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至尊极速 SanDisk Extreme II 评测

2013-6-19 23:42| 发布者: 心即空| 查看: 66135| 评论: 74|原作者: neeyuese

摘要：之前PCEVA在测试SanDisk Ultra Plus的时候，我就有预感SanDisk接下来会出Extreme II系列，现在为大家带来了国内第一片SanDisk Extreme II的评测

闪迪Extreme II理论介绍

产品图片：

包装盒内SanDisk Extreme II SSD，7mm转9.5mm的转接框，产品说明和保修手册。

240GB，5V 供电，电流1.6A，中国产。

硬件拆解：

从PCB正面图片可以看出SanDisk在主控以及DRAM缓存的四个角上使用了灌黑胶的做法，这样可以降低因冷热循环而导致锡球脱焊的风险。另外主控、缓存和颗粒紧贴外壳处都贴上了散热垫，以便于尽快将SSD内部热量传导至外部，用于降低内部工作温度。

本次测试的SanDisk Extreme II 系列固态硬盘采用的Marvell 9187 主控、外置缓存和闪存颗粒特写和其主要特征解析：

Marvell 88SS9187的主机接口支持最新的SATA 6Gbps Rev 3.1规范，业内最低运行/待机功耗。

SATA 3.1规范相比早先的规范主要有如下改进：

1.mini SATA接口支持的改进，增加了自动检测能力，去掉了原本专用的mSATA连接器，增加了互通性，例如支持在Mini PCIE上走SATA协议。

2.Zero-Power Optical Disk Drive（ODD）技术支持，减少了闲置光驱的耗电量。

3.硬件控制加强，让主机增加识别硬件设备的能力并做出优化。

4.LPM电源管理技术支持为必备条件，此技术针对SATA总线上的设备实行更好的降低能耗的优化。

5.Queued Trim Command的支持：

这条对Trim的改进非常重要，很多人都知道Trim指令能够帮助保持SSD性能，降低写入放大，提高SSD耐久度，但是之前的Trim指令被ATA协议层定义为一条non-queued command，那个意味着在发送Trim指令到设备之前，操作系统需要等待SSD上的IO操作全部完成，然后在SSD执行Trim指令并结束前，将不能接受任何的IO操作，所以每次发送Trim指令前都需要清空队列中的操作，间接的影响性能。现在如果固件支持这个技术，则在Trim的时候可以queue 起来一起发送Trim指令，大大提高效率，甚至做得好能够和原本queue里的Read和Write操作一起执行。（这个有待考证）

内部硬件RAID数据冗余支持，依靠特定固件可以在NAND出现问题的情况下恢复数据。

这个技术类似于SandForce的RAISE，Intel 320或者710的XOR，主要用于在某个颗粒里出现严重坏块的时候甚至坏整个Die的时候恢复出数据用的。在颗粒制程越来越新，稳定性越来越差的未来，这类技术是必须要拥有的。

主控的闪存接口支持8通道，每通道200MT/s带宽，每根通道硬件支持4CE，靠外部解码器和内部编码模式可以扩展到支持到最大16CE。

虽然依然是8根8bit数据通道，不过接口带宽从之前88SS9174的166MT/s最大提高到了200MT/s，这样在持续写入上可以表现得更加出色，而随机性能上也会有稍许提高。每通道硬件支持4CE，按照一个Die为16GB计算（19/20nm），则为64GB X 8通道，超过这个容量，随机性能势必受到影响。（当然还有个问题是映射表不够详细造成的）如果靠外部解码器加上内部编码模式可以扩展到支持最大16CE，那么单主控容量为最大2TB的SSD也不是不可能做出来。

ECC错误校验引擎能力提高（比新制程颗粒需求更高），元数据支持独立ECC。

ECC提高是意料之中的事，随着制程的改进，这个不提高就没法支持更先进的颗粒，如何降低成本呢？元数据支持独立ECC是个比较重要的功能，因为 Marvell支持的缓存容量普遍比较大，而大部分缓存存放的是映射表，也就是用户数据的元数据，众所周知内存也会出错，所以针对元数据进行独立的ECC 非常关键，不然会因为内存出个错造成整个盘都不认的情况哦。

针对映射表的需求，缓存容量最大支持到DDR3 1GB，支持适应性读写机制。

SSD的容量越来越大，需要的映射表容量也越来越大，随机性能要快，那么需要把映射表做到很细很细，其他的功能表也一概不能少，在自检前把颗粒上的映射表第一时间加载到缓存里，需要更新的时候再回写回颗粒上来提速是个比较有效率的提速方式，前提是固件内的映射表掉电后的反推修复算法要做的好，不然只会是造成大量丢盘的隐患。

持续读取性能封顶SATA 6Gbps，在稳定态下也保证最大约500MB/s的持续写入性能。

读取性能在上一代的主控上表现就非常不错了，不过还是在520MB/s附近，不过搭配莫纳主控后做到550MB/s以上也不是不可能了，至于写入性能，这个首先需要颗粒的容量要大，或者颗粒写入原本比较强（ABL架构），或者采用SLC Cache模式的操作方式，不然不可能做到。

