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Intel Optane 905P和Samsung 983 ZET性能测试对比

    发布时间:2019-04-10    阅览次数:604 次  
三星的Z-NAND(又名Low Latency V-NAND)是该公司对Optane的回应。虽然Z-NAND在某种程度上承受了许多与普通闪存相同的缺点,但其设计使其性能比普通NAND更接近3D XPoint。
在2019年,除了固态硬盘之外,没有任何理由可以启动PC 。而且,如果您关心性能,您将需要一个使用快速NVMe接口和最佳内存的驱动器。虽然大多数SSD仍然使用某种形式的NAND闪存,但英特尔和三星分别以Optane(又名3D Xpoint)和Z-NAND的形式开发了自己的高速替代产品。

此时,只有少数英特尔品牌的SSD使用Optane内存,而一对三星企业驱动器则使用Z-NAND。但是,如果您正在寻求资金可以购买的最佳存储性能,那么使用这些技术之一的驱动器应该在短名单上。 

哪个更好?为了找到答案,我们使用960GB容量的Intel Optane 905P和Samsung 983 ZET,将Optane和Z-NAND进行了七轮对峙。但首先,我们来看看这些内存类型是如何工作的。

英特尔Optane(3D XPoint)


英特尔的Optane是第一款基于3D XPoint技术的固态存储器,它与Micron合作开发了蓝色团队(Micron计划在今年晚些时候推出自己的基于3D XPoint的设备)。在Optane中,亚微观材料层被切割成列,每列具有存储器单元和选择器。然后,导线垂直连接到柱的顶部和底部,以构成交叉点结构。

与传统的NAND不同,该存储器不在电荷陷阱或浮栅阵列中存储电子以保持信息位。相反,基于细胞材料的抗性水平指定1或0。通过在顶部选择一根导线并在底部选择一根导线,可以单独寻址存储器单元。然后通过改变发送到每个选择器的电压量来读取或写入它们。这导致体积性质变化,这导致材料将电池改变为高或低电阻状态,并且是如此快速的原因的一个重要因素。

因为3D XPoint可以单独寻址,所以不需要垃圾收集,读取 - 修改 - 写入过程有助于回收删除数据的已占用单元。由于垃圾收集会占用设备的计算资源,因此缺少它会使Optane在写入繁重的工作负载下比NAND更快。除了材料特性外,它还有助于Optane在其使用寿命期间承受更多的写入,并显示出更低的延迟曲线。

三星Z-NAND
三星的Z-NAND(又名Low Latency V-NAND)是该公司对Optane的回应。虽然Z-NAND在某种程度上承受了许多与普通闪存相同的缺点,但其设计使其性能比普通NAND更接近3D XPoint。



Z-NAND基于改进的V-NAND设计,目前使用48层并在单级单元(SLC)模式下工作,因此每个单元只能具有1或0的电荷水平.MLC,TLC和QLC NAND都具有更多的电压状态,从而降低了性能和耐用性。因此,它们需要更强大和复杂的ECC算法,以防止数据读取错误并且速度更慢。

Z-NAND的页面大小小至2-4 KB,而普通的NAND页面为8-16 KB。反过来,这有助于提供更多并行性,以便驱动器可以更快的速度读取和写入更小的数据块。它还有助于减少延迟。

延迟表现
我们都去过那儿。您单击一个应用程序或文件,观看一个旋转的圆圈徽标,片刻之后它终于打开了。采用传统NAND的SSD可提供比传统HDD低得多的延迟,这有助于使请求几乎立即生效,但Z-NAND和3D XPoint驱动器甚至更好。

在QD为1时,983 ZET上的4KB随机读/写请求的延迟大约为0.023-0.024ms,或者大约是常规SSD的1/4。然而,基于3D XPoint的Intel Optane SSD 905P更好,延迟为0.017ms。

而且,最重要的是,它能够在读取和写入期间保持低延迟。983 ZET表现优于905P的唯一一次表现优于在QD32及以上的4K随机读取期间以及顺序读取或写入工作负载期间。

