船的X系列和OCZ的Vertex系列。

英特尔于08年7月发布了自己的固态硬盘产品线，随后针对普通消费者的两款X18-M和X25-M即陆续上市。而性能更加强悍的X25-E一直到08年年底才出现在市场上。

英特尔X25-E固态硬盘外观

英特尔X25-E同X25-M的最大区别就是前者采用速度更快、数据遗失率更低的SLC封装，那么究竟SLC同MLC的具体区别在哪里呢?接下来我们为读者做一个简单的说明。

SLC全称单层式储存 (Single Level Cell)，是指一个Block(块，Flash的基本存储单元，也可称为Cell)只有两种电荷值，高低不同的电荷值表明0或者1，因为只需要一组高低电压就可以区分出0或者1信号，所以SLC最大的驱动电压可以做到很低。

SLC与MLC在结构上的区别

SLC因为结构简单，在写入数据时电压变化的区间小，所以寿命较长，传统的SLC Flash可以经受10万次的读写，因此出现坏Block的几率较小，因为存储结构非常简单，一组电压即可驱动，所以其速度表现更好。不过这种一个 Block只存储一组数据的模式无法在相同的晶圆面积上实现较高的存储密度，所以只能在工艺制程方面努力进步，才能满足用户在容量方面的要求。

英特尔X25-E固态硬盘背面

英特尔X25-E为2.5英寸规格，采用50nm工艺SLC NAND闪存颗粒。在Intel官方公布的产品规格中，该产品通过采用10通道NAND读写架构、NCQ等技术，其持续读取速度和X25-M一样为250MB/s，但写入速度从X25-M的70MB/s大幅提升至170MB/s。

英特尔X25-E固态硬盘内部

X25-E在外观方面同X25-M几乎没有任何区别，接口为SATA 3Gb/s，容量为32GB，工作电压和电流为5V 1A。打开X25-E的内部，同X25-M也没有过多区别。简单的PCB板上整齐的排列着10颗SLC封装的NAND闪存颗粒。芯片周围还涂抹有黑色的防震胶，进一步提升X25-E应对恶劣工作环境的能力。

英特尔2.5英寸X25-M 80GB固态硬盘使用工包产品常见的牛皮纸包装盒，外面仅有一些编码。包装内部则是一个透明塑料盒，产品置于其中。

 
英特尔2.5英寸X25-M 80GB固态硬盘外观(点击放大)

英特尔2.5英寸X25-M 80GB固态硬盘外观使用黑色为主色调，正面具有产品详细编号。

英特尔2.5英寸X25-M 80GB固态硬盘规格标签

英特尔2.5英寸X25-M 80GB固态硬盘编号非常繁杂，产地为中国，型号为SSDSA2SH080G1GN，这是一款基于MLC NAND闪存技术的固态硬盘，据Intel称最大读取速度可达250MB/s，写入速度也有70MB/s，另外待机功耗0.06W、负载功耗0.15W。

英特尔2.5英寸X25-M 80GB固态硬盘LOGO

英特尔2.5英寸X25-M 80GB固态硬盘正面右下角具有intel椭圆形LOGO，表明其身份。

英特尔2.5英寸X25-M 80GB固态硬盘接口

英特尔2.5英寸X25-M 80GB固态硬盘使用3Gb/s SATA2.5接口，工作电压为5V，工作电流为1A。

前不久，全球高效能计算机与闪存产品领导厂商Corsair正式发布了Extreme系列X32，X64和X128极致性能固态硬盘，容量分别为32GB，64GB和128GB。海盗船Extreme系列SSD采用三星MLC NAND特挑闪存芯片，并搭载Indilinx Barefoo控制芯片，针对高性能SSD市场设计，读写速度可达到惊人的240MB/s和170MB/s。

海盗船Extreme系列X128固态硬盘

"Indilinx Barefoot控制芯片, 三星闪存以及64MB板载高速缓存的强强组合，与传统机械硬盘相比，彻底消除的瓶颈，" 海盗船行销副总裁Jim Carlton表示。 "海盗船Extreme系列SSD非常适合作为笔记本或台式机的系统盘，组RAID 0后更可为硬件发烧友提供极致性能。"

