存储设备研究所 篇四十二:无愧消费级旗舰之名!西部数据WD_BLACK SN850X 1TB PCIe4.0 SSD专业向详细评测

2024-03-01 16:11:05 129点赞 147收藏 11评论

前言

大家好,我是噩梦飘雷。

作为一名狂热的SSD爱好者,在几个月前,我做过一期消费级旗舰PCIe4.0 SSD的横评,其中各位选手堪称神仙斗法,性能表现非常夺目:

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不过随着入手把玩的SSD越来越多,近期回顾这篇老文,感觉文中的测试项目还是不够全面彻底,于是乎就起了重新深入测试一遍,丰富自己积累的数据库的想法。

由于篇幅所限,再以横评的形式撰写肯定是不合适了,毕竟届时几万字的篇幅别说读者们,就连我自己都着实看不动,所以咱们就一篇一篇地来详细剖析吧。

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现在正值电商的开学季促销,过段时间还有女王节促销,估计有兄弟要趁这机会给自己装机。那么本次测试就从上次横评中,游戏性能表现最佳的西部数据WD_BLACK SN850X开始好了。

上次横评中的西部数据WD_BLACK SN850X是带有散热装甲的版本,讲道理不太适合咱们在台式机中自行加装散热规模更大的散热片,所以本次换成了没有散热装甲的1TB版来进行测试。

产品解析

先来明确一下WD_BLACK SN850X的江湖地位,西部数据作为目前全球能实现NAND颗粒、主控芯片全部自研的三家存储大厂之一,是真正的一线顶流品牌。而SN850X作为西部数据消费级产品线中定位最旗舰的产品,在性能方面长期处于市面上的T0梯队,就是咱们目前可以买到的消费级最强SSD之一。

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我手里这条SN850X 1TB的官方标称参数如下:

  • 顺序读取速度:7300MB/s

  • 顺序写入速度:6300MB/s

  • 随机读取性能:800K IOPS

  • 随机写入性能:1100K IOPS

  • 质保政策:5年,600TBW

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可以看到WD_BLACK SN850X目前有1TB、2TB和4TB等容量可以选择,其中容量达到2TB时来可以达到满血性能,建议追求极限的小伙伴购买时直接从2TB起步。

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WD_BLACK SN850X 1TB为单面颗粒布局,即使安装在笔记本电脑、迷你主机、移动硬盘盒等空间狭小的位置,也不用担心双面颗粒布局SSD中常见的兼容性问题,并且单面布局更方便加装各种规格的SSD散热片。

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主控芯片为西部数据自研的SANDISK 20-82-20035-B2,目前查不到相关信息,只能确认其采用8通道设计,主控制程为TSMC 16nm。

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颗粒同样是自产的3D TLC颗粒,112L堆叠:

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在CrystalDiskInfo中,可以看到WD_BLACK SN850X 1TB支持NVMe 1.4协议标准,可用容量为1000.2GB(十进制)。额外留出的24GB属于二级OP(Over-Provisioning,预留空间),有帮助SSD进行磨损均衡、缓解写入放大、加快垃圾回収速度、延长寿命等作用,是SSD厂商给产品加上的第二层保险。

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由于二进制与十进制的转换关系,WD_BLACK SN850X 1TB在Windows中的实际可用容量为931.5GB,这是正常现象。

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实际上SSD厂商都是按正常二进制生产出024GiB的颗粒,然后扣除出7%左右容量作为用户不可见、不可用的一级OP空间,对外宣称这是由于十进制与二进制换算过程中产生的差额,也是为了减少向普通消费者解释OP原理的麻烦。

一级OP是几乎所有消费级SSD都采用的第一层保险,一般用来存放固件、FTL映射表和备用块等等,属于必不可少的配置,所以大家不要认为SSD的显示容量不足就是厂商偷奸耍滑啦。

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使用smartmoontools看一眼,WD_BLACK SN850X 1TB默认给了5种功耗档位,分别是9W、6W、4.5W和0.025W、0.005W。最高9W的满载功耗要比普通DRAM-Less无缓盘高出了2W多,大家在使用过程中记得给这块盘做好散热措施。