获奖者:英特尔Optane。由于大多数企业工作负载都在QD 1-16范围内并且通常是混合的,因此我们将这一轮授予英特尔。Optane是我们迄今为止测试的最低延迟存储介质。

随机表现
由于它不需要执行垃圾收集,因此英特尔905P可提供快速且一致的IOPS,因此,Optane的随机性能非常强大。无论是在纯读写期间,还是两者兼而有之,Optane都能提供一些我们在排队深度不停的重要性能。

 在QD为1时,英特尔Optane SSD 905P提供58 / 53k IOPS读/写,而在QD4,大约为4倍。在QD为128时,最大输出为~580K IOPS读/写。在70/30%读/写混合期间,它甚至达到了平均526K的IOPS。

虽然随机性能是3D XPoint的特色,但983 ZET及其Z-NAND并不吝啬。Z-NAND在高QDs 32及以上获胜。在QD 128,它提供近800K的IOPS,而Optane 905P提供580K的IOPS。

在QD1-4,三星驱动器的性能接近905P,但一旦你投入一些写入,性能落后于3D XPoint,并且相当于最高75K IOPS。SZ985可以提供高达170K的IOPS写入,但仍然远不及英特尔905P的580K IOPS写入性能。

获奖者:英特尔Optane。在一致的随机性能方面,英特尔的内存可以提供给其他人无法实现的。

顺序表现
当您拥有多GB大小的文件并且想要访问或移动它们时,顺序性能最重要。甚至大多数游戏的文件加载本质上都是顺序的。在这里,基于Z-NAND的驱动器优于其基于Optane的竞争对手。

 我们不太确定是由于控制器还是内存本身限制了英特尔Optane SSD,但大多数都限于大约2.5-2.7GB / s的顺序吞吐量。983 ZET采用三星的消费级Phoenix SSD控制器,可实现高达3.4GB / s的连续速度。即使QD为1,三星基于Z-NAND的SSD也能够以2-2.1GB / s的读/写速度超越Intel 905P。

获奖者:三星Z-NAND。凭借卓越的顺序读/写性能,三星的Z-NAND赢得了这一轮。

游戏负载性能
PC游戏中最令人沮丧的部分之一就是坐在那里轻拍拇指并等待加载等级。为了找出最适合游戏的存储技术,我们使用了最终幻想XIV StormBlood测试,这是一个免费的真实游戏基准测试,可以轻松准确地比较游戏加载时间,无需秒表。



凭借能够在消费产品中提供近800K随机读取IOPS和高达3.5GB / s的连续吞吐量,三星的Phoenix控制器非常强大。在看到其统计数据后,期待强大的游戏负载性能是很自然的。

但是,我们并不认为983 ZET实际上会击败英特尔的905P。在这里,我们看到由于更快的顺序性能,Z-NAND能够超越英特尔的3D XPoint,905P在某种程度上受到限制。

获奖者:三星Z-NAND。凭借QD1的更好的顺序读取性能,983 ZET在游戏场景加载方面能够超越英特尔的Optane SSD 905P。

生产力/应用程序性能
为了进行生产力比较,我们使用了两个非常着名的软件套件。第一个是PCMark 8的基于跟踪的存储测试2.0。此测试使用Microsoft Office,Adobe Creative Suite,World of Warcraft和Battlefield 3来测量存储设备在实际场景中的性能。另一个是SYSmark 2014 SE,一个基于应用程序的测试,类似于PCMark 8,但它使用更多的应用程序,甚至可以同时进行多个操作,以便绘制更真实的性能图。

 

 在PCMark 8中,983 ZET和905P都提供了令人难以置信的高分。983 ZET得分为5,140分,平均带宽为1423MB / s。然而,英特尔的905P仍以5144分的成绩击败它,平均带宽为1609MB / s。

SYSmark 2014 SE显示了类似的结果。虽然983 ZET的得分高于我们测试过的任何其他基于NAND的驱动器,但英特尔的905P仍然表现优于以前的三分。

获奖者:英特尔Optane。即使具有较低的顺序性能,英特尔的内存也证明了它在低队列时的超低延迟和高随机IOPS使其成为您想要完成任务时最快的存储介质。

耐力
SSD技术的一个缺点是所有驱动器在最终耗尽之前只能吸收有限数量的写入。对于大多数每天写入10到20GB的消费者来说,即使是最便宜的基于NAND的SSD也需要很多年。但是,想要在服务器或工作站中使用SSD的大型企业具有更严格的耐久性要求。



