坑爹无处不在 揭秘固态SSD的掉速之谜（全文）

    近期网友集中反应SSD的掉速问题，所描叙问题之多超出想象，让人不得不佩服SSD技术的复杂和厂商的高明，应了中国那句古话：“买得不如卖得精”。同时SSD厂商喊冤，那么多原因至多只有一个和它们有关。究竟是网友操作不当，还是厂商坑了网友，今天我们将揭开谜底。

坑爹无处不在 揭秘固态SSD的掉速之谜

    硬盘掉速问题最早来源于西数硬盘，当时西数敢于天下先应用4K高级格式化技术，遗憾的是西数没把螃蟹吃着，反而让螃蟹的大钳子夹得又肿又疼。

网友购买的西数绿盘WD10EARS

网友反映WD10EARS 1T绿盘掉速问题

　　网友使用西数WD10EARS 1TB绿盘做主盘。由于4K没有对齐，这块西数1TB绿盘掉速非常严重，硬盘表现如同坐过山车一般，此起彼伏。其速度频繁掉到0MB/秒，几乎接近停滞状态。

    如果说机械硬盘有这个问题，那么到了SSD身上，可就不是少10-20MB/s那么简单，而是超过200MB/s。它牵涉到复杂的4K对齐，并且SSD还衍生出新的掉速问题，让网友们防不胜防。下面，我们即将对固态SSD的掉速现象进行盘点和分析，为广大SSD用户解惑。

    前面讲叙西数绿盘的4K对齐问题，经历当年“掉速门”至今心有余悸。4K对齐不但是机械硬盘的羁绊，更是SSD的天生死敌。要知道SSD的性能是机械硬盘的5倍，掉速起来一坑到底。首先我们进行名词解析，什么是高级格式化：

什么是高级格式化？

    高级格式化是国际硬盘设备与材料协会（International Disk Drive Equipment and Materials Association，IDEMA）为新型数据结构格式所采用的名称，它定义了硬盘介质上所用基本扇区大小的增长量级。

    注：高级格式化，又名4K高级格式化，要求硬盘扇区4K对齐。

4K高级格式化说明

    4K高级格式化标准规定，硬盘扇区大小从当前的512字节迁移至4096字节（或4K）。这项更改会提高格式化效率，从而有助于硬盘行业提供更高的容量，同时提供改进的错误纠正功能。

    当然，这些是在4K对齐之下的好处，要是硬盘没有4K对齐，会是什么样一个结果呢？ 

4K不对齐的SSD啥性能？

    我们使用美光M4 128GB SSD和AS SSD软件，进行4K对齐实验。笔者使用分区精灵软件，选择32K字节，然后手动将“单元大小”调整为31K，这款SSD随即4K无法对齐。由于4K对齐操作方法较为复杂，笔者在本文最后一页附录中详细讲解操作过程，在此先一笔带过。

注意左上角容量上方的绿字项目31K - BAD为未对齐

注意左上角容量上方的绿字项目1024K - OK为对齐

    我们对比4K不对齐和对齐的美光M4 128GB SSD，它们之间的读写速度差距为100-200MB/s。其中差别最大的当属4K-64Thrd成绩对比，即4K字节-64队列深度模式下，4K不对齐的美光M4 128GB SSD的成绩惨不忍睹。

    点评：部分SSD厂家采用异步闪存降低SSD成本，4K对齐难道真的只能靠网友自己？实际上已经有硬盘厂商研发了4K自动字节方法，并推出相关系列产品。

    令人遗憾的是这些产品全是机械硬盘，它的神奇在于无论你怎么破坏它的4K字节，它均可自动修复。机械硬盘的技术含量高，绝非SSD这种拼装工业所能攀比，SSD厂家推出此项技术不切实际。我们希望机械硬盘厂商赶紧生产家用SSD，将4K自动对齐技术应用上去。

    IDE接口在2003年SATA接口兴起之前，一度雄霸硬盘市场，目前新式主板已不再配备IDE接口，但是主板厂商不敢对IDE接口设备掉以轻心，在BIOS中保留IDE模式。此举可谓后患无穷！对用户和硬盘厂家造成极大的困扰。

IDE模式的强大生命力就连主板厂商都不敢轻视

    主板的IDE模式具有十分强大的兼容性，通吃IDE和SATA接口设备，因此电脑城装机商普遍将IDE模式作为首选。然而传统的IDE模式已经无法满足固态硬盘的新特性和性能突破需求，SSD在IDE模式下工作性能出现严重衰减。

