AS SSD Benchmark 6 個速度的研究

常常會有網友問 SSD 分數是否太低, 以及如何調整才會讓分數更高等等的問題,
我將我在 SSD 版爬文, 回覆, 寫文章及做實驗的經驗, 整理出 AS SSD Benchmark
6 個速度的研究, 另外我花了很多心血在 註1 至 註20, 也是本篇文章的精華所在,
希望對各位網友有所幫助.本篇文章適用於 SATA3 規格 且 為同步 或 toggle 規格
的 SSD, 並不完全適用於 PCI-E, SATA2 , 非同步 或是 IDE 規格的 SSD.


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AS SSD Benchmark 6 個速度的研究


1. read - seq
a. read - seq 之速限(大約值)
一. SATA3 : 520 MB/S
二. 非原生 SATA3 : 380 MB/S
三. SATA2 : 270 MB/S
四. SATA1 : 130 MB/S
b. read-seq 是用來判斷 SSD 接至那一種 SATA 埠最有效的方法.
c. 開啟 AHCI, NCQ 被啟用, read-seq 會變快.
d. 組 RAID 0 時, 設定 Strip Size 愈大, read-seq 會愈快.
e. 使用兩顆相同 SSD 組 RAID 0 後, read - seq 約為單顆 SSD 的 1.9 倍.


2. read - 4K
a. read-4K 是 6 個速度中最低者, 一般不會超過 40 MB/S.
b. 在比較高階的平台速度較快. 例如在桌機的速度會高於在筆電的速度.
c. 至 BIOS 關閉 CPU 節能選項 或 開啟 CPU 效能選項, 防止 CPU 降頻, 會增加速度.
但 BIOS 可能沒有某些選項, 視主機板而定.
Intel 平台 CPU 節能選項 : 關閉 C State(C1E,C2~C7), EIST
AMD 平台 CPU 節能選項 : 關閉 C State(C1E, C2~C7), Cool'n'(&)Quiet
AMD 平台 CPU 效能選項 : 開啟 HPC
d. 超頻 CPU 會增加速度.
e. 使用兩顆相同 SSD 組 RAID 0 後, 速度變化不大, 且通常是微幅下降.


3. read - 4K 64Thrd
a. read - 4K 64Thrd 之速限(大約值)
一. SATA3 : 380 MB/S ( 速度要大於 380 MB/S, 才會被限制在 380 MB/S)
二. 非原生 SATA3 : 250 MB/S ( 速度要大於 250 MB/S, 才會被限制在 250 MB/S)
三. SATA2 : 200 MB/S ( 速度要大於 200 MB/S, 才會被限制在 200 MB/S)
四. SATA1 : 100 MB/S ( 速度要大於 100 MB/S, 才會被限制在 100 MB/S)
b. 如果速度明顯超過速限太多, 應該是誤測, 請在測試 read - 4K 64Thrd 時,
按 Ctrl + Alt + Del, 開啟工作管理員, 切換至 效能頁面, 如果CPU 使用率超過
90%, 那就是誤測, 此時請使用 CrystalDiskMark 測試, 以 read - 4K QD32
代替 AS SSD Benchmark read - 4K 64Thrd.
c. 未開啟 AHCI, read - 4K 64Thrd 略快於 read - 4K, 開啟 AHCI 後, NCQ 被啟用,
read -4K 64Thrd 會大幅增加.
d. 使用兩顆相同 SSD 組 RAID 0 後, read - 4K 64Thrd 約為單顆 SSD 的 1.9 倍.
e. read - 4K 64Thrd 是影響 AS SSD Benchmark 分數權重第 1 高的速度.


4. write - seq
a. write - seq 之速限(大約值)
一. SATA3 : 500 MB/S ( 速度要大於 500 MB/S, 才會被限制在 500 MB/S)
二. 非原生 SATA3 : 370 MB/S ( 速度要大於 370 MB/S, 才會被限制在 370 MB/S)
三. SATA2 : 250 MB/S ( 速度要大於 250 MB/S, 才會被限制在 250 MB/S)
四. SATA1 : 120 MB/S ( 速度要大於 120 MB/S, 才會被限制在 120 MB/S)
b. 開啟 AHCI, NCQ 被啟用, write-seq 會變快.
c. 若 SSD 採用 SandForce 控制晶片, 循序寫入可壓縮資料的速度 會比 循序寫入
不可壓縮資料的速度 快. 但若 SSD 採用 Marvell 控制晶片, 兩者速度幾乎一樣快.
可以使用 AS SSD Compression Benchmark 來測試.對於採用 SandForce 控制晶片
的 SSD 而言, 循序寫的速度對於不同壓縮比率的資料是一條斜線, 但對於採用 Marvell
控制晶片的 SSD 而言, 卻是一條水平線.
d. 若是採用 SandForce 控制晶片的 SSD 測出來循序寫的速度遠低於 SSD 外包裝上
所標示的速度, 也不用驚訝, 因為通常廠商是使用 ATTO Disk Benchmark 軟體測試,
它採用了 100% 可壓縮的資料, 測出來循序寫的速度為最快可能速度.
e. 使用兩顆相同 SSD 組 RAID 0 後, write - seq 約為單顆 SSD 的 1.9 倍.


