SATA控制器發展十年回顧及效能評比(1)-Intel ICH10R以後各晶片 vs Marvell 91xx & 9230 Raid0 SSD篇(圖多)

Day_knight

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自從Intel在2003年推出ICH5,讓儲存設備裝置由Ultra DMA 66/100邁入新的里
程碑,當時僅支援SATA 1.5Gb/s,遲至2006年的ICH8時,UDMA規格正式從
Intel產品線除列,SATA控制器也正式進入SATA 3Gb/s(俗稱SATA II)。到了2011
年的P67則是Intel產品線首度出現SATA 6Gb/s的控制器,然而推出後出現了些許
的紛紛擾擾,又迅速地推出小改版,目前我們所看到Intel SATA 6Gb/s控制器還是
維持只能接2組裝置。(資料來源:維基百科)

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當Intel儲存控制器進入SATA 6Gb/s年代時,競爭對手AMD也推出對應產品,此外
主機板廠商或是第三方廠商為了因應新架構,多推出Marvell 91xx的控制晶片,來
增加產品線的使用彈性。若依Marvell公司原本規畫的架構,它本來還提供了UDMA
功能。

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似乎是因為某些原因,後來推出的產品多拿掉了PATA功能,在P55的年代裡,較常
見的僅剩Marvell 88SE9120/9123及9128這三款晶片,88SE9125反倒不常見。

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儘管推出了這類產品線,但因它只使用到一條PCI-e 5Gb/s的頻寬,91xx晶片效能
表現不如預期,加上它寫入不支援Write Back,寫入效能低落成為其致命傷,晚
期出現了一款88SE9182,它採用2條PCI-e頻寬,此晶片後來為ASUS或Gigabyte高
階板採用,效能明顯拉高。後來因應Intel快速儲存功能,Marvell公司再推出修
正版的Marvell 88SE9130,加入HyperDUO功能,很可惜的是,這款晶片仍是只使
用一條PCI-e頻寬,效能表現與舊款的91xx差異不大,令人扼腕,後來甚至在ASUS
主機板內建的Marvell 88SE9128也提供類似HyperDUO功能,但改稱為SSD Cache。

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由於88SE9182效能的改善,似乎售價相對偏高或其它因素,產品線再一分為二,
分為精簡板的88SE917x及後來的88SE92xx,將88SE92xx整合HyperDUO功能。

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Marvell 88SE92xx同樣分成3組產品線,現在僅較常見到88SE9230/9235,在
ASUS P8Z77-V Premium可見到88SE9230,板卡廠則有HighPoint或海外廠商推出
以88SE9230/9235為控制晶片的擴充卡。

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囉嗦地把歷史回顧,當初在設想這系列測試時,考慮到要測傳統512byte格式及
4K AF HD或是Raid0/Raid1,還是要PK AHCI或IDE?本來想把ICH9R或JM363加入,
但這樣玩太大了,只好精簡,整理數據並匯圖也需要時間,本篇先就ICH10R後的
Raid0來作比較,但SSD選用又是個問題,小弟測試時無其它廠商可贊助,故以採
用LSI Sandforce的SSD來當工具,很抱歉沒法拿Marvell主控來PK,此外,要買2
顆/4顆還是6顆的SSD來測總傳輸頻寬?但想想Intel的SATA 6Gb/s只提供2組接頭,
後來決定就以2顆SSD當測試基準,至於Marvell 88SE917x或Intel P67系列,因
小弟口袋有限,沒法一次買齊足夠主機板來測試(我也很挑製造商),因此這兩款
晶片在此系列測試中將消失,敬請見諒。


測試環境簡述:

SSD: Sandisk Extreme SSD 120G*2
OS: Windows 7 Ultimate x64
其餘使用主機板及板卡或Drivers如下
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以下所有測試分別針對Intel系列及非Intel系列作PK,測試以ICH10R為基準,最
後再挑幾個分項,分別挑出來作比較。

