NVMe 介面解放固態硬碟的效能瓶頸，Intel SSD 750 測試

雖然SSD固態硬碟正逐漸取代傳統的機械式硬碟，成為不少玩家桌機內部的主流儲存裝置，但是，目前在市場上絕大部分的SSD固態硬碟，仍是沿用機械式硬碟舊有的傳輸規格，像是SATA連接埠、AHCI控制器介面…等，而這些原本是針對過往低速、高延遲的機械式硬碟而生的規格，完全無法讓SSD固態硬碟徹底發揮高速、低延遲…等的性能優勢，而成為SSD固態硬碟在效能表現上的瓶頸。

為了讓SSD固態硬碟不受過往傳輸規格的牽制，Intel早在2007年IDF開發者論壇中，就針對了SSD固態硬碟提出「NVMHCI (Non-Volatile Memory Host Controller Interface)非揮發性記憶體控制介面」規範，同年並邀集了DELL、Micron、Marvell、Samsung、EMC、IDT、NetAPP…等公司成立NVMHCI工作小組，並於2008年4月完成NVMHCI 1.0規範。

而在確定採用PCI Express做為標準化的連接介面後，2009年下半年另成立的NVMe (Non-Volatile Memory Express)工作小組，更在取得90多家公司的支援後，在2011年3月正式發佈NVMe 1.0技術規範。

由於Intel在9 / 100系列晶片組已經開始支援NVMe介面，加上自Windows 8.1 / Windows Server 2012 R2後的作業系統也已經內建NVMe驅動程式，因此，在相同的電腦平台上，使用支援NVMe介面的SSD固態硬碟，會比使用一般的SSD固態硬碟擁有下列兩大效能優勢。

▲Intel新推出的Intel SSD固態硬碟750系列採用高速PCIe 3.0 x4規格，更直接跳過AHCI介面，支援全新的NVMe介面。

優勢一 ─ 低延遲

▲一般來說，儲存裝置在存取資料時，儲存媒體、控制器、軟體驅動介面往往是造成存取延遲的三大因素。

和傳統的AHCI介面相比，採用PCI Express做為標準化連接介面的NVMe介面，由於是透過原生的PCIe主控制器直接與CPU連接，而不是透過南橋晶片再轉接到CPU（如果是使用南橋晶片所提供的PCIe介面，那又另當別論）；再加上NVMe介面在執行存取命令時，不像AHCI介面在執行存取命令都需讀取4次暫存器，一共耗費8000次CPU週期（2.5微秒），因此，可以大幅降低這兩項因素所造成的延遲現象。

至於在儲存媒體方面，由於SSD固態硬碟所使用的NAND快閃記憶體，本身會造成約50微秒的延遲，想要降低這部分的延遲因素，就得看目前正在發展的PCM（Phase Change Memory，相變化記憶體）、RRAM（Resistive RAM，電阻式記憶體）、MRAM（Magnetoresistive RAM，磁阻式記憶體）是誰出線接任NAND快閃記憶體，成為下世代SSD固態硬碟的儲存媒體。

優勢二 ─ 高IOPs效能

▲除了帶來低延遲優勢外，NVMe介面另一項優勢就是提升SSD固態硬碟的IOPs（Input/Output Operations Per Second）效能，也就是SSD固態硬碟每秒的資料存取次數。

因為，從理論上來說，IOPs = 佇列深度 / IO延遲，所以，在SSD固態硬碟主控制器所內建的「佇列深度（Queue Depth）」參數，和IOPs的效能高低有一定的關係，不過，在實際應用中，隨著佇列深度增加，IO延遲也會提高，所以，IOPs效能並非是和佇列深度成正比。

以SATA介面的SSD固態硬碟來說，在佇列深度上都可以達到32，而這也是AHCI介面的極限，但在企業應用的高階PCIe SSD固態硬碟上，為了要發揮理論最高的IOPs效能，其佇列深度多半是128，甚至是256，而採用NVMe介面的SSD固態硬碟，其佇列深度則是一舉拉高到64000外，佇列數目也從AHCI介面的1個，大幅增加到64000個。

Intel SSD固態硬碟750系列開箱

從2014年開始，積極搶佔高階玩家、工作站用戶SSD固態硬碟市場的Intel，把自家企業級產品－SSD DC S3500、SSD DC S3700的控制器下放，推出SSD固態硬碟730系列產品，雖然成功的吸引不少玩家轉向使用Intel SSD固態硬碟，可惜卻受限於SATA 6 Gbps頻寬，無法和其它對手拉開競爭門檻。

有了前車之鑑，Intel在新推出的Intel SSD固態硬碟750系列，遂改用高速PCIe 3.0 x4規格，更直接跳過AHCI介面，支援全新的NVMe介面。

目前提供400GB、800GB，以及1.2 TB三種儲存容量的Intel SSD固態硬碟750系列，其實就是SSD DC P3500、SSD DC P3600、SSD DC P3700的消費級產品，因此，它一樣有兩款產品外型尺寸，分別是半高半長（HHHL，Half Height Half Length）的PCIe擴充卡SSD固態硬碟，以及2.5吋U.2規格SSD固態硬碟。
雖然這兩款產品都是採用PCIe 3.0 x4規格，在性能上也完全相同，但是，由於2.5吋U.2 SSD固態硬碟是使用SFF-8639連接埠，在一般的主機板上並不常見，多半得透過M.2轉U.2擴充卡來安裝，因此，建議使用者還是選購PCIe這款產品會比較省事。

