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东芝RC100性能全面解析，NVMe固态硬盘究竟强势在哪里？
M.2 NVMe作为新兴的固态硬盘接口，在很多朋友眼中依然是非常神秘的，但这并不影响NVMe固态硬盘的快速普及。就在上个月，东芝正式发布了主流级普及型NVMe固态硬盘——RC100。
RC100创新性地使用了主控、闪存融合封装技术，只需一颗芯片就可实现最高480GB存储容量。下面透过AIDA64软件的检测信息，一起来深入了解下东芝RC100 M.2 NVMe固态硬盘的特性。
东芝RC100固态硬盘 硬件信息解读
在AIDA64的NVMe设备信息中，除了型号、序列号和固件版本（显示为“修订”）之外，大多数信息是未经汉化的英文术语，提供了产品参数表以外的深度信息。
PCI Vendor ID：
每个PCI设备厂商都需要有一个ID来识别身份，由PCI Special Interest Group来维护。1179h对应的就是东芝。
Runtime D3 Entry/Resume Latency：
这里定义的是NVMe固态硬盘进入和退出RTD3状态的延迟。设备进入D3状态可以实现近乎零功耗的节能效果，但操作系统在不知道D3状态进入与退出延迟的情况下贸然使用的回报率不明朗。NVMe 1.2标准中新增设备报告RTD3进入与退出延迟的能力，方便系统和软件对是否进入RTD3更好地进行评估和决策。
Power States：
东芝RC100 M.2 NVMe固态硬盘支持多达5种不同的电源状态，分别对应不同的功耗限制。通过smartmontools可以检测各级电源状态的功耗与进入/退出延迟设定。
Warning/Critical Composite Temperature Threshold：
这里定义的是警告与关键温度限值，单位是开尔文。以开尔文计量的温度标准称为热力学温标，其零点为绝对零度，T(K)=t(℃)+273.15，这里的数值减去273度就是摄氏度为单位了。
NVMe 1.2标准引入了两重过热限速机制，对温度的控制更加精细化，实际使用中对性能的影响也更小。
Host Memory Buffer Preferred/Min Size：
东芝RC100是一款非常特殊的NVMe固态硬盘，它使用M.2 2242规格，单面PCB布局，能够安装在各种紧凑型笔记本电脑以及普通桌面电脑当中。除了独特的单芯片结构之外，它还是首个应用Host Memory Buffer主机内存缓冲的原厂固态硬盘。
观察结构图可以看到，东芝RC100芯片中封装了PCIE NVMe主控和闪存阵列两部分。闪存部分由多个最新一代64层堆叠技术制造的BiCS3闪存晶粒组成，PCIE NVMe主控内部则集成了小容量的SRAM缓存，没有独立的“外置缓存”芯片出现。
传统的没有外置缓存SSD由于SRAM容量不足以容纳全部Look-up-Table闪存查找表数据，需要有独立的外置DRAM缓存芯片来确保性能的发挥，通常LUT表的容量配比是每1GB闪存存储空间需要搭配1MB的DRAM缓存容量。
而在HMB（Host Memory Buffer主机内存缓冲）技术的帮助下，东芝RC100可以调用部分系统内存作为第二LUT表使用。
东芝RC100的LUT查找表最终被分成了三部分，主控集成的SRAM能够直接管理大约1GB容量的范围，加上HMB主机内存缓冲后可以直接管理大约24GB的范围。超出HMB管理容量之外的LUT表则在NAND闪存当中存储。
针对不同大小的工作集，下图展现了在2-24GB范围内，HMB主机内存缓冲对于4K QD1随机读取性能的积极影响。
RC100可以根据数据热度动态调整主控SRAM以及HMB主机内存缓冲当中的LUT表，实现对缓存高效利用。
RC100最高只调用38MB系统内存，这样的设定能够在几乎所有PC平台下得到满足。或许有朋友会问，为何东芝不采用1GB:1MB的比例将完整的LUT查找表全部放入HMB主机内存缓冲当中？这是因为Windows操作系统架构上的限制，HMB使用的内存必须专用于非页面缓冲池，并且锁定到主机没有法重新分配的特定物理地址，从而限制到主机内存的效率。
Atomic Write Unit Normal/Power Fail：