測試開工,先看AIDA64 Read Test Suite,Intel SATA 6Gb/s系列相較SATA 3Gb/s
控制器效能成長約80~9x%,並未有100%的效能倍增。相對地Marvell系列即便是
M92xx也僅只比ICH10R效能多約60%,M91xx效能則遜於ICH10R。
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綜合表現則以X79 SATA 6Gb/s的效能最佳,Marvell 88SE9128效能有待改進。

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AIDA64 線性讀取(Linear Read)測試結果顯示平均線性讀取最佳仍是X79 SATA 6Gb/s。

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AJA 設定2048*1556 10-bit RGB從128MB~16GB全測一輪

Intel系列的SATA 6Gb/s較SATA 3Gb/s效能增加約9x%,與AIDA64像比較能更接近
100%的理想值,但在SATA 3Gb/s控制環境中,X79表現較弱,與SATA 6GB/s中的一
馬當先差異頗大。
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Marvell系列僅M9182/9230優於ICH10R,也僅快約40~50%,M91xx系列表現遜於ICH10R
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將讀寫分開比較,讀取測試項目以X79 SATA 6Gb/s平均表現較佳,比M9128快了約
4.5倍,是的,您沒看錯,寫入測試則以Z68 SATA 6Gb/s大勝M9128約6倍快。
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Anvils SSD Benchmark 讀寫測試,從1GB~32GB全測試過一輪,考慮到Sandforce主
控的特性,再分別設定0Fill及Incompressible