5. write - 4K
a. 一般不會超過 150 MB/S.
b. 4K 不對齊, write - 4K 大幅降低.
c. 裝置管理員-磁碟機-SSD-右鍵選單-內容-原則, 預設為 勾選 在裝置上啟用寫入快取,
若取消勾選, write - 4K 會大幅下降.
d. 在比較高階的平台速度較快. 例如在桌機的速度會高於在筆電的速度.
e. 至 BIOS 關閉 CPU 節能選項 或 開啟 CPU 效能選項, 防止 CPU 降頻, 會增加速度.
但 BIOS 可能沒有某些選項, 視主機板而定.
Intel 平台 CPU 節能選項 : 關閉 C State(C1E,C2~C7), EIST
AMD 平台 CPU 節能選項 : 關閉 C State(C1E,C2~C7), Cool'n'(&)Quiet
AMD 平台 CPU 效能選項 : 開啟 HPC
f. 超頻 CPU 會增加速度
g. 使用兩顆相同 SSD 組 RAID 0 後, 安裝 Intel RST, 由 Intel RST - 管理 -進階 -
啟用 回寫式快取, write - 4K 會大幅增加. 若未如此設定, 變化不大.
h. write - 4K 是影響 AS SSD Benchmark 分數權重第 3 高的速度.


6. write - 4K 64Thrd
a. write - 4K 64Thrd 之速限(大約值)
一. SATA3 : 330 MB/S ( 速度要大於 330 MB/S, 才會被 限制在 330 MB/S)
二. 非原生 SATA3 : 190 MB/S ( 速度要大於 190 MB/S, 才會被限制在 190 MB/S)
三. SATA2 : 160 MB/S ( 速度要大於 160 MB/S, 才會被 限制在 160 MB/S)
四. SATA1 : 90 MB/S ( 速度要大於 90 MB/S, 才會被限制在 90 MB/S)
b. 如果速度明顯超過速限太多, 應該是誤測, 請在測試 write - 4K 64Thrd 時,
按 Ctrl + Alt + Del, 開啟工作管理員, 切換至效能頁面, 如果CPU 使用率超過
90%, 那就是誤測, 此時請使用 CrystalDiskMark 測試, 以 write - 4K QD32
代替 AS SSD Benchmark write - 4K 64Thrd.
c. 4K 不對齊, write-4K 64Thrd 大幅降低, 不論是否開啟 AHCI, 與 write-4K 相近.
d. 未開啟 AHCI, write - 4K 64Thrd 會快於 write - 4K , 開啟 AHCI 後, NCQ 被啟用,
write - 4K 64Thrd 明顯增加.
e. 裝置管理員-磁碟機-SSD-右鍵選單-內容-原則, 預設為 勾選 在裝置上啟用寫入快取,
若取消勾選, write - 4K 64Thrd 會下降.
f. 使用兩顆相同 SSD 組 RAID 0 後, write - 4K 64Thrd 約為單顆 SSD 的 1.9 倍.
g. write - 4K 64Thrd 是影響 AS SSD Benchmark 分數權重第 2 高的速度.


