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一、前言：首款满血的PCIe 4.0 SSD到来

时代在变，然而思维陈旧的人会始终难以适应时代的变化！很多人无法理解ARM处理器的性能超越X86处理器，最强的RISC处理器（精简指令集）比不上最弱的CISC（复杂指令集）处理器似乎就是天经地义，苹果M1处理器的诞生颠覆了很多人的认知。

在SSD领域也有同样的情况，似乎MLC闪存天生就比TLC高贵，TLC SSD再怎么努力也赶不上最弱的MLC。而三星980PRO SSD的诞生同样将颠覆大多数玩家对于TCL SSD的认知，这是三星第一款采用TLC闪存的顶级SSD产品，也是第一款满血的PCIe 4.0固态硬盘。

1、PCIe4.0 x4的理论带宽

下面是PCIe个版本链路性能指标：

有很多同学奇怪为什么PCIe通道的传输率的单位使用GT/s而不是我们常见的Gbps。主要原因是传输率还包括不提供额外吞吐量的开销位，比如 PCIe 1.x和PCIe 2.x使用8b / 10b编码方案，会占用了20%的原始信道带宽，也就是实际吞吐量只有传输率的8成。

PCIe 3.0的物理层协议使用了全新的128b/130b编码方案，也就是说有效吞吐量可以达到原始信道带宽的128/130。因而，PCIe 3.0协议的每一条通道的实际带宽= 8.0GT/s * 128 / 130/8=984.6MB/s。那么PCIe 3.0 x4就能提供3938MB/s的吞吐量。

PCIe 4.0协议的传输率翻倍到了16GT/s，同样也是使用了128b/130b编码方案，PCIe 4.0 x4的吞吐量可以达到7976MB/s，是PCIe 3.0 x4的二倍。

2、PCIe4.0 SSD的理论速度是最高可以达到多少？

任何数据PCIe系统传输，都会产生一定的开销。PCIe设备是以TLP的形式发送报文的，数据报文在Device Core产生之后，在分别经过事务层(Transaction Layer)、数据链路层(Data Link Layer)、物理层(Physical Layer)之后会依次被增加ECRC，Sequence Number，LCRC，Start，END等数据块。

PCIe 3.0/4.0 中一个TLP最高可以携带4096Bytes有效数据，不过通常它会受到设备以及主板支持的共同限制，多数情况下被限制在256Bytes。

TLP heade长度可选12Bytes或者16Bytes，Memory Read/Write TLP中采用32位地址时，TLP heade长度为12Bytes，采用64位地址时TLP heade长度为16Bytes

因此PCIe 3.0/4.0 中TLP的有效数据率=256/（4+2+16+256+4+4）=89.5%。

那么PCIe 4.0 SSD可达到的最高理论带宽应该=7976 MB/s *89.5%=7138MB/s

3、如何才能达到PCIe4.0 SSD最高理论速度？

简单的说就是主控和闪存的关系!

主控的最高速率=接口速率x通道数/经验倍率。比如群联的PS5016-E16主控。这款主控使用800MT闪存接口，8个通道理论上可以达到6.4GB/s，经验倍率是1.28，于是实际上最高只能支持6.4GB/s÷1.28=5GB/s。这数字与7138MB/s相去甚远。

三星Elpis同样也是8道通主控，不过闪存接口速度高达1200MT/s，扣掉1.28的经验倍率，实际带宽=1200*8/1.28=7500MB/s，已经超过PCIe 4.0 x4的理论带宽上限。

当然，就算主控再强，没有与之匹配的闪存肯定也无法发挥应有的性能。

三星980PRO 1TB SSD采用的是第六代V-NAND TLC闪存颗粒，堆叠层数从第五代的96层提升至136层，增加了约40%的单元。这颗闪存充分利用三星独创的“通道孔蚀刻”技术，通过建立一个由100多个层组成的导电晶片堆栈，从上到下垂直穿孔，形成均匀的三维电荷阱闪存（CTF）单元，堆叠层数从第五代的96层提升至136层，增加了约40%的单元。

同时，三星还进行了更优化的电路设计，使其能够实现比第五代V-NAND更快的数据传输速度，而写入操作的时间少于450微秒（μs），读取操作的时间少于45μs，这2个指标都比上代提升了10%以上。

