现役最强消费级SSD有多快！

一、前言：首款满血的PCIe 4.0 SSD到来

时代在变，然而思维陈旧的人会始终难以适应时代的变化！很多人无法理解ARM处理器的性能超越X86处理器，最强的RISC处理器（精简指令集）比不上最弱的CISC（复杂指令集）处理器似乎就是天经地义，苹果M1处理器的诞生颠覆了很多人的认知。

在SSD领域也有同样的情况，似乎MLC闪存天生就比TLC高贵，TLC SSD再怎么努力也赶不上最弱的MLC。而三星980PRO SSD的诞生同样将颠覆大多数玩家对于TCL SSD的认知，这是三星第一款采用TLC闪存的顶级SSD产品，也是第一款满血的PCIe 4.0固态硬盘。

1、PCIe4.0 x4的理论带宽

下面是PCIe各版本链路性能指标：

有很多同学奇怪为什么PCIe通道的传输率的单位使用GT/s而不是我们常见的Gbps、GB/s，主要原因是传输率还包括不提供额外吞吐量的开销位，比如 PCIe 1.x和PCIe 2.x使用8b / 10b编码方案，会占用了20%的原始信道带宽，也就是实际吞吐量只有传输率的8成。

PCIe 3.0的物理层协议使用了全新的128b/130b编码方案，也就是说有效吞吐量可以达到原始信道带宽的128/130。因而，PCIe 3.0协议的每一条通道的实际带宽= 8.0GT/s * 128 / 130/8=984.6MB/s。那么PCIe 3.0 x4就能提供3938MB/s的吞吐量。

PCIe 4.0协议的传输率翻倍到了16GT/s，同样也是使用了128b/130b编码方案，PCIe 4.0 x4的吞吐量可以达到7976MB/s，是PCIe 3.0 x4的二倍。

2、PCIe4.0 SSD的理论速度是最高可以达到多少？

任何数据PCIe系统传输，都会产生一定的开销。PCIe设备是以TLP的形式发送报文的，数据报文在Device Core产生之后，在分别经过事务层(Transaction Layer)、数据链路层(Data Link Layer)、物理层(Physical Layer)之后会依次被增加ECRC，Sequence Number，LCRC，Start，END等数据块。

PCIe 3.0/4.0中一个TLP最高可以携带4096Bytes有效数据，不过通常它会受到设备以及主板支持的共同限制，多数情况下被限制在256Bytes。

TLP head长度可选12Bytes或者16Bytes，Memory Read/Write TLP中采用32位地址时，TLP head长度为12Bytes，采用64位地址时TLP head长度为16Bytes

因此PCIe 3.0/4.0中TLP的有效数据率=256/（4+2+16+256+4+4）=89.5%。

那么PCIe 4.0 SSD可达到的最高理论带宽应该=7976 MB/s *89.5%=7138MB/s。

3、如何才能达到PCIe4.0 SSD最高理论速度？

简单的说就是主控和闪存的关系!

主控的最高速率=接口速率x通道数/经验倍率。比如群联的PS5016-E16主控。这款主控使用800MT闪存接口，8个通道理论上可以达到6.4GB/s，经验倍率是1.28，于是实际上最高只能支持6.4GB/s÷1.28=5GB/s。这数字与7138MB/s相去甚远。

三星Elpis同样也是8道通主控，不过闪存接口速度高达1200MT/s，扣掉1.28的经验倍率，实际带宽=1200*8/1.28=7500MB/s，已经超过PCIe 4.0 x4的理论带宽上限。

当然，就算主控再强，没有与之匹配的闪存肯定也无法发挥应有的性能。