海盗船Extreme系列X64固态硬盘

不同于一般的SSD，海盗船所有Extreme系列SSD均可进行固件升级，增加新的功能，比如增加TRIM指令集提高在Windows 7下的磁盘性能，保持最佳的性能。用户可通过访问海盗船官方网站来升级Extreme系列 SSD的固件，且无需担心SSD上的数据丢失，可谓是无缝升级。

PQI 2.5英寸双接口新品固态硬盘——S525，该款SSD具有SATA和USB接口，除了硬盘功能外，还可以连接USB数据线当移动硬盘使用，可谓一举多得。

PQI 2.5英寸双接口S525固态硬盘外包装

PQI 2.5英寸双接口S525固态硬盘MTBF（平均无故障运行时间）为1.5M小时，可以普遍应用到当前的主流桌面电脑或者笔记本电脑上，替代传统HDD硬盘。

 
PQI 2.5英寸双接口S525固态硬盘外观（点击放大）

PQI 2.5英寸双接口S525固态硬盘尺寸为100.5x69.85x7.9 mm，容量范围为32GB-128GB，重量为72克，产品工作电压为5.0V。

 
PQI 2.5英寸双接口S525固态硬盘接口特写（点击放大）

PQI 2.5英寸双接口S525固态硬盘同时提供有USB 2.0和eSATA双重接口，扩展了应用范围，USB接口具有即插即用功能。

PQI 2.5英寸双接口S525固态硬盘规格标签

PQI 2.5英寸双接口S525固态硬盘提供超强抗震能力和比传统硬盘更快的传输写入速度，官方称平均读取速度达154.1MB/s；平均写入速度达90MB/s。此外，该产品同时具有全静音和超强稳定等特性。

● 测试系统硬件环境

硬盘的性能测试使用的硬件平台由CORE 2 QUAD Q9300 CPU、P45 Chipset主板和海盗船1GB*2双通道DDR2-800内存构成。细节及软件环境设定见下表：

● 测试系统的软件环境

● 配置说明

测试使用台式机系统，分别以威刚64GB固态硬盘和希捷2TB RAID模式的50GB（NTFS系统分区）安装引导操作系统、运行测试软件。引导硬盘和待测硬盘控制部分使用主板芯片组的ICH，型号为Intel ICH9R，配置为AHCI模式以开启NCQ。

● HD TACH：海盗船X128、英特尔X25E大放光彩

HD TACH是一款专门针对硬盘底层性能的测试软件。它主要通过分段拷贝不同容量的数据到硬盘进行测试，可以测试硬盘的连续数据传输率、随机存取时间、突发数据传输率及CPU占用率。

HD Tanc读取速度测试

HD Tanc写入速度测试

    笔者首先测试经典的HD TACH，海盗船凭借着Indilinx主控的优势，在读取速度上一马当先，甚至比采用SLC芯片的X25E更强。在写入测试中，对主控来说，写入要比读取涉及更大的计算量。由于MLC的限制，这项测试没有悬念，唯一的靓点是X128写入速度，主控加上64MB缓存，性能达到了180MB/s。当然，英特尔X25E果然是名不虚传，在读取和写入测试中都处领先地位。

● 底层测试：HD Tune Pro v3.50

HD Tune Pro是一款磁盘性能诊断测试工具。它能检测磁盘的传输率、突发数据传输率、数据访问时间、CPU使用率、健康状态，温度及扫描磁盘表面等。

HD Tune读取速度测试

HD Tune写入速度测试

从另一款基准测试软件HD Tune成绩看，基本延续了HD Tach的测试结果，海盗船X128与intel X25E一直领跑。写入测试中，几乎没有悬念，X25E凭借的是SLC芯片颗粒，X128凭借的是主控与缓存的配合，都达到了190MB/s以上成绩。

● IOPS数据吞吐量测试

新版的HD Tune 3.5中，加入了IOPS的测试。IOPS即I/O per second，即每秒进行读写（I/O）操作的次数，多用于数据库等场合，衡量随机访问的性能。数值越大，则存储的真实反应速度越快。

