實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍卻性能過剩?探秘CPU對(duì)SSD性能的影響
發(fā)布時(shí)間:2016-01-25 責(zé)任編輯:susan
【導(dǎo)讀】關(guān)于處理器的發(fā)展,從最初的SATA SSD到PCI-Express SSD,再到現(xiàn)在的M.2 SSD。存儲(chǔ)的速度實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量的飛躍,同時(shí)近些年來TLC閃存大面積應(yīng)用,成本降低,不少SSD產(chǎn)品已經(jīng)到了要與HDD決一死戰(zhàn)的地步。
手機(jī)處理器近些年的高速增長(zhǎng),大有蓋過桌面PC處理器的趨勢(shì),人們很自然的認(rèn)為這是目前桌面性能過剩所致,從Sandy Bridge以來,除了處理器工藝從32nm進(jìn)入到14nm,功耗得到下降,人們升級(jí)CPU的動(dòng)力逐漸下降,主要原因莫過于疲乏的性能增長(zhǎng),于是乎性能過剩不僅是廠商用以麻痹用戶的手段,而用戶也會(huì)因?yàn)闊o性能瓶頸慢慢的接受了這樣一種性能步入中低速增長(zhǎng)的狀態(tài)。
從最初的SATA SSD,到PCI-Express SSD再到現(xiàn)在M.2 SSD,存儲(chǔ)速度的性能發(fā)生了顛覆性的變化,可以用飛來形容,同時(shí)近些年來TLC閃存大面積應(yīng)用,成本降低,不少SSD產(chǎn)品已經(jīng)到了與HDD決一死戰(zhàn)的時(shí)候。相對(duì)于傳統(tǒng)HDD硬盤,SSD確實(shí)有極速讀寫性能、超低功耗省電、防震抗摔等特性,這些極其重要的特性戳中用戶要害,才有了如今的繁華市場(chǎng),當(dāng)然SSD要想全面取代傳統(tǒng)硬盤,還需要在價(jià)格上給到用戶足夠的實(shí)惠。
SSD為什么快?4KB讀寫速度很重要
頭頂高速光環(huán),SSD自然是新裝機(jī)用戶的首選,因?yàn)橐粋€(gè)“快”字,傳統(tǒng)意義上用戶對(duì)于存儲(chǔ)速度“快”的理解不外乎持續(xù)讀寫速度,這在視頻、圖片等大文件傳輸時(shí)可以顯著節(jié)約時(shí)間。不過如果你細(xì)想你使用SSD是為了每天讀寫這些大文件嗎?實(shí)際卻是Windows系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間、游戲加載速度、應(yīng)用程序內(nèi)容加載時(shí)間等,實(shí)際上這些項(xiàng)目很大程度上是4KB小文件的讀寫。
計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)以4KB作為區(qū)塊大小
我們知道在早期HDD時(shí)代就已經(jīng)確立了4KB為基準(zhǔn)的模塊存儲(chǔ),SSD現(xiàn)在也沿用了4KB模塊化存儲(chǔ),簡(jiǎn)而言之,存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)部是以4KB為區(qū)塊進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。于是數(shù)據(jù)流就被分割成若干4KB模塊,而不足4KB的數(shù)據(jù)則單獨(dú)占用一個(gè)4KB存儲(chǔ)模塊。知道了4KB模塊后,我們就可以很容易的明白,存儲(chǔ)速度快就是4KB存儲(chǔ)模塊的填充進(jìn)度的快慢,從這一個(gè)角度來看4KB持續(xù)和隨機(jī)讀寫,基本是衡量存儲(chǔ)模塊的最重要指標(biāo)了。無論是在系統(tǒng)啟動(dòng)還是應(yīng)用程序運(yùn)行狀態(tài),計(jì)算機(jī)都在繁忙的進(jìn)行著數(shù)據(jù)的搬運(yùn)工作,4KB持續(xù)和隨機(jī)讀寫的快慢就直接導(dǎo)致了用戶在這些體驗(yàn)上的偏差。
