金士頓固態硬碟怎麼樣

隨著電腦硬體的更新，NVMe已經取代SATA成為固態硬碟的首選協議。近日金士頓推出了全新的入門級NV1系列，採用PCIe 3。0 x4介面和NVMe 1。3協議，提供500GB、1TB和2TB三種容量選項，本次我們評測的是2TB版本。

NVMe協議支援HMB主機記憶體快取特性，對於入門級常見的DRAMLess無快取方案SSD有效能加成，這一點是SATA協議所不具備的。

金士頓NV1 2TB使用了單面PCB佈局，對於輕薄膝上型電腦非常友好，單面2TB大容量對於硬碟安裝位置緊缺的膝上型電腦來說是一個好訊息。

我們手中的這顆金士頓NV1 2TB樣品使用了群聯PS5013-E13T主控方案，搭配3D QLC快閃記憶體，僅代表本次測試樣品的情況。

測試平臺及資訊識別

測試平臺：

CPU：Intel Corei9-11900K@5。1GHz

主機板：技嘉Z590 AORUS PRO AX

記憶體：DDR4-3600 8GBx2

硬碟：OCZ VT150 240GB（系統盤）

金士頓NV1 2TB（FW：EDFK5N09）

系統：Windows 10 20H2

驅動：微軟預設stornvme

設定：除特別說明以外，關閉ASPM及APST節能

CrystalDiskInfo資訊識別：

CrystalDiskInfo已經可以滿足我們對NVMe SSD健康資訊的全面識別需求。如果需要更多高階功能，可等待未來KingstonSSD Manager更新後提供對NV1的支援。

Smartmontools資訊識別：

Smartmontools是一個開源工具軟體，可以識別NVMe固態硬碟的溫度限制資訊以及APST預設，這些資訊同NVMe固態硬碟的節能及熱管理策略有關。

此外，smartmontools還可以檢視NVMe固態硬碟的過熱事件歷史（次數和持續時間），Thermal Temp 1Transition Count和Total Times這些記錄是永久性和累積性的，不會隨關機或格式化而清零。

可能有朋友已經發現，在上圖中金士頓NV1有兩個溫度讀數，第二溫度感測器通常出現在高階NVMe固態硬碟上，通常較低的第一個溫度讀數源自快閃記憶體，第二個較高的溫度讀數源自主控。不過金士頓NV1的情況有些特殊，它的第二溫度讀數表達的是SSD歷史最高溫度記錄，而非主控當前溫度。

基準測試

基準測試1：理論頻寬測試

這個測試是為了驗證SSD能否達到其標稱的效能指標。金士頓只為NV1提供了順序讀寫2100/1700 MB/s的效能指標。CrystalDiskMark測速結果很容易達到這一標稱值。

實測的4KB隨機讀取效能約為297K IOPS，4K隨機寫入約474K IOPS。

基準測試2：PCMark 8測試

金士頓NV1 2TB的PCMark 8儲存測試成績為5080分，這個成績並不差，跟搭配TLC快閃記憶體的PS5013-E13T方案基本屬於同等水平。

當然，由於SLC快取以及GC垃圾回收演算法的影響，空盤的測速成績通常被認為是不可靠的。不過我們可以將這個成績作為基準，在後續的SLC快取測試中作為參考。

基準測試3：溫度壓力測試

在室溫24度、被動散熱、關閉ASPM及APST節能的條件下，金士頓NV1的待機溫度為38度。

204秒開始可觀察到較為溫和的限速行為，從257秒開始可觀察到限速變得更加明顯，讀取速度大體上是在1487~1679 MB/s之間波動。

測試過程中最高溫度69度：

最終穩定階段的溫度為65~66度：

基準測試4：NVMe節能特性

NVMe固態硬碟支援ASPM和APST兩套節能機制，它們可以協同工作，降低空閒時段內的功耗和溫度。

ASPM是PCIe裝置的活動狀態電源管理（Active State Power Management），它透過在空閒時將PCIe鏈路置於電氣空閒狀態來實現降低功耗目的。NVMe固態硬碟支援L1待機模式，需要在Windows電源選項-PCI Express-連結狀態電源管理中選擇“最大電源節省量”才能啟用。在一些平臺上，主機板BIOS設定擁有最高優先順序，能夠無視Windows電源選項中的設定直接對ASPM節能進行管理。

