Intel Optane 905P和(hé)Samsung 983 ZET性能測試對(duì)比
發布時(shí)間：2019-04-10 閱覽次數：
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三星的(de)Z-NAND（又名Low Latency V-NAND）是該公司對(duì)Optane的(de)回應。雖然Z-NAND在某種程度上承受了(le)許多(duō)與普通(tōng)閃存相同的(de)缺點，但其設計使其性能比普通(tōng)NAND更接近3D XPoint。
在2019年，除了(le)固态硬盤之外，沒有任何理(lǐ)由可(kě)以啓動PC 。而且，如果您關心性能，您将需要一個(gè)使用(yòng)快(kuài)速NVMe接口和(hé)最佳内存的(de)驅動器。雖然大(dà)多(duō)數SSD仍然使用(yòng)某種形式的(de)NAND閃存，但英特爾和(hé)三星分(fēn)别以Optane（又名3D Xpoint）和(hé)Z-NAND的(de)形式開發了(le)自己的(de)高(gāo)速替代産品。
此時(shí)，隻有少數英特爾品牌的(de)SSD使用(yòng)Optane内存，而一對(duì)三星企業驅動器則使用(yòng)Z-NAND。但是，如果您正在尋求資金可(kě)以購(gòu)買的(de)最佳存儲性能，那麽使用(yòng)這(zhè)些技術之一的(de)驅動器應該在短名單上。
哪個(gè)更好？爲了(le)找到答(dá)案，我們使用(yòng)960GB容量的(de)Intel Optane 905P和(hé)Samsung 983 ZET，将Optane和(hé)Z-NAND進行了(le)七輪對(duì)峙。但首先，我們來(lái)看看這(zhè)些内存類型是如何工作的(de)。
英特爾Optane（3D XPoint）
英特爾的(de)Optane是第一款基于3D XPoint技術的(de)固态存儲器，它與Micron合作開發了(le)藍色團隊（Micron計劃在今年晚些時(shí)候推出自己的(de)基于3D XPoint的(de)設備）。在Optane中，亞微觀材料層被切割成列，每列具有存儲器單元和(hé)選擇器。然後，導線垂直連接到柱的(de)頂部和(hé)底部，以構成交叉點結構。
與傳統的(de)NAND不同，該存儲器不在電荷陷阱或浮栅陣列中存儲電子以保持信息位。相反，基于細胞材料的(de)抗性水(shuǐ)平指定1或0。通(tōng)過在頂部選擇一根導線并在底部選擇一根導線，可(kě)以單獨尋址存儲器單元。然後通(tōng)過改變發送到每個(gè)選擇器的(de)電壓量來(lái)讀取或寫入它們。這(zhè)導緻體積性質變化(huà)，這(zhè)導緻材料将電池改變爲高(gāo)或低電阻狀态，并且是如此快(kuài)速的(de)原因的(de)一個(gè)重要因素。
因爲3D XPoint可(kě)以單獨尋址，所以不需要垃圾收集，讀取 - 修改 - 寫入過程有助于回收删除數據的(de)已占用(yòng)單元。由于垃圾收集會占用(yòng)設備的(de)計算(suàn)資源，因此缺少它會使Optane在寫入繁重的(de)工作負載下(xià)比NAND更快(kuài)。除了(le)材料特性外，它還(hái)有助于Optane在其使用(yòng)壽命期間承受更多(duō)的(de)寫入，并顯示出更低的(de)延遲曲線。
三星Z-NAND
三星的(de)Z-NAND（又名Low Latency V-NAND）是該公司對(duì)Optane的(de)回應。雖然Z-NAND在某種程度上承受了(le)許多(duō)與普通(tōng)閃存相同的(de)缺點，但其設計使其性能比普通(tōng)NAND更接近3D XPoint。
Z-NAND基于改進的(de)V-NAND設計，目前使用(yòng)48層并在單級單元（SLC）模式下(xià)工作，因此每個(gè)單元隻能具有1或0的(de)電荷水(shuǐ)平.MLC，TLC和(hé)QLC NAND都具有更多(duō)的(de)電壓狀态，從而降低了(le)性能和(hé)耐用(yòng)性。因此，它們需要更強大(dà)和(hé)複雜(zá)的(de)ECC算(suàn)法，以防止數據讀取錯誤并且速度更慢(màn)。
