石破天惊 三星840 PRO固态硬盘评测

    虽然来得晚了点，但是幸好还能赶上国内开卖之前拿到样品——和定位普通电脑用户的三星840不同，840 PRO固态硬盘是一款高性能产品，定位高端玩家、专业用户以及工作站等环境，并配备了专门的固件以胜任高负载工作环境。

   

    关于这款三星840 PRO固态硬盘的特性笔者在这里要再做个简短的阐述，虽然我们已经在此前的840的评测中介绍的已经很详细了，两款产品的差别基本上只有固件和闪存不同（当然还包括性能、容量和价格），但显然，高端玩家对“PRO”会更感兴趣！

    1.全新的外观设计，炭黑色金属磨砂外壳

    2.采用全新MDX主控以及Toggle 3.0标准的闪存

    3.更高的性能表现，随机读取性能最高可达100K IOPS

    4.更低的功耗表现，甚至可以延长笔记本续航半个小时

    5.更易用的软件系统，包含系统迁移工具和管理软件

   

三星840 PRO系列固态硬盘官方性能指标

    当然，前提是，普通用户们要把840和840 PRO区别开来，这是三星采取的全新的细分市场的策略。前者所采用的3bit MLC（也就是我们说的TLC）闪存在现在来看还有很多用户存在偏见，这是正常的。不过还好，这一次我们不讨论TLC，840 PRO是真正的高端产品，其128GB的版本将会达到千元级别。

   

    刚刚提到840 PRO和840的主要差异在于固件和闪存，这里具体来讨论一下吧。下表罗列了840 PRO、840以及830之间的规格差异：

   

840 PRO、840和830之间的规格差异

    首先，两款新品在MDX主控硬件参数上都是一样的，但840 PRO搭载的固件是针对高负载工作环境而编写的，因此拥有更高的性能表现。而定位更低的840其固件更多是为轻负载应用而设计的。

    闪存方面，两款新品均使用的是21纳米Toggle 2.0闪存，接口带宽可达400Mbps。840 PRO依然采用MLC闪存，而840则采用TLC闪存，不过三星更偏向于叫它3bit MLC闪存，此前三星透露这种闪存的P/E循环次数保守估计为1200次。

    容量上，可以看到840 PRO拥有完整的128GB、256GB以及512GB的空间，而840则设置了一定的OP空间，这样的容量设置是为了和传统机械硬盘的容量标示相对应，意在以更为直观的方式帮助初级用户从传统硬盘升级到固态硬盘。

   

840 PRO支持WWN全球唯一名称和服务器LED报错显示技术

    两者最大的不同，则在于三星针对840 PRO加入了很多企业级特性，主要是面向对数据存储安全高度敏感的客户，840 PRO支持WWN（World-Wide-Name）全球唯一名称和服务器LED报错显示技术，以兼顾高性能和可靠性，确保数据的安全。据悉三星也有可能为840也加入WWN特性。

    包装方面，840 PRO仅提供简包版本，而840则会有简包和升级套装两种，区别在于附件不同。840会附带SATA-USB转接线、3.5英寸支架等配件，而简包版只有固态硬盘和软件光盘。

    再有则是质保年限的不同，840 PRO提供五年质保而840则为主流的三年质保。关于售价上的差异，因国内还未正式开卖，笔者根据国外报价估计120/128GB的840简装版会在700元左右，而840 PRO则可能达到千元级别。而250/256GB的840简装版则会在1300元左右，至于840 PRO则可能达到1800元。

   

    一直以来三星固态硬盘最大的优势便是端到端的垂直整合能力（End-to-End Integrated），从硬件到软件完全由三星自己来设计，显然它可以保证最佳的兼容性和可靠性。这也要求我们需要重新审视三星840 PRO的内在。在外观上，840 PRO和840没有区别，炭黑色色调、磨砂工艺的铝制外壳，没有了830金属拉丝的那种质感，显得更为低调。

   

三星840 PRO固态硬盘正面

   

三星840 PRO背面的产品信息

    三星的Logo也直接印刷在外壳上，而橘黄色的烤漆得以保留了下来，只不过位置变到了中下方，同时仅作装饰使用而不标识容量。而外壳右面的小三角则让用户有了跃跃欲试的感觉。而在产品背面，你可以看到位于S/N序列号下方的WWN全球唯一名称的信息。

   