▲Intel SSD固態硬碟750系列的官方效能數據。

▲Intel SSD固態硬碟750系列上覆蓋有大型鋁質散熱片，讓PCIe擴充卡上的主控制器、緩衝記憶體，以及NAND快閃記憶體所產生的熱量可以快速退散。

▲Intel SSD固態硬碟750系列的檔板上也做了許多六角形開孔，讓SSD固態硬碟所產生的熱量可以快速對流散去。

▲為了強化SSD固態硬碟的安全性，在Intel SSD固態硬碟750系列的背面設計有一塊背板做強固保護。

▲在大型鋁質散熱片的側面，貼有Intel SSD固態硬碟750系列的規格資訊。

@@ssd-15@@圖說：透過Intel SSD Toolbox軟體，可以檢視、調校Intel SSD固態硬碟750系列的使用狀態。

Intel SSD固態硬碟750系列效能實測

我們以底下表列的系統平台，分別使用Anvil's Storage Utilities 1.1.0、AS SSD Benchmark 1.8.5636.37293、CrystalDiskMark 5.0.3，以及PCMark 8一共4套SSD固態硬碟測試工具，來測試Intel SSD固態硬碟750系列的效能表現。

• 作業系統：Windows 10家用版 64位元
• 處理器：Intel Core-i7 6700K@4.0GHz
• 散熱器：Bitspower水冷套件
• 主機板：Gigabyte GA-Z170X Gaming 3主機板 BIOS F2
• 記憶體：AVEXIR雷電系列DDR4 2666 4G RAM x 4
• 硬碟：Intel SSD固態硬碟750系列 800 GB
• Intel SSD固態硬碟530系列 120 GB
• 顯示卡：Gigabyte GV-N960G1 GAMING-4GD顯示卡
• 電源供應器：Antec TP-750 750W電源供應器

 

▲使用Anvil's Storage Utilities測試工具，以1 GB大小的檔案進行讀寫測試後，Intel SSD固態硬碟530系列測出2448.69的讀寫效能成績，而Intel SSD固態硬碟750系列則是測出9840.62的讀寫效能成績，幾乎是前者的4倍。

▲從AS SSD Benchmark的測試圖表，可以看到在透過1 GB超大檔案進行讀寫測試後，和Intel SSD固態硬碟530系列相比，Intel SSD固態硬碟750系列有著3200分起跳的效能成績。

而在另一個「Copy-Benchmark」項目中，分別透過讀寫ISO、Program、Game這三種類型的檔案後，可以看到Intel SSD固態硬碟750系列在讀寫單一大檔類型的ISO檔案時效能最高，最低的則是在讀寫檔案較小，但數量比較多的Program檔案。

▲在CrystalDiskMark的測試圖表中，可以看到Intel SSD固態硬碟750系列在「Seq Q32T1（佇列深度32）」的循序讀寫項目上，有著比較高的2293 MB/s讀取速度和947.2 MB/s寫入速度。

▲在PCMark 8的Storage綜合測試中，Intel SSD固態硬碟750系列一樣有著5000分起跳的效能成績。

▲最後，在PCMark 8的Applications基準測試中，分別以Photoshop CC 2015、Illustrator CC 2015兩套軟體進行一連串影像編修作業的測試，而從測試圖表中也可以看到和Intel SSD固態硬碟530系列相比，Intel SSD固態硬碟750系列因為存取效能較佳，所以完成影像編修作業的時間也比較快。

▲我們把藍光ISO放在要測試的SSD固態硬碟中，透過虛擬光碟工具掛載起來後，使用VidCoder影片轉檔工具進行轉換成MP4格式檔案的操作，同時把MP4檔案儲存在要測試的SSD固態硬碟中。而從完成轉檔所需的時間來看，支援AHCI介面的Intel SSD固態硬碟530系列的作業時間最長，一共花了42分22秒，而Intel SSD固態硬碟750系列，只花了40分6秒就完成影片轉檔作業，速度快了6％。

試用評測結語

從Intel SSD固態硬碟750系列和Intel SSD固態硬碟530系列在相同的系統平台上，分別使用相關的測試工具進行效能實測後的數據圖表來看，支援NVMe介面的Intel SSD固態硬碟750系列，不管是在效能測試或影片轉檔應用上，可說是擁有相當強勁的讀寫效能，尤其是在4K讀寫效能上，更是完勝支援AHCI介面的Intel SSD固態硬碟530系列。

而在前面我們提到Intel已經從9 / 100系列晶片組開始支援NVMe介面，不過，9系列晶片組僅提供PCIe 2.0規格、PCIe通道最多只有8個，因此，想要加裝支援NVMe介面的PCIe SSD固態硬碟時，就得考量是否會影響到PCIe顯示卡的效能。

反觀100系列晶片組不但提供PCIe Gen 3規格、PCIe通道也大幅提升（Z170有20個、H170有16個），還支援Intel Rapid Storage Technology功能，可以把多個PCIe SSD固態硬碟架構成RAID磁碟陣列，來提供速度、安全兩者兼具的儲存環境。

因此，對資料讀寫效能有所要求的高階玩家、工作站用戶來說，Intel SSD固態硬碟750系列在售價和AHCI介面的高階PCIe / M.2 SSD固態硬碟幾近相同，但CP值卻完勝後者產品的情形下，選購Intel SSD固態硬碟750系列並搭配100系列晶片組平台，會是一個聰明、完美的升級方案。