Z-NAND的(de)頁面大(dà)小小至2-4 KB，而普通(tōng)的(de)NAND頁面爲8-16 KB。反過來(lái)，這(zhè)有助于提供更多(duō)并行性，以便驅動器可(kě)以更快(kuài)的(de)速度讀取和(hé)寫入更小的(de)數據塊。它還(hái)有助于減少延遲。
延遲表現
我們都去過那兒(ér)。您單擊一個(gè)應用(yòng)程序或文件，觀看一個(gè)旋轉的(de)圓圈徽标，片刻之後它終于打開了(le)。采用(yòng)傳統NAND的(de)SSD可(kě)提供比傳統HDD低得(de)多(duō)的(de)延遲，這(zhè)有助于使請求幾乎立即生效，但Z-NAND和(hé)3D XPoint驅動器甚至更好。
在QD爲1時(shí)，983 ZET上的(de)4KB随機讀/寫請求的(de)延遲大(dà)約爲0.023-0.024ms，或者大(dà)約是常規SSD的(de)1/4。然而，基于3D XPoint的(de)Intel Optane SSD 905P更好，延遲爲0.017ms。
而且，最重要的(de)是，它能夠在讀取和(hé)寫入期間保持低延遲。983 ZET表現優于905P的(de)唯一一次表現優于在QD32及以上的(de)4K随機讀取期間以及順序讀取或寫入工作負載期間。
獲獎者：英特爾Optane。由于大(dà)多(duō)數企業工作負載都在QD 1-16範圍内并且通(tōng)常是混合的(de)，因此我們将這(zhè)一輪授予英特爾。Optane是我們迄今爲止測試的(de)最低延遲存儲介質。
随機表現
由于它不需要執行垃圾收集，因此英特爾905P可(kě)提供快(kuài)速且一緻的(de)IOPS，因此，Optane的(de)随機性能非常強大(dà)。無論是在純讀寫期間，還(hái)是兩者兼而有之，Optane都能提供一些我們在排隊深度不停的(de)重要性能。
在QD爲1時(shí)，英特爾Optane SSD 905P提供58 / 53k IOPS讀/寫，而在QD4，大(dà)約爲4倍。在QD爲128時(shí)，最大(dà)輸出爲~580K IOPS讀/寫。在70/30％讀/寫混合期間，它甚至達到了(le)平均526K的(de)IOPS。
雖然随機性能是3D XPoint的(de)特色，但983 ZET及其Z-NAND并不吝啬。Z-NAND在高(gāo)QDs 32及以上獲勝。在QD 128，它提供近800K的(de)IOPS，而Optane 905P提供580K的(de)IOPS。
在QD1-4，三星驅動器的(de)性能接近905P，但一旦你投入一些寫入，性能落後于3D XPoint，并且相當于最高(gāo)75K IOPS。SZ985可(kě)以提供高(gāo)達170K的(de)IOPS寫入，但仍然遠(yuǎn)不及英特爾905P的(de)580K IOPS寫入性能。
獲獎者：英特爾Optane。在一緻的(de)随機性能方面，英特爾的(de)内存可(kě)以提供給其他(tā)人(rén)無法實現的(de)。
順序表現
當您擁有多(duō)GB大(dà)小的(de)文件并且想要訪問或移動它們時(shí)，順序性能最重要。甚至大(dà)多(duō)數遊戲的(de)文件加載本質上都是順序的(de)。在這(zhè)裏，基于Z-NAND的(de)驅動器優于其基于Optane的(de)競争對(duì)手。
我們不太确定是由于控制器還(hái)是内存本身限制了(le)英特爾Optane SSD，但大(dà)多(duō)數都限于大(dà)約2.5-2.7GB / s的(de)順序吞吐量。983 ZET采用(yòng)三星的(de)消費級Phoenix SSD控制器，可(kě)實現高(gāo)達3.4GB / s的(de)連續速度。即使QD爲1，三星基于Z-NAND的(de)SSD也(yě)能夠以2-2.1GB / s的(de)讀/寫速度超越Intel 905P。
獲獎者：三星Z-NAND。憑借卓越的(de)順序讀/寫性能，三星的(de)Z-NAND赢得(de)了(le)這(zhè)一輪。
遊戲負載性能
PC遊戲中最令人(rén)沮喪的(de)部分(fēn)之一就是坐(zuò)在那裏輕拍(pāi)拇指并等待加載等級。爲了(le)找出最适合遊戲的(de)存儲技術，我們使用(yòng)了(le)最終幻想XIV StormBlood測試，這(zhè)是一個(gè)免費的(de)真實遊戲基準測試，可(kě)以輕松準确地比較遊戲加載時(shí)間，無需秒表。