設定後可透過HWiNFO64來確認NVMeSSD已開啟ASPM節能（下圖中顯示L1 Entry）。

APST是NVMe協議中的自動電源狀態切換（Autonomous Power State Transition）功能。NVMe固態硬碟的主控可以透過模組化設計，針對不同電源狀態關閉一些功能模組來降低空閒時段的功耗，並由此帶來更低的待機溫度。

從NVMe 1。2開始，NVMe固態硬碟可以定義3個活動電源狀態（PS0/PS1/PS2）和兩個非活躍電源狀態（PS3/PS4），並根據需要在它們之間自動轉換。下表中金士頓NV1的最大功耗資料來源自smartmontools讀出值，功耗資料並不一定準確，我們只需關心進入延遲和退出延遲兩項資訊，二者相加後需小於等於指定範圍方能進入該電源狀態。

我們透過修改登錄檔解鎖電源計劃中相關設定項，手動設定200ms超時、15ms延遲限制，這樣一來金士頓NV1在連續空閒超過200ms後就可以自動進入PS3電源狀態。如果將延遲限制修改為50ms或更高，NV1就能在空閒超過200ms後自動進入PS4電源狀態，但從PS4喚醒時的延遲也會比PS3更高。

APST就是在閒置功耗和使用效能之間的一個均衡，多數情況下，這些設定無需使用者親自幹預，因為Windows已經為不同電源計劃提供了一套預設：

為了展現金士頓NV1在開啟節能特性之後的表現，我們手動設定了200ms超時和15ms延遲約束進行開啟節能後的效能測試。NV1的閒置待機溫度從38度下降到24度，開啟節能後降溫效果明顯。

由於APST是有空閒超時機制的（預設從50ms到200ms不等，數值越大，越不易進入節能），所以CrystalDiskMark這類連續測試、成績取最大值的軟體不會體現其影響。

在空閒超時200ms、延遲約束≤15ms的設定下，PCMark 8儲存測試成績從5080下降至5075，開啟節能後對效能的影響有限。

節能特性是在待機溫度和使用效能之間的一個均衡。對於非連續滿載的使用方式來說，較低的待機溫度意味著更大的溫度上升空間，短時間的突發讀寫活動就不易觸發嚴重的過熱限速。膝上型電腦預設會啟用ASPM和APST兩種節能特性，桌上型電腦的話選擇高效能或卓越效能電源計劃可以自動禁用ASPM節能，並限制APST節能，以便更充分地發揮金士頓NV1的效能。

進階測試

進階測試專案1：SLC快取及過半盤使用效能

金士頓NV1在空盤狀態下的SLC快取容量過於龐大，HDTune檔案基準已經無法勝任，需要在刪除檔案分割槽的情況下用IOMeter進行順序寫入，根據寫入速度下滑點確定SLC快取容量。測試結果顯示金士頓NV1 2TB在空盤狀態下大約有500GB容量的可用SLC寫入快取，快取外的順序寫入速度在40~75MB/s之間波動。

現在有一個好訊息和一個壞訊息：好訊息是，快取外寫入速度雖然不太理想，但是在多數家用電腦系統盤以讀取為主的使用模式下，實際效能並不差；壞訊息是500GB的海量SLC快取只在空盤時提供。

無論是CrystalDiskMark還是PCMark 8儲存測試成績都告訴我們，金士頓NV1在盤內空間使用率50%的情況下完全不會有掉速之憂。

HDTune檔案基準測試告訴我們，50%空間使用率下金士頓NV1 2TB的可用SLC快取容量大約42GB。

進階測試專案2：不同空間使用率下效能測試

此外我們還在不同空間使用率下測試了PCMark 10快速系統盤基準和完整系統盤基準兩項測試，並發現了一些有趣的現象。在快速系統盤基準測試中，從0%到95%空間佔用，金士頓NV1 2TB的效能沒有任何衰減：

而完整系統盤基準測試測試中，50%半盤狀態下的成績相比空盤時下降一半左右，而後隨著空間使用率的增長又有小幅回彈，但總體上效能是要比空盤時降低至少44%。如果從匯出的Excel報表來看，所有測試專案的成績均出現不同程度的下滑，無一例外。從PCMark 10完整系統盤測試的成績來看，這個時候的效能大體上相當於使用TLC快閃記憶體的入門級無DRAM快取SATA固態硬碟。