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註1 : 不論是使用 單顆 SSD 或是使用兩顆 SSD 組 RAID 0 安裝作業系統, 請做好備份工作,
因為如果 SSD 故障, 救回資料的機率趨近於零.
註2 : 開機與執行程式的快慢與 read-4K, read-4K 64Thrd, write-4K 及 write -4K 64Thrd
有關而與 read-seq, write-seq 無關. 一般而言, 只要 read-4K, read-4K 64Thrd, write-4K
及 write-4K 64Thrd 超過 10MB/S, 就可以明顯感受到比傳統硬碟快很多, 如果這4個速度再增加,
在實際使用上, 無法感受到明顯的差異.
註3 : 判別原生和非原生 SATA3 埠的方法
a. Intel 晶片組 : P66/H66 或之後的晶片組有原生的 SATA3 埠, 例如 Z68, 7, 8 或 9 系列晶片組.
b. 若是 SATA3 的規格中有含 Marvell 9xxx 的關鍵字, 其中 xxx 為3位數阿拉伯數字.就是非原生
的SATA3 埠, 因為 Mavell 9xxx 為大多數主機板廠商所採用的非原生 SATA3 晶片.另一個非原生
SATA3 晶片為 ASM10xx, 其中 xx 為2位數阿拉伯數字, 為 ASMedia 的產品.
註4 : 啟用 trim 指令的必要條件
單顆 SSD
a. 作業系統要支援 trim, 例如 WIN7, WIN8
b. SATA 驅動程式要支援 trim, 例如 WIN7 內建的 AHCI 驅動程式 msahci.sys
c. SSD 要支援 trim, 購買 SSD 時請檢查包裝盒上印的規格是否支援 trim.
兩顆 SSD 組 RAID 0
a. 作業系統要支援 trim, 例如 WIN7, WIN8
b. 安裝 Intel Rapid Storage Technology, 版本為 11.*.*.* 或之後的版本.
c. SSD 要支援 trim, 購買 SSD 時請檢查包裝盒上印的規格是否支援 trim.
d. Intel 7, 8 或 9 系列 晶片組
XP 作業系統不支援 trim, 但有例外
a. 必需為 Intel 的 SSD 且 支援 trim 指令.
b. 安裝 Intel SSD toolbox, 並定期執行 Intel SSD Optimizer.
c. AHCI 驅動程式支援 trim 指令.
註5 : 驗證是否己經啟用 trim 的方法
刪除檔案法 - 使用 HxD - hex editor 檢視
trim 指令可以增加垃圾收集(garbage collection)的效率, 也可以降低凍結(freezing)
情況發生的機率, 降低寫入放大, 增加 SSD 的壽命.
註6 : 因為 SSD 要做 secure erase 或是 4K 對齊, 建議 備份/還原 C: 的方法
本方法僅適用於以 Legacy(MBR) 方式安裝, 不適用於以 UEFI(GPT) 方式安裝.
使用本方法前請先執行 磁碟管理, 確定沒有 100MB 的系統保留磁碟分割, 否則還原 C: 後,
會無法開機. 如果已經存在, 請先刪除 100MB 的系統保留磁碟分割, 再進行 備份/還原.
a. 製作 ghost 隨身碟.(請自行 google 教學)
b. 由 ghost 隨身碟開機, 執行 ghost, 以 local-partition-to image 的方式, 將 C: 備份至
USB 外接硬碟(NTFS 格式).
c. (選擇性步驟) secure erase, 請參考註12.
d. 4K 對齊, 請參考註7方法1.
e. 由 ghost 隨身碟開機, 執行 ghost, 以 local-partition-from image 的方式, 將 USB
外接硬碟內 C: 的備份檔還至 SSD 的單一磁碟分割.
註7 : 4K 對齊的建議方法
方法1: 由磁碟管理分割
a. 將 SSD 放入 USB 外接盒, 接至作業系統為 WIN7 或 WIN8 的 PC 或 NoteBook.
b. 控制台-系統管理工具-電腦管理-磁碟管理. 點選 SSD, 由右鍵選單, 先刪除所有磁碟分割
成為單一未配置空間, 再新增一個磁碟分割並格式化.
c.(選擇性步驟) 若是要由還原的方法安裝作業系統, 點選新增的磁碟分割, 由右鍵選單, 選擇
將磁碟分割標示為 使用中.
方法2: 由 WIN7/WIN8 安裝光碟分割
a. 由 WIN7/WIN8 光碟開機, 點選 磁碟機選項(進階), 先刪除所有磁碟分割, 再新增一個
磁碟分割, 容量使用預設值即可, 此時 WIN7/WIN8 安裝程式會詢問是否要建立其它的
磁碟分割(100M), 此時也只能選擇 確定.
