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AnandTech Storage Bench - The Destroyer

Destroyer是一个非常长的测试，它复制了IO密集型桌面使用的访问模式。与真实世界的使用情况一样，SSD确实会偶尔出现中断，以允许进行一些后台垃圾回收和清空缓存，但这些空闲时间限制为25毫秒，因此不需要整周时间来运行测试。这些AnandTech Storage Bench（ATSB）测试不涉及运行生成工作负载的实际应用程序笔记本硬盘指标数据异常，因此分数对新性能测试平台中CPU性能和RAM的变化相对不敏感，但使用较新版本的Windows和较新版本存储驱动程序可能会产生影响。

我们通过测试SSD的平均数据吞吐量，I/O操作的平均延迟以及SSD在测试过程中使用的总能量来量化此测试的性能。

Destroyer测试上，新型WD Black的平均数据速率几乎与三星基于TLC的960 EVO及其新款PM981 OEM SSD一样快。 原来的WD Black NVMe SSD显然是低端的NVMe硬盘，在这次测试中速度不及SATA SSD，新款WD Black在高端市场上具有竞争力。

WD Black的平均延迟时间与三星的TLC驱动器相当，99%的延迟时间是我们在所有其他的该容量级别上基于闪存的SSD中最快的。

Destroyer测试上，WD Black的平均读取延迟与我们测试过的其他基于闪存的SSD相当。平均写入延迟很大，但三星的顶级SSD明显仍然更快。

除英特尔的Optane SSD 900P外，WD Black拥有最低的99%读取延迟，但99%写入延迟仅位于第二级驱动器。

新的WD Black的负载功耗相对于以前的固态硬盘来说是一个巨大的进步。在Destroyer的测试使用过程中，新型号的SSD使用的能量不到一半，比东芝XG5略高一筹。

AnandTech Storage Bench - Heavy

我们的重型存储基准比Destroyer的写入负载要重得多，但总体上要短得多。 Heavy测试中的写入总数不足以填满驱动器，因此性能永远不会下降到稳定状态。 此测试更能代表用户每天的使用情况，并受SSD最高性能的严重影响。该测试运行两次，一次在新擦除的SSD上，一次在利用连续写入写满SSD后。

Heavy测试下的新款WD Black SSD的平均数据速率基本与三星960 EVO相当。 像Samsung 960 PRO和Intel Optane SSD 900P这样的高端的SSD，其速度更快，但是WD Black和SanDisk Extreme PRO NVMe固态硬盘仍然属于高端市场。

在任何基于闪存的固态硬盘上，在Heavy的测试中，WD Black的平均和99%延迟得分都是最高的。在SSD写满数据的情况洗，WD Black的99%写入延迟比东芝XG5或三星960 EVO的性能要差。

WD Black的平均读取延迟的属于顶级SSD之一，平均写入延迟仅略高于三星960 EVO。 在写满数据的SSD上运行测试时，其性能并不逊于大多数基于MLC的SSD。

西部数据公司的新控制器架构为读操作提供了很好的QoS，99%的延迟低于任何竞争者的基于闪存的SSD。 99%写延迟是一流的，但不会从其他产品中脱颖而出。

WD Black和SanDisk Extreme PRO加入了东芝XG5，成为为数不多的能提供与良好SATA固态硬盘相媲美的负载能耗的NVMe固态硬盘。在Heavy测试期间笔记本硬盘指标数据异常，使用的总能量仅略高于Crucial MX500和Western Digital自己的带有相同64L 3D TLC NAND的SATA SSD。

AnandTech Storage Bench - Light

我们的Light测试比Destroyer或Heavy测试具有更多的顺序访问和更低的队列深度，这是迄今为止最短的测试。它主要基于不高度依赖存储性能的应用程序，因此这是对应用程序启动时间和文件加载时间的更多测试。这个测试可以被看作是日常使用中所有小延迟的总和，但是当空闲时间缩短到25ms时，运行不到半个小时。与ATSB Heavy测试一样，该测试运行在SSD器刚刚被擦除和清空之后，和用顺序写入写满SSD之后。

Light测试中, 在空SSD中，平均数据传输速率比三星960 EVO稍慢，在SSD写满时，稍微快一点。 在这两种情况下，三星PM981是唯一一款明显领先的SSD，即便如此，这款产品的利润率也不算太高。新款WD Black的最差情况比去年的WD Black的最好情况要好。

