關于江波龍P900 512G NVMe固態硬盤的性能分析和應用

江波龍（Longsys）1999年成立于深圳，根據官方介紹，其超過400名員工中有接近半數隸屬研發設計團隊，具備IC固件設計、晶圓封裝的基板設計能力。2017年江波龍收購了美光子品牌Lexar雷克沙，加速進軍海外市場，并與Marvell展開戰略合作。江波龍同時還有ODM代工業務，為其他品牌提供從客制化固件設計到產品生產的全流程服務。6月初在臺北電腦展期間，PCEVA拿到了江波龍的一款NVMe固態硬盤：FORESEE P900 512G。

江波龍FORESEE P900（以下簡稱P900）使用Marvell 88NV1160主控搭配美光B16A的自封片。B16A屬于美光第二代64層堆疊3D TLC，單Die容量32GB（256Gb），閃存顆粒采用4Die封裝，單個顆粒容量128GB。

88NV1160是Marvell推出的入門級NVMe固態硬盤主控，無外置DRAM緩存設置，支持HMB主機內存緩沖。由于簡化了DRAM內存控制器，主控的針腳數量和體積都得到降低，同時也有助于獲得更好的節能表現。

88NV1160內置雙核ARMCortex R5架構的CPU，運行頻率400Mhz。主控支持四通道、每通道四CE，使用PCIE 3.0 x2接口。

借助先進的NVMe協議，尤其是HMB主機內存緩沖特性，88NV1160有能力用中高端SATA固態硬盤級別的成本提供更高的性能表現。

通過HMB主機內存緩沖從主機DRAM讀取LUT查找表（Look-up-Table）要比直接從NAND閃存讀取更快，對于無外置DRAM緩存設計的入門級NVMe固態硬盤而言，使用HMB可以有效提升性能表現。

測試平臺及信息識別

測試平臺：

CPU：Intel Core i77700K@4.8Ghz（所有CPU節能特性關閉）

主板：華碩ROG STRIX Z270F Gaming

內存：影馳Gamer II DDR4 3000 8GB*2

硬盤：金士頓HyperX FURY 240G（系統盤）

江波龍P900 512G（FW:V2.4）

電源：海盜船RM750x

系統：Windows 10 Pro 1803,17134

驅動：系統默認stornvme

以下所有測試中均關閉ASPM電源管理。

CrystalDiskInfo信息識別：

江波龍開發了固態硬盤工具箱軟件（尚未公開發布），可以識別接口連接速度、溫度、健康度及容量使用率等狀態。

基準測試

基準測試1：TxBENCH測試

江波龍P900 512G持續讀寫1500/1100MB/s的速度基本符合PCIE 3.0 x2固態硬盤的應有水平。

基準測試2：PCMark 7測試

PCMark 7存儲評分5664，超越絕大多數SATA接口固態硬盤。

基準測試3：PCMark 8測試

PCMark 8存儲評分5013。相比SATA固態硬盤，NVMe協議以及HMB主機內存緩沖給江波龍P900帶來了不對稱的先天優勢。

基準測試4：SLC Cache測試

HDTach測試顯示，江波龍P900 512G使用了全盤SLC算法，空盤條件下SLC緩存容量大約為160GB，其后有一段中間速度平臺，最終盤內空白塊用盡后進入邊GC邊寫入的最惡劣工況。

基準測試5：HMB效果對比測試

Windows 10從2017年秋季開始支持HMB主機內存緩沖技術。在此之前的Windows 7、Windows 8.1等操作系統未獲得更新支持。江波龍P900的預設最小HMB主機內存緩沖容量為8MB，理想主機內存緩沖容量為480MB。

在Windows 8.1下進行測試，與Windows10 1803進行對比可以發現，江波龍從HMB特性中獲益最大的是4K隨機讀取性能。

如果說4K單線程讀取31.877MB/s和46.506MB/s的1.46倍差距看起來還不夠大，那么實際使用中混合讀寫下差距會進一步拉大：

PCMark 8存儲測試成績從4935到5013，顯示出HMB對P900的意義非常重大。使用支持HMB特性的最新Windows 10系統可以充分發揮P900的最優性能。

江波龍同時也為Win 7系統用戶研發了NVMe驅動程序，稍晚些時候我們會進行測試。

基礎測試7：結合USB3.1轉NVMe移動固態硬盤盒測試

雷電接口普及遙遙無期，USB3.1 Gen2是當前高速外設接口的理想選擇。不滿足于SATA3.0 的6Gbps瓶頸之后，USB轉PCIE NVMe的橋接芯片被開發出來。

來自Jmicron智微的JMS583已經實用化，PCEVA通過淘寶買到了一款使用JMS583芯片的NVMe移動固態硬盤盒，結合低功耗的江波龍P900 512G進行了測試。

由于USB 3.1 Gen2的10Gbps帶寬限制，JMS583芯片只需支持PCIE3.0 x2接口（理論帶寬16Gbps），整個移動固態硬盤的持續讀寫速度在1GB/s左右。

JMS583支持Trim指令。由于使用芯片轉接，江波龍P900的HMB主機緩沖特性在這里是無法啟用的，不過為了數據安全考慮，移除移動固態硬盤之前還是應該首先安全刪除（彈出）設備。

進階測試

進階測試項目1：隨機讀寫理論測試

進階測試項目2：4KB QD32 隨機寫入離散度測試，時間5000秒。

無文件系統下使用IOMeter進行128KQD32持續寫入45分鐘，空閑15分鐘后改用4K QD32隨機寫入5000秒并每秒記錄。

45分鐘的128K QD32持續寫入速度曲線基本可以分為四段，第一段是SLC緩存內寫入，平均速度1011MB/s，大約寫入了150GB數據。第二段為空白TLC閃存的直寫，平均速度412MB/s，大約寫入了66GB數據。至此，江波龍P90 512G中的空白閃存塊用盡，進入第三階段邊GC邊寫入的惡劣工況，寫入速度波動劇烈，平均速度190MB/s左右。第四階段寫入速度又開始回升并趨穩，平均393MB/s。

不帶緩存的產品都是這類表現，說明該產品不適宜用到重負載的應用環境：

進階測試項目3：PCMARK 8擴展存儲測試之性能一致性部分（穩定態家用環境性能）

這個測試主要是給家用最惡劣環境下的性能參考（全盤不留任何剩余空間，禁用了Windows文件系統緩存跑純RAW模式）。

總結：

P900 512G是江波龍為入門級市場打造的普及型NVMe固態硬盤，使用Marvell 88NV1160主控搭配自研固件，適配美光第二代64層堆疊3D TLC閃存，利用HMB主機內存緩沖技術在有限資源下實現了性能最大化。

除了這次測試的M.2 2280版本之外，P900還有設計尺寸僅有11.5mm*13mm的BGA SSD形態，用于支持二合一電腦、超薄筆記本、VR虛擬現實、智能汽車等應用。P900的性能介于有緩存的高端SATA固態硬盤與中高端有緩存NVMe固態硬盤之間，作為NVMe SSD的基礎入門級產品，將逐漸替代SATA實現產品升級。

能夠提供整體解決方案的固態硬盤供應商在大陸并不多，江波龍是其中少數積累成熟研發經驗的企業。不同于現在很多甘做降級料件搬運工的貿易公司，對江波龍這類專心做方案、擁有自主知識產權的企業，我們當然樂于看到他們能有長足的進步。待到國產NAND規?；慨a，他們會得到更多的資源，也將擁有跟國際一線品牌競爭的基礎。