让SSD全速工作

2020-03-03 14:34:36 来源:电脑百事网 编辑:[db:作者]

无论是SATA SSD还是NVMe SSD,要获得最佳的性能不仅需要硬件系统相匹配,而且电脑与操作系统也都需要采用最佳的设置,而使用两个SSD组成磁盘阵列可以获得更快的速度。具体怎么做,下面CHIP将逐一为大家进行介绍。

固态硬盘SSD正逐渐普及,SSD的性能自然是毋庸置疑日,高达1TB容量的SSD也正变得越来越便宜。除此之外,中级和顶级的SSD都已经证明了它们的耐用性,制造商敢于承诺更长的保修期。不过,需要注意,SSD虽好,但却并不是随便买一个回来装上之后迁移或重新安装操作系统就大功告成了,要获得最佳的性能和寿命,首先我们要选择适合我们电脑的产品并进行正确的设置。下面,CHIP将为大家介绍一下相关的经验技巧。

SSD之间最大的区别存在于内部:数据传输的协议。传统AHCI协议传输速度可以达到550MB/s,新的NVMe则高达4 000MB/s,并且具有更短的响应时间和更优秀的并行访问性能。两种协议在具体的应用上有不同的形式:AHCI应用于采用SATA连接的传统2.5英寸SSD,或者是使用BKey(插槽左侧的凹口)插槽的M.2模块。而NVMeSSD也是M.2模块,但是使用的是MKey(插槽右侧凹口)插槽。

在本文的第二部分,我们将向大家展示当前可以实现的最高SSD性能。为达到此目的,我们将两个最快的SSD组成了一个RAID 0。不过,在尝试创记录之前,我们必须先让一个SSD能够全速工作。

优化M.2 SSD

快速和紧凑(22mm×80mm)的M.2 SSD是笔记本电脑的理想选择,但并不是每一台电脑都可以使用M.2模块,此外,它们还可能使用NVMe和AHCI这两种不同的协议。因而,要为电脑添加SSD,我们需要对电脑做一个简单的调查研究,以便找出可以使用的最佳SSD。

对于台式机来说,通过主板手册或制造商网站的技术信息可以了解其能够兼容哪些M.2 SSD。使用Haswell或者Broadwell CPU的主板(例如Z97芯片组)通常有M.2插槽,其插座通常只连接两个PCI-E2.0通道,因而速度无法超过1GB/s。此外,主板的UEFI和驱动程序也没有为NVMe驱动器做好准备,因此AHCI协议的M.2 SSD或者常规的SATA SSD可能是更好的选择。

从Skylake起,M.2插槽开始可以通过4个PCI-E3.0通道达到全速4GB/s。此时,如果我们使用Windows 10,那么所有条件都可以发挥M.2/NVMe SSD的性能优势。而对于Windows 7/8系统的用户来说,由于系统安装程序缺少Skylake平台的NVMe驱动程序,所以安装起来会比较复杂。

接下来是SSD的安装问题,首先我们必须特别注意与M.2插槽共享带宽的接口:M.2/SATA SSD通常会减慢两个SATA连接的速度或者禁用它们,而M.2/NVMe SSD将独占一个PCI-E通道的所有带宽。因而,请仔细阅读说明书,适当地调整显示卡或者其他驱动器的安装位置,确保不会与新安装的SSD产生冲突。

对于笔记本电脑来说,比较难弄清楚它是否兼容M.2 SSD,如果兼容,那么具体又是支持哪一种类型呢?除了尝试通过笔记本电脑制造商网站和说明书了解之外,我们还可以使用电脑的品牌型号加上“M.2”在互联网上搜索,一般情况下,我们能够找到其他人或者厂商的一些技术支持记录,了解是否可以使用M.2 SSD,以及在可以使用的情况下应该选择的SSD类型。如果研究的结果是可以使用M.2 SSD,那么我们还需要在进一步检查信息的可靠性之后再去购买M.2驱动器。另外,检查安装插槽也能够帮助我们判断设备兼容的SSD类型,如果允许使用的SSD模块长度为42mm、60mm、80mm或110mm(外形规格称为“M.2 2242/2260”等),那么我们的笔记本电脑的SSD应该使用M.2/AHCI SSD。除此之外,也可能只能够使用2.5英寸SATA SSD,例如三星SSD 850 EVO、Crucial Mx300或SanDisk X400。

优化NVMe SSD

对于最新的NVMe SSD,操作系统需要有相应的驱动程序。Windows 10有这个驱动程序,因而可以像往常一样轻松地安装和使用SSD,但是为了获得最佳的引导速度和性能,我们必须在纯UEFI模式下安装Windows 10。首先,在引导菜单中,选择安装介质为UEFI模式(而不是“USB”或“SATA”),并在进行系统分区时,确保安装程序创建了GPT分区表。如果以这种方式安装Windows 10,并在UEFI引导设置上激活“Fast Boot”或者“Ultra-Fast”,那么将可以减少启动到登录的时间约几秒钟。

