随着电脑硬件的更新，NVMe已经取代SATA成为固态硬盘的首选协议。近日金士顿推出了全新的入门级NV1系列，采用PCIe 3.0 x4接口和NVMe 1.3协议，提供500GB、1TB和2TB三种容量选项，本次我们评测的是2TB版本。

NVMe协议支持HMB主机内存缓存特性，对于入门级常见的DRAMLess无缓存方案SSD有性能加成，这一点是SATA协议所不具备的。

金士顿NV1 2TB使用了单面PCB布局，对于轻薄笔记本电脑非常友好，单面2TB大容量对于硬盘安装位置紧缺的笔记本电脑来说是一个好消息。

我们手中的这颗金士顿NV1 2TB样品使用了群联PS5013-E13T主控方案，搭配美光64层堆叠3D QLC闪存（N18A）。

群联PS5013-E13T主控使用28纳米工艺制造，由单核Cortext R5 CPU搭配2个CoXProcessor，其中一个负责闪存管理，另一个负责处理主机和FTL，为主控CPU减负。

通过phison_nvme_flash_id2工具查询，金士顿NV1使用了667MT/s接口速率的美光N18A闪存。PS5013-E13主控CPU运行频率为667MHz，固件内预设的闪存擦写耐久度信息为4万次（SLC Mode）/1500次（QLC）。

N18A是美光第一代3D QLC闪存，采用64层堆叠、Floating Gate架构，在采用CuA技术缩减外围电路对芯片空间的占用后，存储密度达到了6.5Gb/mm2。

QLC闪存的每个存储单元通过16种状态存储4比特数据，在存储密度提升的同时，也给纠错带来了更高的压力。我们能够看到，搭配QLC闪存的固态硬盘主控通常都具备2K码长LDPC纠错能力，金士顿NV1上使用的群联PS5013-E13T也不例外。

从固件预设中的1500次擦写循环来看，金士顿NV1的耐用性还是比较有保障的。当然官方耐用度指标不会使用闪存擦写次数来表达，480TBW相当于3年保修期内每天写入438GB数据，或5年内每天写入263GB数据，不管如何计算都应该能满足家用电脑需求。

测试平台及信息识别：

测试平台：

CPU：Intel Core [email protected]

主板：技嘉Z590 AORUS PRO AX

内存：DDR4-3600 8GBx2

硬盘：OCZ VT150 240GB（系统盘）

金士顿NV1 2TB（FW：EDFK5N09）

系统：Windows 10 20H2

驱动：微软默认stornvme

设置：除特别说明以外，关闭ASPM及APST节能

CrystalDiskInfo信息识别：

CrystalDiskInfo已经可以满足我们对NVMe SSD健康信息的全面识别需求。如果需要更多高级功能，可等待未来Kingston SSD Manager更新后提供对NV1的支持。

Smartmontools信息识别：

Smartmontools是一个开源工具软件，可以识别NVMe固态硬盘的温度限制信息以及APST预设，这些信息同NVMe固态硬盘的节能及热管理策略有关。

此外，smartmontools还可以查看NVMe固态硬盘的过热事件历史（次数和持续时间），Thermal Temp 1 Transition Count和Total Times这些记录是永久性和累积性的，不会随关机或格式化而清零。

可能有朋友已经发现，在上图中金士顿NV1有两个温度读数，第二温度传感器通常出现在高端NVMe固态硬盘上，通常较低的第一个温度读数源自闪存，第二个较高的温度读数源自主控。不过金士顿NV1的情况有些特殊，它的第二温度读数表达的是SSD历史最高温度记录，而非主控当前温度。

基准测试

基准测试1：理论带宽测试

这个测试是为了验证SSD能否达到其标称的性能指标。金士顿只为NV1提供了顺序读写2100/1700 MB/s的性能指标。CrystalDiskMark测速结果很容易达到这一标称值。