这里定义的是普通状态下和电源故障情况下的原子写能力。接触过数据库的朋友对原子写会有它所了解。NVMe支持乱序执行和乱序完成，在多个线程读写的地址存在重叠时，指令必须原子化执行才能不产生撕裂。Atomic Write Unit Normal/Power Fail报告功能是NVMe 1.2标准新增的特性。
Atomic Write Unit Normal指示正常操作期间NVMe SSD的原子写入大小。如果提交此大小或者更小的写入，则能够保证主机对NVM的写入对于其他读取或写入操作是原子的。RC100这里的检测结果显示，它在正常操作期间对所有大小的操作都是原子的。
Atomic Write Unit Power Fail指示在电源故障情况下NVMe SSD的原子写入大小。如果提交此大小或者更小的写入，则能够保证主机对NVM的写入对于其他读取或写入操作是原子的。RC100这里的检测结果显示它能够至少确保1个block的原子写。
数据库事务(Database Transaction)，是指作为单个逻辑工作单元执行的一系列操作，要么完全地执行，要么完全地不执行。原子写能力对于数据库事务处理有很大的帮助。
SSD Utility工具箱监测和优化东芝RC100性能
下面介绍如何使用SSD Utility监测RC100工作状态及进行Secure Erase的高级功能。
RC100支持NVMe 1.2协议当中新增的Host Memory Buffer主机内存缓冲功能（以下简称HMB），可以通过共享部分主机内存空间提升固态硬盘的存取性能。HMB功能需要操作系统的支持，通过SSD Utility工具箱软件可以监测HMB功能的开启状态以及实际分配的主机内存容量（默认分配38MB，最小分配10MB）。
界面速度显示当前RC100 NVMe固态硬盘的PCIE链路状态是否达到最佳设定。SSD Utility还可以显示温度、可靠性以及健康度异常警告信息。SSD Utility在联网的状态下会自动检查固态硬盘是否有新固件更新发布，并及时给出升级提示。
通过SMART信息可以清晰的看到RC100当前健康度状态，SMART项目被按照类型分为资讯类、功能类和耐久度相关信息。
最后要介绍的是SSD Utility工具箱对RC100进行安全擦除的操作。安全擦除功能可以快速清空固态硬盘当中的数据，将其恢复到出厂时的性能状态。
除了优盘可引导版本的SSD Utility之外，借用东芝NVMe驱动程序也可实现Windows环境下直接对非系统盘的RC100进行安全擦除。
首先在东芝官网下载为东芝饥饿鲨RD400准备的NVMe驱动程序并进行安装。然后打开设备管理器，找到RC100并右击，更新驱动程序，选择从磁盘安装并指向东芝NVMe驱动程序目录。
手动指定安装RD400的NVMe驱动：
再次打开东芝SSD Utility工具箱软件，此时已经可以对RC100执行安全擦除：
稍等片刻等待提示SSD抹除成功之后，右击Windows徽标选择磁盘管理，在自动弹出的初始化磁盘对话框中选择MBR或GPT分区表，进行分区初始化操作，然后建立分区并格式化。
最后还需要手动回退RC100的驱动程序为系统默认stornvme。这是因为针对RD400的驱动程序不支持RC100的HMB主机内存缓冲功能，没有法提供最佳性能表现。
Windows 10 1709以后的操作系统都已包含了对HMB的默认支持，在最新Windows 10 1803版本中，没有需调整写入缓冲区刷新设计就能令东芝RC100发挥出最佳效能。
SSD Utility为东芝SSD更新固件
东芝为消费级固态硬盘产品提供了SSD Utility工具箱软件，通过它可以自动联网检测固件更新，并提示用户升级。
东芝将固件更新分为三大类别：重要、建议和选用。重要类型的更新包含了对固件漏洞的修正，可以提高SSD可靠度与效能，强烈建议用户更新以便使SSD以最佳状态运行；建议更新则是修复一般性固件错误，改善特定平台下兼容性，有需要的用户可以更新；选用更新不需要用户操作。
可升级NVMe固态硬盘的笔记本电脑
以下是部分支持M.2 NVMe固态硬盘的机型统计，部分数据来自Laptopmedia，以品牌英文名称首字母排序：
Acer宏基：
Aspire5（A515/A517）：
Predator Helios 300/500：
Acer Predator 15/17/17X/21X、Acer Nitro 5、Swift 5、TravelMate P658/TMX349/X349-M等同样支持M.2 NVMe固态硬盘。