PCMark 10的快速系統盤基準和完整系統盤基準其實是有一些重疊專案的：cps1（寫入測試，複製339個JPEG檔案，共計2。37GB資料寫入到SSD）、cps2（混合讀寫測試，同盤複製339個JPEG檔案）、cps3（讀取測試，從SSD讀取339個JPEG檔案）、exc（Excel應用測試）、ill（Adobe Illustrator應用測試）、psl（Photoshop輕負載使用測試）。

這些專案在快速系統盤基準中單獨測試時都沒有出現效能下滑，而到了完整系統盤基準，和更多其他專案一同測試時就出現了嚴重的掉速，只能說明一個問題：NV1的效能表現受使用強度的影響非常大。這個使用強度主要是指一段時間內的寫入量：快速系統盤基準測試整個過程只會產生23GB的寫入量，而完整系統盤基準測試整個過程寫入高達204GB。

有朋友可能會感覺，PCMark 10快速系統盤基準的測試壓力似乎太小，而完整系統盤基準的測試壓力又有些偏大。實際上，家用電腦系統盤的常見工作，如系統啟動、遊戲和應用載入這些工作，都是以讀取為主。在進行這些工作時QLC SSD的壓力甚至會比快速系統盤基準中的Photoshop輕負載使用更低。

日常中輕度使用過程中有足夠時間給SSD完成快取釋放，那麼NV1使用起來和TLC固態硬碟差別不明顯。但如果使用強度較大，SLC快取被寫爆，QLC快閃記憶體的劣勢就會顯露無遺，GC垃圾回收和由測試程式發起的硬碟讀寫請求撞車，將嚴重拖累使用效能。這個拖累是全面性的，包括讀取效能也會受到影響（譬如上面的cps3測試照片檔案讀取）。

進階測試專案3：Chia硬碟挖礦快取盤應用

之前和大家探討過Chia個人礦工方案，這個測試的環境為酷睿i9-9900K平臺，除開啟記憶體XMP之外，其他BIOS設定取預設值。Plotter使用4執行緒，快取盤使用金士頓NV1 2TB，目標儲存盤使用機械盤。單任務測試，僅使用5小時23分就完成了一個P盤任務，表現屬於中上游水平。

單個P盤任務對金士頓NV1產生寫入量1792GB，讀取量1807GB。

金士頓NV1 2TB的官標寫入耐久度為480TBW，這個資料是依照JESD218標準來計算的。透過Process Monitor對P盤過程的分析來看，P盤的寫入模式大多屬於256KB順序寫入，這種使用方式下的寫入放大率極低，所以實際總寫入位元組數應該會比480 TBW的標稱值高出很多，因而即便是QLC快閃記憶體的NV1也具備挖礦的潛力。

受限於SLC快取外寫入速度較低和DRAMLess無快取不適合大範圍隨機存取的自身特點，在將NV1用於Chia挖礦時應儘量採取單任務模式，如果希望達到併發拓荒的效果可以考慮同時安裝多顆快取SSD來實現。

總結

今年應該是QLC普及年，後面我們還會測試更多采用QLC NAND的固態硬碟。成本是決定外部儲存器銷量最重要的因素，這是大勢所趨。但降低成本並不能以犧牲品質為代價，如何平衡這兩者的關係，需要多重手段結合，能看出一個品牌的真正實力。

首先，QLC的主要問題就是寫入速度慢，壽命本身是足夠家用PC的。那麼需要對SLC快取策略的合理性進行反覆除錯，才能把寫入綜合性能儘可能地提升，測試中NV1 2TB表現良好。其次，固態硬碟成本主要是主控、顆粒與獨立DRAM快取構成，那麼無DARM以HMB主機記憶體作為快取也是目前很常見與成熟的做法。此外，從供應鏈角度來看，最關鍵的是要有長期穩定的貨源，只有採購量多才能做到低成本，這一點金士頓優勢更大，所以才能有很高的市佔率。

金士頓NV1 2TB享有3年有限保固，對於日常使用已經十分充裕，產品定位於普及性的家用、辦公用桌上型電腦或筆記本。目前儲存類產品雖受挖礦的影響導致全線漲價，但NV1 2TB的價格在同類型產品中還是很競爭力，值得關注。