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刷写nand SSD更新固件会更快更稳？三平台实测告诉你答案

发布时间 : 2024-10-09

作者 : 小编

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SSD更新固件会更快更稳？三平台实测告诉你答案

如果问起影响固态硬盘性能的几大要素，相信大部分人都会脱口而出：主控芯片、NAND颗粒。其实这些只是硬件层面，在软件层面还有对大部分人来说关注较少存在——固件。

01 固件有多重要？

毫不夸张地说，脱离了固件的固态硬盘就只是一堆电子元器件的组合。固件英文名为Firmware，简称FW或者F/W，其实就是固化在ROM中的体积非常小的软件，担负着最基础、最底层的工作。在固态硬盘中，固件的作用主要是管控读/写和传输的算法，例如管理数据在NAND中的存放位置，记录NAND中有缺陷的扇区并避免再次用等。

因此，不同品牌的固态硬盘产品即使采用相同主控+相同NAND颗粒，也会因固件算法的不同导致性能上的差异。同时，原厂的固件升级往往会解决一些BUG的同时带来性能、稳定性和兼容性方面的提升，就如同手机APP的定期更新升级一样。

此前致态TiPro7000发布了全新的固件升级包，我们也将升级完成的致态TiPro70001TB固态硬盘在三个具有代表性的平台进行了基准测试对比。

致态TiPro7000是一款定位于专业用户和电竞发烧友的高性能PCIe4.0固态硬盘，搭载基于晶栈Xtacking®2.0架构的长江存储第三代3DNAND颗粒，并配备12nm制造工艺的主控芯片和1GBDDR4大容量缓存，是一款典型的高端固态硬盘产品。

在CrystalDiskInfo中可以看到TiPro7000当前的传输模式为PCIe4.0x4，支持NVMe1.4标准，先前的TiPro7000的固件号为3.2.F.3C。

新版TiPro7000固件版本号为ZTA32F46，也是当前的最新版本。

02 基准性能测试，新固件表现更稳

基准测试是一款固态性能最直观的表达方式，经过实测新版本固件的致态TiPro7000无论是性能、稳定性和兼容性都有不错的表现，甚至在在兼容性比较糟糕的AMDX570平台更是得到了本次测试最为亮眼的成绩。下面是我们在三个测试平台进行的详细测试。

测试平台1

CPU：intel酷睿i512600K

主板：华硕ROGZ690

内存：金士顿DDR56000 32GB

显卡：技嘉RTX3060

在CrystalDiskMark连续读写测试中，新版本固件的TiPro7000最大读写速度为7127.72MB/和5525.62MB/s。

HDTunePro测试中，新版本固件的致态TiPro7000在该平台的读写性表现平稳，即使50GB时候缓存用尽也仅有小幅度速度滑落然后再次恢复正常。

在PCMARK10的系统盘性能测试中，新版固件的TiPro7000得分为3320分，带宽525.68MB/s，平均存取时间50μs，表现较为不错。

测试平台2

CPU：intel酷睿i911900K

主板：微星Z590

内存：七彩虹CVNDDR4 16GB

显卡：技嘉RTX3060

在CrystalDiskMark连续读写测试中，新版本固件的TiPro7000最大读写速度为6958.71MB/s和5299.46MB/s，较12代平台略低。

HDTune Pro测试中，新版本固件致态TiPro7000在该平台读写性能依然非常平稳，曲线波动较小且非常有规律。

在PCMARK10的系统盘性能测试中，新版本固件致态TiPro7000得分为3034分，带宽483.08MB/s，平均存取时间55μs，较12代平台仍稍显落后。

测试平台3

CPU：AMD锐龙Ryzen9 5950X

主板：微星X570

内存：七彩虹CVNDDR4 16GB

显卡：技嘉RTX3060

在CrystalDiskMark连续读写测试中，新版本固件的TiPro7000最大读写速度分别为7476.38MB/s和5524.54MB/s，性能直击PCIe4.0天花板。

HDTune Pro测试中，新版本固件TiPro7000在该平台读写性能同样非常平稳。

在PCMARK10的系统盘性能测试中，新版本固件的致态TiPro7000得分为3191分，带宽505.1MB/s，平均存取时间52μs。

03 兼容PS5，比内置盘更快

采用新版本固件的致态TiPro7000不仅在PC平台大幅度提升了读写性能、稳定性和兼容性，在其他的数码设备上应用也有比较理想的效果，例如我们上期文章就是为大家介绍了使用致态TiPro7000为次时代游戏主机PS5扩容的保姆级教程。由于PS5测速功能在队列IO设置上的差异，致态TiPro7000的连续读写性能为6350MB/s，但也远超5500MB/s的最低需求。

在游戏转存中，将33GB左右的游戏从PS5内置硬盘转移至致态TiPro7000固态硬盘中仅用了25秒。

在实际游戏中，无论是开场素材载入，还是游戏中的过场动画CG，均没有出现任何的卡顿和延迟；经过半小时的游戏试玩，仍然没有出现上述的问题，十分的稳定流畅，和内置原装固态硬盘相比感觉不到丝毫的差异，足以见证致态TiPro7000固态硬盘优秀的读写性能和兼容性。

04 如何升级最新固件

固件堪称是固态硬盘的灵魂，如果官方针对某款SSD发布最新的固件，建议用户尽快升级。现在致态官网已经提供了TiPro7000固态硬盘最新固件的下载，下载的压缩包中还贴心的附上升级教程，双击安装程序后点击几次鼠标，最后根据提示重启电脑就完成了固件升级操作。

