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PCIe 3.0 NVMe 固態硬碟新選擇,Plextor M8PeY 性能實測

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固態熱門焦點品牌之一的 Plextor,日前正式開賣 M8PeY 與 M8PeG 兩款產品,依慣例採用 Marvell 控制器設計方案,而且是為 PCIe 3.0 x4 NVMe 規格。這對於講究性能,而且同時有品牌喜好的玩家而言,格外具有採購吸引力,讓我們透過 M8PeY 來一探究竟。

轉投電競議題,強化視覺設計並加入燈光效果

Plextor M8PeY
▲ M8PeY 配件組包含簡易安裝說明與售後服務指南、半高 I/O 擋板和螺絲。

推出 PCIe 2.0 x2 AHCI 規格的 Me6系列之後,Plextor 曾導入 PCIe 2.0 x4 AHCI 控制器,用於開發下一世代產品 M7e 系列,然而最終因故而沒有進入量產階段。取而代之的是 M8Pe 系列,換上新主流趨勢 PCIe 3.0 x4 NVMe 控制器,於 CES 2016 首度亮相、Computex 2016 正式發表,只不過實際上市時間一如以往稍有延遲。

M8Pe 產品規劃如同 M6e,本質上都是以 M.2(Type 2280、單面線路布局)為設計基礎,另外藉由搭配 M.2 轉 PCIe 轉接卡這方式,推出 HHHL(Half Height Half Length,半高半長)規格 AIC(Add in Card,介面卡)版本。M.2 版完整型號為 M8PeG,AIC 版本則是 M8PeY,兩種版本皆提供 128、256、512GB 與 1TB 容量選擇。

Plextor M8PeY
▲ M8PeY 散熱片融合電競常用紅、黑配色,並且加入 LED 發光效果強化視覺。

Plextor M8PeY
▲ 電路板為半高、半長規格,可自行將全高 I/O 擋板換裝成半高尺寸。

反觀 M6e 系列,受制於快閃記憶體顆粒搭配因素,最大容量選擇僅 512GB,M8Pe 較符合當前的高階應用需求。除此之外,M8Pe 系列都加上相同視覺質感的散熱片,這和 M6e Black Edition 一樣是基於散熱考量。畢竟控制器要處理 2GB/s 以上的資料吞吐量,所整併處理器性能等級必然在 SATA 6Gb/s 控制器之上,連帶而來的問題便是廢熱量比較高。

因此特別是 PCIe 3.0 x4 NVMe 規格產品,普遍需要利用散熱片來壓制熱量,以避免因過熱而引發降速問題,不像以前只是裝飾的作用大於輔助散熱。話雖如此,Plextor 還是盡可能強化 M8Pe 視覺感,主打電競風格設計。除了紅黑相間的配色處理,M8PeY 更在品牌標誌與上方配置一列 LED 燈號,能像同樣主打電競風格的主機板與顯示卡那樣閃閃發亮。


▲ 散熱片與電路板尺寸兩相比較,是具有相當份量。


▲ 散熱片包含品牌標誌與上方 LED 發光導光罩,另外和固態硬碟接觸部位有黏貼導熱膠加強


▲ LED 全數焊接在轉接板上,因此散熱片是沒有電源等線材與電路板相連。

跨入 PCIe 3.0 NVMe 世代,經典元素並未更動

M8Pe 系列採用控制器型號為 88SS1093,這是 Marvell 首款個人用 PCIe 3.0 x4 NVMe 產品,其實已經發布了好一段時間,但直到近期才開始應用在實體產品上。88SS1093 符合 NVMe 1.1 版規範設計,具有 8 個資料傳輸通道,內建自家第三代 NANDEdge LDPC(Low Density Parity Check,低密度奇偶檢查碼),支援 15nm 製程 TLC/MLC/SLC、3D NAND 等顆粒。

88SS1093 是基於 28nm 製程生產,內部包含三核心處理器,如前述是會有較高的廢熱量產生,因此 M8Pe 裝配散熱片絕非只是為了視覺效果考量。另外,礙於 M.2 Type 2280 單電路板可用空間限制,通常只會焊接 1 顆動態隨機存取記憶體。因此 Plextor 採用通俗容量配置策略,128、256、512GB 版本同為 512MB,而 1TB 倍增到 1GB。

