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影响SSD性能的主要因素有哪些?机械硬盘掉速问题

网络 2023-02-13 05:59

SSD固态硬盘现在成为装机配置中的必选产品,动辄500-600MB/秒的读写速率,可能由于显卡、SSD设置不对,SSD的性能没有真正发挥下来。硬盘掉速问题最早来源于机械硬盘,性能多达5倍于机械硬盘的SSD进一步放大这种问题。

机械硬盘的掉速问题从“4K没有对齐”开始,当时率先采用4K低格的机械硬盘掉速严重,它的读写速率表现就像过山车,此起彼伏。其速率频繁掉到0MB/秒,几乎接近停滞状态。

机械硬盘掉速问题

如果说机械硬盘有这个问题,那么到读写速率500-600MB/秒的SSD,可就不是少10-20MB/s,并且SSD还衍生出新的掉速问题,让网友们防不胜防。

■影响SSD性能发挥的主要几个点:

1、AHCI模式,即串行ATA中级主控插口,是在Intel的指导下,由多家公司联合研制的插口标准。支持NCQ技术和热插拔。硬盘在接到读写指令后,会依照指令对访问地址进行重新排序,大大降低了读取时间,使数据传输更为高效,同时也有效地延长了硬碟的使用寿命。

2、4K对齐对SSD性能的影响大,但是Win7及以上的操作系统分区都是手动4K对齐的,这里就不讲了。

3、SATA2.0和SATA3.0接口的速度相差一倍,用户没有分清两种插口,将SATA3.0 SSD接入SATA2.0插口,白白浪费SSD的性能。

4、节能(CPU节能和电源节能管理)关闭节能的话,CPU会保持默认的显存不变维持高性能,而开启节能的话,CPU会手动降频进而影响SSD性能。

■使用不当一:SSD运行IDE模式

随着SATA接口的发展,硬盘的读写速率飞越提高,传统的IDE模式早已未能满足SSD固态硬盘的性能要求。AHCI(Serial ATA Advanced Host Controller Interface)应运而生,又名串行ATA中级主控插口/高级主机控制器接口。AHCI通过包含一个PCI BAR(基址寄存器),来实现原生SATA功能,因此它主要是给SATA接口硬碟使用。

▋IDE:无法发挥SATA硬盘性能 却不能淘汰

IDE接口可以淘汰,IDE模式却顽强生存

IDE的中文全称为“Integrated Drive Electronics”,即“电子集成驱动器”,它的原意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬碟驱动器。老旧的IDE接口现在淘汰,兼容性良好的IDE模式却保留至今。

▋AHCI:除RAID之外 最能发挥SATA硬盘性能

AHCI为SATA接口而生

AHCI容许储存驱动程序启用中级串行ATA功能,如本机命令队列和热插拔,因此理论上它能最大能提升SATA硬盘约30%的速率。AHCI是现有的SATA硬盘主控插口中,除了复杂的磁盘阵列模式之外,最能发挥SATA硬盘性能。

下面我们实测的三星850 EVO 250GB SSD在IDE和AHCI两种模式下,使用AS SSD软件所测试的读写速率。

IDE模式成绩

AHCI模式成绩

4k对齐后开机慢_4k对齐后ghost装系统_系统装好后再4k对齐

我们对比三星850 EVO 250GB SSD的AHCI和IDE模式成绩,两者的性能差别悬殊,它的性能衰减远远小于“4K不对齐”。

所谓4K对齐,实际指的是4K高级格式化,要求硬碟磁道4K对齐。4K高级格式化标准规定,硬盘磁道大小从当前的512字节迁移至4096字节(或4K)。这项修改会提升低格效率,从而有助于硬碟行业提供更高的容量,同时提供改进的错误纠正功能。

4K高级格式化说明

当然,这些是在4K对齐之下的益处,要是SSD没有4K对齐,会是什么样一个结果呢?

▌SSD 4K不对齐会是啥性能?