最后还是要提醒一句，升级固件和刷新BIOS一样都是带有风险性的操作，因此在更新之前务必要保存好固态硬盘中的数据。

企业如何预防「意外掉电」带来的数据安全威胁？

先来回顾一起事件，真实的发生在我们身边。

2016年4月22日，某公司北京亦庄数据中心UPS升级改造过程中，因供电中断，导致机房全部设备断电，系统宕机，73家村镇银行的核心、支付、网银、手机银行等业务全部中断，涉及全国12个省份，且恢复时间长达7个32分钟，同时造成部分服务器、存储设备损坏，以及部分银行金融机构的开发测试系统、灾备系统、生产业务等系统相继中断。

我们先不说此处事件导致的硬件设备损失，单是银行核心业务系统中断带来的经济损失就已无法预估，而且如此大面积故障，如果没有完善的应急灾备方案，必定会造成大量数据不完整或丢失。

断电，作为掉电的一种，突发事件同样会造成不良结果。拿企业SSD存储举例，当系统正在进行分区表或关键区域写入操作时，突然掉电，90%会造成数据写入不完整，出现数据混乱、丢失，严重的SSD将无法读盘，就是我们常说的“挂掉”了。

如果是安全（正常）关机，系统会提前发出通知设备电源要中断，让SSD 有足够的时间处理还没有落盘的数据，SSD 此时会将缓存的或者正在写入的用户数据完整的刷写进NAND【如图1所示】，同时不再接收新的IO请求。这是因为SSD固有结构的限制，借助高速随机存储器（RAM）缓存数据达到性能提升的目的，而RAM 有易失性，必须周期性对数据进行刷新，并且没有供电时，缓存在RAM上的用户数据会丢失。

图1：用户写数据流程图

而随着“掉电保护”方面的技术增强，当下企业级SSD产品在这方面表现非常不错，掉盘概率微乎其微，但企业用户仍需做到防患于未然，以防突发性掉电事件的发生。作为中国独具自主研发和创新能力的领先企业级SSD产品供应商，Memblaze新一代PBlaze5系列PCIe NVMe SSD存储产品在意外掉电保护方面做了进一步技术增强。

或许有人会问，SSD因意外掉电可能会丢失哪些数据？

缓存DRAM中的大量用户数据+元数据（用户数据通过控制器的DMA引擎会增加ECC校验信息）

在DRAM中运行并时时更新的元数据（如FTL表，端到端DIX模式的保护信息等）

从DRAM向NAND介质正在写入的用户数据和元数据

『意外掉电 增强技术』

为了最小化异常电力中断造成的数据丢失， Memblaze PBlaze5 系列SSD设计了包含高能量密度电容的掉电检测电路。 如图2所示，e-Fuse模块会持续监控SSD的供电电压，一旦业务供电降低到设定的阈值，则预示意外掉电事件的发生。e-Fuse就会切断供电电路，同时SW2关闭，SW1开关打开，电容所在电路形成通路并开始放电。电容电量的选择是基于缓存数据量的大小，同时要考虑这些数据量向NAND刷写的最长时间，所选的电容能够保证最坏情况下刷写数据的电量（Q）要求。所以充足的电力保护窗口，给予数据从缓存刷写到NAND充足的时间。当电源接通时，电容会快速充电。

图2：包含电容的掉电保护电路

同时，在产品出厂前，会通过对硬件下发指令，电路板上的MCU模块会模拟异常掉电机制对PBlaze5电容的生命状况进行监测，来验证电容的有效性，从而保证电容的可靠性。

『 “取消擦除”技术』

除了上述增强保护外，PBlaze5 还 采用了“取消擦除 ” 新技术，用来进一步保证异常电力中断时，数据的完整性。 为什么用户需要这项技术：

原因一，“擦除”是非常耗时的操作，如遇到电力异常中断，在电容放电的窗口期，从DRAM向NAND介质刷写中掺杂有擦除指令，在极端情况下，整个刷写周期有可能超过电容的有效放电时间，其结果是导致部分数据丢失。因此，将“擦除”指令取消等待上电后重新执行，不需要电容电量的增加，就可以给关键的“编程”指令充足的执行时间保证。

原因二，采用“取消擦除”技术的原因是由于NAND 结构的差异，PBlaze5采用新一代3D eTLC，而TLC 相比MLC 需要更长的编程周期。因为MLC 是一个cell 存储2bits 信息，分别为Lower Page Data 和Upper Page Data。而TLC 是一个cell 存储3bits 信息，除了和MLC 相同的两个信息位，还包含Extra Page Data，正如图3存储状态显示，因此TCL 编程时间要大于MLC 编程时间（ TTLC_prog = TLP_prog + TUP + XP_prog > TMLC_prog = TLP_prog + TUP_prog）。

图3：TLC&MLC存储状态显示

原因三，考虑到在SSD 使用过程中，由于大量的充放电过程，电容会慢慢老化同时伴随着电容电量降低，而“取消擦除”技术还可以增强在产品生命末期，遇到异常掉电时的数据完整性。

综上所述，新一代Memblaze PBlaze5系列SSD产品通过高能量密度电容的掉电电路检测和“取消擦除”技术，帮助企业用户预防业务数据在系统运行中可能出现的意外掉电事故，确保数据的完整性和安全性。

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