處理器性能過剩？探秘CPU對SSD性能影響 - 全文

　　手機處理器近些年的高速增長，大有蓋過桌面PC處理器的趨勢，人們很自然的認為這是目前桌面性能過剩所致，從Sandy Bridge以來，除了處理器工藝從32nm進入到14nm，功耗得到下降，人們升級CPU的動力逐漸下降，主要原因莫過于疲乏的性能增長，于是乎性能過剩不僅是廠商用以麻痹用戶的手段，而用戶也會因為無性能瓶頸慢慢的接受了這樣一種性能步入中低速增長的狀態(tài)。

　　從最初的SATA SSD，到PCI-Express SSD再到現(xiàn)在M.2 SSD，存儲速度的性能發(fā)生了顛覆性的變化，可以用飛來形容，同時近些年來TLC閃存大面積應用，成本降低，不少SSD產品已經到了與HDD決一死戰(zhàn)的時候。相對于傳統(tǒng)HDD硬盤，SSD確實有極速讀寫性能、超低功耗省電、防震抗摔等特性，這些極其重要的特性戳中用戶要害，才有了如今的繁華市場，當然SSD要想全面取代傳統(tǒng)硬盤，還需要在價格上給到用戶足夠的實惠。

　　SSD為什么快？ 4KB讀寫速度很重要

　　頭頂高速光環(huán)，SSD自然是新裝機用戶的首選，因為一個“快”字，傳統(tǒng)意義上用戶對于存儲速度“快”的理解不外乎持續(xù)讀寫速度，這在視頻、圖片等大文件傳輸時可以顯著節(jié)約時間。不過如果你細想你使用SSD是為了每天讀寫這些大文件嗎？實際卻是Windows系統(tǒng)啟動時間、游戲加載速度、應用程序內容加載時間等，實際上這些項目很大程度上是4KB小文件的讀寫。

　　計算機存儲以4KB作為區(qū)塊大小

　　我們知道在早期HDD時代就已經確立了4KB為基準的模塊存儲，SSD現(xiàn)在也沿用了4KB模塊化存儲，簡而言之，存儲設備內部是以4KB為區(qū)塊進行數(shù)據存儲。于是數(shù)據流就被分割成若干4KB模塊，而不足4KB的數(shù)據則單獨占用一個4KB存儲模塊。知道了4KB模塊后，我們就可以很容易的明白，存儲速度快就是4KB存儲模塊的填充進度的快慢，從這一個角度來看4KB持續(xù)和隨機讀寫，基本是衡量存儲模塊的最重要指標了。無論是在系統(tǒng)啟動還是應用程序運行狀態(tài)，計算機都在繁忙的進行著數(shù)據的搬運工作，4KB持續(xù)和隨機讀寫的快慢就直接導致了用戶在這些體驗上的偏差。

　　單/雙/四核全模擬 測試平臺方法介紹

　　我們知道SSD的數(shù)據讀寫存儲都需要調用CPU線程來完成，特別是大量4KB文件尋址、讀寫勢必需要消耗不少的CPU資源，這樣SSD的存儲性能就和CPU的執(zhí)行能力構成了對應關系，這一點很容易被我們忽視，因為我們被CPU性能過剩的假象所迷惑，不然數(shù)據服務器為什么會宕機，因為不堪重負。當然存儲設備的快慢不僅僅與存儲設備（SSD、HDD）有關，還與CPU有一定的關系，當然還有內存等因素。

　　SSD性能旗艦三星950 PRO

　　實際上因為CPU等性能引發(fā)的SSD性能差異我們已經見識，只是我們選擇性的將其忽略。例如存儲廠商發(fā)布的SSD產品，官方數(shù)據一般都非常漂亮，一方面這些數(shù)據都是在產品最優(yōu)秀性能時測出的（全新產品），另外在性能測試過程中，廠商也會盡量用了高性能的測試平臺，不讓平臺成為SSD性能發(fā)揮的瓶頸，比如說CPU的性能、主板的存儲接口規(guī)格。

　　主流SATA 6Gbps SSD浦科特M6V

　　不過在實際測試過程中，特別是4K性能各個平臺給出的數(shù)據都或多或少存在一定的差異，這就是測試平臺差異造成的數(shù)據不同。

　　本文在測試過程中為了盡量減少瓶頸，采用了Intel Z170主板和Intel Core i7-6700K的平臺，測試中將分組關閉核心數(shù)量、降低核心頻率研究CPU性能對SSD存儲性能的影響，另外為了更為全面的分析不同SSD的差異表現(xiàn)，測試我們選擇了一塊常規(guī)SATA 6Gbps SSD浦科特M6V，和一塊M.2 SSD旗艦三星950 PRO，容量均為256GB。

　　由于采用的Core i7-6700K處理器為四核心，測試分別為單核、雙核、三核、四核模擬高中低端處理器，同時為分析處理器頻率對SSD性能的影響，測試分別選取了4.5GHz、3.2GHz、1.6GHz和0.8GHz四組頻率，而此時啟用全部CPU核心--四核。