7mm厚度设计

    在840 PRO的侧面也延续了830的影子，通过削切工序达成高度抛光的倒角边缘，与硬盘正反面形成极具鲜明的对比。同样延续下来的7mm的厚度设计进一步增加了美感。

   

单面PCB设计

    单面PCB设计的特点也沿袭下来，这个256GB的版本显然是由8个32GB（256Gb）的NAND颗粒组成，主控保持不变，缓存为512MB。关于主控和闪存的详细介绍请看下页。

   

三星S4LN021X01-8030（MDX）主控芯片和512MB LPDDR2-1066缓存

   

单颗容量为32GB的三星Toggle 2.0 MLC闪存，编号K9HFGY8U5A-CCK0

   

    关于第四代MDX主控方案

    三星840（PRO）系列固态硬盘采用的是三星第四代SSD主控MDX，MAX被用于470系列，MBX未用于零售产品，MCX则用于830系列。

    MDX主控内建三个ARM Cortex-R4核心，工作频率300MHz。之所以选择Cortex-R4，三星表示由于三星本身也具备控制器研发能力，因此在经过多层筛选和测试之后挑选出一个具有最佳兼容性的方案作为最终选择。

   

第四代MDX主控方案

    但更进一步讲，Cortex-R4具有的严格的实时响应限制应该是三星在设计SSD时所看重的，这种特性非常适合用于深层嵌入式系统，硬盘/固态硬盘驱动器就是其中之一，它兼顾高性能、可靠性和低功耗。相较之下Cortex-A系列专用于具有复杂软件操作系统（使用虚拟内存管理）的面向用户的应用。

   

ARM Cortex-R4核心架构

    MDX主控可以支持到1TB容量，只不过三星认为目前超高密度的NAND（单颗容量128GB）的价格太过昂贵，因此并未推出。

    另外MDX加入了对256位AES硬件加密的支持，通过使用SYSTEM BIOS密码进行管理，就和其他同级别产品一样，以应对越来越重要的数据安全性问题。同时，新的主控还拥有着“更先进的信号处理算法（Advanced Signal Processing Alogrithm）”。

    关于Toggle DDR Mode 2.0标准闪存

    三星830系列采用的是27纳米制程Toggle DDR Mode 1.0标准的闪存，其接口带宽可以达到133Mbps，而840系列所采用的是21纳米制程Toggle DDR Mode 2.0标准的闪存，可以达到400Mbps的接口带宽。

   

Toggle DDR 2.0闪存的技术特点

    全新的Toggle DDR Mode 2.0可是实现随机读取性能30%的增幅，随机写入性能120%的增幅。当然，全新标准的闪存应该和全新一代的主控芯片配合才能发挥出全部效能。这也正是三星840性能再次攀升的因素之一。

   

三星预计将于2015~2017年推出Toggle DDR 3.0标准

    到2015~2017年，我们将迎来Toggle DDR Mode 3.0标准，届时带宽将达到800Mbps。同时三星也将致力于发展PCIe接口的固态硬盘，并认为是未来10年高性能产品的最佳选择，配合超高的带宽，得以发挥新一代闪存的性能。

   

    采用TLC闪存的三星840固态硬盘包含120GB、250GB和500GB三种容量，显然相比840 PRO和830系列的128GB、256GB、512GB都缺失了一部分，这部分就是“Over-Provisioning”预留空间。

   

OP空间的三个等级

    一般OP分为三层，如上如所示，第一层由于计算方法的差异是不可抗拒的，而第二层则是SSD厂商预留的，比如目前消费级SF-2281固态硬盘预留容量通常为7%，一些企业级的型号达到28%。至于第三层则是用户自己设定的容量。

    针对第三层OP空间，用户可以通过Samsung Magician软件对840或840 PRO进行手动设置。设置预留空间好处多多，它更有利于均衡磨损机制的运作，可以减小写入放大，可以增加垃圾回收的效率。

   

设置OP空间好处多多，在稳定态下会有更好的性能表现

    这张图可以体现出启用OP对增加垃圾回收效率的益处：在经过长达数百分钟的压力测试后，具备预留空间的三星840 250GB速度（绿色）甚至要比没有预留空间的840PRO 256GB（橙色）还要高，而对840PRO设置了预留空间后（蓝色），速度也是得到了显著提升。