b. 點選新增的磁碟分割(容量最大的那一個), 再按 刪除.
c. 點選 100M 的系統保留磁碟分割, 按 延伸, 容量使用預設值即可, 之後 SSD 的所有容量
皆為系統保留磁碟分割所使用.
d. 點選系統保留磁碟分割, 再按 格式化, 之後 系統保留磁碟分割格式化為一般 NTFS 格式
的主要磁碟分割.
若使用 方法1 或 方法2 分割 SSD, 開啟 AS SSD Benchmark 之後, 可以看到 1024K - OK.
代表被 AS SSD Benchmark 所測試的磁碟分割是從 1024K 位址開始分割, 並且 4K 已對齊.
註8 : 原本 SATA 模式是 IDE(左上角會顯示 pciide-BAD 或 intelide-OK ), 開啟 AHCI 的方法
WIN7(8) 作業系統
原生SATA3 , SATA2 適用
a. 執行 regedit, 將 HKEY_LOCAL_MACHINE\System\CurrentControlSet\Services\
msahci(storahci)的 start 值由 3 改為 0.
b. 重新開機, 進入 BIOS, 將 SATA 模式由 IDE 改為 AHCI.
c 開機進入 WIN7, 再重新開機一次.
非原生SATA3 適用
a.至主機板官網下載 或由 主機板所附光碟 安裝 Marvell SATA 控制器驅動程式
b.重新開機, 至 BIOS 開啟非原生 SATA3 的 AHCI.
XP 作業系統
XP 作業系統, SATA 由 IDE 模式 開啟 AHCI 的方法.
要特別注意, 如果 SSD 接至原生 SATA 埠, 就要至 BIOS 開啟 原生 SATA 埠的 AHCI,
如果 SSD 接至非原生 SATA 埠, 就要至 BIOS 開啟 非原生 SATA 埠的 AHCI, 不要弄錯了.
將 SSD 插至 非原生 SATA 埠 卻開啟 原生 SATA 埠 AHCI 的案例
註9 : 開啟 AHCI 或是 由兩顆 SSD 組 RAID, 原生指令排序(NCQ) 會被啟用, 使得
read-4K 64Thrd 及 write-4K 64Thrd 大幅增加, read-seq 及 write-seq 明顯增加.
NCQ 影響 write/read - seq / 4K 64Thrd 速度的實驗
註10 : 採用不同的 AHCI (RAID) 驅動程式, 可能會對 6 種速度造成影響, 以下為更換
AHCI (RAID) 驅動程式方法
裝置管理員-IDE ATA / ATAPI 控制器 (存放控制器)- SATA AHCI (RAID) controller-
右鍵選單-更新驅動程式- 瀏覽電腦上的驅動程式-讓我從電腦上的裝置驅動程式清單中挑選
請自行從清單中挑選所想要更換的 AHCI (RAID) 驅動程式, 按 下一步, 再重新開機.
AHCI 驅動程式影響速度的參考文章
註11 : 更新 SSD 靭體, 可能會對以上6個速度造成影響. 請參考靭體的更新項目說明,
至於如何更新靭體, 每一種廠牌 SSD 的方法可能不同, 請至 SSD 官網尋找.
更新靭體影響速度的參考文章(25 樓)
註12 : 若是 SSD 使用了一陣子之後, 背景己經寫滿資料, 如果要再寫入資料,必需先 erase,
write-4K, write-4K 64Thrd 會明顯變慢, 如果低於 10 MB/S, 請對 SSD 做 secure erase.
secure erase 的方法 ; secure erase 的參考文章
註13 : 對於同一個品牌同一個系列的 SSD 而言, 通常容量愈大, write - seq 及 write - 4K
64Thrd 愈快. 請由外包裝或至官網查詢規格.所以在預算容許的情況下, 儘量買大容量的 SSD.
建議至少要買 120G 或以上容量的 SSD.
容量與寫入速度相關的參考文章
註14 : 建議己經使用的容量不要超過總容量的 75%, 若是超過的話, 請自行刪除不需要的檔案.
尤其是採用 SandForce 控制晶片的 SSD. 是因為在使用容量超過約 75% 之後, SandFoce
控制晶片會降低寫入的速度, 用以保護 SSD.
己寫入容量百分比與寫入速度相關的參考文章
註15 : 若是 SATA3 規格的 SSD 上接至 SATA 3 埠, 但速度卻被限速在 SATA 2 或 SATA 1,
請至 BIOS 尋找是否有 SATA 傳輸模式的設定, 若是有的話, 請將自動偵測改為 6Gb/s. 或者是
尋找是否有 OnChip SATA3 Support 的設定, 如果有的話, 請設為 Enabled. 也可試者將 BIOS
載入成出廠預設值或最佳設定值. 或者是重置 BIOS, 就是拔掉主機板上的水銀電池, 等待數分鐘後,
再將水銀電池裝回去, 但請記得重新開機後, 要進入 BIOS, 設定必要的選項, 因為所有的選項己經被