我们使用AS SSD软件,进行4K对齐实验。笔者使用分区精灵软件,选择32K字节,然后自动将“单元大小”调整为31K,这款SSD随后4K未能对齐。

注意左上角容量上方的“31K - BAD”为4K未对齐

注意左上角容量上方的“132096K - OK”为4K对齐

我们对比4K不对齐和对齐的三星850 EVO 250GB SSD,最后的AS SSD项目得分(669分 VS 1205分)相差近一倍。其中差异最大的当属4K-64Thrd成绩对比,即4K字节-64队列深度模式下,4K不对齐的三星850 EVO 250GB SSD的成绩惨不忍睹。

稍微老一些的显卡,比如B85/Z77/H77显卡仅部份具备SATA3.0接口,剩下全为SATA2.0插口。SATA2.0插口速度只有300MB/s;SATA3.0接口速度提升一倍。用户一旦接错插口,SATA3.0 SSD的读写速率增长程度同样可以多达一倍。

SATA2.0/3.0插口

我们用一块三星850 EVO 250GB SSD进行实验,分别在SATA2.0和3.0两种插口,使用CDM软件进行测速。

实测SATA3.0接口速度

实测SATA2.0接口速率

三星850 EVO 250GB SSD在SATA3.0和SATA2.0插口的速率,其中Seq读写速率相差近一倍。这和AHCI/IDE模式的性能增长程度有得一拼。

■CPU节能选项开启 影响SSD的性能

CPU开启节能选项以后,除了可能增加CPU频度,同时可能增加外部总线插口单元的运行速率。而CPU正是通过主板BIOS的节能选项来影响SSD的性能:

CPU节能选项/开启(Auto)

笔者使用的Z87主板BIOS,提供CPU Enhanced Halt(C1E)(系统闲置状态时的CPU节能功能)、C3/C6/C7 State Support(比C1E更深层的节电模式)、CPU EIST Function(Intel CPU节能技术)等四个节能选项。

CPU节能选项/关闭(Disabled)

这些CPU节能选项默认为“Auto”,即开启节能状态;当用户选择“Disabled”,即为关掉节能状态。下面我们将三星850 EVO 250GB SSD在开启与关掉节能模式下运行,SSD测试的成绩差别有多大?

● AS SSD Benchmark

随机读写性能是固态硬盘的关键指标,其单位为IOPS,即每秒进行读写(I/O接口)操作的次数。它对应整个系统的总线带宽。当我们开启CPU节能选项,CPU的频度降下来,发送指令急剧变慢,I/0插口处理的操作次数减低,因此IOPS的影响最深。

CPU节能选项/开启状态

CPU节能选项/关闭状态

差距较大的读写IOPS项目,增益部份囊括4K读取/写入IOPS、512B读取IOPS(蓝色方框);减弱部份囊括4K-64 Thrd写入IOPS、512B写入IOPS(红色方框)。AS SSD总分也反应出节能前后的性能,差距11分。

4k对齐后开机慢_系统装好后再4k对齐_4k对齐后ghost装系统

我们通过实际事例剖析4种硬碟/SSD的掉速现象,其中4K没有对齐问题,对于机械硬盘来说,如果长久保持这些状态,返修率急剧飙升,用户的硬碟将面临换货的危险。无论机械硬盘或则SSD,这些问题可由用户发挥主观能动性解决:

1、怎么让SSD工作在AHCI模式

Z87 BIOS内 硬盘模式的选择界面 包括IDE、AHCI及RAID

AHCI模式可以明显提高硬碟性能,它适用于台式机/笔记本电脑。网友可在中级阶段选项的“SATA设置”中找到选择界面,一般它具有“IDE”、“AHCI”、“RAID”三种模式。

2、SSD怎么4K对齐?

Win7/8/10磁盘管理器是最快捷的4K对齐工具

在Win7/Win8/Win10系统下,如果你的硬碟在使用windows磁盘管理器进行操作前,没有进行过分区操作,那么系统磁盘管理器进行第一次分区时会手动帮你进行对齐。

不过Win7/8/10操作系统下分区限制较多,扩展性能较差,我们更多的是利用第三方软件进行4K低格并进去分区。

3、怎么选择SATA3.0接口

我们须要解决SATA3.0接口插对的问题,部分显卡在插口附近标明SATA3.0或则SATA 6Gbps字样;其次是SATA3.0接口和SATA2.0插口颜色不一样,数量少的同色插口通常为SATA3.0。目前中高档的Z87/97/170显卡、AMD主流显卡实现全部SATA3.0接口化。

4、CPU节能是否提升SSD性能

CPU节能关掉对SSD的性能有一定影响,对于高档配备大功率主板的PC主机来说,用户须要在节能和高性能之间做选择。笔记本用户可开启CPU节能,毕竟电瓶继航力更为重要。