0Fill 1GB整體表現仍是X79 SATA 6Gb/s最佳
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0Fill 2GB整體表現仍是X79 SATA 6Gb/s最佳
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0Fill 3GB整體表現轉以Z77 SATA 6Gb/s表現最佳
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0Fill 4GB整體表現轉以Z68 SATA 6Gb/s表現最佳
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0Fill 8GB整體表現還是以Z68 SATA 6Gb/s表現最佳
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0Fill 12GB整體表現以Z77 SATA 6Gb/s表現最佳
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0Fill 16GB整體表現以Z77 SATA 6Gb/s表現最佳
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0Fill 32GB整體表現以Z68 SATA 6Gb/s表現最佳
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0Fill測試選項的4K讀取測試,以Z68 SATA 6Gb/s平均表現最佳,ICH10R反倒是最弱
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0Fill測試選項的4K寫入測試,Z77 SATA 3Gb/s或是ICH10R平均表現還優於一系列的
Intel SATA 6Gb/s控制晶片,讓人蠻意外的
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0Fill測試選項的循序讀取測試,X79 SATA 6Gb/s以近乎一面倒的獲勝
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0Fill測試選項的循序寫入測試,X79 SATA 6Gb/s除了兩選項輸外,總平均仍勝於其
它產品
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由於Anvils這套軟體測試似乎較偏重4K讀寫,因此0Fill選項以Z68 SATA 6Gb/s的總
得分最高
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Incomoressible選項中1GB整體表現以Z68 SATA 6Gb/s表現最佳
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Incomoressible選項中2GB整體表現以Z68 SATA 6Gb/s表現最佳
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Incomoressible選項中3GB整體表現以Z68 SATA 6Gb/s表現最佳
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Incomoressible選項中4GB整體表現以Z68 SATA 6Gb/s表現最佳
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Incomoressible選項中8GB整體表現以Z68 SATA 6Gb/s表現最佳
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Incomoressible選項中12GB整體表現以Z68 SATA 6Gb/s表現最佳
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Incomoressible選項中16GB整體表現以Z68 SATA 6Gb/s表現最佳
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Incomoressible選項中32GB整體表現,意外地出現Marvell 88SE9182 SATA 6Gb/s表
現最佳
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Incomoressible測試選項的4K讀取測試,以Z68 SATA 6Gb/s平均表現最佳,檔案長度
愈大,Z68的差異度更明顯
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Incomoressible測試選項的4K寫入測試,以Z68 SATA 3Gb/s平均表現最佳
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Incomoressible測試選項的循序讀取測試,X79 SATA 6Gb/s後來追上,拿到整體平均
表現最佳
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Incomoressible測試選項的循序寫入測試,Z77 SATA 3Gb/s一度落後,最後有驚無險
地獲得整體平均表現最佳
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因為Z68 SATA 6Gb/s的4K讀寫表現較佳,不意外的在Incompressible的總得分裡平
均最佳
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AS SSD Benchmark是測SSD常見的工具軟體,先看看循序讀取方面的結果,X79
SATA 6Gb/s表現最佳,循序寫入測試則是P55意外地表現較佳
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AS SSD 4K-64 Thrd讀取測試則是M9182遙遙領先,寫入測試是Z68 SATA 6Gb/s較佳
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但因為ICH10R整體表現較平均,在小弟的測試平台中意外的表現最佳,總得分最高
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AS SSD的Copy-Benchmark測試選項,X79 SATA 6Gb/s以三戰二勝而擊拜M9230
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AS SSD Compression Benchmark測試傳輸線型變動
ICH10R,讀取上限約在512MB/s附近,寫入末端還會暴衝一下
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P55,讀取上限約在526MB/s附近,寫入最快一度快於讀取,末端約落在490MB/s
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Z68 SATA 3Gb/s,讀取上限約在520MB/s附近,寫入末端約落在497MB/s
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Z77 SATA 3Gb/s,讀取上限約在510MB/s附近,寫入末端約落在510MB/s
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X79 SATA 3Gb/s,讀取上限約在520MB/s附近,寫入末端約落在452MB/s
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Marvell 88SE9128,讀取上限約在370MB/s附近,寫入僅153MB/s
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Marvell 88SE9130,讀取上限約在401MB/s附近,寫入最高約293MB/s
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Marvell 88SE9182,讀取上限約在633MB/s附近,寫入最高約432MB/s
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Marvell 88SE9230,讀取上限約在697MB/s附近,寫入最高約736MB/s
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Z68 SATA 6Gb/s,讀取上限約在1000MB/s附近,寫入末端約落在970MB/s
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Z77 SATA 6Gb/s,讀取上限約在973MB/s附近,寫入最高曾快過讀取速率
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X79 SATA 6Gb/s,讀取上限約在1026MB/s附近,寫入末端約落在910MB/s
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ATTO Diskbenchmark v2.47針對了64K、64MB、256MB、512MB、1GB及2GB分別
測試,節取部分資料作成Excel圖表

ATTO 64K Intel系列及Marvell系列結果概況
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ATTO 64M Intel系列及Marvell系列結果概況
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ATTO 256M Intel系列及Marvell系列結果概況
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ATTO 512M Intel系列及Marvell系列結果概況
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ATTO 1GB Intel系列及Marvell系列結果概況
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ATTO 2GB Intel系列及Marvell系列結果概況
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不免俗地針對ATTO各選項的讀取效能來個大比較,Z77 SATA 6Gb/s平均表現最佳,
寫入也仍是Z77 SATA 6Gb/s平均表現最佳
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Crystal Diskmark 讀寫測試,從50MB~4000MB全測試過一輪,考慮到Sandforce主
控的特性,分別0Fill、1Fill及Defaut,為節省篇幅本篇僅貼出0Fill及Default
測試值