Alienware外星人：
Alienware 15 R2/R3/R4：
Alienware 17 R2/R3/R4/R5同样支持M.2 NVMe固态硬盘。
ASUS华硕：
FX502/503/553：
华硕 N751、TUF Gaming FX504、VivoBook F510/N580/N705/N752、ZenBook 13、ZenBookFlip 14/15/PRO以及ROG G703/G501/GL502/GL503/GL504/GL553/G701V1/G701VO/G751/G752/GL702/GL703/GL753/G771/GX700/G800/GX800均支持M.2 NVMe固态硬盘。
Dell戴尔：
Latitude 15 3590/5590/5591：
戴尔Inspiron 13 5370/7370/7373、Inspiron 14 7472、Inspiron 15 5570/5575/7567/7570/7572/7573/7577、Inspiron 17 5770/7773/7779、Latitude 13 7370/7390、Latitude 14 7490、Precision 15 5520/5530/7530、Precision 17 7710/7730、Precision M7510、Vostro 13 5370、Vostro 14 5471、XPS 13 9370/9350/9360、XPS 15 9550/9560/9570等均支持M.2 NVMe固态硬盘。
HP惠普：
HP ProBook 470 G5：
HP EliteBook 1030G1/1040G3/1040G4/725G4/755G4/820G3/820G4/830G5/840G2/840G4/840G5/850G3/850G4/850G5、EliteBook Folio 1020G1、EliteBook x360 1020G2/1030G2、Envy 15(15-as000/15-as100)、Envy 17(17-ae000/17-ae100)、Envy 17(17-u100)、Envy x360 15(15-bq100)、OMEN 15(15-ce000)、OMEN 17(17-an000/17-w100)、OMEN X、Pavilion Power 15(15-cb000)、Pavilion Power 15t(15-cb000/cb2000/X7P44AV)、ProBook 440G5/450G5/470G5、ProBook 640G3、ProBook 650G2/650G3、Spectre 13(13-v100)、Spectre 13 x360(13-ac000/13-ae000)、Spectre 15 x360(15-bl000/15-bl100)、Spectre X2 12(12-a1000/12-ab000)、ZBook 15 G3、ZBook 15u G5、ZBook 17G2/17G3、ZBook Studio G3、Zbook Studio x360 G5等均支持M.2 NVMe固态硬盘。
Lenovo联想：
Ideapad 710S/720S：
联想 Ideapad 520S/530S/700/710S/720S、ideapad Miix 510/520、Ideapad Y520/Y530/Y700/Y720/Y900/Y920、Thinkpad E480/E570/E580、Thinkpad L460/L570、Thinkpad P51/P70、Thinkpad T460s/T470/T470s/T480s/T570、Thinkpad X1 Carbon（第四代以后）、Thinkpad X1 Yoga、Thinkpad Yoga 370、Thinkpad X270/X280、联想V730、联想Yoga 510/520/720/730/900S/910/920等均支持M.2 NVMe固态硬盘。
MSI微星：
GE63 RAIDER：