    三星建议在轻量级负载应用环境下（如Web Server）设置6.7%的OP空间，而在较为重负载的应用环境下建议（如Database）设置20%的OP空间。

   

    三星840固态硬盘最引以为傲的就是超低的功耗表现，这点在上一代830系列上就有很好的表现。可能很多人都认为固态硬盘本身就要比机械硬盘省电很多，但事实也许并非如此。

   

官方提供的三星840固态硬盘功耗测试

    根据三星官方给出的基于MobileMark 2007的测试结果，三星840 PRO 256GB在闲置状态下的功耗仅为0.042W，比840 250GB的0.057W还要低，多出的功耗应该是来自TLC闪存。但都仅为其他产品的10~15%，即便是三星830 256GB也不过0.076W。而在MobileMark 2007的Average Power Consumption测试中也有着同样的表现。

   

正常运行情况下的功耗情况

    当然，在正常读写操作中，三星840固态硬盘的功耗也将达到2~3W，并且耗电量会随着队列深度的增加而增加，这相比其他品牌的产品来说可能就不会有太大优势了。台式机用户自然不必担心，但是对笔记本电脑用户来说，这会是一笔不小的财富。

   

半个小时对笔记本来说也是非常珍贵的

    硬盘本身不是耗电大户，但即便如此，超低的功耗表现依然让搭载三星840固态硬盘的笔记本电脑比使用他牌产品的笔记本的电池使用时间最多多出30分钟。相信大家都清楚这个数字对笔记本电脑用户的感受是怎样的。

   

    三星840固态硬盘是定位主流家庭用户的产品，采用和机械硬盘同样的容量标示就已经很好地体现了这一点，而840 PRO则是定位发烧用户。所以我们要以两种出发点来看待这两款产品，特别是在安装和迁移方面。

    三星官方此前给出了很多的升级建议和升级方法，比如台式机用户你可以将SSD当做系统盘使用，如果是笔记本用户，如果容量不够，你可以只将和软件系统迁移进来，一些图片视频等可以使用移动硬盘。

   

并非所有人都能想到最适合自己的升级方案，这样的指导很有意义

    大部分用户的机械硬盘都不会使用很多容量，甚至1TB的硬盘只使用了200GB，这时候你直接购买一块256GB的固态硬盘就可以直接完全替代传统硬盘了。

    显然，这种升级指导适合于840的用户，对于840 PRO的用户相信他们自己心中有数。这里简单介绍下三星的Data Migration系统迁移工具，让用户仅通过“开始、设置、克隆”三个步骤便完成当前系统的迁移工作。

   

使用Data Migration进行系统迁移时，用转接线或者SATA直连都可以

    上次在测试840的时候使用的是0.9版，还处于Beta测试阶段，而这一次我们拿到了1.1版，支持多国语言！此前的0.9版，如果我们使用SATA直连的方式进行克隆是会报错的，如今1.1版修正了这个问题。笔者推荐如果可以的话还是选择SATA直连方式，会比USB2.0进行得更快。

   

自动识别源磁盘和目标磁盘，源磁盘即当前系统盘，不会显示系统中其他硬盘

   

通过SATA直连的方式克隆起来会比较快

   

我们耗时8分40秒就完成了现有系统的克隆，关机将840 PRO接入即可

   

    上一次测试840的时候笔者表示还没有收到全新的Samsung Magician 4.0软件，只有添加了对840（PRO）支持的3.2版。所以我们依然只能使用这个版本为大家简单介绍一下其功能。

    其实4.0版主要还是UI的变化，当然添加了一些新特性，作为全新的SSD管理工具，它拥有以下新特性：

    1.全新用户界面（UI）带来更好的用户体验（UE）

    2.SSD健康状态检查

    3.Total LBA Written报告

    4.全盘扫描和错误报告

    5.更高级的用户自定义选项

    6.允许用户自行设置OP空间

   

虽然3.2版本不新，但是常用的功能都还是有的

   

性能评估测试，你可以使用这个工具简单测试下性能表现

   

通过软件手动对固态硬盘进行优化，如TRIM执行和垃圾回收等

   

这是三星建议你关掉的一些系统服务，因为他们对SSD来说没什么用

   

这个是OP空间的设置，后面笔者会研究一番

   