Light测试中，WD Black的平均延迟低于其他SSD提供的平均延迟。 99％的延迟时间并不像三星最好的硬盘那么快，但在写满数据的SSD测试中，性能比960 EVO更好。

有不少的SSD，其平均读取延迟分数接近或略高于WD Black，即使是低端NVMe固态硬盘，Light测试中，其平均读取延迟时间也只有几分之一毫秒。 WD Black的平均写入延迟基本上与三星SSD并列第一。

由于其SLC缓存从不填充，因此WD Black在Light测试中的99％的写入延迟性能都很不错，99%读取延迟的排名没有那么高，但在SSD写满时得分比较高。

与Heavy测试一样，我们测试过的唯一一款可以与WD Black的能耗相匹配的NVMe SSD是Toshiba XG5。 这些SSD比没有使用更多能耗的SATA SSD能更快地完成工作。

随机读取性能测试

我们对随机读取性能的第一次测试使用了一次一个非常短的突发操作，没有排队。 SSD在突发访问之间有足够的空闲时间以产生20％的整体工作周期，因此热节流是不可能的。每个突发操作在磁盘的16GB范围,总共包含32MB的4kB随机读取。 读取的总数据是1GB。

WD Black的随机读取性能并不突出，但它比原来的WD Black SSD有所改进，仅略低于三星960 EVO。

我们的持续随机读取性能与2015年测试套件中的随机读取测试类似：测试1到32的队列深度，并将QD1，QD2和QD4的平均性能和功耗作为主要评分。每个队列深度测试一分钟或32GB数据，以较短者为准。 在对每个队列深度进行测试后，SSD最多可以冷却一分钟，以便较高的队列深度不太可能受累积热量累积的影响。单独的读取操作是4kB，并且覆盖64GB的SSD。

西部数据的WD Black的持续随机读取性能比去年的型号略有提高，但还不足以赶上三星。另外，最近的英特尔760p也稍微领先于WD Black。

在随机读取期间，WD Black的能耗比其他任何TLC SSD都要好，因为在此测试期间，它几乎不会比SATA驱动器的耗电还多。

在更高的队列深度下，三星SSD比WD Black上表现略好，但随着队列深度的增加，大多数其他SSD远远落后。

随机写入性能测试

我们对随机突发写入性能的测试与随机突发读测试类似，但每个操作仅为4MB，总测试长度为128MB。4kB随机写入操作分布在SSD的16GB范围内，并且操作一次一个地发出，而不排队。

我们的WD Black样品比SanDisk Extreme PRO有更好的突发随机写入分数，实际上他们应该是相同的。 由于这两个分数都位于图表的顶部，异常高的方差实际上并不存在问题。

与连续随机读取测试一样，在每个队列深度洗，连续4kB随机写入测试的运行时间长达一分钟或32GB的数据，覆盖SSD的64GB范围，并使SSD在不同队列深度之间有长达1分钟的空闲时间，以使写缓存刷新并让驱动器冷却下来。

全新的WD Black在持续随机写入测试方面提供了顶级性能，远远领先于三星目前的零售产品，并且刚刚落后于三星下一代零售SSD所依托的PM981 OEM SSD。 去年的WD Black仅比SATA驱动器快。

NAND和控制器的完善已将WD Black从功耗图的底部带到了去年的榜首，它在东芝XG5和三星960 PRO上略微领先。

WD Black的随机写入性能在QD4时达到饱和，而三星SSD和其他几个型号的性能持续提升，并且在高队列深度下可以达到更高的性能水平。 但是，WD Black在更重要的低队列深度具有所需的随机写入性能。

顺序读取性能测试

顺序读取性能的第一次测试使用了128MB的较短的突发访问，每128KB发送一次请求，没有排队。测试8个突发访问的平均性能，其在包含16GB数据的SSD中传输的总共1GB的数据。在每次突发访问之间，驱动器都有足够的空闲时间来保持整体20％的占空比。

WD Black的突发连续读取性能比去年的型号高出几倍，但并没有创造新的记录。

使用从1到32的队列深度，测试顺序读取性能，并将性能和功耗分数计算为QD1，QD2和QD4的平均值。 在含64GB数据的SSD上，每个队列深度最多测试一分钟或32GB。