　　性能過剩？實測CPU對SSD性能影響

　　上文介紹中，我們就介紹了SSD性能的重要評判標準--4K讀寫，下面我們將使用AS SSD Benchmark和CrystalDiskMark兩款工具分別檢驗各種不同配置下SSD的性能表現(xiàn)。

　　● 基準測試工具量化CPU對SSD性能影響

　　首先進行的AS SSD Benchmark測試，可以看出隨著CPU頻率的提升，SSD的4K讀寫性能逐漸提升，一直到超頻后的4.5GHz，無論是SATA 6Gbps SSD還是M.2 SSD其4K讀寫性能均呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢。

　　接下來的CrystalDiskMark測試，SSD的性能表現(xiàn)基本和AS SSD Benchmark相似，隨著CPU的頻率提升，SSD的4KB讀取和寫入都得到了顯著的提升。

　　接下來我們再來分析下核心數(shù)量對SSD存儲性能的影響，測試模式將CPU置于4.5GHz，分別在單核單線程、單核雙線程、雙核雙線程、雙核四線程、三核三線程、三核六線程、四核四線程、四核八線程條件下測試SSD的4K讀寫性能。

　　AS SSD Benchmark測試，無論是CPU核心數(shù)量的增長還是線程數(shù)量的增長，搭配的SSD其4K讀寫性能都沒有明顯變化。

　　接下來的CrystalDiskMark測試，SSD的性能表現(xiàn)同樣和AS SSD Benchmark相似，CPU核心數(shù)量和線程數(shù)量的增加并未對SSD的讀寫性能造成影響。

多核無用 SSD讀寫性能只與頻率有關

　　● 實測4KB小文件讀寫速率

　　最后我們再來看看CPU頻率對SSD讀寫4KB小文件的速率影響，測試僅以四核1.6GHz和4.5GHz兩種配置成績對比，并開啟CPU超線程技術。為避免性能瓶頸，測試以浦科特M6V SATA 6Gbps SSD作為基準，與三星M.2 SSD 950 PRO互相拷貝4KB小文件，使用Fastcopy記錄讀寫時間和讀寫速率。（測試文件包包含20000個4KB TXT文檔）

　　1.6GHz下SATA 6Gbps SSD平均讀取速率

　　4.5GHz下SATA 6Gbps SSD平均讀取速率

　　首先進行的SSD讀取測試，CPU 1.6GHz頻率下，平均讀取速度為4.82MB/s，頻率提升至4.5GHz后平均讀取速率提升至13.6MB/s，性能提升幅度高達182%，相對應的CPU頻率之間的差異為181%，基本一致。

　　1.6GHz下M6V SSD平均寫入速率

　　4.5GHz下M6V SSD平均寫入速率

　　接下來的SSD寫入測試，CPU 1.6GHz頻率下，平均讀取速度為4.36MB/s，頻率提升至4.5GHz后平均讀取速率提升至11.2MB/s，性能提升幅度高達157%，相對應的CPU頻率之間的差異為181%，性能提升幅度與頻率差異有一定差異。

　　最后的結論

　　CPU--SSD性能依賴測試到此告一段落，單純以SSD來論，CPU性能過剩過于草率，雖然目前CPU已經進入14nm時代，無論是性能和功耗都達到了新的高度，但是從是測試數(shù)據我們可以看出，SSD 4K讀寫性能對于CPU有嚴重的依賴，即使超頻至4.5GHz的Core i7-6700K平臺SSD依然保持著較高的讀寫速度增長趨勢，至于瓶頸在什么時候出現(xiàn)，目前的處理器恐怕都無法達到這樣的單核性能。

　　CPU對SSD 4K讀寫性能的影響，一方面因為目前的硬件設計和操作系統(tǒng)無法很好的利用CPU的多線程特性來發(fā)掘出SSD的潛能，另一方面4K小文件的讀寫涉及到龐大的數(shù)據取址、讀取和寫入的操作，對于CPU自然提出了更高的要求，即使是SSD也只是提供了更快的數(shù)據通道形式，但是數(shù)據任務量并不會改變，所以未來要想獲得更好的數(shù)據存儲體驗，除了不斷提升SSD性能，也請不要忽視了CPU的性能以及多線程的開發(fā)。

　　文章到這里，不知道讀者是否發(fā)現(xiàn)，在以往的各大網站新品首發(fā)評測時，我們總能發(fā)現(xiàn)各大媒體測試SSD性能時出現(xiàn)迥異的4K讀寫性能數(shù)據，甚至判若兩款產品，這主要由于產品測試的平臺不同所導致。當然除了SSD本身、CPU規(guī)格，影響SSD性能發(fā)揮還有很多因素，如主板SATA控制器、CPU PCI-E控制器、內存頻率時序等都會影響到SSD性能的發(fā)揮。