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TB-023双输出PCIe SSD硬盘盒评测上篇:真雷电3?

2019-06-29 07:41:26 | 来源:专门网 | 作者:song_1118
笔者经常需要进行大量的数据多重备份,感觉使用USB性能已经不能满足,使用2.5G有线网络又不方便移动作业,如果使用直接插拔内置硬盘的方法又嫌操作麻烦,所以,将目光放到了雷电3上面……
全文近万字,分为上下两篇连续发出,上篇章节如下:
前言:性能追求永无止境
初心:雷电3是我的刚需
开箱:包装、外观和安装
测试:连接、性能和疑问

 

前言:性能永无止境

传统意义上的PC三大件----CPU、内存和硬盘,随着技术进步、成本下降和推广普及,其效能日益迅速进化,就拿笔者较为熟悉的笔电来说,其三大件现状如下:
在CPU方面,intel和AMD你来我往各放异彩,消费者乐见其成;
在内存方面,单条32GB的已经不是高不可及,安装四条32GB内存的笔电越来越多;
在硬盘方面,更是日新月异----
体积越来越小:从2.5吋到1.8吋到mSATA再到M.2;
容量越来越高:M.2已经到达2TB,2.5吋SATA SSD出现了8TB,SAS SSD硬盘甚至达到16TB之多;
速率越来越高:从SATA 3的6Gbit/s到更快速的SATA Express,然后是NVMe;
 
所谓的NVMe,是在2009年启动研发,2011年发布1.0,2017年发布1.3,通过PCI Express总线将存储设备连接到电脑的接口规范。
当前在笔电主流的NVMe SSD一般都最高支持PCIe 3.0 X4,其理论传输速率达到8GT/s------吞吐量为3.938GB/s;
图001--NVMe SSD使用的PCIe传输模式与理论传输速率以及吞吐量
 
 
 
除了上面所言的PC传统三大件的进化,在端口方面,这么多年来也在不断进化,并逐步走向统一。
最普及常用的USB端口,从USB1.0开始,历经了2.0,现在到了3.1、Gen1、Gen2,到了现在干脆叫USB3.2了;同时,其接口物理形式也从多年前七种(如下图所示),逐渐一统为USB Type-C(下文简称为USB-C)。
图002--USB物理接口形式的进化与逐渐统一
 
USB-C的逐渐统一,离不开另外一个新高速端口的帮助,那就是今次评测中的关键点----雷电3!
雷电3(Thunderbolt 3)也是一种协议---是由当年IntelIntel发布Light Peak技术而来,融合了PCIExpress数据传输技术和DisplayPort显示技术,可以同时对数据和视频信号进行传输。(注:苹果有参与雷电的研发合作,但并不是有人说的那样雷电是苹果的专利)。
雷电远没有USB那么悠久,但在短短时间里升级了三次-----从雷电1、2到3,其支持的协议从10Gbps、20Gbps一路到了雷电3的40Gbps。
雷电的端口物理形式也经历了一次变化,从原来的和Mini DisplayPort端口一样的物理外观,变成了和USB-C一样的物理外观----为什么要改为一样呢?就是大统一理论和USB-C不分正反比较方便的原因。
图003--USB和雷电的发展和融合
 
 
至此,雷电3和USB-C交汇融合;由于端口物理上看起来一样,会带来一些混淆,所以请各位记住以下三点,这对阅读下文很帮助:
1. 两者看似外形相同,但雷电3接口附近必定有雷电的“闪电”标志;
2. 两者功能不完全一样:雷电3接口能够实现USB-C接口的全部功能;
3. 雷电3的传输速率更高达40Gbps,功能更多,能够使用PCIe数据传输技术;
4.将来的USB4.0的理论传输速率也将达到40Gbps,但雷电4会更进一步(比如上文有展示的PCIe4.0/5.0就是其原因之一);
 