單/雙/四核全模擬 測(cè)試平臺(tái)方法介紹
我們知道SSD的數(shù)據(jù)讀寫存儲(chǔ)都需要調(diào)用CPU線程來完成,特別是大量4KB文件尋址、讀寫勢(shì)必需要消耗不少的CPU資源,這樣SSD的存儲(chǔ)性能就和CPU的執(zhí)行能力構(gòu)成了對(duì)應(yīng)關(guān)系,這一點(diǎn)很容易被我們忽視,因?yàn)槲覀儽籆PU性能過剩的假象所迷惑,不然數(shù)據(jù)服務(wù)器為什么會(huì)宕機(jī),因?yàn)椴豢爸刎?fù)。當(dāng)然存儲(chǔ)設(shè)備的快慢不僅僅與存儲(chǔ)設(shè)備(SSD、HDD)有關(guān),還與CPU有一定的關(guān)系,當(dāng)然還有內(nèi)存等因素。
SSD性能旗艦三星950 PRO
實(shí)際上因?yàn)镃PU等性能引發(fā)的SSD性能差異我們已經(jīng)見識(shí),只是我們選擇性的將其忽略。例如存儲(chǔ)廠商發(fā)布的SSD產(chǎn)品,官方數(shù)據(jù)一般都非常漂亮,一方面這些數(shù)據(jù)都是在產(chǎn)品最優(yōu)秀性能時(shí)測(cè)出的(全新產(chǎn)品),另外在性能測(cè)試過程中,廠商也會(huì)盡量用了高性能的測(cè)試平臺(tái),不讓平臺(tái)成為SSD性能發(fā)揮的瓶頸,比如說CPU的性能、主板的存儲(chǔ)接口規(guī)格。
主流SATA 6Gbps SSD浦科特M6V
不過在實(shí)際測(cè)試過程中,特別是4K性能各個(gè)平臺(tái)給出的數(shù)據(jù)都或多或少存在一定的差異,這就是測(cè)試平臺(tái)差異造成的數(shù)據(jù)不同。
本文在測(cè)試過程中為了盡量減少瓶頸,采用了Intel Z170主板和Intel Core i7-6700K的平臺(tái),測(cè)試中將分組關(guān)閉核心數(shù)量、降低核心頻率研究CPU性能對(duì)SSD存儲(chǔ)性能的影響,另外為了更為全面的分析不同SSD的差異表現(xiàn),測(cè)試我們選擇了一塊常規(guī)SATA 6Gbps SSD浦科特M6V,和一塊M.2 SSD旗艦三星950 PRO,容量均為256GB。
由于采用的Core i7-6700K處理器為四核心,測(cè)試分別為單核、雙核、三核、四核模擬高中低端處理器,同時(shí)為分析處理器頻率對(duì)SSD性能的影響,測(cè)試分別選取了4.5GHz、3.2GHz、1.6GHz和0.8GHz四組頻率,而此時(shí)啟用全部CPU核心--四核。
性能過剩?實(shí)測(cè)CPU對(duì)SSD性能影響
上文介紹中,我們就介紹了SSD性能的重要評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)--4K讀寫,下面我們將使用AS SSD Benchmark和CrystalDiskMark兩款工具分別檢驗(yàn)各種不同配置下SSD的性能表現(xiàn)。
1.基準(zhǔn)測(cè)試工具量化CPU對(duì)SSD性能影響
首先進(jìn)行的AS SSD Benchmark測(cè)試,可以看出隨著CPU頻率的提升,SSD的4K讀寫性能逐漸提升,一直到超頻后的4.5GHz,無論是SATA 6Gbps SSD還是M.2 SSD其4K讀寫性能均呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢(shì)。
接下來的CrystalDiskMark測(cè)試,SSD的性能表現(xiàn)基本和AS SSD Benchmark相似,隨著CPU的頻率提升,SSD的4KB讀取和寫入都得到了顯著的提升。
接下來我們?cè)賮矸治鱿潞诵臄?shù)量對(duì)SSD存儲(chǔ)性能的影響,測(cè)試模式將CPU置于4.5GHz,分別在單核單線程、單核雙線程、雙核雙線程、雙核四線程、三核三線程、三核六線程、四核四線程、四核八線程條件下測(cè)試SSD的4K讀寫性能。