虽然Windows 10有NVMe SSD驅动程序,但是只有SSD制造商自己的NVMe驱动程序才能够释放驱动器的全部效能。因此,选择NVMe SSD,我们应该选择那些能够提供良好驱动程序支持的厂商,例如三星、英特尔、东芝OCZ,并确保已经安装了最新的驱动程序。在Windows 7/8中,在重新安装期间加载安装来自制造商的NVMe驱动程序。

迁移到NVMeSSD

如果想将现有的Windows 7/8系统镜像到新的NVMe SSD,那么请先在新电脑中将旧硬盘连接为SATA驱动器。如常地引导电脑,并通过电脑或者主板的驱动器程序光盘安装缺少的驱动程序,例如主板芯片组、网络适配器和USB控制器等设备的驱动程序。如果安装新设备驱动器后Windows提示需要重新激活,那么暂时不要执行重新激活的步骤,而是首先安装好NVMe SSD,并从制造商网站上下载安装最新的NVMe驱动程序。接下来,我们可以使用制造商的迁移工具或映像软件将当前系统镜像到NVMe SSD上。为安全起见,应该检查一下分区设置的区块大小是否与SSD兼容,否则SSD的性能和寿命将受到很大的影响。无论如何,一定要确保系统在NVMe SSD上运行时没有任何问题,这才可以执行重新激活Windows的操作。

提速小技巧

如果我们最近在SSD上安装了Windows,那么一切都应该正常运转,但如果系统已经使用了很长一段时间,或者安装了很多软件,那么我们会发现一些程序出现在启动时自动加载的列表和系统服务中,导致系统的启动速度降低。要让系统恢复快速启动,我们需要将不必要的项目清除。首先,启动Windows的“系统配置”(运行“msconfig”),切换到“服务”选项卡,选中“隐藏所有Microsoft服务”,然后选择并禁用所有不必要的系统服务。接下来,切换到“启动”选项卡进行相同操作。如果使用的是Windows 8或者Windows 10,那么在选项卡上单击链接转到“任务管理器”,通过“任务管理器”的“启动”选项卡来清理自动加载程序,只需选中程序并通过右键单击即可选择禁用它。

如果已经使用SATA SSD几年了,那么建议用制造商提供的工具软件(例如三星Magician、Crucial Storage Executive、英特尔SSD Toolbox)或专用的SSD工具检查SSD驱动器的寿命。根据SSD品牌、型号的不同,工具软件将显示不同的SMART值,这些值可以提供SSD使用时间等有关SSD预期寿命的信息,例如“重新分配的扇区数”(Reallocated Sector Count)数值可以让我们知道SSD出现失败和错误的次数。当SSD出现需要重新分配的错误扇区时,该值将根据SSD备用扇区的情况设置为最大值(100或255),并随着重新分配的扇区数量增加而逐渐降低,一直到备用扇区耗尽(例如10或0)。理论上,SSD也可能在SMART值没有显示出什么问题的情况下突然出现故障。也可能在SMART出现异常,例如达到驱动器设定的临界值(比初始值低20%~30%)之后仍然可以工作很长时间。然而,总的来说SMART值可以帮助我们判断SSD的健康状况,SMART值达到临界值的SSD可以被认为是容易出现故障的。此外,值得一提的是我们还可以通过互联网将自己的SSD检测值(例如AS SSD检测结果)与其他相同的驱动器进行比较,如果SSD明显比较慢或系统经常出现异常,那么我们应该考虑尽快更换SSD。

最高速度记录

比一个SSD更快的就是将两个SSD组成磁盘阵列RAID0,在这种情况下,操作系统将在两个驱动器上同时写入和读取数据,在理想情况下,组成磁盘阵列的两个驱动器性能将会提高一倍,虽然在BIOS/UEFI中配置磁盘阵列和安装Windows会有一些繁琐,但是组成磁盘阵列,我们可以使用两个便宜的SATA固态硬盘实现与入门级NVMeSSD相近的传输速度。而下面我们准备使用两个目前最快的NVMe SSD来组成磁盘阵列,尝试创造一个新的速度记录。

设置磁盘阵列

设置NVMe SSD磁盘阵列,在一些电脑上或许会有障碍:首先,主板上需要有两个NVMeSSD插槽,其次,英特尔的芯片组必须能够为它们提供组成磁盘阵列的选项,只有这种硬件条件才可以在磁盘阵列上启动系统。基本上,只有在一些高端主板上才能够满足所有这些条件,例如采用英特尔Z170和新的Z270(用于Kaby Lake CPU)芯片组的主板。为此,我们选择了技嘉Z270X Gaming7和两个三星SSD 960 Pro来完成此次刷新速度记录的尝试。