初心:雷电3是性能刚需

 
以上说了这么多,终于要开始进入本次评测的正文了。
基于PCIe的NVMe SSD出现之后,带来了一个问题:那就是,如何将NVMe SSD当作独立的移动存储设备使用?
一说到独立的移动存储设备,当下最主流的自然是USB方式。USB方式的好处是通用性高、体积小、成本低、一般无需额外供电。所以,市面上早有了众多的采用USB连接方式的M.2 SSD移动硬盘盒产品销售。
但是,各位读者注意,这些众多的M.2 SSD USB移动硬盘盒,如果是单价在人民币100元左右的,毫无例外都是只支持SATA M.2 SSD的,并不支持NVMe M.2 SSD。只有少数价格在200元左右的才支持NVMe M.2 SSD----通过将PCIe转为USB来实现。
这样,会带来一个问题:就算是USB 3.2,其理论最高带宽也只有20Gbps,远不能发挥NVMe当前所支持的PCIe 3.0 x4的理论最高吞吐量是31.504Gbps(见上文图001,PCIe 3.0理论传输速率为8GTps,当为x4时,理论吞吐量为3.938GBps=31.504Gbps),当下最接近这个吞吐量的接口只有雷电3,其理论最高带宽达到40Gbps,刚好略大于NVMe SSD理论最高吞吐量31.504Gbps。
笔者由于工作和生活以及习惯所限,经常需要进行大量的数据多重备份,多年积累下来的数据,感觉使用USB传输其性能已经不能满足,使用2.5Gbps有线网络又不方便移动作业,如果使用直接插拔内置硬盘的方法又嫌操作麻烦,所以,将目光放到了雷电3上面……
所以,本文的初心就此建立,那就是:必须要真雷电3!
图000-封面图
 


凭着在淘宝上的多年经验,加上对华强北的感情,选择购买了一家在深圳华强北有实体店的厂商的产品,这个产品的官方名称,在其官网上非常漫长,叫做“Thunderbolt 3 & USB3.1 Type-C & USB 3.0 2.0 to PCI Express PCI-E to NVME NGFF M-key SSD Cartridge Enclosure”,翻译为中文的话,应该叫做“雷电3 USB-C 3.1双接口PCIe NVMe SSD移动硬盘盒”,其产品型号是TB-023(下文将统一称其为TB-023)。
图004--官网的TB-023页面截图
 
依据介绍,支持安装使用  NVME NGFF M-key SSD的,不支持SATA的M.2 SSD。 然后有明确标注支持4GBps,这和NVMe SSD理论最高吞吐量31.504Gbps数值上基本一致,所以对其是否能发挥NVMe SSD的性能,至少在官方说明上已经有保证。
图005--官方对TB-023的说明介绍
 

开箱:包装、外观和安装

随着鼠标杀到其官方淘宝店,顺丰快递第二天就送达,非常效率!
包裹格调不错,从其上文字来看,推断辰阳数码的产品的当下主要对象是境外用户。
图006--产品快递外包装:
 
然而,当打开包裹看到包装纸盒时,其格调顿时下跌了七个台阶,散发着浓厚的华强北山寨风情。
图007--TB-023包装盒
 
见过不少金玉其外败絮其中的产品,也见过不少败絮其外金玉其中的产品, TB-023是属于何者呢?继续打开,最终得到如下图所示三样:中央是正方形的黑色金属盒子,左边是安装配件和工具,右边是两条数据线。
图008--TB-023包装内容
 

这个黑色金属盒子的外观,从其手感和重量来说,应该是铝材质制品,其顶部有密集的条状凹槽,用以扩大表面积增强散热效果,最左侧凹槽中下部有一个圆角长条,是工作指示灯所在位置。
其正面,就是一个USB-C和一个雷电3端口,直接使用白色的文字USB3.1和TB3作为标注,而不是常见是USBSS和闪电的图标,简单粗暴有效。
图009--TB-023的物理尺寸是110X100X14mm
 