    测试平台方面，我们使用酷睿i7 2600处理器，Z77主板，配合RST 11.2驱动程序，同时以三星830 256GB作为系统盘。测试过程中将处理器频率锁定在3.5GHz，关闭睿频和所有节能降频的选项，并在BIOS中开启AHCI，关闭其他第三方板载芯片。

   

测试平台

    我们依次使用常规的测试软件，包含CrystalDiskMark、AS SSD Benchmark、ATTO Disk Benchmark以及PCMark7，在空盘状态下，进行840 PRO的性能测试，并与830 256GB和840 250GB进行对比，看看全新一代旗舰产品的表现。

   

CrystalDiskMark软件测试

   

    在CrystalDiskMark的测试下，三星840 PRO 256GB完美地达到了标称性能，读取达到547MB/s，写入达到527MB/s，而在QD1下的4K随机读写也达到了41MB/s和140MB/s，QD32下的两个数值折算下来就是104K和94K IOPS！这基本上已经是当前2.5寸SATA固态硬盘的最高水平。要知道上一代产品基本上能达到80K的随机读就已经非常出色了。

   

ATTO Disk Benchmark软件测试

    ATTO Disk Benchmark则验证了三星840 PRO在不同长度文件块读写时的性能表现，我们发现默认设置下在256K到8192K这段三星840 PRO的写入表现不稳定，但如果换成是Random数据样本，写入就可以超过500MB/s。这显然是来自缓存算法和固件优化的问题，不过影响不大。

   

    下面来看看AS SSD Benchmark软件和PCMark 7软件的测试成绩：

   

AS SSD Benchmark软件测试获得1210分

   

    在AS SSD Benchmark测试中总成绩竟然突破了1200分，非常惊人。目前只有为数不多的固态硬盘可以获得超过1000的分数，包括浦科特M5P系列、OCZ Vertex4系列等。应该说我们在测试840的时候就能够明显感觉到它比830的改进之处，而840 PRO更是进一步释放了这种能量。这都要归功于MDX主控+Toggle 2.0闪存之间的完美匹配。

   

三星840 PRO 256GB在PCMark7测试中获得了5635的高分

   

    在PCMark 7的测试中，超过5600的得分也已经居于目前顶级行列，相对840和830，300分的差异在这款软件中已经是一个显著的差距。虽然PCMark 7在测试时不会产生太大的压力，但这反而更适合普通用户参考。当前主流机械硬盘在2000分左右，而超过5000分的固态硬盘都是中高端产品，可以提供十分出色的使用感受。

   

    IOMeter软件测试秉承我们以往的习惯，8GB分区环境、使用Pseudo Random数据模型、设置100%读/100%写、4KB对其、自举时间为30秒、测试时间为2分钟。分别进行128K连续读写测试和4K随机读写测试，同时后者进行QD1、QD3、QD32三个档次的测试。

    这一测试我们要关注：128KB连续读写和低QD下的4KB随机读写是否相比840是否有进一步提升，并远超830系列；QD32下的4KB随机读写是否达到了官方标称的100K和90K IOPS！

   

   

   

    可以看到840 PRO全面领先于840和830，而且越是高的队列深度，优势就越明显，体现了三星在这一代产品上对固件的深层优化，完全达到了官方给出的性能指标（99K和100K还差了一点，不过显然没有人纠结这个）。当然性能的提升与全新的Toggle 2.0闪存也密不可分，软硬间的密切结合是新产品取胜的秘密法宝。

   

    如果你还记得我们之前的横评，或者时常关注Tom's Hardware的文章，你应该记得我们探讨过4K和128K的测试意义。这两种长度的数据请求是在系统应用中最常用到的尺寸，4K随机读写和128K连续读写测试已经成为业内标准，这两项数据如果获得高性能则意味着你将获得更好的体验。目前三星840、830都能在128K连续读测试中超过500MB/s，领先同类其他产品。

   

    很多用户乐意看到固态硬盘在填满数据之后有着怎样的性能表现，实际上这种“数据的填满”也会分为很多种。我们下面的测试是使用IOMeter+手动的方式向SSD中写入大量的文件，并分别在硬盘被填满50%、80%、90%以及99%的时候，用CrystalDiskMark测试其性能表现。然后删除一些数据再次将固态硬盘填满至99%的状态进行测试，最终格式化硬盘观察性能的表现。