接下来,我们需要在UEFI中设置硬件RAID,对于早期的主板固件这将是一个挑战:我们必须先激活SATA控制器的RAID模式,然后才能通过菜单选项“Periphery|EZ Raid”将两个NVMe驱动器组成一个RAID 0,创建一个具有单个SSD两倍容量的RAID 0驱动器。简单的几次点击即可完成磁盘阵列的初始化,接下来是Windows 10的安装工作。我们已将英特尔Rapid Storage驱动程序从主板附带的光盘上复制到闪存盘,以便能够在安装过程中加载并将RAID 0驱动器选择为系统驱动器。安装过程中点击相应的按钮加载驱动程序,然后RAID 0驱动器将作为目标磁盘出现。接下来,我们将可以像使用普通驱动器一样地使用其完成系统的安装。在我们执行UEFI安装的情况下,系统能够从RAID 0驱动器启动。不过,由于操作系统现在是通过英特尔RAID控制器与SSD通信,而不是直接与SSD通信,因此无法充分发挥三星960NVMe SSD的全部潜能,导致了一些性能上的损失。

RAID 0:理论与现实

我们的测试系统在不到10s之内启动,并且UEFI相关设置一切正常。各种存储操作非常快,整个LibreOffice的安装涉及超过7 000个文件,也只是用了21s的时间。通过我们的测试结果大家可以看到SSDRAID的速度有多快以及其局限性。理论上,RAID 0可以将SSD的性能提高100%,但是經过我们的检测,读取性能的提升只有约20%,而写入方面的提升也只有32%。当然,我们也可以通过使用一个不切实际的方法达到更高的速度:通过PCI-E适配卡添加第三个SATA SSD,并使用其启动电脑,在Windows下将两个NVMe SSD组成一个软件RAID。这个RAID 0驱动器在读取时性能比单个SSD提高约43%,而在写入时提高了82%,但是它不能够用作启动系统的系统驱动器。

使用简单但速度更快的ATTO Disk Benchmark测试发现,这种组合的总带宽被限制在4GB/s,这是CPU和芯片组之间DMI连接的最大带宽。我们的测试结果表明:NVMe固态硬盘极高的速度迫使英特尔必须提升台式电脑的结构以支持更快的数据传输速度。

M.2/AHCI

外形紧凑的SSD存储设备。内部采用AHCI协议,数据传输速度并不比SATA快。

M.2/NVMe

直接连接到占用4个PCI-E3.0通道的M.2接口。经过优化的NVMe协议数据传输速率高达4 000MB/s。

SATA/AHCI

向后兼容2.5英寸硬盘,速度“足够快”,特别是启动速度明显提高,传输速度可以达到550MB/s。

正确连接

在这个主板上,第一个M.2端口(黄色)与SATA端口5、6共享带宽。如果第二个M.2端口(红色)与AHCI SSD一起使用,那么SATA模式下它将与用于NVMe SSD的U.2端口以及SATA端口1、2共享带宽。

设置

NVMe SSD使用制造商的驱动程序可以更好地工作,并且我们需要在设备管理器上进行正确的设置。

只有当UEFI设置在Windows 8/10模式下并且“Fast Boot”被激活时,Windows 10才能以最快的速度启动。

禁用速度杀手

SSD再快,不必要的程序在启动过程中自动加载也将影响启动的速度,程序会减慢启动过程,建议在“任务管理器”(Windows 8/10)中禁用所有不需要的自动加载项。

如果AS SSD左上角显示的“1024 K”检测结果不是“OK”,那么我们必须纠正错误,重新对齐分区。

如果SSD的SMART值出现异常,那么这或许暗示SSD的可靠性或性能存在问题。

两个快速SSD组成磁盘阵列

主板技嘉Z270X Gaming 7提供两个M.2插槽,我们安装了两个三星SSD 960并将它们组合成一个RAID0驱动器,进一步提升SSD的速度。

在SATA II下使用SSD

SATA SSD可以显著加快Sandy Bridge一代甚至是更早的老电脑,即使它们只有SATA II接口,但是需要注意以下几点。

SATA II连接到任何SSD,其传输速度也不能超过300MB/s,虽然新的SATAIII SSD是向后兼容的,但旧的接口导致传输速度受到一定的限制。

在BIOS中必须将SATA控制器设置为AHCI模式,旧电脑上BIOS通常设置为IDE模式,要发挥SSD的性能,我们必须将它改过来。在系统启动时,打开BIOS并查找相关的设置(SATA Controller),将其设置为AHCI模式。

很舊的固态硬盘(例如三星SSD 470之前和英特尔X25-E以及更老的设备)不支持TRIM命令,这导致SSD内部残留已删除的数据,这将对SSD的性能造成影响,这些数据越多对于SSD性能的影响越大,特别是在写入数据时对于性能的影响更大。必要时我们可以将数据备份,然后初始化SSD,再将数据拷贝回来。

M.2/PCI-E适配卡

如果主板上没有M.2插槽,那么在PCI-E插槽中安装适配卡即可使用M.2 SSD。

SSD RAID有多快

可以将SSD磁盘阵列的速度与单个SSD的测试结果相比较,看看性能提升的幅度。

设置RAID

要使用RAID驱动器启动系统,必须通过UEFI创建磁盘阵列。

必须在Windows 10下安装英特尔RAID驱动程序和Rapid Storage软件。

快速的SSD

一年前,三星SSD 950 Pro是用户可以买到的首款M.2/NVMe硬盘,后续推出的960 Pro显然速度更快,但是如果考虑每GB的价格,那么960 Evo或许是更值得关注的,而且它并不比Pro版本慢多少。

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