AS SSD Benchmark測(cè)試,無論是CPU核心數(shù)量的增長(zhǎng)還是線程數(shù)量的增長(zhǎng),搭配的SSD其4K讀寫性能都沒有明顯變化。
接下來的CrystalDiskMark測(cè)試,SSD的性能表現(xiàn)同樣和AS SSD Benchmark相似,CPU核心數(shù)量和線程數(shù)量的增加并未對(duì)SSD的讀寫性能造成影響。
多核無用 SSD讀寫性能只與頻率有關(guān)
2.實(shí)測(cè)4KB小文件讀寫速率
最后我們?cè)賮砜纯碈PU頻率對(duì)SSD讀寫4KB小文件的速率影響,測(cè)試僅以四核1.6GHz和4.5GHz兩種配置成績(jī)對(duì)比,并開啟CPU超線程技術(shù)。為避免性能瓶頸,測(cè)試以浦科特M6V SATA 6Gbps SSD作為基準(zhǔn),與三星M.2 SSD 950 PRO互相拷貝4KB小文件,使用Fastcopy記錄讀寫時(shí)間和讀寫速率。(測(cè)試文件包包含20000個(gè)4KB TXT文檔)
1.6GHz下SATA 6Gbps SSD平均讀取速率
4.5GHz下SATA 6Gbps SSD平均讀取速率
首先進(jìn)行的SSD讀取測(cè)試,CPU 1.6GHz頻率下,平均讀取速度為4.82MB/s,頻率提升至4.5GHz后平均讀取速率提升至13.6MB/s,性能提升幅度高達(dá)182%,相對(duì)應(yīng)的CPU頻率之間的差異為181%,基本一致。
1.6GHz下M6V SSD平均寫入速率
4.5GHz下M6V SSD平均寫入速率
接下來的SSD寫入測(cè)試,CPU 1.6GHz頻率下,平均讀取速度為4.36MB/s,頻率提升至4.5GHz后平均讀取速率提升至11.2MB/s,性能提升幅度高達(dá)157%,相對(duì)應(yīng)的CPU頻率之間的差異為181%,性能提升幅度與頻率差異有一定差異。
最后的結(jié)論
CPU--SSD性能依賴測(cè)試到此告一段落,單純以SSD來論,CPU性能過剩過于草率,雖然目前CPU已經(jīng)進(jìn)入14nm時(shí)代,無論是性能和功耗都達(dá)到了新的高度,但是從是測(cè)試數(shù)據(jù)我們可以看出,SSD 4K讀寫性能對(duì)于CPU有嚴(yán)重的依賴,即使超頻至4.5GHz的Core i7-6700K平臺(tái)SSD依然保持著較高的讀寫速度增長(zhǎng)趨勢(shì),至于瓶頸在什么時(shí)候出現(xiàn),目前的處理器恐怕都無法達(dá)到這樣的單核性能。
CPU對(duì)SSD 4K讀寫性能的影響,一方面因?yàn)槟壳暗挠布O(shè)計(jì)和操作系統(tǒng)無法很好的利用CPU的多線程特性來發(fā)掘出SSD的潛能,另一方面4K小文件的讀寫涉及到龐大的數(shù)據(jù)取址、讀取和寫入的操作,對(duì)于CPU自然提出了更高的要求,即使是SSD也只是提供了更快的數(shù)據(jù)通道形式,但是數(shù)據(jù)任務(wù)量并不會(huì)改變,所以未來要想獲得更好的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)體驗(yàn),除了不斷提升SSD性能,也請(qǐng)不要忽視了CPU的性能以及多線程的開發(fā)。
文章到這里,不知道讀者是否發(fā)現(xiàn),在以往的各大網(wǎng)站新品首發(fā)評(píng)測(cè)時(shí),我們總能發(fā)現(xiàn)各大媒體測(cè)試SSD性能時(shí)出現(xiàn)迥異的4K讀寫性能數(shù)據(jù),甚至判若兩款產(chǎn)品,這主要由于產(chǎn)品測(cè)試的平臺(tái)不同所導(dǎo)致。當(dāng)然除了SSD本身、CPU規(guī)格,影響SSD性能發(fā)揮還有很多因素,如主板SATA控制器、CPU PCI-E控制器、內(nèi)存頻率時(shí)序等都會(huì)影響到SSD性能的發(fā)揮。
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