在连续读取测试中，三星NVMe SSD明显领先于WD Black。

就顺序读取的功耗而言，除了三星960 PRO之外，WD Black更接近顶级SSD。

WD Black的连续读取性能在QD1时相当差，但一直稳步增长至QD16，这一点优于Optane SSD。 东芝XG5显示出类似的缩放行为，但无法与WD Black保持同步。

顺序写入性能测试

除了数据传输的方向外，我们对顺序突发写入性能的测试与连续突发读取性能测试的结构相同。在QD1时，每个突发写入操作，以128KB为单位写入128MB数据，总计1GB数据写入包含16GB数据的驱动器。

与突发随机写入测试一样，我们的两个样本在突发顺序写入速度方面表现出惊人的差异。

除了数据传输的方向，连续顺序写入的测试与连续顺序读取测试的结构相同。队列深度范围从1到32，并且每个队列深度都经过长达一分钟或32GB数据的测试，然后有长达一分钟的空闲时间让硬盘冷却并执行垃圾回收。测试仅限于64GB的SSD。

WD Black的持续顺序写入性能并不是最好的，但它远远领先于除三星和英特尔的最佳SSD以外的所有产品。 WD Black的速度几乎是使用基本相同的闪存的东芝XG5的两倍。

尽管在顺序写入测试中没有获得最佳性能，但WD Black在功耗指标上明显胜出。 功耗仅仅超过4W，并不是耗电量最低的SSD。

WD Black的顺序写入速度在队列深度范围内非常稳定，从QD1到QD2只有小幅增加，并且没有迹象表明SLC缓存已满后在垃圾回收中降低性能。

混合随机读写测试

混合的随机读写测试，涵盖了以10％的增量从纯读到纯写。每个组合都经过长达1分钟的测试或32GB的数据传输。测试是在队列深度为4的情况下进行的，限制在64GB的SSD范围内。在每个测试之间，SSD的空闲时间最长为1分钟，这样整个占空比为50％。

WD Black提供了出色的混合随机I/O性能，但总体上它还比三星最好的SSD稍慢，Optane SSD则处于完全不同的阵营。

WD Black在混合随机I/O测试中的功耗与三星960 PRO大致相同，尽管在绝对性能水平上存在巨大差异，但接近Optane SSD。

随着工作负载从读取变为写入，WD Black的性能增长非常缓慢，但测试接近结束时，良好的SLC写入缓存的实现，使得WD Black获得了陡峭的增益。 大部分测试的功耗低于2W，最终的功耗不足4W。

混合顺序读写测试

我们对混合顺序读写测试不同于混合随机I/O测试，通过在随机位置执行128kB顺序访问而不是4kB访问，并且序列测试在队列深度为1时进行。测试的范围相同，数据传输的时间和限制也与上述相同。

WD Black的混合顺序工作负载性能出奇地好，仅仅落后于Optane SSD，远远领先于几乎所有基于闪存的SSD。

在混合顺序测试中，WD Black的功耗与其他SSD相近，并且性能卓越，在节能方面取得巨大成功。

WD Black在混合顺序测试中的性能缩放模式非常不寻常。 当工作负载为纯读取或纯写入时，许多SSD在测试的任一端都显示具有峰值性能的浴盆曲线，并且在测试过程中表现最差。相比之下，WD Black在测试的前半部分开始时相当缓慢但在测试一半时迅速加速，并在整个下半部分保持接近完整性能。

供电管理

实际的客户端存储工作负载会让SSD在大多数时间处于空闲状态，因此本文中前面介绍的功耗测量仅占SSD用于电池供电应用的一小部分。特别是在轻度使用情况下，SSD的能耗主要取决于空闲时的节能程度。

SATA SSD在禁用SATA链路电源管理的情况下进行测试，以测量其活动闲置功耗，并启用更高的闲置功耗分数和空闲唤醒延迟测试。像任何普通的桌面系统一样，我们的测试平台不能触发最深的DevSleep空闲状态。

NVMe固态硬盘的闲置电源管理要比SATA固态硬盘复杂得多。NVMe固态硬盘可以支持多种不同的空闲电源状态，并且通过自主电源状态转换（APST）功能，操作系统可以设置硬盘何时下降到较低电量状态的策略。通常情况下，低功耗状态需要较长的时间才能进入和唤醒，因此对于台式机和笔记本电脑，使用哪些电源状态的可能会有所不同。

