從1倍速到6倍速淺析筆記本硬盤性能

筆記本硬盤的兩種形態(tài)

隨著筆記本逐漸向輕薄化演變，這種移動設備的硬盤也經(jīng)歷了數(shù)次革新，以12mm厚的機械硬盤（HDD）和mSATA插槽為代表的固態(tài)硬盤（SSD）已經(jīng)退出了歷史舞臺，最終形成了SATA插槽和M.2插槽兩種形態(tài)硬盤相互守望的格局（圖1）。

其中，SATA插槽就是我們熟悉的傳統(tǒng)硬盤擴展位，可以安裝2.5英寸的機械硬盤或固態(tài)硬盤;M.2插槽則是mSATA的接班人，用于安裝更小巧高速的固態(tài)硬盤。而筆記本硬盤的性能差異，就源于兩種形態(tài)硬盤背后的技術(shù)較量。

HDD：看容量就夠了

HDD是筆記本硬盤領域的中堅力量（圖2），它最大的特色就是容量足夠大且特別便宜，目前1TB容量僅售300元，而2TB版本也不過500元左右?？上?，HDD又是筆記本硬盤中性能墊底的存在，受制于磁盤和馬達的物理結(jié)構(gòu)，2.5英寸HDD的持續(xù)讀取和寫入速度只有120MB/s上下，4K隨機讀取和寫入速度更是低至1MB/s（圖3）。

影響HDD性能表現(xiàn)的參數(shù)，包括馬達轉(zhuǎn)速（分為5400rpm和7200rpm）、緩存大?。?MB～128MB）、盤片/磁頭數(shù)量和平均無故障時間（MTBF）等。不過，如今生產(chǎn)HDD的廠家只剩下希捷、西數(shù)（包括昱科）和東芝，上述參數(shù)再怎么混搭，HDD的性能也強/弱不到哪兒去，和SSD相比都存在著云泥之別。

總之對HDD而言，我們只需認準容量一個指標，將它作為筆記本的本地網(wǎng)盤即可。新款筆記本對HDD的升級需求并不大，游戲本都會標配至少1TB的HDD，而不少輕薄本甚至已經(jīng)取消了2.5英寸硬盤位設計。

如果你日后有升級HDD的計劃，除了容量，還需留意的參數(shù)就是硬盤厚度（圖4）。很多輕薄本僅支持7mm硬盤，2TB容量的HDD中希捷（ST2000LM015）和西數(shù)（WD20SPZX）都有7mm厚度的版本可選，而東芝2TB（MQ04ABD200）還是9.5mm厚度，可能會面臨無法裝回后蓋的尷尬。

2.5英寸SSD：比誰“活得久”

2.5英寸硬盤位除了可以安裝HDD以外，也能用來安裝SSD。和HDD相比，這種形態(tài)的SSD雖然外殼體積與其相同，但由于SSD沒有復雜的物理結(jié)構(gòu)，再加上3D NAND堆疊技術(shù)的普及，SSD內(nèi)部其實只有很小的一塊PCB主板和嵌入其中的芯片（圖5），不僅不怕震動、功耗更低，還能起到減輕筆記本重量的功效。

當然，這些都不是最重要的，SSD和HDD最大的差異就是性能，同樣是SATA 6Gbps（即SATA3.0）接口，SSD的持續(xù)讀寫速度可達到HDD的5倍，而隨機讀寫速度最多則可提升超過100倍（圖6）！

問題來了，不同品牌和型號之間的2.5英寸SSD價格差距很大，以480GB/512GB的版本為例，都是一線品牌的西數(shù)Green系列僅售399元，而最貴的三星960Pro則賣到了979元，它們之間的差異到底體現(xiàn)在了哪里（圖7）？

影響2.5英寸SSD性能的因素有很多，比如閃存介質(zhì)、主控芯片、有無緩存、質(zhì)保時間等等，在競爭日益激烈的今天，同級別品牌之間的產(chǎn)品基本秉承著“一分錢一分貨”的原則。

以英特爾旗下的540S和545S為例，后者價格略高。二者的區(qū)別是540S采用了慧榮SM2258主控和海力士16nm TLC閃存，而545S則升級到了慧榮SM2259主控和英特爾自家的二代3D TLC閃存（圖8），而且新增硬件端到端的數(shù)據(jù)保護，這使得其對于動態(tài)數(shù)據(jù)的損壞更有彈性。再比如，三星860 Evo和860Pro的價差很大，但后者的閃存卻從3bit的TLC閃存換成了2-bit的MLC閃存，因此具備更好的性能和可靠性。

需要注意的是，2.5英寸SSD硬盤之間的性能即使存在差距也并不明顯，落實到跑分軟件上大約是5%～20%的樣子，而在實際使用中卻很難感受到它們的差異?？紤]到這類硬盤的價差從50%到100%不等，對追求性價比的用戶而言，并不一定非要追求更昂貴的型號，只要認準一線品牌（三星、金士頓、閃迪、英特爾、東芝、西數(shù)、鎂光等）旗下的產(chǎn)品即可。

