PCIe 3.0旗舰产品——SK Hynix Gold P31 2T评测

一、 前言

作为全球比较领先的半导体制造商之一，SK海力士致力于生产DRAM、NAND Flash和CIS非存储器为主的半导体产品。2023年Q2季度原厂NAND Flash营收排名中，SK海力士紧跟在三星和铠侠的后边，在全球的NAND Flash市场中占到了18.3%的市场份额，排名第三。

作为老牌的存储厂商，SK海力士旗下的SSD产品在国内一直没有正规的销售渠道，我们更多地在一些知名厂商的笔记本电脑及其整机中见到其生产的to B产品；前几年如若想要购买其旗下相关的零售级SSD产品，更是需要借助亚马逊、ebay等海外电商购物平台，通过海淘的方式购入。随着近期国内大环境的变化，在双十一前夜京东自营平台也上新了海力士的官方自营旗舰店，这也是目前SK海力士产品在国内的第一家授权店，自此SK海力士原厂的消费级SSD正式开始进入国内市场。

笔者最近也有幸拿到了Gold P31和Platinum P41这两款产品；本期让我们一起来看一看OEM PC711的零售级、海力士PCIe 3.0旗舰产品——Gold P31 2TB的性能表现吧！

二、 开箱&外观

包装：

本体：

主控：

DRAM：

NAND颗粒：

PCB：

SK Hynix Gold P31的包装较为简洁，没有花里胡哨的元素。包装盒拆开便是可生物降解内盒，根据标识，内盒材料可在180天内降解至少90%，可谓是实打实的环保！

SK Hynix Gold P31硬盘主控是海力士自研产品，主控编码为：ACNT038-315A，根据网上查到相关内容可以了解到这款主控的代号为“Cepheus”，双核心，采用的来自ARM 32位 Cortex-R系列嵌入式处理器，并采用了来自台积电（TMSC）的12 nm工艺，支持4通道的NAND Flash以及1400MT/s频率的颗粒。

DRAM同样也是来自海力士自家的产品，编码为：H9HCNNNBJUALHR-NEE，型号为LPDDR4-2133，单颗2048MB。

NAND编号为H25T3TM88C-X314，单颗粒容量为1TB，采用了4D V6 128 Layer的1Tb大die，8 die封装成一颗NAND，总共两颗NAND组成了Gold P31的2TB容量。

PCB采用单面双贴颗粒的设计，对笔记本的兼容性较好；但其PCB的布局非同寻常，2颗NAND颗粒并不是并排排放，而是分居两端，主控和DRAM颗粒则是布局在PCB中间，可能是为了避免NAND颗粒发热过于集中，也可能是为了减小主控与NAND间长信号线带来的干扰。

三、 基本信息

惯例，到手上机先看CDI

CDI抓取到的smart的信息较为有限，使用smartmontools进一步抓取主控的smart信息。如下所示：

由smartmontools抓取到的Supported Power States可知，Gold P31所标示的PS0最大功耗为6.30W，作为PCIe 3.0时代的Base-Dram旗舰，这样的PS0标称功耗算是较为常规。

由smartmontools抓取到的信息可知，smart中温度值有三个。其中，笔者推测Temperature对应的是主控的温度； Temperature Sensor 1对应的是Dram的温度；Temperature Sensor 2对应的是NAND颗粒的温度。同时将smartmontools抓取到的温度和CDI的温度进行对比可以发现，CDI温度对应的是Temperature项目值的温度。

四、 测试平台及设置

Processor：AMD Ryzen 3700X @ 4.4GHz

Motherboard：Micro Star X570 Gaming Plus（BIOS Verizon：7C37vAE）

System：Windows 10 Professional 22H2 (19045.3570) / Ubuntu 22.04.03 LTS (Kernel Version: 6.2.0-36-generic)

Heatsink：Thermalright TR-M.2 2280

IO Interface：M2_1 slot (From AMD® Processor)

由于测试采用的是AMD平台，相关测试数据可能偏低。

五、 基本性能测试

在Windows下对Gold P31进行了CDM/ASS/HD Tune/PC Mark8/3D Mark的测试，仅供参考。从Windows下常规的性能测试软件表现来看，Gold P31的性能基本上契合PCIe 3.0时代的旗舰性能。CDM性能测试中，顺序读取来到了3591MB/s，顺序写入来到了3477MB/s，略微超过了PCIe 3.0时代主要旗舰产品的3500MB/s速度，其性能的进一步提升来源于新一代的颗粒和先进制程的主控，以及PCIe 4.0平台兼容3.0带来的带宽提升。PC Mark 8测得的Gold P31的带宽为586.55MB/s，得分为5084分，放在目前来看属于中规中矩的水准；3D Mark的存储基准表现得分2884分，超过了平均水准线。

HD Tune中，笔者对Gold P31 2T写入了300GB的数据量，由测试结果可知：其缓存内顺序写入的性能大约在3000MB/s，SLC Cache的大小大概在170GB左右，写超SLC Cache后的顺序写入性能维持在1400MB/s，表现良好；顺序读取的性能约在3250MB/s，读取曲线基本为一条直线。

在HD Tune测试过程中，笔者也通过HWINFO软件抓取到了写入测试时温度的情况，如下图所示，可以观察到写入300GB文件后，Gold P31的主控温度来到了59℃，DRAM温度来到了52℃，NAND温度来到了60℃。