    这样的测试方式在一定程度上可以体现出SSD在家用环境下的表现，因为这种测试不会用到很高的队列深度，并且会有很多“空闲时间”足以让固态硬盘自己进行TRIM和垃圾回收，所以一般不会出现性能显著下降的问题。而下一页的测试，则是在QD32下的队列深度进行长达近1小时的零碎文件写入测试，这就是接近企业级产品的测试标准了。

   

满盘填充过程中的性能表现

    依次经历了50%、80%、90%以及两次达到99%数据填充的过程，我们发现中间进行中随机写入性能有细微跌幅，和ATTO的情况一样降到了470MB/s。但是既然在第二次达到99%的时候依然能够跑出接近空盘下的性能，可以说，在家用环境下我们已经不用太担心SSD使用一段时间掉速的问题了。

   

格式化之后，性能没有什么变化

    这种测试其实限于手动填充数据的缘故，不可能保证结果的精准性，但是依然可以反映这个趋势。我们在测试830和840的时候都没有发现明显的性能跌幅，因此不会对最终的使用体验起到什么影响，特别是普通家用环境。

   

    在整个固态硬盘的使用周期内，99%的时间都在做垃圾回收（GC）操作。当固态硬盘的所有颗粒都被编程过一次之后，整个SSD可能充满零碎数据，TRIM和垃圾回收机制开始运作，既是进入了GC态阶段。而在进行持续长时间的随机写操作下，由于没有闲置时间，性能将会出现明显跌幅，在性能跌倒一个稳定的值不再变化时，就进入了稳定态阶段。

    笔者使用IOMeter软件在没有分区的固态硬盘上进行5次每次10分钟的QD32下的4KB随机写入测试，共50分钟模拟固态硬盘进入GC态，然后闲置并使用HDTune测试写入性能观察变化，这可以体现出其垃圾回收算法。最终格式化之后再次测试，以观察TRIM的执行速度。

   

测试之前，使用HDTune测试写入性能，达到435.5MB/s

   

测试开始，以369.33MB/s起步

   

测试完毕，此时性能降到94.54MB/s，降低了74.4%

   

测试完毕，HDTune写入性能降到原来的18.4%

   

闲置30分钟后，性能恢复到空盘状态下的23.2%

    这样的性能降幅以及HDTune曲线所体现出来的，我们可以认为这是结合了被动垃圾回收和闲置垃圾回收的策略，在保证一定性能的前提下，又不会进行太多的垃圾回收导致额外的写入放大。

   

快速格式化即执行TRIM后，性能恢复到47.2%

    和我们测试840以及830时的情况相同，TRIM问题在这里很不友好地体现了出来，在全盘快速格式化之后性能并未立刻恢复，或者说恢复较慢。这又和SandForce主控的产品情况类似，一般而言基于Marvell的产品经过格式化之后性能会立即恢复。因此，这应该是三星主控一直以来的特点，而非缺点。

   

    首先说产品方面，借助MDX主控+21纳米Toggle 2.0闪存以及固件上的完美适配，三星840 PRO固态硬盘在持续读写和随机读写方面均有大幅度增强，特别是高队列深度下的随机写入性能比830时代有了长足的进步。可以说三星840 PRO是目前消费级固态硬盘中性能最高的。

    而从定位上，三星840 PRO还可以胜任一些高负载应用。不过目前有国外媒体指出关于这款产品存在的一些Bug，相信会随着后续的固件升级得以解决。此外，Magician软件可以允许用户自行设置OP空间，关于OP空间对稳定态下的性能影响以及后续的垃圾回收效率，笔者将在后面的文章中进行一番探究。

   

三星840 PRO固态硬盘

    三星840 PRO的发布必将引来整个消费级固态硬盘市场的焦点，这款产品可谓是三星深化自身端到端垂直整合能力的进一步体现。三星已经在SSD市场中保持第一的份额，SATA接口的固态硬盘也已经位居当前巅峰，接下来他们将会在企业级以及PCIe固态硬盘中投入更多精力。

    随着第二代SATA3.0主控Marvell 88SS9187、Samsung MDX的发布，并搭配21纳米或19纳米的Toggle 2.0闪存，读写性能较上一代产品都获得了显著的提升。而在明年，我们有望迎来全新的LSI SandForce主控，而OCZ则继续研发自己的Indillinx主控的后续产品，并搭载IMFT的20纳米ONFI 3.0闪存。也就是说，新一轮固态硬盘的竞争将在明年正式上演！