4、PCIe 4.0 SSD的前景

2019年7月AMD Zen2处理器发布的时候，PCIe 4.0还是曲高和寡。仅仅在一年多的时间，现在主流设备已经全面拥抱PCIe 4.0了。

AMD最新一代的RX 6000显卡，NVIDIA的RTX 30系显卡均支持PCIe 4.0，Intel的Z490主板绝大部分也支持PCIe 4.0(需要搭配第十一代酷睿处理器)，AMD的B550、X570主板也早以支持PCIe 4.0。另外，微软和索尼的次世代主机Xbox Series X和PS5也都采用了PCIe 4.0 SSD。

PCIe 4.0 SSD的另外一个意义就是，等到明年微软正式推出DirectStorage技术之后，三星980PRO可以凭借7000MB/s的读取速度做到秒进游戏，这也是很多玩家期盼已久的事情。

三星980PRO SSD的详细规格如下：

我们此次测试采用的是三星980PRO 1TB SSD，写入寿命为600TBW，售价为1899元，今年晚些时候，2TB版本也会上市。

二、外观：LPDDR4 DRAM缓存 + 铜箔散热标签

m.2 2280规格，容量1TB。

正面的贴纸标注有产品的型号、容量、产地以及序列号等信息，用户可以将此信息与包装盒上面的SN码进行对比，看看是否有二码合一。

背面的铜箔贴纸，有各种认证信息。铜箔是用来增强散热。

PCIe 4.0 SSD发热巨大总所周知，传统SSD用的纸标签阻挡了SSD热量向外传递。980PRO使用的是铜箔标签，能以最快的速度将SSD产生的热量传递到媒介。

铜箔散热标签在拥有良好散热效能的同时，相比传统的带散热片可以更轻松安装入笔记本电脑。

揭掉正面的贴纸可以看到2颗闪存、一颗DRAM缓存以及主控。

三星Elpis主控，采用8nm制程工艺，能够同时处理128个I/O队列，是前代Phoenix主控的4倍，是UBX主控的16倍（三星950PRO使用）。

右边是三星的LPDDR4 DRAM缓存，容量1GB。

三星第六代V-NAND 3-bit MLC颗粒，在前代96层单堆栈结构基础上增加了约40%的单

元。单Die容量512Gb，采用8Die封装，单颗NAND容量可达512GB。

三、基准性能测试：读取速度可达6700MB/s

测试平台如下：

参与本次测试的SSD产品

1、CrystalDiskInfo信息识别

我们手上有2块三星980PRO 1TB SSD。此前在Zen3的评测中大量使用，其中一个的写入量已经达到了32TB，另外一个也有3TB。

2、AS SSD

写入量3T的三星980 PRO 1TB测试成绩。1GB的读写测试分数为8966，顺序读写速度分别为5532MB/s和4082MB/s；4K随机读写速度分别是82MB/s、202MB/s。

然后做10GB读写测试，得分达到了9012，甚至比1GB容量测试的分数更高。顺序读写速度分别为5563MB/s、4065MB/s；4K随机读写速度分别是82MB/s、204MB/s。

这是写入量已经达到32TB的三星980 PRO 1TB SSD，不论是顺序还是4K随机读写速度都出现了一定程度的下滑。总分也从9000分跌到了8200左右。

上面是AS SSD BenchMark 1GB的数据测试结果。在顺序写性能方面，三星980PRO 1TB比同为PCIe 4.0的影驰HOF 2TB快了将近1200MB/s、写入快了200MB/s。其他三款PCIe 3.0 SSD的读取速度都在3000M/s以下，写入不过与2900MB/s。

在4K性能方面，三星980PRO 1TB的读取速度达到了82MB/s，写入202MB/s，均傲视群雄。

下面的测试都是在成绩更好的SSD上面进行。

3、CrystalDiskMark

在CrystalDiskMark测试中，三星980 PRO 1TB SSD的顺序读取速度达到了惊人的6735MB/s，写入速度也有4949MB/s；4K读写速度分别为89MB/s和232MB/s。

在进行32GB的测试时，各项数据反而更好了。顺序读写速度分别为6710MB/s、4956MB/s，4K读取速度为91MB/s，4K写入速度232MB/S。

在顺序读写方面，三星980PRO 1TB比影驰HOF 2TB快了将近2000MB/s，写入也快了700MB/s。如果是和PCIe 3.0 SSD相比，三星980PRO 1TB几乎能达到2倍的性能。