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同时可以看到,WD_BLACK SN850X 1TB只有1个温度传感器,并且警告温度为90℃,温度墙为94℃。

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测试平台

外观和产品参数了解的差不多了,接下来咱们要正式对这块WD_BLACK SN850X 1TB展开一系列测试了,这里使用的测试平台配置如下:

  • CPU:intel i5-13700K

  • 主板:华硕ROG STRIX Z790-A GAMING WIFI吹雪 DDR5

  • 内存:雷克沙 ARES DDR5-6400 16GB X2

  • SSD:Intel 傲腾P5801X 400G、Intel 傲腾900P 480G、光威·弈 4T

  • 显卡:华硕TUF-RTX3090猛禽

  • 系统:Windows 11 Professional Edition

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需要说明的是,固态硬盘的读写性能与CPU性能正相关,除了受CPU主频和单核性能影响以外,整个平台的PCIe有效载荷Maximum Payload Size(MPS)也会对测试结果产生影响。

目前只有AMD平台才能支持512字节MPS,理论上可以提供7.5GB/s的数据传输率;Intel平台只支持256字节的MPS,实际读取速度一般就被限制到了7.15GB/s以内。

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但是总的来说,AMD对于SSD更重要的随机性能发挥不如Intel擅长,所以一般我自己主要还是使用Intel平台来进行评测了。

基础测试

为了还原大家在长时间使用SSD后的性能变化情况,部分测试中,会在全新空白盘和75%占用下两种状态分别用软件测试进行对比。

后者这75%容量是在块大小为128KB的情况下顺序写入填充,说实话其实脏盘程度并不如同容量的零散小文件大。不过由于变量可控,所以姑且还是用这种不算特别严谨的方式来进行模拟吧。

1.CrystalDiskMark

作为最常用的硬盘测试软件之一,CrystalDiskMark能够非常直观的展示SSD在SLC缓内的读写性能表现,大部分SSD厂商的标称参数也正是由该软件测试而来的。

空盘状态下,SN850X 1TB的顺序读取速度为6939MB/s,顺序写入速度为6385MB/s,写入速度相比官方标称的参数还有超越,是目前满速PCIe4.0 SSD的正常水准。这里如果换成AMD测试平台的话,那顺序读取速度应该是可以超过7000MB/s的,没办法,Intel平台在顺序读写项目中就是吃亏。

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而空盘状态下Q1T1 4K随机读取速度达到了93.04MB/s,虽然这测出来的是SLC Cache内的写入表现,但无论如何这也是消费级PCIe4.0 SSD中的旗舰水平了。

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75%满盘状态下,同样由于测试跑在了SLC Cache中,SN850X 1TB的顺序读取速度为6926MB/s,顺序写入速度为6407MB/s,Q1T1 4K随机读取速度为93.03MB/s,相比空盘状态看不出性能下降。

2.AS SSD Benchmark

CrystalDiskMark默认显示的是多次跑分的最高成绩,AS SSD Benchmark与CrystalDiskMark使用的测试算法略有不同,以10进制测试并以2进制输出结果,且显示的是平均成绩。加上AS SSD Benchmark多年未更新,算法已经比较老了,所以正常情况下AS SSD Benchmark的测试结果无论如何都会比CrystalDiskMark低一些,在测试准确性方面不如新版CrystalDiskMark靠谱。

不过考虑到AS SSD Benchmark有直观打分机制,方便大家进行横向对比,所以这里还是测一下吧。

空盘状态下,SN850X 1TB的测试结果如下:

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75%满盘状态,测试结果如下,也是基本看不出啥性能变化:

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3.ATTO

ATTO在测试时,会按512B, 1KB, 2KB直到到64MB等不同大小的粒度进行分别在队列深度为4的情况下进行读写测试,测试完成后的速度结果用柱状图的形式表达出来,可以很好地标识出SSD在低队列下对于不同粒度数据的读写稳定性。

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可以看到随着数据块增大,从128K开始,SN850X 1TB就达到了最高读写速度,并且随后保持着高度一致的稳定性,这也是消费级SSD的理想状态。