    下面我们引用一位网友实测的浦科特M5S 128GB SSD在IDE和AHCI两种模式下，使用AS SSD软件所测试的读写速度。

浦科特M5S 128GB SSD的IDE模式成绩

浦科特M5S 128GB SSD的AHCI模式成绩

    我们对比浦科特M5S 128GB SSD的AHCI和IDE模式成绩，两者的性能差距是相当惊人的，这种现象和4K不对齐有类似的效果。

    AHCI接口是为SATA串行接口而生，它的全名为“串行ATA高级主控接口/高级主机控制器接口”。它能够充分发挥SATA接口的独有NCQ技术，挖掘SATA硬盘性能。

    AHCI既然这么强，为何电脑城装机商如此不待见？原来AHCI模式兼容性不佳，当AHCI模式往IDE模式切换，原有设备无法兼容，造成操作系统蓝屏死机。或者我们形象的说AHCI是IDE模式的死对头。

    点评：我们能用得着IDE设备的机会很少，因此选择AHCI模式无需顾虑IDE设备是否兼容。

    如果你的电脑原来是IDE模式，我们建议你备份数据，在BIOS选项中选择AHCI模式之后，重新安装操作系统，此时操作系统方可稳妥在AHCI模式下运行。

    背景：我们前面讲到老掉牙的IDE接口，IDE接口真的是太好区分了。不过SATA接口就着实让部分初学者分不清楚东南西北。网友们集中反应老是插错SATA2.0和3.0接口。尤其是网友装机合盖之后，才发现硬盘接口接错。

为什么SATA接口容易搞混？

    新出的AMD主板全为SATA3.0接口，网友们无论插哪个接口都是对的。但是英特尔主板可就不一样，比如Z77/H77主板仅部分具备SATA3.0接口，剩下全为SATA2.0接口，这可愁坏对主板不了解的网友。

    要知道，SATA2.0接口速率只有300MB/s；SATA3.0接口速率提高一倍，使更高性能的产品得以发挥优势。如果你认为SSD接在SATA3.0接口还能发挥出600MB/s的速度，那你就错了，SSD性能还得雁过拔毛！

OCZ Vector 256GB SSD

    面我们用一块最新的OCZ Vector 256GB SSD进行实验，分别在SATA2.0和3.0两种接口，使用AS SSD软件进行测速。

实测SATA3产品跨接口速率测试

OCZ Vector 256GB SSD在SATA3.0端口下成绩

OCZ Vector 256GB SSD在SATA2.0端口下成绩

    OCZ Vector 256GB SSD在SATA3.0下面测试的速度，并未接近或者达到600MB/s。我们从SATA2.0接口也能发现类似问题，OCZ Vector 256GB SSD所测速度离300MB/s尚有一定差距。

    由于AS SSD软件属于非压缩算法设计，硬盘在此运行均有一定性能衰减，因此网友尽量选择SATA3.0接口，至少可以获得更高速度。

    注：OCZ Vector 256GB SSD在ATTO所测的极限速度为559MB/s。

    点评：英特尔主板对SATA3.0接口相当吝啬，Z77/H77只肯给两个，B75仅仅只有一个。说到这里，网友们就容易认了，哪个颜色的硬盘接口少，哪个就是SATA3.0。

    万事没绝对，个别高端主板额外配备SATA3.0芯片，增加2-4个SATA3.0接口，使得SATA3.0和SATA2.0接口一样多，这个时候不大好区分。我们需要仔细看主板说明书，分辨哪些接口是SATA3.0。

    背景：提到异步闪存，网友们群起而攻之，SSD厂家哭着喊冤：“真是躺着也中枪，没错，我们的SSD是采用异步闪存，可我们的产品是全速的啊！”这里有一个模糊概念需要说清楚。

谁趟着都中枪？

    闪存的好坏和SSD的性能戚戚相关，其中闪存分为 ONFI（Open NAND Flash Interface）标准，比如美光、英特尔、海力士闪存；Toggle NAND标准，比如三星、东芝闪存。

闪存类型简介

ONFI标准

Toggle 标准

原始版本

1.0版本：50MB/s

1.0版本：133MB/s

最新版本

3.0版本：400MB/s

2.0版本：400MB/s

工作方式

同步模式：133MB/s以上;异步模式：50MB/s

异步模式

生产厂家

美光、英特尔、海力士

东芝、三星

    如果按照闪存工作模式，则可分为同步和异步两种方式。其中ONFI闪存标准分为异步和同步两种模式，Toggle闪存标准均为异步模式。我们所说躺着都中枪的就是东芝和三星阵营的Toggle标准闪存，实际上它们的闪存性能不俗。