这种简单粗暴风格,在其附带的雷电3数据线上的标识也得了充分体现,从美学上来说,这也属于山寨范畴。
图010--TB-023配备了USB和雷电3两根数据线
 
 
TB-023的底部如下图,中央上下各一个螺丝,右边是一个螺丝锁定之下的长方形,这个长方形之下是M.2 2280的安装位置。
图011--TB-023底部外观

图012--TB-023内部1

拿出两个M.2 SSD一试,果然是只能上PCIe M.2 SSD,无法安装SATA M.2 SSD,稍感遗憾。
图013--TB-023内部2
 
包装盒中的安装附件,居然都是双份的----M.2 SSD仓盖锁定螺丝和M.2 SSD锁定螺丝除了原本已经安装在位的,还各有两颗备用,散热硅脂垫也是两份,连螺丝刀都是两把……
图014--TB-023安装附件
 

测试:连接、性能和疑问

这次测试,所用到的相关SSD和测试工具如下:
1.三星960 Pro NVMe SSD 1TB和2TB各两个----用以确认安装不同或相同SSD之时,是否有性能差异;
2.三星PM863a 3.84TB 2.5" SATA SSD各两个----用以确认SATA/NVMe  SSD和这个移动硬盘盒之间互传数据是否存在差异;
3.专门网出品的51nb USB3.0 256GB MLC U盘一个----用以进入Windows PE系统,对比在Windows 10之下的测试是否存在差异;
图015--测试所用到的SSD
 
然后在以下四台设备上逐一重复测试,用以检验在不同电脑不同配置工作时,是否有测试成绩上的差异:
1.ThinkPad P71移动工作站----支持同时内置两个M.2 NVMe/SATA SSD和两个2.5" SATA SSD,带有两个全速雷电3端口和4个USB-A 3.0端口;
2.ThinkPad X1 Tablet 3rd 笔电----只带有两个全速雷电3端口;
3.MSI GT83VR电竞本----支持同时内置两个M.2 NVMe SSD + 1个M.2 SATA SSD + 两个2.5" SATA SSD(合计内置5硬盘),带有一个全速雷电3端口和5个USB-A 3.0端口;
4.51nb 自研主板的T70笔电----支持同时内置两个M.2 NVMe/SATA SSD和两个2.5" SATA SSD(是我所实际使用过的史上支持四硬盘RAID最强的笔电---完整支持intel芯片提供的RAID 0/1/5/10),无雷电3端口,带有两个USB-A 3.0和两个USB-A 2.0端口;
然而,之后的测试表明,TB-023在以上四台电脑上的测试结果非常类似,差异可以忽略不记,看起来似乎是白白浪费了三倍的测试时间,但至少可以证明:TB-023和以上四台笔电的兼容性不错,工作稳定。
 
首先看看TB-023在使用USB连接时的性能。
安装好NVMe SSD,使用附带的USB-C to USB-A连接线连接到ThinkPad P71,操系统设备管理器如下图呈现,便携设备中多了一个“960Pro-2-2”(安装上去的960Pro分区命名),磁盘驱动器中多了一个NVMe Tech SCSI Disk Device,存储控制器中多了一个USB Attached SCIS(UAS)大容量存储设备。
图017--TB-023通过USB方式连接之后,在电脑设备管理器中的显示
 
使用USB连接之后,设备管理器中依然有显示NVMe/SCSI的字眼,这是为什么呢?
操作USB的协议有多种,如SCSI,HID,UVC等等,这里显示的SCSI,是U盘和读卡器等大容量存储设备所使用的协议,具体的技术细节此处略过,有时间和兴趣的可以自行查找资料了解。这样,USB Attached SCIS + NVMe Tech SCSI Disk Device的意思,就好理解了:就是说有一个采用NVMe技术的磁盘通过SCIS协议,通过USB的方式和电脑连接上了。
USB连接好之后,使用AS SSD Benchmark基准测试软件对其进行测试,得到的测试成绩是515分,顺序读写速率均在415MBps上下,4K和4K64线程的成绩似乎也还好,访问时间读写在0.104ms上下,也还过得去,算是一个非常优秀的U盘:
图018--AS SSD Benchmark测试结果
 
然后连接到51nb T70的USB2.0端口上面测试,表现也正常,得分当然要差很多,但符合USB2.0的性能表现,成绩略过。
至于连接到USB3.1 Gen1/Gen2接口上的传输速率差异,由于本次测试条件不具备也就此略过,毕竟本文的重心是在真雷电3上。
 