实测的4KB随机读取性能约为297K IOPS，4K随机写入约474K IOPS。

基准测试2：PCMark 8测试

金士顿NV1 2TB的PCMark 8存储测试成绩为5080分，这个成绩并不差，跟搭配TLC闪存的PS5013-E13T方案基本属于同等水平。

当然，由于SLC缓存以及GC垃圾回收算法的影响，空盘的测速成绩通常被认为是不可靠的。不过我们可以将这个成绩作为基准，在后续的SLC缓存测试中作为参考。

基准测试3：温度压力测试

在室温24度、被动散热、关闭ASPM及APST节能的条件下，金士顿NV1的待机温度为38度。

204秒开始可观察到较为温和的限速行为，从257秒开始可观察到限速变得更加明显，读取速度大体上是在1487~1679 MB/s之间波动。

测试过程中最高温度69度：

最终稳定阶段的温度为65~66度：·

基准测试4：NVMe节能特性

NVMe固态硬盘支持ASPM和APST两套节能机制，它们可以协同工作，降低空闲时段内的功耗和温度。

ASPM是PCIe设备的活动状态电源管理（Active State Power Management），它通过在空闲时将PCIe链路置于电气空闲状态来实现降低功耗目的。NVMe固态硬盘支持L1待机模式，需要在Windows电源选项-PCI Express-链接状态电源管理中选择“最大电源节省量”才能启用。在一些平台上，主板BIOS设置拥有最高优先级，能够无视Windows电源选项中的设置直接对ASPM节能进行管理。

设置后可通过HWiNFO64来确认NVMe SSD已开启ASPM节能（下图中显示L1 Entry）。

APST是NVMe协议中的自动电源状态切换（Autonomous Power State Transition）功能。NVMe固态硬盘的主控可以通过模块化设计，针对不同电源状态关闭一些功能模块来降低空闲时段的功耗，并由此带来更低的待机温度。

从NVMe 1.2开始，NVMe固态硬盘可以定义3个活动电源状态（PS0/PS1/PS2）和两个非活跃电源状态（PS3/PS4），并根据需要在它们之间自动转换。下表中金士顿NV1的最大功耗数据源自smartmontools读出值，功耗数据并不一定准确，我们只需关心进入延迟和退出延迟两项信息，二者相加后需小于等于指定范围方能进入该电源状态。

我们通过修改注册表解锁电源计划中相关设置项，手动设定200ms超时、15ms延迟限制，这样一来金士顿NV1在连续空闲超过200ms后就可以自动进入PS3电源状态。如果将延迟限制修改为50ms或更高，NV1就能在空闲超过200ms后自动进入PS4电源状态，但从PS4唤醒时的延迟也会比PS3更高。

APST就是在闲置功耗和使用性能之间的一个均衡，多数情况下，这些设定无需用户亲自干预，因为Windows已经为不同电源计划提供了一套预设：

为了展现金士顿NV1在开启节能特性之后的表现，我们手动设置了200ms超时和15ms延迟约束进行开启节能后的性能测试。NV1的闲置待机温度从38度下降到24度，开启节能后降温效果明显。

由于APST是有空闲超时机制的（默认从50ms到200ms不等，数值越大，越不易进入节能），所以CrystalDiskMark这类连续测试、成绩取最大值的软件不会体现其影响。

在空闲超时200ms、延迟约束≤15ms的设定下，PCMark 8存储测试成绩从5080下降至5075，开启节能后对性能的影响有限。

节能特性是在待机温度和使用性能之间的一个均衡。对于非连续满载的使用方式来说，较低的待机温度意味着更大的温度上升空间，短时间的突发读写活动就不易触发严重的过热限速。笔记本电脑默认会启用ASPM和APST两种节能特性，台式机的话选择高性能或卓越性能电源计划可以自动禁用ASPM节能，并限制APST节能，以便更充分地发挥金士顿NV1的性能。

进阶测试：

进阶测试项目1：SLC缓存及过半盘使用性能

金士顿NV1在空盘状态下的SLC缓存容量过于庞大，HDTune文件基准已经无法胜任，需要在删除文件分区的情况下用IOMeter进行顺序写入，根据写入速度下滑点确定SLC缓存容量。测试结果显示金士顿NV1 2TB在空盘状态下大约有500GB容量的可用SLC写入缓存，缓存外的顺序写入速度在40~75MB/s之间波动。

现在有一个好消息和一个坏消息：好消息是，别看缓存外写入速度那么低，多数家用电脑系统盘以读取为主的使用模式下，实际性能并不差；坏消息是500GB的海量SLC缓存只在空盘时提供。