CDM 0Fill 50MB Intel及Marvell系列晶片測試結果
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CDM 0Fill 100MB Intel及Marvell系列晶片測試結果
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CDM 0Fill 500MB Intel及Marvell系列晶片測試結果
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CDM 0Fill 1000MB Intel及Marvell系列晶片測試結果
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CDM 0Fill 2000MB Intel及Marvell系列晶片測試結果
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CDM 0Fill 4000MB Intel及Marvell系列晶片測試結果
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CDM 0Fill 循序讀取效率測試若擺在一起看,Z68 SATA 6Gb/s平均表現較佳,循序
寫入測試同樣以Z68 SATA 6Gb/s平均表現最佳
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CDM 0Fill 512K讀取效率測試若擺在一起看,Z68 SATA 6Gb/s平均表現較佳,512K
寫入測試同樣以Z68 SATA 6Gb/s平均表現最佳
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CDM 0Fill 4K讀取效率測試若擺在一起看,Z68 SATA 6Gb/s平均表現較佳,4K寫入
測試反而是Z77 SATA 6Gb/s平均表現最佳
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CDM 0Fill 4KQD32讀取效率測試若擺在一起看,M9182平均表現較佳,4KQD32寫入
測試是Z68 SATA 6Gb/s平均表現最佳
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CDM Default 50MB Intel及Marvell系列晶片測試結果
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CDM Default 100MB Intel及Marvell系列晶片測試結果
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CDM Default 500MB Intel及Marvell系列晶片測試結果
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CDM Default 1000MB Intel及Marvell系列晶片測試結果
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CDM Default 2000MB Intel及Marvell系列晶片測試結果
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CDM Default 4000MB Intel及Marvell系列晶片測試結果
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CDM Default 循序讀取效率測試若擺在一起看,Z68 SATA 6Gb/s平均表現較佳,循
序寫入測試以Z77 SATA 6Gb/s平均表現最佳
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CDM Default 512K讀取效率測試若擺在一起看,Z68 SATA 6Gb/s平均表現較佳,512K
寫入測試以Z68 SATA 6Gb/s表現相對不盡理想
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CDM Default 4K讀取效率測試若擺在一起看,Z68 SATA 6Gb/s平均表現較佳,4K寫
入測試以Z77 SATA 6Gb/s表現較佳
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CDM Default 4KQD32讀取效率測試若擺在一起看,M9182平均表現較佳,4KQD32寫入
測試以Z77 SATA 6Gb/s表現較佳
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DiskBenchmark意外地出現Z77 SATA 3Gb/s平均表現較佳
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HDTune v5.0檔案基準長度設為8MB,把裡面能測的項目全測過

