【綜合簡測】大容量企業級(1) - 16TB CMR/PMR 7200轉 SATA硬碟機效能亂評 (圖多)
拜近期通路商或電商三不五時特價促銷16TB企業級SATA硬碟機，才興起想作個簡單的比較。本來只是作了Seagate Exos比較，後來愈玩愈大搞
出此篇，之後還有另一個續篇(敬請期待)。
目前三大硬碟廠商都有提供16TB版本硬碟機，對於不愛SMR硬碟機的使用
者而言，這級距的容量可以說是全都採CMR。多數是採9碟片設計，單碟
容量約1.66TB所組合而成，只是有的硬碟廠商不提供較完整數據，無法
確認是幾碟片裝組合起的容量。
各廠商的規格大致簡述於下，基本上保固條件幾乎一致，差異性在於傳
輸率及耗電量。若要說發熱量，只要散熱足夠，溫度都可以壓在41度以
內，算是還可以接受的發熱值。此外，除了Seagate Exos硬碟機同時提
供512e及4Kn雙格式供使用者自行轉換，另外兩家廠商採取雙格式分開
出售，使用者購買前需張大眼選對型號才可以。
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測試環境簡述:
M/B: ASUS MAXIMUS XIII Hero BIOS 1202
CPU: i7-11700K oc 5.0G
RAM: GSkill DDR4-3000 8G*4
OS SSD: Samsung 980 PRO 1TB
測試碟: 附表各型號的SATA企業級硬碟機，選用512e格式
OS: Windows 10 Enterprise 21H2 64-bit
Driver: Intel RST v18.31.5.1038
以下測試分為幾個部分評比：循序讀寫、4K讀寫、應用軟體整合、存取
時間等，這樣合計拆分為七個測試組別。由於測試檔案圖檔太多，均採
Excel圖表整理。
本篇測試思考後，決定以Seagate Exos為測試基準
(一)非壓縮環境，循序讀寫測試：
Anvils軟體裡，循序讀取/寫入都是MG09平均表現最好。Exos X16或許因
先天性的問題，讀取或寫入測試都偏慢。
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AS SSD裡設定檔案容量為1GB，循序讀取或寫入都是Exos X18最快。
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NetworkDLS - DiskMark採預設封包值64K測試，平均讀取速率是Exos
X18最快；平均寫入速率則是WD Gold最快。
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HDTune循序讀取/寫入測試，平均讀取速率是MG09最快；平均或寫入速率
反倒由Exos X18內圈寫入較快超車而些微差距贏過MG09。
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HDTune額外讀寫測試，分離出的循序讀寫向目，讀取或寫入速率外圈最
快是MG08，中段是同為MG09，內圈則變回MG08最快。
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HDTune的File Benchmark選項以Block Size 512MB檔案長度為基準，設
定50MB、500MB、2000MB及4000MB，測試資料型態為Mixed。其循序讀取
是Exos X18平均較快；寫入速率是MG09或WD Gold較不穩定。
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HDTach 8MB小檔或是32MB大檔讀取測試，都是MG09最快
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HDTach-RW 8MB小檔讀取速率是MG09最快，寫入速率是Exos X16最快；
32MB大檔讀取速率是MG09最快，寫入速率是Exos X18最快。
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Inhouse DiskBenchmark循序讀取或寫入速率都是MG09最快。
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Parkdale設為Block 64KB或是Block 1M兩種格式，小檔讀取或寫入可以
發現到MG09的偏慢情況，其餘循序讀取都以Exos X18較穩定，MG09都只
會在大檔最快；寫入測試Exos系列就轉而不太具優勢。
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Q1T1項目，Crystal Diskmark軟體裡，MG09或WD Gold在小檔的循序讀
取或寫入速率都表現不是那麼理想，完全沒發揮到512MB快取記憶體的
優勢，須等到2GiB或4GiB才有其效果，Exos X18整體速率表現較平穩；。
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Q8T1測試項目，Crystal Diskmark軟體的讀取測試，MG09又發生同樣的