接下来,开始使用雷电3连接。
当第一次将TB-023使用雷电3连接电脑时,Windows 10会出现如下图所示提示,雷电3设备初次连接时需要用户手动核准。
图019--雷电3初次连接提示
 
核准连接之后,TB-023显示的设备名称是LT Link NVME。下面的连接通知提示,意思是此时如果有同时使用雷电3连接外部图形显卡,可能不能正常协同。由于雷电3支持级联,如果安装显卡的雷电3扩展设备带有雷电3级连接口的话,可以将TB-023连接在此处以串行方式连接;当两者同时全速工作时,性能上由于两者抢占带宽可能有所互相影响。
图020--批准雷电设备
 
图021--TB-023由电脑的雷电3端口负责供电
 

连接好之后,设备管理中呈现如下图,便携设备中新增了一个“960Pro1TB22"(同上:是分区命名),磁盘驱动器中新增了一个NVMe Samsung SSD SCSI Disk Device,存储控制器中新增了一个Samsung NVMe Controller(注:安装测试的电脑安装了三星的NVMe控制器驱动,如果没安装,Windows 10默认使用微软驱动,名称为标准NVM Express控制器)。
图022--TB-023通过雷电3方式连接在电脑设备管理器中的显示
 

此台ThinkPad P71本来就安装两个960Pro,所以还没法一下识别出哪一个是雷电3连接的960Pro。雷电3连接好之后,和USB一样可以使用弹出操作,当然也可以不顾不管的进行热插拔。
图023--雷电3硬盘盒的弹出
 
TB-023在ThinkPad P71、ThinkPad X1 Tablet 3和微星GT83VR上,使用雷电3连接都非常顺利,下面开始实测其性能。
测试时,雷电3硬盘盒和电脑中作为对比的M.2 NVMe SSD,都是三星960 Pro,是当下民用级别M.2 SSD性能头部型号。基准测试软件使用了AS SSD Benchmark和CrystalDiskMark,测试得到的成绩,和直接安装在笔电M.2位置的960Pro的成绩进行对比。
AS SSD Benchmark的测试数据,是如下状态:
1.总得分约为电脑内置的57.4%;
2.读取得分约为电脑内置的82.6%;
3.写入得分约为电脑内置的7.9%;
4.4K和4K64线程更惨;
5.访问时间在写入时有明显更多的延时(用时高达电脑内置的108倍……)
图024--AS SSD Benchmark测试成绩对比(左为雷电3连接)
 
CrystalDiskMark的测试数据,是如下状态:
1.顺序读取速率约为电脑内置的78.5%;
2.顺序写入速率约为电脑内置的21.8%;
3.4K读取速率和电脑内置差异不大;
4.但4K写入速率和电脑内置比较明显暴跌----仅仅为电脑内置的4.7%~6.2%~0.8%!
图025--CrystalDiskMark测试成绩对比(左为雷电3连接)
 
 
通过比较可以看出,雷电3连接之下的NVMe SSD的性能表现,和电脑内置的NVMe SSD比较,效能依然差距明显,特别是在写入和4K之时,差距可以说非常悬殊。
在另一方面,和USB连接时得分(见上文图018)比较,雷电3连接时性能表现很优秀,特别是在读取方面有了巨大提升,然而,同样是在写入方面、居然落了下风----其USB3.0连接时AS SSD Benchmark基准测试写入得分是214分,雷电3连接得分居然只是111分……
 
 
附带提一下,测试时在室温摄氏27.5度中进行,一次完整测试持续读写长达近两小时,测得的TB-023表面最高温度是43.5度,最高温度的位置在安装M.2 SSD的盖子中央。就这样的表现来说,官方宣扬的“高效散热 读写更迅速”----在整个硬盘盒近300平方厘米的表面积的帮助下,确实散热效果还算不错,至于“读写更迅速”,由于上文基准测试中“写入”成绩很不理想,只能说是做到了“读更迅速”,但写入成绩真心令人难以接受……
图026--官方宣扬的大面积散热板确实对散热有效
 
 

这是什么原因呢?
请看下篇,链接如下:
https://www.51nb.com/review/20190630/563.html

 

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