Plextor M8PeY
▲ M8PeY 拆除散熱片全貌,產品核心仍然是以 M.2 模組搭配轉接卡構成。


▲ Marvell 首款一般定位等級 PCIe 3.0 x4 NVMe 控制器 88SS1093。


▲ SATA 電源輸入為輔助角色,通常而言無須連接即可正常運作。

快閃記憶體供應來源依舊,採用 Toshiba 製 Toggle 架構產品,官方規格註記是 15nm 製程 MLC 類型顆粒。我們取得樣品為 M8PeY 的 512GB 版本,電路板單面線路布局只有 2 顆快閃記憶體,概略解讀型號是為 16CE 堆疊封裝產品。而由產品設定容量可以看出來,Plextor 採用典型 OP(Over-Provisioning, 預留空間)設定策略,並未刻意加大占比。

另外可以發現,Plextor 仍然沒有導入 PLP(Power-Loss Protection,斷電保護)相關設計,無論是基礎的 FTL(Flash Translation Layer,資料轉譯層),或是包含待寫入資料等保護皆然。Computex 2016 期間我們曾詢問過相關事宜,官方表示因電力異常導致任一形式故障的機率不高,然而 PLP 在韌體撰寫部分有相當複雜度,因此並未將之列為附加功能。


▲ 維持採用 Toshiba 快閃記憶體,電路板上只配置 2 顆,型號是 TH58TFT1JFLBAEG。


▲ 動態隨機存取記憶體採用 Samsung 製 LPDDR3 顆粒,容量為 512MB。


(下一頁還有:性能實測)

受佇列深度設定影響,概觀性能差異大

在此搭配組合下,M8Pe 系列基礎性能是 1TB 版本最佳、512GB 居次,512GB 規格標示最高循序存取速度為讀取 2300MB/s、寫入 1300MB/s。另外向官方詢問 TBW(Total Bytes Written,總寫入位元組)資訊,512GB 設計約為 292TBW,意味每日資料寫入承受量 160GB,相當於 0.31DWPD(Device Write Per Day,裝置每日寫入量),建立在 5 年有限保固基礎之上。


▲ CrystalDiskInfo 偵測資訊:產品設定支援 DEVSLP(Device Sleep)省電模式。

這次 M8PeY 性能實測體驗,部分項目出現不如預期的結果,例如 ATTO Disk Benchmark 達到一定測試單位之後,存取速度狂掉到比 SATA 6Gb/s 機種還慢。官方解釋內容我們將之簡化來說,基於普羅大眾真實應用需求考量,M8Pe 系列韌體的佇列深度(Queue Depth)只設定在 256,因此跑分不見得會有亮眼的數據出現。

關鍵在於當傳輸指令超過 256 佇列深度時,傳輸介面主控端必須等待裝置分批消化,由於時間延遲增加自然會導致傳輸速度變慢。Plextor 指出,內部曾試驗將佇列深度提高到如 4096,確實是不會出現傳輸大量檔案變慢的問題。然而佇列深度調高除了會影響到反應時間,傳輸處理小檔案可能引發程序堆疊問題,同樣也是會導致存取速度下降。

這設定策略是 Plextor 經過權衡的結果,儘管跑分未必亮眼,但官方認為不會對真實使用體驗造成多大影響。在此前提下,姑且省去看似不盡理想的部分,M8PeY 在 ATTO Disk Benchmark 的 Neither 測試模式,不細分單位最高速度能達到讀取 2306MB/s、寫入 1301MB/s。這表現和官方標示值相符合,加計其他測試模式所得數據來看,表現並不亞於 Intel SSD 750。

Plextor M8PeY ATTO Disk Benchmark
▲ ATTO Disk Benchmark - Neither 測試模式:最高存取速度約為讀取 2306MB/s、寫入 1301MB/s,大單位測試表現不佳是受到佇列深度設定影響,下同。


▲ ATTO Disk Benchmark - I/O Comparison Random 測試模式最高存取速度約為讀取 1702MB/s、寫入 1338MB/s。


▲ ATTO Disk Benchmark - Overlapped I/O QD 8 測試模式最高存取速度約為讀取 2494MB/s、寫入 1290MB/s。

AS SSD Benchmark 基本測試並未出現相同狀況,Seq 項目表現達讀取 2153.96MB/s、寫入 1246.86MB/s,單論最高速度也是優於 SSD 750。不過 4K、4K-64Thrd 項目,M8PeY 只有 4K 讀取領先,其於都是 SSD 750 領先不等幅度。因此讀取與寫入子評分,以及總評分都是 SSD 750 較佳,M8PeY 只有最高存取速度占優勢。