HDTune-讀取/寫入測試項目,可看出傳輸曲線之間的差異,除了M9182寫入的起
伏較大外,其餘的都還算平順
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HDTune Intel及Marvell系列晶片讀取測試結果
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HDTune Intel及Marvell系列晶片寫入測試結果
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HDTne 讀取以X79 SATA 6Gb/s平均表現最佳,寫入則是Z77 SATA 6Gb/s最佳
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HDTune-額外讀取(Extra Read)中Intel及Marvell系列晶片的測試結果
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HDTune-額外寫入(Extra Write)中Intel及Marvell系列晶片的測試結果
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HDTune-額外讀寫測試中若依隨機讀取排名,以Z68 SATA 3Gb/s表現最佳,若是
隨機寫入則是以M9182表現最好
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HDTune-隨機讀取(Random Read)中Intel及Marvell系列晶片的測試結果
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HDTune-隨機寫入(Random Write)中Intel及Marvell系列晶片的測試結果
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HDTune-隨機讀寫測試,若依4KB隨機讀取排名,以M9128表現最佳,若是隨機寫
入則是以Z68 SATA 3Gb/s表現最好
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HDTune-檔案效能(File Benchmark)測試,分別設定32KB、64KB、64MB及512MB
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HDTune-檔案效能(File Benchmark)測試,若以64KB或512MB來看,X79
SATA 6Gb/s 循序讀取表現最好,但寫入都不及於Z77/Z68 SATA 6Gb/s
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HD-Tach 讀取效能測試,分別針對8mb(Quick Zone)及32mb(Long Zone)測試
8mb Test裡,Z77 SATA 6Gb/s與Z68 SATA 6Gb/s的平均讀取差異不大,但Burst
Rate就差蠻大了
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32mb Test裡,X79 SATA 6Gb/s平均讀取速度最快
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HD-Tach R/W讀取效能測試,分別針對8mb(Quick Zone)及32mb(Long Zone)測試
8mb Test裡,Z77/Z68 SATA 6Gb/s各有所長,寫入測試則是Z77 SATA 6Gb/s
表現最好
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32mb Test裡,X79 SATA 6Gb/s平均讀取速度仍是最快,寫入則是Z77 SATA 6Gb/s
最快
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附上Long Test測試過程中各控制器傳輸線形圖,藉以觀察傳輸過程的穩定性
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InHouse DiskBenchmark 關於Intel 及Marvell 系列晶片測試結果
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若抓幾個重要項目來作評比,X79 SATA 6Gb/s平均表現最好,不過寫入仍是它
的致命傷
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PCMark07 這套軟體,可以測出部分平常實用性的表現,各細項以Z77 SATA 6Gb/s
及Z688 SATA 6Gb/s近乎差異不大
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總分則是Z68 SATA 6Gb/s以一分之差獲得冠軍,M9128即使和後起之輩M9130
相比仍有一段的差距
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PCWizard 2012裡,Z77 SATA 3Gb/s意外的在幾個選項中贏過Z68 SATA 6Gb/s
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簡單個作個小表,由於ATTO 64K測試變化較大,DiskMark對X79有軟體Bug,或
是拿掉差異頗大的HDTune/HDTach等軟體中的Burst Rate,因此比較表有分完整
或拿掉幾個選項的比較圖
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從ICH8導入SATA 3Gb/s以來,到了ICH10R才算相對穩定,再到Z77/X79,這麼
多年來,CPU/GPU甚至於DRAM或SSD的產業變化極大,可是自己感覺到SATA控
制器的演變卻相對緩慢,不知下一個七年或十年後,儲存裝置控制器的效能演進將
會是爆發性成長?還是日落西山?說真的,我也不知道~~~~

敬請期待下一篇【SATA控制器發展十年回顧及效能評比(2)-Intel ICH10R以後各晶片
vs Marvell 91xx & 9230 Raid0 4KAF HD篇】

後記:以上測試雖基於個人現有設備所作之測試,或許不像其它專業機構的評測,也可
能會有誤差值,每家控制晶片韌體調教的情況都可能影響上述的測試值,若有冒犯各
廠商敬請見諒。


簡單測試到此結束,下台一鞠躬,一切的批評希望廠商能見諒,本文不作筆戰用,若有
指教歡迎大家一起來討論。
 
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hu10us22

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rickz008

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真的辛苦樓主的測試了(汗)

這樣對比下來...X79被閹割的控制器C600除了seq.讀取性能外

有被偷偷地砍到幾刀呢...XD


不知道C606 S2跟S3結果會不會跟C600差不多呢....
 

krad

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這樣還算簡單測試的話,我之前那些測試文通通拿去燒掉好了 (讚美意味

題外話;S3和S2在PCMark07分數雖然差距不大,但是實際上用起來個人感覺頗明顯的,5K3和5K5就是開機40秒和開機20秒的差距
 
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張小弟

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請問前輩們,那 9182 > ICH10R > 91XX(9123) 囉??
 

ccbxeon

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很詳細的測試資料

小弟我還很認真看的說

感謝Day_knight滄友的資訊
 

Day_knight

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如果您有M9182內建於主機板的話,它似乎是在SSD的某些4K相關方面使用上會優於
ICH10R,這也是後來Marvell 系列SSD主控會衍生出類似M917x的原因吧(小弟純猜測)。
至於M9182優於其它91xx是無庸置疑的,缺點是主機板廠只會內建2組M9182,不過若是接
HD的話,差異度就會小很多。
 
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keels

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資料很完整,看的超辛苦的,不過比較下來,卻時不同的時代有不同的效能
 

Happypc

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多謝Day_knight的資訊整理分享...資料圖表超多的 ! :MMM:
 

shown013

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我自首!
我沒看完!!
 
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