无论是CrystalDiskMark还是PCMark 8存储测试成绩都告诉我们，金士顿NV1在盘内空间使用率50%的情况下完全不会有掉速之忧。

HDTune文件基准测试告诉我们，50%空间使用率下金士顿NV1 2TB的可用SLC缓存容量大约42GB。

显然，金士顿NV1现在从动态SLC缓存变换回到固定SLC缓存模式，全部SLC缓存容量均来自OP预留空间。用2048GB的闪存RAW容量减去格式化容量1863GB，再考虑QLC模拟SLC的4倍空间占用，固定式SLC缓存的理论最大容量为46.25GB。当然，为了保留备用块等用途，实际SLC缓存容量会比理论值小一些，这和42GB左右的实测值已经非常接近。

从小编的角度来看，这样的设计其实是很理性的选择。QLC闪存的性能不如TLC，而缓存释放是一个非常耗费资源的工作，如果正好遇到和用户读写请求“撞车”，性能损失和用户体验会难以让人接受。放弃大容量SLC缓存，改为利用OP预留空间的小容量固定式SLC缓存就能尽最大可能地规避这个问题。

进阶测试项目2：75%空间使用率情况下性能

鉴于金士顿NV1使用QLC闪存的特点，我们决定取消常规SSD评测中的4K随机写入离散度以及PCMark 8扩展存储测试两个远远偏离NV1目标定位的重写入项目，改为验证不同空间使用量下的性能检验。

对于2TB容量的NV1而言，75%空间使用率意味着盘内空间已用1397GB，剩余容量大约466GB，也就是一个500GB SSD的格式化容量，这是2TB大容量的好处：即便我已经用了75%，剩余空间跟别人空盘时候一样大，相信可以治好很多朋友的硬盘空间不足恐惧症。

无论是CrystalDiskMark理论性能测试还是PCMark 8实际应用性能测试都表明，此刻金士顿NV1的实用性能相比空盘时未发生明显改变，这是一个好消息，因为大家虽然都会对QLC固态硬盘的性能有所预期，但也非常担心它的性能会随着使用量的增加而不断下降，直至击穿自己的心理防线。

金士顿NV1的SLC缓存容量并非固定不变的，我们在刚完成填盘和闲置之后，HDTune文件基准能测出的最低SLC缓存容量为28GB，而在做完PCMark 8存储测试之后，这一数字变成了36GB。不管怎么说，SLC缓存都属于OP预留空间之内，不借用用户空间，释放起来速度相对也更快，由于缓存释放而对使用性能产生的负面影响也越小。

进阶测试项目3：95%空间使用率情况下性能

在做完75%空间使用率测试之后，我们更进一步，挑战了95%空间使用率。由于缓存外写入速度的原因，此间填盘准备过程比较煎熬，NV1肯定不适合用作移动固态硬盘。好在系统盘并不会有连续不间断的海量数据需要写入，而QLC闪存的读取性能并不是很糟糕。

我们惊讶的发现，在盘内使用1770GB，剩余空间93GB的情况下，金士顿NV1的PCMark 8实际应用性能测试成绩依然保持了不变。也就是说，如果你将它用作家用电脑的系统盘，即便用到95%近似满盘的情况，正常使用强度下也不会出现使用体验下滑的情况。

95%近似满盘情况下的可用SLC写入缓存容量依然是在30GB左右，最低一次测得27GB，最高一次测得33GB。

此外我们还在不同空间使用率下测试了PCMark 10快速系统盘基准和完整系统盘基准两项测试，并发现了一些有趣的现象。在快速系统盘基准测试中，从0%到95%空间占用，金士顿NV1 2TB的性能没有任何衰减：

而完整系统盘基准测试测试中，50%半盘状态下的成绩相比空盘时下降一半左右，而后随着空间使用率的增长又有小幅回弹，但总体上性能是要比空盘时降低至少44%。如果从导出的Excel报表来看，所有测试项目的成绩均出现不同程度的下滑，无一例外。从PCMark 10完整系统盘测试的成绩来看，这个时候的性能大体上相当于使用TLC闪存的入门级无DRAM缓存SATA固态硬盘。