六、 进阶性能验证

为了进一步测试该盘的实际性能情况，在Ubuntu环境下采用FIO对硬盘进行持续和全面的性（大）能（保）测（健）试，同时也是对硬盘本身极限性能进行标定。

(1) 全盘读写

首先肯定是来一套全盘读写项目

Gold P31全盘平均顺序写入速度为1409MiB/s (1477MB/s)。由全盘写入曲线来看，Gold P31写出了PCIe 3.0时代经典的“两段速”的表现，第一段的SLC Cache大小大约有172.22GiB，接近全盘容量的1/10，此段平均写入速度为3327.34MiB/s左右；当顺序写入写出SLC Cache后，平均的写入速度为1331.1MiBps，但写入的曲线不太平稳，波动程度较大，反映了Gold P31的固件调教策略较为激进。

全盘顺序读取第一段速度保持在约3300MiB/s，由于全盘读取是在全盘写入后进行测试，易受到全盘写入数据的影响，故开始的一段时间内读取的速度并未达到峰值，后续则是进一步回升至约3400MiB/s的读取速度，换算到MBps基本上与Windows 10 CDM软件测得的顺序读写速度相当。

(2) 4KiB全盘跨度随机读写（QD1T1）

(3) 4KiB全盘跨度随机读写（QD32T4）

无论QD1 T1测试条件还是QD32 T4条件下，4KiB全盘跨度的随机读取性能一致性表现良好，但4KiB全盘跨度随机写入的性能一致性表现还算可以，较为集中，波动程度不大；

QD1 T1下的随机读取IOPS达到了13.7K（56.0MB/s），整体的延迟表现良好，但最大延迟偏高，来到了8.738ms，同时QoS 99.99%的延迟表现也不算亮眼；随机写入的IOPS为22.4K（91.7MB/s），性能表现良好，但延迟表现不算理想，最大延迟来到了46.880ms，QoS 99.9%和99.99%的延迟表现有待提升；

QD32 T4下的随机读取IOPS达到了458K（1875MB/s），随机写入的IOPS为22.7K（93.0MB/s），性能表现良好，但随机写入的最大延迟表现和QoS延迟表现并不理想。

(4) 4KiB全盘跨度随机7读3写（QD32T4）

Gold P31 4KiB下全盘跨度随机7读3写的IOPS离散点较为集中。随机读取的IOPS为44.8K（184MB/s），随机写入的IOPS为19.2K（78.7MB/s），总IOPS约为64.0K（262.7MB/s）。全盘跨度随机7读3写的性能表现还算可以，但随机读取下的最大延迟及QoS（99%/99.9%/99.99%）的延迟表现不太理想。

(5) SLC Cache写入测试

在此阶段，分别对硬盘进行20%/40%/60%/80%的预填充，静置15min让主控进行GC(Garbage Collection)操作，然后再对剩余空间进行顺序写入，测试其缓内及缓外顺序写入情况。

① 预填充20%

② 预填充40%

③ 预填充60%

④ 预填充80%

在SLC Cache的测试环节中，预填充为20%和40%时，SLC Cache大小大约为21~22GiB左右；预填充为60%和80%时，SLC Cache的大小为11GiB左右。无论预填充多少空间，Gold P31的读写曲线一直呈现“二段速”的表现，由图不难发现，当预填充20%、40%和60%时，写入超出缓外后，写入速度的曲线出现了较为明显的波动，由此可窥知Gold P31固件的垃圾回收（GC）策略较为激进。

(6) 稳态顺序读写

在此阶段，先对Gold P31 2T进行了一次全盘顺序写入后，再进行顺序写入1800s和顺序读取1800s测试项目。

结果如下：

在长时间稳态顺序读写中，平均读取速度在3415MiB/s（3581MB/s）左右，与Windows下CDM的读取速度基本持平；稳态顺序写入速度稳定在1657MiB/s（1737MB/s）左右，波动程度不大，基本上可以视为海力士4D V6 128层 TLC颗粒的直写速度。

(7) 发热测试

笔者也利用开放式机箱无风道的情况下，在Windows下采用FIO软件对安全擦除后的Gold P31进行了1800s的全盘顺序读取，并用HWINFO记录相关的温度传感器数据，以期判断硬盘的功耗情况，情况如下图所示：

由测试结果可知，Gold P31在1800s下的顺序读取能够维持在3574MiB/s，换算到MB就是3747MB/s，且1800s下顺序读取并未出现降速的情况。其中Temperature Sensor 1对应的应是主控的温度，基本上维持在60℃上下；Temperature Sensor2 对应的是DRAM的温度，基本上维持在32~33℃下波动，发热表现较好；Temperature Sensor3 对应的是NAND颗粒的温度。

七、 总结

1、作为行业内知名的NAND原厂之一，SK海力士的消费级产品开始正式进入中国市场，为国内用户选用高质量的SSD产品提供了更多的选择；

2、本期笔者拿到的Gold P31 2TB，虽然是一款PCIe 3.0旗舰型产品，但随着DRAM-Less方案主控在PCIe 4.0产品上的大规模应用，除了SLC Cache内的性能以外，Gold P31仍然强于市面上许多的PCIe 4.0 DRAM-Less产品，同时温控表现良好，体现出了海力士原厂良好的固件调教水准；

3、Gold P31在缓外顺序写入中未完全发挥出Hynix 4D V6 128 Layer颗粒的直写速度，其性能还有进一步提高的空间，这也从侧面反映了“Cepheus”的主控性能并不是十分充裕，同时也有部分原因归因于Gold P31的固件策略较为激进。

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