HD Tune数据吞吐量测试

要知道，IOPS对于服务器应用来说，是十分重要的，企业级硬盘比拼性能就是比拼IOPS的性能。IOPS反应到我们的应用上，就是IOPS越高，系统的反应速度越快。与用户应用环境关系最为紧密的随机测试中，海盗船X128的IOPS与intel X25E处于同一水平。对追求性能极致的玩家来说，两款产品不失为首要选择。

● 应用层测试：PCMark Vantage

PCMark Vantage具体硬盘测试项目包括使用Windows Defender、《Alan Wake》游戏、图像导入、Windows Vista启动、视频编辑、媒体中心使用、Windows Media Player搜索和归类，以及以下程序的启动：Office Word 2007、Adobe Photoshop CS2、Internet Explorer、Outlook 2007等共八个项目。

PCMark Vantage硬盘子项得分

   PCMark Vantage的磁盘性能测试不同于前面几款理论测试软件，它是尽可能的模拟用户在日常使用中的实际硬盘读写情况，包括vista启动、各种程序启动、文件搜索、大文件打开等等，这些应用没有一样是需要持续读写某一区块的，基本上可以算作是随机读取各种小文件，因此对于硬盘的寻道时间特别敏感。

   根据之前的经验来看，pcmark vantage对存取时间是比较敏感的。但对SSD来说，存取时间几乎在同一水平，所以决定性能高低的关键在于随机运算能力。从成绩上看，主控芯片更强X128和intel处于第一阵营。将JM602这种低端货比得体无完肤。

● 高清拷贝：写入能力是关键

目前处于高清时代我们，存储高清视频可以说是很平常的操作，为了体现各硬盘的复制粘贴能力，笔者特意选取了由H264压缩的总容量为18GB的高清作为测试文件。测试方法为硬盘内复制，也就是说硬盘在读取数据的同时还要写入。

Fast Copy硬盘内拷贝时间测试

Fast Copy硬盘间拷贝时间测试

FastCopy是个小巧的文件/目录拷贝工具，其功能强大，性能优越，能充分挖掘文件系统和硬盘驱动器的能力，并且支持计数和计时，可以为我们作出有价值的参考数据。

从测试结果看，拷贝检验的是主控的处理能力，在硬盘间拷贝中，主控只需计算写入这个操作。这样的情况下X25E一马当先。在硬盘内拷贝中，X128发挥出了性能，拷贝速度直追X25E。

通过前面的测试，我们可以看到，主控芯片对SSD性能的影响有多大！即使存储芯片再快，没有好的主控也发挥不出性能。采用Indilinx主控芯片的海盗船X系列SSD性能明显领先于采用其他芯片的产品，甚至在某些方面超过了Intel方案，可谓是后来者居上。

英特尔X25-M 80GB PCB电路板背面

然而主控芯片之间不仅仅是性能的差距，还体现在稳定性与安全性上。我们看到，采用JMicron JM602主控芯片SSD的读写曲线波动比较大，而海盗船X系列和INTEL则平稳了许多，读写不稳定有时就会出现卡死的现象，如果主控芯片的处理能力比较强的话，就不会出现这种问题。而安全性更是一个隐性的指标，我们无法通过数据来进行量化它，但相信所有打算购买SSD的朋友都不希望自己存在硬盘中的数据无缘无故地丢失吧。

三星闪存芯片特写

目前，随着Flash芯片价格的下降，已经有不少SSD产品的价格降到了大众可以接受的水平，甚至一些山寨产品在容量上也大有赶超传统机械硬盘之势，但无论从性能角度讲，还是从安全性角度讲，还是尽力购买采用三星或Indilinx主控的SSD产品，毕竟对于SSD来说，主控芯片决定了一切。

英特尔为金士顿代工的X25E固态硬盘

性价比角度看，INTEL方案固然好，但价格实在不是一般人能够承受的，而JM602的确是便宜，但伴随的随机卡机现象和安全性实在不能让人放心。这样的话，海盗船X128就显得有一定性价比了。海盗船X128容量是intel X25E的4倍，性能相近，而价格仅和X25M同价。对高端用户而言，海盗船X128无疑是容量与性能的完美结合体。当然，论最佳性能，非定位于企业级的X25E莫属，可32GB售价4000元注定其只是形象产品而已！