PCMark 10的快速系统盘基准和完整系统盘基准其实是有一些重叠项目的：cps1（写入测试，拷贝339个JPEG文件，共计2.37GB数据写入到SSD）、cps2（混合读写测试，同盘拷贝339个JPEG文件）、cps3（读取测试，从SSD读取339个JPEG文件）、exc（Excel应用测试）、ill（Adobe Illustrator应用测试）、psl（Photoshop轻负载使用测试）。

这些项目在快速系统盘基准中单独测试时都没有出现性能下滑，而到了完整系统盘基准，和更多其他项目一同测试时就出现了严重的掉速，只能说明一个问题：NV1的性能表现受使用强度的影响非常大。这个使用强度主要是指一段时间内的写入量：快速系统盘基准测试整个过程只会产生23GB的写入量，而完整系统盘基准测试整个过程写入高达204GB。

有朋友可能会感觉，PCMark 10快速系统盘基准的测试压力似乎太小，而完整系统盘基准的测试压力又有些偏大。实际上，家用电脑系统盘的常见工作，如系统启动、游戏和应用加载这些工作，都是以读取为主。在进行这些工作时QLC SSD的压力甚至会比快速系统盘基准中的Photoshop轻负载使用更低。

通过前面的测试我们已经知道，金士顿NV1 2TB的日常可用SLC缓存容量在30GB左右，以这个容量为标准，如果短时间内写入不超过30GB，中间有足够时间给SSD完成缓存释放，那么NV1使用起来和TLC固态硬盘差别不明显。但如果SLC缓存被写爆，QLC闪存的劣势就会显露无遗，GC垃圾回收和由测试程序发起的硬盘读写请求撞车，将严重拖累使用性能。这个拖累是全面性的，包括读取性能也会受到影响（譬如上面的cps3测试照片文件读取）。

进阶测试项目4：Chia硬盘挖矿缓存盘应用

之前和大家探讨过Chia个人矿工方案，这个测试的环境为酷睿i9-9900K平台，除开启内存XMP之外，其他BIOS设定取默认值。Plotter使用4线程，缓存盘使用金士顿NV1 2TB，目标存储盘使用机械盘。单任务测试，仅使用5小时23分就完成了一个P盘任务，表现属于中上游水平。

单个P盘任务对金士顿NV1产生写入量1792GB，读取量1807GB。

金士顿NV1 2TB的官标写入耐久度为480TBW，这个数据是依照JESD218标准来计算的。通过Process Monitor对P盘过程的分析来看，P盘的写入模式大多属于256KB顺序写入，这种使用方式下的写入放大率极低，所以实际使用寿命应该会比TBW标称值高出很多。而且通过Flash ID查出的NV1固件预设是1500次擦写循环。考虑到Chia挖矿过程中缓存盘的写入大多属于写放大较低的顺序写入，QLC闪存的NV1也具备挖矿的潜力。

受限于SLC缓存外写入速度较低和DRAMLess无缓存不适合大范围随机存取的自身特点，在将NV1用于Chia挖矿时应尽量采取单任务模式，如果希望达到并发拓荒的效果可以考虑同时安装多颗缓存SSD来实现。

总结：

今年应该是QLC普及年，后面我们还会测试更多采用QLC NAND的固态硬盘。成本是决定外部存储器销量最重要的因素，这是大势所趋。但降低成本并不能以牺牲品质为代价，如何平衡这两者的关系，需要多重手段结合，能看出一个品牌的真正实力。

首先，QLC的主要问题就是写入速度慢，寿命本身是足够家用PC的。那么需要对SLC缓存策略的合理性进行反复调试，才能把写入综合性能尽可能的提升，测试中NV1 2TB表现良好。其次，固态硬盘成本主要是主控、颗粒与独立DRAM缓存构成，那么无DARM以HMB主机内存作为缓存也是目前很常见与成熟的做法。此外，从供应链角度来看，最关键的是要有长期稳定的货源，只有采购量多才能做到低成本，这一点金士顿优势更大，所以才能有很高的市占率。

NV1 2TB有3年或480TBW的保修，对于日常使用已经十分充裕，产品定位于普及性的家用、办公用台式机或笔记本。目前存储类产品虽受挖矿的影响导致全线涨价，但NV1 2TB的价格在同类型产品中还是很竞争力，值得关注。