4.PCMark10

对于一块SSD的使用体验很难用语言描述,有人用其作为系统盘,也有朋友作为数据盘来使用,而且有关流畅度的主观感受真的没有量化数据来得清晰。

所以这里我们选择使用PCMark10中的完整系统盘基准测试,通过回放操作脚本的方式来观察SSD的性能表现。

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整个基准测试流程中,包含23项测试场景,括Windows 10启动、应用程序/游戏启动、复制多个大文和许多小文件、Office和Adobe应用程序运作时的硬盘轨迹等,每个场景都会运行三次,通过对来自流行应用程序和常见任务的相关实际硬盘轨迹跟踪,可以全面而且反映现在最新存储设备的性能,而该项测试这也基本代表了普通用户将SSD作为系统盘时的最大使用强度。

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空盘状态下,WD_BLACK SN850X 1TB的测试表现相当不错,测试得分为3861分,平均带宽为611.37MB/s,平均存取时间为43μs,是目前旗舰PCIe4.0的优秀水平。

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而在75%满盘情况下,由于有这独立DRAM的加持,WD_BLACK SN850X 1TB的得分下降不多,来到了3709分。

这个性能稳定性的表现要比DRAM-Less无缓盘好多了,由于没有独立DRAM介入擦写过程,无缓盘的测试中经常能看到20%以上的降幅:

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5.3DMark

如果说PCMark 10的完整系统盘测试是从系统盘角度来衡量SSD的性能表现,那3DMark的存储基准测试则可以从游戏盘性能的角度对SSD进行评估,通过回放脚本,从中衡量存储设备对游戏体验的影响,对游戏玩家有很强的参考价值。

空盘状态下,WD_BLACK SN850X 1TB的得分为3216分,平均带宽542.5MB/s,平均延迟55μs:

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75%状态下,WD_BLACK SN850XSN850X 1TB的得分为3173分,平均带宽537.75MB/s,平均延迟56μs,性能下降幅度基本可以忽略不计。

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6.Windows实际读写速度

甭看在CrystalDiskMark等工具的测试中,现在PCIe4.0 SSD的最高读写速度动辄7GB/s以上,PCIe5.0 SSD更是能达到近乎翻倍的12GB/s以上,但其实是基于较深的OIO队列跑出来,大家不需要太放在心上。

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大多数普通用户用的还是Windows系统,说实话,咱们连PCIe4.0 SSD的极限顺序读写速度都很难完全利用得上。

实际我们在Windows系统中最常用到的复制、粘贴等操作基本可以粗略视作为单队列下的顺序读写。并且Windows的文件资源管理机制做得挺拉胯,使用咱们最常用的复制-粘贴操作时,在Win10下单进程的实际读写速度通常在3GB/s左右;即使升级到Win11,单进程写入速度也基本被卡在4GB/s左右。

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SN850X 1TB作为旗舰消费级SSD,就针对这类低队列读写场景做了专门优化。可以看到在Q1T1下,粒度为1MB时,SN850X 1TB的顺序读写速度分别达到了5153MB/s和5975MB/s,已经超出了Windows下单任务的读写上限,完全可以满足日常的读写需求。

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紧接着我们使用FIO生成了一个186GB的不可压缩伪随机数据测试文件,从电脑上的400GB傲腾P5801X中向SN850X进行写入,以观察实际表现。

由于SN850X的SLC Cache容量足够大,写入速度直接顶到了Windows的性能上限,全过程稳定在了4-4.1GB/s,写入曲线非常规整漂亮:

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而将这个文件从SN850X复制到傲腾P5801X时,速度则可以保持在3.5-3.6GB/s之间,也是非常快的。

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需要注意的是,SSD的单队列单线程顺序读写速度并不是固定的,事实上这与文件的粒度有极大关系,而我们电脑中的各种文件其实是各种粒度都有的混合读写状态,所以这里也只是粗略为大家进行一下展示而已。