憑借能夠在消費産品中提供近800K随機讀取IOPS和(hé)高(gāo)達3.5GB / s的(de)連續吞吐量，三星的(de)Phoenix控制器非常強大(dà)。在看到其統計數據後，期待強大(dà)的(de)遊戲負載性能是很自然的(de)。
但是，我們并不認爲983 ZET實際上會擊敗英特爾的(de)905P。在這(zhè)裏，我們看到由于更快(kuài)的(de)順序性能，Z-NAND能夠超越英特爾的(de)3D XPoint，905P在某種程度上受到限制。
獲獎者：三星Z-NAND。憑借QD1的(de)更好的(de)順序讀取性能，983 ZET在遊戲場(chǎng)景加載方面能夠超越英特爾的(de)Optane SSD 905P。
生産力/應用(yòng)程序性能
爲了(le)進行生産力比較，我們使用(yòng)了(le)兩個(gè)非常著(zhe)名的(de)軟件套件。第一個(gè)是PCMark 8的(de)基于跟蹤的(de)存儲測試2.0。此測試使用(yòng)Microsoft Office，Adobe Creative Suite，World of Warcraft和(hé)Battlefield 3來(lái)測量存儲設備在實際場(chǎng)景中的(de)性能。另一個(gè)是SYSmark 2014 SE，一個(gè)基于應用(yòng)程序的(de)測試，類似于PCMark 8，但它使用(yòng)更多(duō)的(de)應用(yòng)程序，甚至可(kě)以同時(shí)進行多(duō)個(gè)操作，以便繪制更真實的(de)性能圖。
在PCMark 8中，983 ZET和(hé)905P都提供了(le)令人(rén)難以置信的(de)高(gāo)分(fēn)。983 ZET得(de)分(fēn)爲5,140分(fēn)，平均帶寬爲1423MB / s。然而，英特爾的(de)905P仍以5144分(fēn)的(de)成績擊敗它，平均帶寬爲1609MB / s。
SYSmark 2014 SE顯示了(le)類似的(de)結果。雖然983 ZET的(de)得(de)分(fēn)高(gāo)于我們測試過的(de)任何其他(tā)基于NAND的(de)驅動器，但英特爾的(de)905P仍然表現優于以前的(de)三分(fēn)。
獲獎者：英特爾Optane。即使具有較低的(de)順序性能，英特爾的(de)内存也(yě)證明(míng)了(le)它在低隊列時(shí)的(de)超低延遲和(hé)高(gāo)随機IOPS使其成爲您想要完成任務時(shí)最快(kuài)的(de)存儲介質。
耐力
SSD技術的(de)一個(gè)缺點是所有驅動器在最終耗盡之前隻能吸收有限數量的(de)寫入。對(duì)于大(dà)多(duō)數每天寫入10到20GB的(de)消費者來(lái)說，即使是最便宜的(de)基于NAND的(de)SSD也(yě)需要很多(duō)年。但是，想要在服務器或工作站中使用(yòng)SSD的(de)大(dà)型企業具有更嚴格的(de)耐久性要求。
好消息是Optane和(hé)Z-NAND産品都具有令人(rén)難以置信的(de)耐久性數據。三星983 ZET和(hé)英特爾Optane SSD 905P具有相同的(de)耐久性等級，約爲17.5 PB（PBW）。從這(zhè)個(gè)角度來(lái)看，這(zhè)大(dà)約是兩個(gè)世紀的(de)消費者寫作（20GB /天* 365天/年* 2000年= 14.6 PB）。基本上，隻要您需要，兩者都可(kě)以承擔幾乎任何工作量。
延伸至企業級英特爾Optane DC P4800X，我們可(kě)以看到它在750GB容量下(xià)具有41 PBW的(de)耐久性等級。同樣，ZET的(de)更大(dà)兄弟(dì)三星ZS985也(yě)可(kě)以吸收非常相似的(de)寫入量，800GB容量可(kě)達43.8 PBW。
然而，當考慮更小的(de)375GB和(hé)480GB容量的(de)3DXPoint和(hé)Z-NAND産品時(shí)，我們可(kě)以看到英特爾的(de)DC P4800X可(kě)以承受的(de)寫入次數幾乎是983 ZET的(de)三倍，而480GB的(de)905P可(kě)以承受一點點超過PB也(yě)寫了(le)更多(duō)的(de)數據。
