首款7GB/s SSD！三星980PRO 1TB评测：永恒的1.8GB/s缓外写入速度

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*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。

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