举例来说,如果我们把文件的块大小降低至128KB时,SN850X的单队列读写速度会随之下降到3533、4351MB/s的水平。

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想要知道SN850X在各种粒度和队列下的具体性能的话,在进阶测试中会为大家进行详细展示。

游戏性能测试

1.PCMark8

3DMark只是给出了SSD作为游戏盘时的性能得分,那么具体在载入游戏时会有何种速度表现呢?这里就可以拿出PCMark8作为参考。

PCMark8的存储测试会通过回放脚本,来模拟魔兽世界和战地3这两款游戏的载入过程,并且记录相应耗时,方便我们在不同SSD之间进行对比。

WD_BLACK SN850X 1TB的魔兽世界+战地3总载入耗时为187.7s:

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作为对比,以随机性能超强而著称的傲腾900P测的总用时为187s,只比SN850X快0.7s而已,后者作为消费级旗舰游戏盘之一,游戏性能确实还是强。

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2.最终幻想14

为了量化SN850X 1TB的游戏载入速度,这里我们使用了最终幻想14官方推出的Benchmark基准测试工具,分别观察5个场景DEMO的载入速度。

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实际测试结果如下图所示,最长的一个场景也只不过用了2秒多点儿就加载完毕,基本相当于秒加载了,非常迅速:

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3.原神载入速度

那么在实际游戏过程中,SN850X 1TB的加载速度如何呢?

这里我们选择用户众多的《原神》进行测试,从点击大门到看到人物画面,SN850X 1TB的加载总耗时只有9:09秒而已:

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进阶测试

1.全盘读写测试

目前几乎所有的消费级TLC SSD都使用了SLC Cache(模拟SLC缓存)机制,使用一部分容量模拟成SLC状态,在爆发式写入操作时能够极大地提高SSD的性能。

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这使得满速PCIe4.0 SSD能够在短时间内达到7000MB/s以上的超高写入速度,但是当SLC Cache耗尽时继续一直写入,最终速度就会降下来进行SLC至TLC状态的垃圾回收操作,影响到后半程的写入速度。

总得来说,日渐成熟的SLC Cache机制给目前的消费级SSD提供了更加精简的FTL映射结构,在缓内带来了更低的延迟和更高的混合性能,同时在SSD高占用状态下也缓解了频繁擦写造成的性能与寿命损耗问题。

为了深入探索SN850X 1TB的SLC Cache方案,这里我们对其进行RAW格式下的全盘顺序写入测试(128KB,Q32T1),并以曲线图的形式为大家展现。

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图中红色曲线代表读取速度,蓝色代表写入速度。可以看到,SN850X 1TB的全盘范围内的顺序读取曲线在测试过程中虽略有波动,但整体还是相当稳定的,基本全程都能保持在6500MB/s左右。

作为对比,DRAM-Less无缓盘的读取曲线就会存在更大的波动了:

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另外我们可以看到,SN850X 1TB的写入曲线呈现明显的两段式结构,并且空盘状态下的SLC Cache容量在278GB左右,接近全盘的1/3。显而易见,SN850X 1TB采用的是全盘模拟SLC Cache的方案。

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当SLC Cache耗尽时,SSD的写入速度会下降至900MB/s左右,这是因为此时主控需要一边将SLC Cache占用的空间进行GC垃圾回收、重写入3bit的TLC容量中,同时还要兼顾将新数据进行写入的工作,面临着极高的负载。

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同时,出缓后的这第二段写入速度曲线除了在开头阶段有些许波动外,后续写入过程堪称一条直线,这就是独立DRAM介入擦写过程所发挥的作用了,极大地提高了写入的稳定性。

全盘模拟SLC Cache与国产SSD中常见的半盘动态模拟SLC Cache这两种方案之间各有利弊。

对前者而言,可以尽量提供更大的SLC Cache容量给用户使用,消费级用户几乎在整个SSD的生命周期内都很难遇到一次出缓的情况,极大的提高了使用体验。

当然,写入SLC Cache中的数据终究是要回写到正常的TLC空间中,在此过程中,全盘模拟由于SLC Cache容量更大,带来的写入放大问题也要更加明显。

不过针对这一点,普通消费者倒是不用担心,大厂一般会对主控固件的垃圾回收策略进行调整,避免垃圾回收太过积极,再配合磨损均衡和LDPC纠错等算法,从而有效延长SSD的使用寿命。