好消息是Optane和Z-NAND产品都具有令人难以置信的耐久性数据。三星983 ZET和英特尔Optane SSD 905P具有相同的耐久性等级,约为17.5 PB(PBW)。从这个角度来看,这大约是两个世纪的消费者写作(20GB /天* 365天/年* 2000年= 14.6 PB)。基本上,只要您需要,两者都可以承担几乎任何工作量。

延伸至企业级英特尔Optane DC P4800X,我们可以看到它在750GB容量下具有41 PBW的耐久性等级。同样,ZET的更大兄弟三星ZS985也可以吸收非常相似的写入量,800GB容量可达43.8 PBW。

然而,当考虑更小的375GB和480GB容量的3DXPoint和Z-NAND产品时,我们可以看到英特尔的DC P4800X可以承受的写入次数几乎是983 ZET的三倍,而480GB的905P可以承受一点点超过PB也写了更多的数据。

绘制:两种存储介质都表现出非常高的耐久性和贸易打击,具体取决于最终产品和容量。

电源效率
当涉及到计算机硬件甚至存储时,功耗是这个难题的重要组成部分。您不希望存储设备像CPU或GPU一样消耗多少电量,是吗?

幸运的是,现在还不是这样,但在过去的几年中,我们已经看到了我们在功率匮乏的SSD设备中的公平份额。英特尔Optane 905P的容量为960GB,功耗高达15W。另一方面,960GB的三星983 ZET平均耗电量约为7.5-8W。

但是,虽然Z-NAND设备消耗更少的功率,但Optane的绝对性能在其效率方面发挥着巨大作用。一旦您处理随机写入工作负载,905P就能够提供2-4倍的Z-NAND效率。但是,在任何其他指标中,Z-NAND都名列前茅。

在纯顺序工作负载中,983 ZET可以提供高达每瓦350-430MB / s的性能,在随机读取工作负载中,每W的性能高达100K IOPS。英特尔的Optane SSD 905P可提供一半的性能。在我们对这两者的简单50GB文件复制测试中,983 ZET作为胜利者也名列前茅。

获奖者:三星Z-NAND。英特尔的Optane在纯写入和混合写入工作负载下提供更好的随机效率,但总体而言,三星的Z-NAND提供更高的效率,尤其是在顺序和随机读取工作负载中。

底线
  Optane Z-NAND
耐力 ? ?
电源效率   ?
延迟表现 ?  
随机表现 ?  
顺序表现   ?
生产力/应用程序性能 ?  
游戏负载性能   ?
总 4 4
虽然每个都有其优点和缺点,但在今天的回合之后我们并不一定有胜利者。

英特尔的Optane是一款改变游戏规则的内存技术。它具有出色的耐用性,超低延迟,并且没有NAND闪存的缺点。它甚至具有与其宝座相匹配的高价格。但是,英特尔在其基于Optane的产品中选择的控制器可以使用一些改进。

对于初学者来说,Team Blue需要在下一代Optane SSD产品中推动顺序速度,并在随机读取性能方面提升一席之地。令人惊讶的是,他们能够从消费产品中提供超过500K的IOPS,即使在70/30%的读/写混合下也是如此,但基于NAND的解决方案在重负载时会扩展得更高。

不仅如此,使用Optane,闲置功耗和整体功耗远远高于同等容量点的基于NAND的产品,尽管在您考虑其效率时,令人难以置信的性能可以弥补它。

三星对SLC NAND闪存的优化也令人印象深刻。凭借类似的低QD读取性能和强大的顺序吞吐量,它可以在许多工作负载中与Optane保持同步。它也非常节能。虽然不是那么昂贵,但它仍然很昂贵,并且伴随着3D XPoint没有的性能妥协。

随着其他供应商的出现,他们自己选择了3D XPoint,他们知道会发生什么。也许我们下次会对WD的ReRAM做一场比赛。

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