微星GE62 Apache（第六代以后）、GE63 RAIDER、GE72 Apache（第六代以后）、GE73 RAIDER、GF72/GL62/GL72/GS73/GP62第七代/GS43VR、GS63 Stealth 8RX、GS63VR、GS65 Styealth、GT73VR Titans、GT75 Titan 8RX、GT80S、GT83 Titans 8RX、PL62、PX60（第六代以后）、WS60 WorkStation等均支持M.2 NVMe固态硬盘。
XiaoMi小米：
小米笔记本Pro：
东芝RC100固态硬盘应用了先进的单芯片封装设计，集主控与闪存为一身，用最小的（M.2 2242）体积搭配先进的Host Memory Buffer主机内存缓冲功能实现了极致的性能表现。良好的空间兼容性使得RC100可以被安装在各种类型的电脑当中，配合最新Windows 10操作系统发挥NVMe协议的低延迟、高带宽优势，实现电脑性能的快速升级。
没有损转接 没插槽也能这样用M.2硬盘
M.2包括2242、2260、2280和22110等多种规格，他们的区别只是长度不同。通过M.2测试卡或者简单的延长塑料卡片，都能实现没有损转换。下图是将M.2 2242规格的东芝RC100通过M.2测试卡延长到2260、2280或22110规格。
测试卡转接会令高度增加，而下图这种只要2块钱左右的M.2延长片能加更方便地应用在空间紧凑的笔记本电脑当中。
将NVMe固态硬盘安装到没有M.2插槽的主板：
当前NVMe固态硬盘基本都使用了M.2接口，但前几年的主板尽管支持PCIE3.0通道，但却没有预留M.2插槽。对于台式电脑可以通过M.2转PCIE的转接卡实现升级加装。
这些转接卡所作的只是将12V供电降压到3.3V供给M.2 NVMe固态硬盘使用，并没有协议层的转换，所以完全没有损性能。一些转接卡还会包含散热片等组件，使NVMe固态硬盘在高负载使用下更稳定。
SATA协议的M.2固态硬盘转接mSATA：
英特尔7系主板时代，很多台式机主板也增加了mSATA固态硬盘接口。但是由于mSATA已经被淘汰，现有的选择范围很窄。通过下图这样的M.2 2242转mSATA转接卡，可以将SATA协议的M.2固态硬盘转接成mSATA接口使用。注意，这个转接卡只能转接SATA协议，NVMe固态硬盘是不支持的！
mSATA转接2.5寸SATA：
mSATA用户的又一个没有奈：手里有mSATA固态硬盘还能使用，但是新电脑已经没有mSATA插槽了，除了把固态硬盘装进移动硬盘盒之外，还可以将其没有损转接为普通2.5寸SATA接口：
mSATA本身就是迷你版的SATA固态硬盘，所以向下图这样从M.2 SATA向2.5寸SATA的连续转接也是行得通的。转接过程没有协议转换，没有损性能！
当然，前面提到的转接途径都是不得已而为之的变通之法，如果可能的话还是尽量选择适合自己电脑的固态硬盘接口，毕竟有些情况是没有法转接的，比如SATA与NVMe协议就是水火不容的，部分M.2插槽只支持SATA或NVMe协议当中的一种。
不少资料中将M.2界面中缺口的数量作为判断SATA与NVMe协议的标准，这其实是不准确的，单独M Key（一个缺口）的M.2固态硬盘通常是PCIE3.0 x4通道的NVMe固态硬盘，但是B+M Key（两个缺口）的M.2固态硬盘除了SATA协议（下图左）之外，还有可能是PCIE 3.0 x2通道的NVMe固态硬盘（下图右，示例为东芝RC100）。
使用B+M Key（两个缺口）的NVMe固态硬盘在持续读写速度上会比只有一个缺口（M Key）的型号略低一些，但是却具有更广泛的兼容性，一些笔记本电脑同时提供2个M.2插槽时，第二条插槽往往被标注为只支持SATA，但其实第二插槽也可以安装B+M Key（两个缺口的）的NVMe固态硬盘（譬如小米笔记本Pro）。再比如联想部分机型预留的4G上网卡接口是M.2 2242规格的，如果没有选装上网卡的话这个接口也可以安装东芝RC100 NVMe固态硬盘。
多硬盘电脑安装系统技巧
假设电脑中当前连接了3块硬盘，1块240GB容量的东芝TR200，1块240GB容量的东芝RC100 NVMe固态硬盘，还有一块连接至SATA0接口的东芝3TB机械硬盘。如何在全新安装Windows 10的过程中确保选对RC100作为系统盘，同时确保系统引导程序不会被写入到机械硬盘中？
在选择安装位置时，SATA接口的东芝TR200与M.2接口的东芝RC100由于容量完全一致，区分起来比较困难。