重置. 或者是 intel快速儲存技術→效能→連接電源管理→停用. 此外更新 BIOS, 也可能可以改善
SATA 埠的規格, 請參考 BIOS 的更新說明.
BIOS 設定的參考文章 ;載入 BIOS 出廠預設值的參考文章;重置 BIOS 的參考文章 ;
連結電源管理的參考文章 ; 更新 BIOS 的參考文章
註16 : 若是 SATA3 規格的 SSD 接至非原生 SATA3 埠, 但 read-seq 不到 300 MB/S,
請至 BIOS 找是否有 IO Level Up 的選項, 若有的話, 請選擇 SATA 6Gb/S. 若是沒有此選項,
請嚐試更新 BIOS.
BIOS 內 IO Level Up 設定的參考文章 ; 更新 BIOS 的參考文章
註17 : 若是速度未能達到預期, 有可能是平台較低階, 筆電節能 , 筆電未接變壓器, SATA 排線,
或是 SSD 為非同步規格 所造成的. 其中關於筆電節能方面, 請至 BIOS 找找看有沒有關於節能
的設定, 若有的話, 請將節能的選項關閉. 至於 SATA 排線, 可以嚐試更換另一條 SATA 排線.
若是非同步規格的 SSD, read - seq 約為 170MB/S ~ 210 MB/S.
筆電節能的參考文章 ; 非同步規格 SSD 的參考文章
註18 : MB/S 與 IOPS 間的換算
a. read-seq / write-seq
1MB/S = 0.0625 IOPS
b. read-4K / write-4K / read-4K 64Thrd / write-4K 64Thrd
1MB/S = 256 IOPS
註19 : AS SSD Benchmark 分數的算法(速度單位: MB/S)
a. read : (read-seq)*0.1 + (read-4K)*1.0 + (read-4K 64Thrd)*1.0
b. write : (write-seq)*0.1 + (write-4K)*1.0 + (write-4K 64Thrd)*1.0
c. total : (read-seq)*0.1 + (read-4K)*2.0 + (read-4K 64Thrd)*1.5+
(write-seq)*0.15 + (write-4K)*1.0 + (write-4K 64Thrd)*1.0
六個速度佔總分的權重算法為 : (此速度的最大值*此速度的權重)/總分最大值
例如 SSD 接至 SATA3 埠
read-4K 64Thrd 佔總分的權重 = (380*1.5)/1200 .=' 47%
write-4K 64Thrd 佔總分的權重 = (330*1.0)/1200 .=' 27%
以上兩個速度加起來佔總分的權重高達 74﹪. 所以是否開啟 AHCI 對總分影響非常大.
write-4K 佔總分的權重 = (150*1.0) / 1200 .=' 12%
read-4K 佔總分的權重 = (40*2.0) / 1200 .=' 5%
write-seq 佔總分的權重 = (500*0.15) / 1200 .=' 5%
read-seq 佔總分的權重 = (520*0.10) / 1200 .=' 4%
註20 : 單顆 SSD 或是 兩顆相同 SSD 組 RAID 0, 接在不同 SATA 埠, 分數的最大值.
a. 接在 SATA3 埠, 分數最大值約為 1200 分, 組 RAID 0 後, 分數最大值約為 2300 分.
b. 接在 非原生 SATA3 埠, 分數最大值約為 800 分, 組 RAID 0 後, 分數最大值約為 1500 分.
c. 接在 SATA2 埠, 分數最大值約為 700 分, 組 RAID 0 後, 分數最大值約為 1300 分.
d. 接在 SATA1 埠, 分數最大值約為 500 分, 組 RAID 0 後, 分數最大值約為 900 分.


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結論 :
安裝 SSD, 請做好以下事情.
基本
1. 4K 對齊 (重要!! 一定要做到)
2. 開啟 AHCI (新的主機板幾乎皆支援 AHCI)
3. SSD 接至原生 SATA3 埠 (選購主機板時, 要特別注意晶片組是否有支援原生 SATA3)
選擇性
4. 組 RAID 0



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延伸閱讀 :
平台效能, CPU 節能選項 及 CPU 超頻 對 read-4K / write-4K 的影響
SSD 在各種不同情況下測出來的分數及開機時間
組 RAID 0 設定不同的 Strip Size, 對 AS SSD Benchmark 6 個速度的影響
我花了不少心血的 mSATA SSD 測試文章