2.SLC Cache方案

为了探究在不同容量下SLC Cache给到的容量都有多少,所以这里分别使用128K Q32T4的参数对SN850X 1TB进行25%/50%/75%的预填充,静置20min让主控进行垃圾回收操作,然后再对剩余空间进行顺序写入填充,测试其缓内及缓外顺序写入情况。

(1)预填充25%

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(2)预填充50%

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(3)预填充75%

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当预填充分别为25%/50%/75%时,SN850X 1TB的SLC Cache大小依次为58GB、34GB、17GB左右,可以发现仅仅经过20分钟的静置并没有让主控全部释放已经使用的SCL Cache空间。

这肯定不是由于主控性能不足的因素导致的。有理由推测,西部数据为SN850X 1TB采用了较为迟滞的垃圾回收算法,没有急火火的用一点SLC Cache就马上回写到TLC空间中,这应当是为了避免过于激进的垃圾回收算法带来严重写入放大问题,总体是为了延长SSD寿命考虑的。

3.缓外4K随机读写性能

SSD的小粒度随机存取性能决定了我们日常使用系统时的流畅性,虽然SSD的真实运行过程是各种粒度、各种读写比例混杂的复杂流程,但是一般来讲,我们从4K小粒度随机读写的性能中,可以大致观察一款SSD的综合表现。

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前面提到,像CrystalDiskMark这类测试软件,在进行测试前会先向SSD中写入一个测试文件,然后在这个测试文件中进行一系列读写操作。这也意味着测速结果都是基于刚刚写入SLC Cache中的状态。

而我们日常使用电脑时,打开软件或者加载游戏等操作,所访问的基本都是已经被挪出SLC Cache外、TLC区域内的数据。

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在这种情况下,测试真实状态下的4K随机读取性能就是一件很有意义的事情。这里咱们为了保证读取测试前SSD能够进入脏盘稳态,先以128KB Q32T4顺序写入填盘两次后,在进行时长为600s的Q1T1 4K随机读取测试,并通过图表记录下全程的性能表现:

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经过测试,SN850X 1TB的SLC缓外真实4K随机读取速度在55.4MB/s左右,要超出普通DRAM-Less无缓盘一大截,而这也是有缓盘的最大性能优势之一。

单单这么说还不够形象,那咱们就拿致态TiPlus7100 2TB、Solidigm P41 Plus、WD_BLACK SN770 2TB等无缓盘的该项性能来进行对比吧:

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4.ezFIO测试结果

ezFIO是经NVM Express联盟推荐的企业级SSD综合测试,它是一个可重复进行的稳定态性能测试脚本。

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ezFIO测试主要分为顺序和随机两大项内容,为了确保SSD进入稳态,ezfio在每项测试开始前会有两次全盘容量写入的预处理阶段,之后进行不同粒度、不同队列深度的具体测试,整个测试流程耗时极长,负载强度极大。

像SN850X 1TB这样的消费级旗舰有缓盘,测试一轮下来都要用掉8个多小时,同时增加将近10个T的写入量,而DRAM-Less无缓盘可能甚至需要几天时间才能完成一轮测试。

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以下成绩在是基于Windows 11 23H2系统中搭配fio 3.36测得。

SN850X 1TB的7读3写长时间性能稳定性测试,平均IOPS 68187,变异系数为26.28%,属于高于企业级SSD,但是在消费级SSD中较好的水平:

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7读3写4K随机测试中,在队列深度达到256的情况下即可来到最佳性能:

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持续4K随机读取,在队列深度达到64时即可发挥全部性能,并且此后随着队列深度太高,读取延迟开始明显增加,是典型的消费级产品特征:

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持续4K随机写入只要队列深度为1即可达到最佳性能,是最最明显的消费级SSD调校风格,出道即巅峰,不需要追求高并发性能:

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队列深度256时,8KB粒度可以发挥随机读取的最强性能:

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队列深度256时,4KB粒度即可发挥随机写入的最强性能:

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最后看一眼7读3写的延迟表现,在消费级SSD中已经是旗舰表现了:

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管理软件

WD_BLACK有自家的硬盘管理软件DashBoard,功能还是非常丰富的,建议入手SN850X的玩家们在电脑上都装一个。

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SN850X作为WD_BLACK黑盘系列,本身定位就是游戏领域的旗舰SSD。在DashBoard中,我们可以自行选择是否启用它的游戏模式,启用后每隔几秒钟,系统就会向SN850X发出读取数据的申请,从而避免SN850X进入休眠状态,提高数据读取时的响应速度。

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此外,我们还能通过DashBoard给SN850X更新固件,手动TRIM,以及检查SMART信息等等,用到的时候还是挺方便的。

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总结

通过以上的一系列测试,相信大家对西部数据WD_BLACK SN850X 1TB的性能表现已经心中有数了。

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总的来说,WD_BLACK SN850X不愧是目前消费级最顶级的有缓SSD之一。在独立DRAM的加持下,无论是顺序读写还是随机读写性能都处于消费级SSD中的T0梯队,同时在高占用和高负载下读写的稳定性方面也要比无缓SSD更强一筹,十分适合作为高端主机的系统盘来使用。

需要注意的是,SSD的高性能同时带来了高功耗与高发热,WD_BLACK SN850X在高负载下的温度还是比较高的,个人更建议放在台式机中搭配散热片和合理风道来使用。

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由于目前存储产品的价格日趋水涨船高,近期需要装机的朋友建议就别等618大促了再买SSD了,到时候大概率要比现在的价格高,不如趁着电商平台现在的开学季促销和过段时间的女王节促销直接拿下。

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另外,这款SSD目前有带散热片和裸片两种型号可选,对于台式机用户来说,咱们买不带散热片的版本就好,毕竟较新的主板一般都自带了SSD装甲了,没必要多花钱。

如果想买来给PS5或者笔记本电脑、小主机等设备扩容的话,由于散热空间较为狭窄,倒是可以入手带有原装散热片的版本。

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11评论

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  • 西数的东西还可以

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    确实不错。目前消费级旗舰御三家各有优缺点,990 Pro深陷0E门舆情,直到换了颗粒才算终于解决后患;P44 Pro贴吧有人反映失缓,还有人担心SK海力士P41上出现过的漏电问题;西数综合来看虽然主控制程旧一些,但是整体还算稳。

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  • 内容详实,我很喜欢,送我

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    SSD现在涨价这么狠,真的送不起

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  • 西数现在技术确实是落后了,850x 还在用bics 5 112层的技术,三哥990 pro 已经用V7/V8的闪存。西数就是靠吃老本呀,2年前770的技术还行,顺序读可以5150,现在已经被长江系吊打。

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    YMTC的颗粒是真的顶,不过目前消费级SSD领域被主控给限制住了性能发挥,多少有点憋屈了。
    看SSD的性能不光要看CDM测出来的顺序读写速度的,一方面是深队列并发读写,普通用户用到的场景不多,另一方面也是会被Windows卡住瓶颈。
    衡量SSD性能强弱更重要的参数在于小粒度的随机读写IOPS以及延迟表现,再吹毛求疵点儿就是混合读写能力了。
    这方面,只有DRAM-Less设计的联芸主控虽然优秀,但是没有DRAM终究还是要吃亏。

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  • 大佬的玩具,就是高级。打工人,只能远观 [喜极而泣]

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    干活儿的工具而已,还是值得搞好点儿

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  • 之前看过横评,SN850X的游戏载入速度还是有些优势的,老玩家还是有一手

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    应该是调校方向偏向于游戏载入需求了,原厂SSD的优势就在于技术实力强,各家都对固件有调校的实力,所以在具体技术方案和性能表现上有细微区别。哪怕是现在还没用上自产主控的致钛,固件都要比公版固件明显强。

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  • 西部数据还是很靠谱

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