Plextor M8PeY AS SSD Benchmark

▲ AS SSD Benchmark 測試:4K 表現讀取 44.32MB/s、寫入 140.03MB/s。


▲ AS SSD Compression-Benchmark 測試:讀取曲線出現劇烈波動,速度一度降低至 1355MB/s 附近,官方表示這和佇列深度設定有所關聯。

Anvil’s Storage Utilities 讀取方面,M8PeY 在 Seq 4MB 項目表現僅 1747.44MB/s,落後給 1956.06MB/s 的 SSD 750,此外 4K QD16 也是稍微落後,其餘讀取表現都高出不同程度,尤以 128K 單位達到倍數之差最多。寫入最高速度則是 M8PeY 領先,1286.43MB/s 對上 949.91MB/s 差距並不小,但 4K 和 4K QD16 是 SSD 750 表現較佳。

Plextor M8PeY Anvil’s Storage Utilities
▲ Anvil’s Storage Utilities 測試:讀取 1747.44MB/s、寫入 1286.43MB/s,總評價 10395.84 分。

CrystalDiskMark 讀取速度是 M8PeY 占上風,不過除了 Seq 差異達 300MB/s 以上之外,其餘項目是相當接近。寫入方面 SSD 750 在 Seq 項目未達 1000MB/s,M8PeY 視存取模式有 1056~1309MB/s 表現,但 4K 與 4K Q32T1 項目是 SSD 750 取得領先,其中 4K 有超過 310MB/s 的表現,反觀 M8PeY 並未達到 200MB/s。

Plextor M8PeY CrystalDiskMark
▲ CrystalDiskMark 測試:4K 表現在讀取 49MB/s、寫入 192MB/s 上下。

綜觀前面幾項數據,可以看出 M8PeY 大致的性能傾向,與指標性產品 SSD 750 相較下,最高存取速度大多能夠達標。但是在 4K 暨不同佇列深度測試條件,SSD 750 基於控制器、快閃記憶體搭配組合,再加上韌體設定策略差異因素,特別是在寫入大多能有更好的表現。如 TxBENCH 所得結果同樣如此,SSD 750 在 4KB QD1 領先相當幅度,4KB QD32 則是稍微超前。


▲ CrystalDiskMark 測試:4K 表現為讀取 47.597MB/s、寫入 156.803MB/s 上下。

HD Tune Pro 測試結果顯示,SSD 750 表現是比較合乎多數人期待,其讀取最高 1782.6MB/s、最小值 1603.1MB/s,寫入則為最高 953.5MB/s、最低 879.1。反觀 M8PeY 讀取為最高 1228.7MB/s、最小值 1054.6MB/s,至於寫入是落差更大的最大值 1097.8MB/s、最小值 546.3MB/s。PCMark 8 測試結果亦然,M8PeY 總評分 4966、頻寬 295.45MB/s,低於總評分 5063、頻寬 475.30MB/s 的 SSD 750,這些表現並不亮眼。


▲ HD Tune Pro 讀取測試:最大值 1228.7MB/s、平均值 1214.0MB/s。


▲ HD Tune Pro 寫入測試:最大值 1097.8MB/s、平均值 678.0MB/s。

Plextor M8PeY PCMark 8
▲ PCMark 8 Storage 測試:總評分 4966 分、頻寬 295.45MB/s

 

(下一頁還有:進階性能測試、總評)

性能一致性表現兩極化,真實影響有待探討

進階效能測試階段,首先利用 Anvil’s Storage Utilities 測試佇列深度的性能表現,512GB 容量規格標示為讀取 260000IOPS、寫入 250000IOPS。實測讀取在 16 深度及其以內,表現是相當接近 SSD 750,而後差距拉開表現居中。至於寫入方面 SSD 750 有著極佳的一致性表現,但 M8PeY 開低走高在 16 佇列深度時超越 SSD 750,佇列深度 32 與 64 都超前領先一定幅度。