4、ATTO Disk Benchmarks

从ATTO Disk Benchmarks结果来看，对于0.5KB的小文件读写，三星980 PRO 1TB SSD也能达到51MB/s以上的速度。32K的时候，写入达到了2600MB/s，读取速度为3470MB/s。从256KB开始，写入速度稳定在4.2GB/s左右，读取速度则能达到6GB/s。

在对4096KB大小的文件进行读写时，三星980PRO 1TB的读取速度比影驰HOF 2TB快了1640MB/s，写入快了260MB/s。

不过在对512Bit大小的文件进行读写时，三星980PRO 1TB与影驰HOF 2TB之间没有太过明显的差异。

四、900GB文件拷贝测试：全程保持1.8GB/s的写入速度

三星980 PRO 1TB SSD的实际容量是931GB，我们将890GB的数据从其中一块980 PRO 1TB SSD拷入到另外一块，看看这块SSD的缓外写入速度能有多高。

复制的文件总容量为866GB，共190个文件，在2块980 PRO 1TB SSD之间进行拷贝。

在初期阶段，复制速度达到了2.7GB/s。

大约在120GB的时候，SLC缓冲区耗尽，写入速度跌为1.8GB/s。

在全部866GB数据拷完之时，写入速度依旧是1.83GB/s。

2、惠普EX950 1TB SSD写入测试

同样也是866GB数据从三星980 PRO 1TB SSD写入到惠普EX950 1TB SSD中，初期的速度能够达到2.45GB/s。

写入150GB之后，速度降为936MB/s。

在写入600GB之后，写入速度进一步降低到了543MB/s，直到完成所有文件的拷贝依旧保持在这个速度。

3、三星960PRO 512GB SSD

三星960PRO 512GB SSD的实际容量是476GB，我们向其中写入433GB的数据。

三星960PRO 512GB在很长一段时间内都能保持1.75GB/s的写入速度，大约在写入200GB之后，速度还是逐渐下跌，在写入了380GB之后，写入速度降到了1.48GB/s。

最终在拷贝进度将近完成的时候，写入速度已经降到了1GB/s的样子。

4、影驰HOF 2TB SSD写入测试

从三星980 PRO 1TB SSD中写入1TB数据到影驰HOF 2TB SSD中，整个过程很奇怪。写入速度大多数时候保持在900MB/s以上，但是也经常会串到2.7GB/s，只是无法在这个速度下维持太久。

5、英睿达P5 1TB SSD写入测试

英睿达P5 1TB SSD开局强，前面300GB写入都能保持在2.45GB/s。

写入300GB之后会掉到940MB/s。

写入450GB之后，速度掉到了250MB/sz左右并一直维持到最后。

上图是汇总的数据，三星980PRO 1TB SSD无疑是最稳定的，到最后一直都保持着1.8GB/s的写入速度。

三星960PRO大致在写入一半容量之后会开始降速，不过最终也有1GB/s的写入速度，MLC颗粒的实力还是不容小觑。

影驰HOF 2TB的表现也不错，最低速度也没有低于900MB/s，并且经常能串到2.7GB/s，只是不能维持太久。

剩下2款SSD到最后写入速度只能540MB/s，甚至是250MB/s。

六、总结：最强消费级SSD

事到如今，如果你还在纠结TLC与MLC，只能说思维已经跟不上时代了。毫无疑问，三星980PRO 1TB SSD是我们所测试过的最强的消费级固态硬盘，即便是MLC SSD，也很难找到比它更强的！

在写入速度方面，三星980PRO 1TB SSD在133GB的SLC缓存容量之内可以达到2700MB/s，缓外速度依然高达1.8GB/s，就算SSD容量全部耗尽的情况下依然能够保持1.8GB/s的写入速度，我们还是第一次见到这样的情况。

相比之下，采用MLC闪存颗粒的前代产品三星960PRO，在进行高负荷写入测试时，随着可用容量的变少，写入速度会从1.8GB/s掉到1.1GB/s。

而市面上其他同价位的PCIe 4.0 SSD，缓外写入速度最高只能达到三星980PRO 1TB SSD的一半，顶级的PCIe 3.0 SSD比如惠普EX 950 1TB是540MB/s同样远远不及三星980PRO 1TB SSD。

在读取速度方面，得益于Elpis主控以及136层的第六代V-NAND闪存，三星980PRO 1TB SSD实测读取速度可以达到6600MB/s，同样远高于市面上其他PCIe 4.0 SSD。