我们测试两个闲置功耗测量值。主动闲置是典型桌面应用的典型代表，其中没有启用高级PCIe链路或NVMe省电功能，并且驱动器立即准备好处理新命令。空闲功耗指标通过启用PCIe活动状态电源管理L1.2状态和启用NVMe APST来测量。

与大多数NVMe SSD一样，WD Black具有相当高的闲置功耗，这是保持PCIe 3 x4链路活跃的成本。有源闲置功耗比以前的WD Black SSD高一点，但与三星，东芝和Phison的SSD一致。

启用所有先进的PCIe和NVMe电源管理功能对WD Black SSD没有预期的效果。功耗下降了近一半，但应该下降至少一个数量级。无论操作系统是否要求，原来的WD Black SSD都采用了积极的电源管理。无论要求使用哪种NVMe电源状态，新的WD Black在我们的桌面测试平台上使用时似乎无法节省大量功耗。我们将与西部数据合作，试图找出这种不良行为的原因。与此同时，WD Black并非唯一一款电源管理出现问题的NVMe SSD，但英特尔和三星已经成功生产出了在我们的测试平台上实现极低的空闲功率的SSD，而几乎不需要任何调整。

由于WD Black无法在我们的测试平台上提供全面的电源管理功能，因此看到它的唤醒延迟非常短暂并不令人吃惊。通常，我们从SSD观察到的最小值约为15μs，根本无法节省任何电能，但230μs仍然可以很快从睡眠中唤醒。

结论

从去年的西部数据的SATA硬盘测试和东芝的XG5测试中了解到，SanDisk/Toshiba 64层3D TLC相比其平面NAND有巨大的提升，甚至可能是最快和效率最高的TLC NAND。现在很清楚，这些SSD甚至没有尽最大可能使用该闪存。西部数据的新控制器，BiCS 3 TLC真的很闪耀。全新的WD Black和SanDisk Extreme PRO毫无疑问是高端NVMe SSD，可以与三星960 EVO相匹配，有时甚至超过了960 PRO。

WD Black很少有令人失望的结果。即使它不是第一或第二，但它的性能也远远高于低端NVMe SSD。这两个最大的问题似乎是，顺序读取测试和NVMe闲置电源管理错误难以解决。几乎所有的NVMe SSD在闲置电源管理方面都至少有一些怪癖，这与SATA SSD形成鲜明对比。西部数据NVMe控制器的负载功耗效率非常好，显然西部数据NVMe控制器本身并非电源管理器。尽管WD Black的电源管理目前与我们的测试平台不兼容，但与其他桌面用户无关紧要。来自WD Black的更大的惊喜是，它的表现要好于预期，特别是在混合顺序I/O测试中。

三星在早期的NVMe SSD竞赛中处于领先地位，并且一直保持着首要位置，因为许多品牌尝试过，但并未能将高端NVMe SSD与平面NAND或者平淡无奇的第一代英特尔/美光3D NAND相结合。 没有一款SSD比去年的原始WD Black NVMe SSD更加明显，它使用15纳米平面TLC，几乎可以胜过体面的SATA驱动器。 第一款WD Black SSD不值得西部数据作为高性能品牌推广。 这款全新的WD Black是去年的型号应该可以作为其品牌的推广，即使在三星准备发布960 PRO和960 EVO的后续产品时，它也应该能够在今年保持相关性，而这正是他们真正需要尽快完成的。

WD Black的MSRP与三星960 EVO的价格大致相当，这正是WD Black应该与之竞争的价格。尽管WD Black具有适度的节能优势，但这两款SSD在我们分析的1TB容量中都没有明显的整体性能优势。自发布以来，英特尔760p的价格也攀升到了这个价格范围，但它并不属于这个价格范围。

Plextor M9Pe在今年年初发布后终于可以购买了。它使用了东芝的64L TLC和Marvell控制器，因此它非常接近今年西部数据公司未使用新内部控制器的SSD。我们将很快为M9Pe提供性能测试结果。

Western Digital长期致力于开发3D NAND，其新NVMe控制器已经取得了成功。他们再次成为高端领域的可靠竞争者，而他们最新的SATA SSD也表现得相当不错。今年的SSD市场现在几乎在每个价格区间都有激烈的竞争。

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