繪制：兩種存儲介質都表現出非常高(gāo)的(de)耐久性和(hé)貿易打擊，具體取決于最終産品和(hé)容量。
電源效率
當涉及到計算(suàn)機硬件甚至存儲時(shí)，功耗是這(zhè)個(gè)難題的(de)重要組成部分(fēn)。您不希望存儲設備像CPU或GPU一樣消耗多(duō)少電量，是嗎？
幸運的(de)是，現在還(hái)不是這(zhè)樣，但在過去的(de)幾年中，我們已經看到了(le)我們在功率匮乏的(de)SSD設備中的(de)公平份額。英特爾Optane 905P的(de)容量爲960GB，功耗高(gāo)達15W。另一方面，960GB的(de)三星983 ZET平均耗電量約爲7.5-8W。
但是，雖然Z-NAND設備消耗更少的(de)功率，但Optane的(de)絕對(duì)性能在其效率方面發揮著(zhe)巨大(dà)作用(yòng)。一旦您處理(lǐ)随機寫入工作負載，905P就能夠提供2-4倍的(de)Z-NAND效率。但是，在任何其他(tā)指标中，Z-NAND都名列前茅。
在純順序工作負載中，983 ZET可(kě)以提供高(gāo)達每瓦350-430MB / s的(de)性能，在随機讀取工作負載中，每W的(de)性能高(gāo)達100K IOPS。英特爾的(de)Optane SSD 905P可(kě)提供一半的(de)性能。在我們對(duì)這(zhè)兩者的(de)簡單50GB文件複制測試中，983 ZET作爲勝利者也(yě)名列前茅。
獲獎者：三星Z-NAND。英特爾的(de)Optane在純寫入和(hé)混合寫入工作負載下(xià)提供更好的(de)随機效率，但總體而言，三星的(de)Z-NAND提供更高(gāo)的(de)效率，尤其是在順序和(hé)随機讀取工作負載中。
底線
Optane Z-NAND
耐力 ? ?
電源效率 ?
延遲表現 ?
随機表現 ?
順序表現 ?
生産力/應用(yòng)程序性能 ?
遊戲負載性能 ?
總 4 4
雖然每個(gè)都有其優點和(hé)缺點，但在今天的(de)回合之後我們并不一定有勝利者。
英特爾的(de)Optane是一款改變遊戲規則的(de)内存技術。它具有出色的(de)耐用(yòng)性，超低延遲，并且沒有NAND閃存的(de)缺點。它甚至具有與其寶座相匹配的(de)高(gāo)價格。但是，英特爾在其基于Optane的(de)産品中選擇的(de)控制器可(kě)以使用(yòng)一些改進。
對(duì)于初學者來(lái)說，Team Blue需要在下(xià)一代Optane SSD産品中推動順序速度，并在随機讀取性能方面提升一席之地。令人(rén)驚訝的(de)是，他(tā)們能夠從消費産品中提供超過500K的(de)IOPS，即使在70/30％的(de)讀/寫混合下(xià)也(yě)是如此，但基于NAND的(de)解決方案在重負載時(shí)會擴展得(de)更高(gāo)。
不僅如此，使用(yòng)Optane，閑置功耗和(hé)整體功耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)高(gāo)于同等容量點的(de)基于NAND的(de)産品，盡管在您考慮其效率時(shí)，令人(rén)難以置信的(de)性能可(kě)以彌補它。
三星對(duì)SLC NAND閃存的(de)優化(huà)也(yě)令人(rén)印象深刻。憑借類似的(de)低QD讀取性能和(hé)強大(dà)的(de)順序吞吐量，它可(kě)以在許多(duō)工作負載中與Optane保持同步。它也(yě)非常節能。雖然不是那麽昂貴，但它仍然很昂貴，并且伴随著(zhe)3D XPoint沒有的(de)性能妥協。
随著(zhe)其他(tā)供應商的(de)出現，他(tā)們自己選擇了(le)3D XPoint，他(tā)們知道會發生什(shén)麽。也(yě)許我們下(xià)次會對(duì)WD的(de)ReRAM做(zuò)一場(chǎng)比賽。
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