▲ Anvil’s Storage Utilities 進階讀取測試:最高表現 275552IOPS。


▲ Anvil’s Storage Utilities 進階寫入測試:最高表現 238170IOPS。

PCMark 8 Storage Consistency 測試結果同樣不甚理想,官方針對這點也做出解釋,指出是因為 M8PeY 的 OP(Over-Provisioning,預留空間)設定比例較低,不利於 Storage Consistency 這牽動 Trim、GC(Garbage Collection,垃圾回收)等機制的測試模式。OP 占比和產品標示容量為聯動關係式,例如 512GB 與 480GB 兩款產品,後者就是 OP 設定比較高。

就所得結果而言,M8PeY 只有 Battlefield 3 讀取表現出色,其餘測試結果不只墊底,嚴格來說甚至不如自家 SATA 6Gb/s 機種。有趣的是單純就性能一致性角度來看,M8PeY 平穩度其實頗為出色,這讓人想起 SandForce 控制器,只不過難掩速度偏低的事實。至於這測試結果會如何反應在真實使用體驗,坦白說短時間內測試難以一併窺探之,因此我們予以保留。

Plextor M8PeY PCMark 8 Storage Consistency
▲ PCMark 8 Storage Consistency - BF3 讀取頻寬:讀取速度不僅突出還相當平穩。


▲ PCMark 8 Storage Consistency - BF3 寫入頻寬:沒能像讀取有突出的表現,而且數值偏低

Plextor M8PeY PCMark 8 Storage Consistency
▲ PCMark 8 Storage Consistency - Photoshop Heavy 讀取頻寬:平穩性極佳但速度不甚理想。


▲ PCMark 8 Storage Consistency - Photoshop Heavy 寫入頻寬:與讀取相仿,很平穩但是不夠快。


▲ PCMark 8 Storage Consistency - Word 讀取頻寬:曲線大多穩定,但速度依然是墊底。


▲ PCMark 8 Storage Consistency - Word 寫入頻寬:一致性同樣很好,惟獨速度不佳。

M8PeY 在概觀與進階性能測試階段,出現一些不甚理想的結果,還好 4K 隨機寫入性能一致性,看到 Plextor 向來水準之上的表現。我們設定為佇列深度 32、100% 隨機、4K 寫入,取連續測試 3 小時的結果來看,M8PeY 在寫入達 75 分鐘及其之前,表現是在 SSD 750 之上。而後雖然被超越,但是差距落在 2000~3000IOPS 附近,整體表現算相當不錯。

Plextor M8PeY 4K Random Write

▲ IOMETER - 4K 隨機寫入測試:測試結尾一度飆上 54711.4IOPS,就整體變動而言,大致上是比較趨近 26000IOPS 左右,表現算是不俗。


▲ 測試結尾附加資訊:長時間連續測試終止後,立即透過 CrystalDiskInfo 查看溫度,尚未達到官方所設定過熱保護臨界點,溫度和我們測試所得結果並沒有關聯。

跑分表現未達完美,但價格策略具有吸引力

就 M8PeY 產品本質設計而言,採用玩家普遍喜好的 Marvell 控制器,搭配市場主流之一 Toshiba 快閃記憶體,此配置確實具有相當吸引力。然而 Plextor 是否會從善如流,在未來釋出能繳出亮眼跑分成績的新版韌體,這點靜觀其變。除了改變韌體設定策略之外,Plextor 或許也能想想該如何證明,這並不會對真實使用體驗造成太多影響,應該同樣能為 M8PeY 賣相加分。

就台灣市場來看,指標性產品無非是 Intel 的 SSD 750,相近容量級距產品 400GB 市場參考價格為 10,700 元。M8PeY 定價看似有點高,但實際銷售價格接近 5 折,如測試版本 512GB 實為 7,690 元左右。這價格策略相當犀利,形同宣判任一 PCIe AHCI 規格產品出局,和設計規格等級更高的 SSD 750 之間也有一定價差,因此我們認為 M8PeY 值得列為採購候選產品。

廠商資訊

Plextor  http://www.goplextor.com/tw

測試平台

  • 處理器:Intel Core i7-4770K
  • 主機板:Asus Z97-PRO(Wi-Fi ac)
  • 記憶體:Kingston HyperX Genesis PnP DDR3-1600 4GB x 2
  • 系統碟:Kingston HyperX SSD 240GB
  • 作業系統:Windows 10 Pro 64bit 中文版

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