    那么ONFI闪存究竟如何定义同步和异步两种方式。闪存厂家在制定ONFI 2.0标准的时候，在闪存中加入了同步时钟发生器。主控器器发送同步指令激活闪存上的同步时钟信号，使闪存工作在同步模式，闪存带宽可达到133MB/s以上；异步模式则相当于ONFI 1.0，闪存带宽为50MB/s。

    注：厂家根据颗粒品质的优劣划分同步与异步的ONFI闪存，它们均来自同一生产线。

异步闪存坑爹在哪里？

    下面我们将用实例论证 ONFI2.0标准下的异步闪存，它对SSD的性能影响体现现在哪些方面？为了方便网友们直观辨认，笔者将一款采用异步闪存的SSD拆解之后进行测试。

采用美光异步闪存的SSD（拆解外壳状态）

ATT0最大读写速度测试

CDM持续读写速度测试

    上面的两项测试均在同一款SSD上进行，但是评测结果相差非常大，持续读写速度连最大读写速度的一半都不到。

    这款SSD采用美光25nm  ONFI2.0闪存，当它进行ATT0测试速度时，闪存工作在最高133MB/s；当CDN测试速速时，闪存工作在50MB/s。这就是为何SSD的最大/持续读写速度相差那么大的原因所在。

    点评：异步闪存本身品质较低，厂家为了延长其寿命，让其工作在较低的读写速度，它的结果当然是毁誉参半。如果厂家对采用异步闪存的SSD有一个清晰、低廉的价格定位，毁掉的名声可以扭转过来，它可以成为一款有良好口碑、物美价廉的SSD。

    我们通过实际例子分析四种硬盘掉速问题，其中三种问题可由网友发挥主观能动性解决，唯一的异步闪存问题则是SSD厂家问题。那么这四种硬盘掉速问题如何解决呢？

1、怎么让SSD工作在AHCI模式

Z77 BIOS内 硬盘模式的选择界面 包括IDE AHCI及Raid0

    AHCI模式可以显著增强硬盘性能，它适用于台式机/笔记本电脑。网友可在高级阶段选项的“SATA设置”中找到选择界面，一般它具有“IDE”、“AHCI”、“RAID0”三种模式。

2、异步闪存SSD如何规避？

    我们获知一款SSD是否采用异步闪存，有两种有效途径，第一种是拆解这款SSD，了解它的闪存信息；第二种是上机测试ATT0和CDM软件，观察两者的速度偏差大小。

    无论哪种途径，都需要网友们先购买这款SSD。当我们得知是异步闪存SSD，厂家是不会退货的。异步闪存SSD好坏，取决于它的价格，只要它的价格足够低廉，异步闪存SSD还是具有使用价值。

3、怎么选择SATA3.0接口

    我们需要解决SATA3.0接口插对的问题，部分主板在接口附近标注SATA3.0或者SATA 6Gbps字样；其次是SATA3.0接口和SATA2.0接口颜色不一样，数量少的同色接口一般为SATA3.0。

4、如何4K对齐？

Win7磁盘管理器是最快捷的4K对齐工具

    在Win7系统下，如果你的硬盘在使用windows磁盘管理器进行操作前，没有进行过分区操作，那么系统磁盘管理器进行第一次分区时会自动帮你进行对齐。

    不过Win7操作系统下分区限制较多，扩展性能较差，我们更多的是借助第三方软件进行4K格式化并进去分区。

★4K对齐：第三方软件分区教程

    Win7磁盘管理器4K对齐分区固然快捷，但是过多的主分区容易让分区盘符错位。最好的4K分区方案是单个主分区（即C盘），剩余容量为扩展分区。此时我们再次借助第三方软件DiskGenius分区精灵来实现。

    和前面的DiskGenius软件“快速分区”教程不同，本节讲解的是设置过程并不简单的“新建分区”教程。

    编者注：DiskGenius软件不具备校正4K对齐的功能。

DiskGenius磁盘精灵软件

一、新建分区

1、主磁盘分区

     我们实现分区4K对齐时请务必点击“对齐分区到下列扇区的整数倍”，输入值为2048。如果您的系统是64位，我们建议它的输入值为4096。

2、扩展磁盘分区

3、逻辑分区

SSD分区完毕后请按“保存更改”

SSD分区完毕

    DiskGenius软件的两种分区方式各有所长。“新建分区”功能设置略显繁琐，但是分区格式齐全，且各个分区均100%实现4K对齐；“快速分区”功能简化设置，初学者容易上手。