以上这些都是Marvell 9187相比上一代主控增强的地方，不过具体有没有实施和增强多少要看厂商在固件和外围硬件上下的功夫了。

三星的DDR3 1600 256MB外置缓存提供了1MB：1GB的缓存/闪存映射表比率，这个比率在目前高端SATA SSD中看来是比较大的，足够存放详细的映射表，来达到高随机写入性能的目的。

19nm 64Gb eX2 2Plane ABL MLC NAND

众所周知，闪存厂商自己产品用的颗粒都精挑细选过（按照等级分Bin，例如Intel 520的Bin 1而Intel 330的Bin 2，虽然标称都是5000 P/E），SanDisk也不例外，自家产品的编号和卖给客户的产品编号规则完全不同。这是SanDisk目前19nm下最高等级的MLC颗粒，P/E 3000次，16KB Page，4MB Block，2 Plane，BGA封装的话最多可装入8 Die，此款颗粒跑在Toggle DDR 2.0模式下可以最大以400MB/s每通道的速度运行。（当然莫纳主控不支持那么高的速率）

ABL架构的解析:

ABL全称（All bit line），意思是在MLC的每根位线上都有连接到检测放大器，而检测放大器则是和页缓存互联的，所以可以单双页同时传输数据，因此这个技术能够大量提升MLC的写入性能，据测试基本接近2倍，而且相比传统HBL架构，在工作时闪存和闪存之间的干扰也降低了许多。之前的MLC架构是单/双位线共享单个检测放大器，也就是HBL（Half bit line）

本次测试的SanDisk Extreme II 系列固态硬盘采用的固件主要特征解析：

nCache架构的解析：

上面是官方的内部架构缩略图，为了方便起见，我自己画了张图，如图中所示，我来稍作解释：

1. nCache其实是用MLC模拟SLC的方式做为不怕掉电的缓冲区， nCache区只会缓冲随机数据（即使这个数据是1MB大小，但是只要是随机的，它就缓冲），相反不会缓冲持续数据（即使这个数据只有4KB，也不缓冲）。

2. 用MLC模拟SLC后，耐久度根据理论可以上升n倍以上，间接的等于是一层“防护盾”的形态。SanDisk用这层“防护盾”来抵御最容易增加写放大和消耗性能的随机写入。

3. 等到“防护盾”吸收了这部分难处理的数据后，再通过后台释放到“后勤部”（空闲的MLC 闪存），这个释放动作是后台的，用户不会有任何感觉，而且这个释放是持续的，也就是说写放大能够被控制在最小范围，使得“后勤部”在之后的垃圾回收中也能够处理的更轻松，减少了写放大。

那么到底这个nCache是增加了写放大还是降低了写放大呢？不好说，我只能说SanDisk巧妙的在没有物理分层（物理上非SLC和MLC 两种颗粒）的架构上进行了逻辑分层（逻辑上确立了SLC/MLC的分层和职能）。等于是用盾牌（nCache）去防御敌人（主机请求）最猛烈的进攻（随机写入），理论上来说是一种保证一定性能（针对家用级）和提高耐久度的做法。

有的网友会说，OCZ的产品也用了SLC Cache模式啊，但是我要说这里有很明显的区别，OCZ是不管持续还是随机都是先往SLC Cache里塞，而且是不塞满不罢休，后台则很激进的进行垃圾回收来保证官标性能，而官标性能又是SLC Cache的速度，这种做法和SanDisk的nCache还是有本质区别的。真的要说nCache和谁接近的话，我觉得和Samsung 840的TLC模拟 SLC Cache很接近，TLC的闪存编程非常复杂，如果完全按照公式样的编程操作需要消耗大量的SRAM/SDRAM容量，不但得不偿失而且操作中更容易出错，所以Samsung划分了SLC Cache的区域来缓冲速度，间接的降低了缓存消耗，同时很准确的找出了一个平衡点（这点SanDisk的nCache做的还不够完美），使得用户看上去TLC的速度就应该是这样的，根本不知道原来三星已经加了层SLC Cache在里面了。nCache等于是一个把多个4KB的随机小数据合并重组后高速释放入颗粒4MB大小的Block的桥梁。

DEVSLP电源管理的解析：

SanDisk Extreme II SSD支持DEVSLP 超低功耗模式，在SSD待机时能够完全切断SATA物理总线，相比之前的SATA低功耗模式（Slumber）更省电，进入真正的超低功耗模式，对移动平台电池的持久时间起到添砖加瓦的作用。（注：此功能同时也需要主板芯片组支持，当前主要面向超极本等）

高热节流技术解析：

当SanDisk Extreme II SSD的操作温度高于官标时，高热节流模式会被激活，SSD会禁用部分Die来迅速降低运行功耗来达到降低发热的目的，这个技术在一些突发状况和恶劣环境下显得非常有意义。

背面的PCB没有原件，但可以看到留出了许多电容的空焊位，而且看大小和数量不容小视。这个让我感觉SanDisk会在之后出企业级的可能性大增，目前Marvell 9187搭配掉电保护的SSD只有美光的M500，不过从美光的电容容量来看，保护的也不是用户数据，而是防止主控变砖，毕竟20nm的美光颗粒写入太弱了，根本来不及在那么短的时间里把缓存里的数据全写回去，只需要保证主控关键数据正确，也就算是搞定了，毕竟还只是属于消费级产品。

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