有些情况下Windows的系统引导文件还会被错误地写入到机械硬盘上，使得开机过程相对迟缓。
要解决这些困扰，除了在安装系统之前断开除东芝RC100外所有其他硬盘的连接之外，还可以在安装位置选择界面按下Shift+F10打开命令行提示符，运行diskpart分区管理命令。
在执行list disk之后可以看到三颗硬盘分别对应磁盘0、磁盘1和磁盘2。接下来使用select disk来选择单独的硬盘，用detail disk命令让Windows显示该硬盘的详细信息，如下图所示，磁盘0对应的是SATA接口的东芝TR200固态硬盘。
磁盘2对应的是NVMe类型的东芝RC100固态硬盘。至此，两块相同容量的固态硬盘就成功被分辨出来。
在diskpart分区管理当中，select disk选择特定硬盘后，可以使用clean命令清空盘上分区表，也可以使用offline disk使不需要的硬盘进入脱机状态，阻止引导文件被写入该硬盘的可能。
通过diskpart管理之后，点击刷新，硬盘列表信息已经同步发生了改变，现在只有驱动器2对应的M.2 NVMe固态硬盘——东芝RC100处于联机状态，选择它之后点击下一步，即可正常继续系统的安装过程。
数据保质期查询：
相比于人类爱情的保质期，电脑中存储的数据也是有“保质期”的——Data Retention数据保持时间。白浅上神的三生三世的爱情保质期长达几万年，而电脑的记忆在一些情况下甚至还不及人类。
电脑使用0和1来表达数据，而0和1在存储器中是以电荷来记录的。电容充满电可以表达1，电容没有电可以表达0。我们存储在电脑中的各种文件和数据，以及电脑正在运行的每一个程序都是由没有数个0和1来表达，如果电位变化导致0和1的状态翻转，数据就会出错。
内存的数据保质期：毫秒级
大家都知道电脑关机断电后内存中的数据就会丢失，其实即便不断电，如果内存不按时刷新的话，数据一样会丢失，而刷新的最大间隔大约在毫秒级。
在内存时序中，大多数设置都是数字越小性能越好，而内存刷新间隔(DRAM Refresh Interval)设置是数字越大性能越好，因为内存刷新时不能接受其他指令，所以间隔拉的越大对性能影响越小。
DRAM Refresh Interval在一些软件中也会显示为tREFI，通常温度越高，内存就越需要缩短该数值，进行更频繁的刷新来保持数据不出错。内存刷新也是内存功耗的一个重要影响因素。
闪存的数据保质期：1年起步
固态硬盘和优盘、存储卡使用闪存来保存数据，断电后数据可以维持，不过这个记忆的时间也是有限的。
闪存的断电数据保持期还影响闪存的寿命标定，闪存在寿命期内断电后数据保持超过1年不出错才行。
消费级固态硬盘的耐久度测试要求在40度通电工作、30度断电保存，闪存寿命结束前数据断电保持期在52周（即1年）以上。断电保持期跟温度有关，通电时合理高温、断电时合理范围内低温，有助于提升数据保持时间。反之，如果在25度低温下工作、断电后却在55度高温环境存放，同等条件下闪存的数据保持时间将缩短到1周。
固态硬盘使用闪存记忆数据，在挑选固态硬盘时不仅要看性能，更需要考量闪存寿命、数据保持时间等隐形品质。劣质优盘之所以容易在长期不用后丢失数据，就在于其使用的闪存颗粒品质不过关。用白片或是拆机翻新颗粒等优盘级料件制造的山寨固态硬盘虽然短时间内也许不会出现问题，但却会给长期使用埋下隐患。
东芝研发的BiCS 3D闪存堆叠技术不仅提升了存储密度，同时还能降低读写干扰，延长使用寿命，拥有更强的可靠性。目前东芝在售的消费级固态硬盘TR200（2.5寸SATA）、RC100（M.2 NVMe）都使用了第三代BiCS闪存。
东芝下一代3D QLC闪存甚至能够做到等同于TLC的寿命指标，以1000次擦写循环作为目标。在96层堆叠BiCS4技术与QLC的共同支持下，东芝将单个闪存颗粒的存储容量提升到了创纪录的2.66TB。容量的提升也使固态硬盘在同等写入负载情况下获得更长的使用寿命。
闪存的断电数据保持期与磨损程度有关，在闪存寿命用尽之前我们存储在固态硬盘中的数据将拥有远比1年更长的稳定记忆时间，定期的数据监测与刷新机制也确保了数据的完整与性能的保持。由于闪存的自身特点，固态硬盘UBER发展曲线有别于机械磁盘，固态硬盘的可靠性表现普遍高于机械硬盘，将数据存储在其中将会更为安心。
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