實際上，2.5英寸SSD的競爭就是不斷和壽命抗爭的過程。為了提升容量、降低成本，SSD的閃存介質(zhì)已經(jīng)從MLC全面降級為TLC，從201 9年開始我們還將看到更多采用QLC閃存的新品（圖9）。不過，隨著480GB/512GB容量成為2.5英寸SSD的生力軍（容量越大，壽命和性能越好），再加上3DNAND技術(shù)對壽命的增益效果（圖10），無論是TLC還是QLC，其可靠性都已經(jīng)達標，足夠滿足絕大多數(shù)消費者的需求了。

但是，對于每天都頻繁與大量數(shù)據(jù)打交道，或是對硬盤存儲數(shù)據(jù)的安全性極為看重的用戶，筆者還是建議大家選擇更高價位的產(chǎn)品，因為2.5英寸SSD之間比拼的其實就是誰能“活更久”，這主要體現(xiàn)在寫入量達到某個閾值后存在降速、達到寫入量的極限后數(shù)據(jù)存在丟失或損壞的隱患。以三星860 QVO（QLC閃存）為例，官方給出的是3年/1440TBW有限保修，而860 EVO（TLC閃存）則提供5年保修，這從側(cè)面也能反映出QLC和TLC顆粒之間的壽命差異。

小提示

很多新款SSD在達到極限寫入量時會觸發(fā)保護模式，只能讀取，無法再寫入，從而給用戶足夠的時間來備份數(shù)據(jù)。但是，這種操作是有數(shù)量限制的，從絕對安全的角度來看，SSD還是不如HDD可靠。

M.2 SSD：看誰跑得快

很多筆記本在宣傳磁盤性能時，總會突出一些看似“黑科技”的技術(shù)。比如惠普商務本主打的“Turbo Drive”（圖11）、機械師游戲本提出的“6倍音速”（圖12），類似的宣傳噱頭有很多，但它們卻都與筆記本廠家自身無關，本質(zhì)上都是采用了不同規(guī)格的M.2 SSD而產(chǎn)生的變化。

筆記本從進入第六代酷睿時代開始，絕大多數(shù)新品都至少配備了1組M.2插槽，其中既有B Key標準（僅支持SATA通道），也有M Key標準（支持SATA和PCle通道）;到了八代酷睿時期，M Key標準的M.2插槽開始普及。換句話說，你的筆記本可以安裝什么版本的M.2 SSD，取決于主板上M.2插槽的標準。

火速鏈接

如果你想了解M.2插槽和各版本SSD之間的差別以及兼容性問題，可通過電腦或手機訪問http：//www.cfan.comcn/2016/0929/127391shtml這篇文章。

打開京東或天貓搜索M.2 SSD，你會發(fā)現(xiàn)它們的型號和價差，較之2.5英寸SSD還要復雜（圖1 3）。但如果將其分類，則可細分為SATA通道的M.2 SSD、PCle 3.0 x2通道的M.2 SSD以及PCle 3.Ox4通道的M.2 SSD。其中，后兩者支持全新的NVMe協(xié)議，所以它們的性能較之SATA通道和AHCI協(xié)議有了質(zhì)的飛躍。 筆記本廠商所宣傳的“3倍速”、“6倍速”，都是以2.5英寸SSD（包括SATA通道的M.2 SSD）為基準，即持續(xù)讀取速度為500MB/s。而所謂的“3倍速”，特指的其實就是PCle 3.Ox2通道的M.2 SSD，其讀取速度約為1500MB/s。同理，“6倍速”指的是PCle 3.Ox4通道的M.2 SSD，其速度可輕松突破3000MB/s大關（圖14）。

如果你想選購新款筆記本，標配“6倍速”M.2 SSD的產(chǎn)品無疑就是首選?？上?，為了降低成本，很多八代酷睿筆記本新品雖然主板上的M.2插槽支持PCle通道，但出廠預裝的M.2 SSD卻僅支持SATA通道。對于此類產(chǎn)品，建議大家可考慮后期自行升級到PCle SSD來對磁盤性能提速。請放心，八代酷睿的總線帶寬足夠，不存在PCle通道降速的問題。至于你想給老款筆記本升級，那就需要根據(jù)筆記本型號判斷它所支持最高M.2 SSD的規(guī)格參數(shù)了。

擴展閱讀

為什么PCle通道速度更快SATA通道的SSD在進行數(shù)據(jù)操作時，數(shù)據(jù)會先從硬盤讀取到內(nèi)存，再從內(nèi)存?zhèn)鬟MCPU進行計算，CPU會將計算結(jié)果寫入內(nèi)存，最終存儲至硬盤中。而PCle通道卻能將硬盤的數(shù)據(jù)直接通過總線與CPU直連，跳過了內(nèi)存這個中轉(zhuǎn)從而獲得更高的速度。

SSD移動硬盤：需要真USB3.1

如今SSD已經(jīng)不滿足進入PC（筆記本）體內(nèi)，就連移動硬盤（盒）也被它們盯上了（圖15）。但是，要想釋放以SSD作為存儲介質(zhì)的移動硬盤的全部性能，需要PC主板或筆記本配備至少1個USB Type-C 3.1（Gen 2，理論傳輸速度為10Gbps）接口，只有它才能實現(xiàn)超過500MB/s的傳輸速度。

很多筆記本新品雖然都配備了USBType-C，其標準也多是USB3.1 （Gen 1），其速度為5Gbps，也就是昔日USB3.0的馬甲，無法100%發(fā)揮該產(chǎn)品的性能，SSD移動硬盤與其相連時能實現(xiàn)最高400MB/s左右的速度。