問題，小檔讀取速率偏弱，要到2GiB以上才表現驚人，Exos X18平均表
現平穩；寫入測試以Exos X18平均表現較佳，配備有512MB快取記憶體的
MG08/09或WD Gold並未充分利用其512MB快取的優勢。
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Q32T1測試項目，TxBench循序讀取測試，小檔以Exos X18較佳，大檔反
由MG09超車，兩者併列第一。寫入測試似乎再度透露MG09小檔寫入效能
不佳的情況，相對的MG08平均寫入是較穩定些。
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(二)非壓縮環境，非循序或非4K讀寫測試：
HDTune額外讀寫測試，分離出的隨機讀寫項目，讀取測試MG09或WD Gold
互有領先；寫入測試幾乎是Exos X18最快，MG08/09或是WD Gold與別人
相差非常明顯。
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HDTune隨機讀寫測試，讀取測試裡WD Gold或MG09互有領先；寫入測試
512B是MG08或MG09普遍表限較好。
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Inhouse Diskbenchmark隨機測試，隨機讀取可以發現大檔是Exos X18
平均較快；寫入測試在1MB以下的容量全部都是MG08的舞台，MG09雖是
配角，但也比其它人快了不少，不過最後大檔(4MB)兩者都被甩開。
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512B項目，AS SSD軟體裡設定檔案為1GB。讀取測試MG09一恩險勝Exos
X18而奪冠；寫入測試則是Exos X18狠甩其它競爭者拋於腦後。
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32K讀取測試項目，Anvils由Exos X18險勝MG09而獲勝，Exos X16最弱。
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128K讀取測試項目，Anvils由MG09險勝Exos X18而獲勝，Exos X16最弱。
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Q1T1測試項目，TxBench隨機讀取的小檔讀取是WD Gold最快，隨後略大
的檔案測試是Exos X18B平均較好；寫入測試小檔是Exos X18較好，大
檔是WD Gold較佳，兩者平分秋色。
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QD32測試項目，Parkdale設為Block 64KB或是Block 1M兩種格式，讀取
速率很明顯分為兩群，領先群是Exos X18及X16。WD Gold的隨機讀取最
耗時，相對地Exos系列耗時較短；寫入速率Exos X18無懸念的擺脫其它
人出現明顯差距，MG09或MG08的寫入速率慢得有點讓人難以置信，反應
在耗時性可以看到比別人花更久的時間。
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(三)非壓縮環境，4K相關讀寫測試：
QD1項目
Anvils軟體裡，讀取測試是Exos系列包辦前兩名，WD Gold與其它人有著
一段不小的落差；寫入測試是Exos X18最快，MG09慢於MG08而墊底。
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AS SSD軟體裡，設定檔案為1GB。讀取測試以MG08最快，MG09最慢；寫入
測試由Exos X18大幅領先其它人，MG08/09的寫入速率非常弱。
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Crystal Diskmark軟體，讀取測試中小檔64MB以Exos X18最快，512MiB
以上的4K讀取大多是MG09平均較快，Exos系列在大檔反而沒較快，或許
是因為快取記憶體較少的緣故，而同樣是512M快取的WD Gold在整體表現
都不如預期；寫入測試的結果幾乎是翻轉，Exos X18最快，MG09很弱，
MG08更弱，兩者遠遠落後其它人。
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HDTune的File Benchmark選項以Block Size 512MB檔案長度為基準，設
定50MB、500MB、2000MB及4000MB，測試資料型態為Mixed。讀取測試中
不論是小檔50MB或是其它檔案容量都以Exos X18最快；寫入測試還是以
X18平均表現最好，WD Gold在大檔寫入表現稍好，MG08/09偏低。
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TxBench裡，隨機讀取測試的小檔是Exos X16最快，WD Gold最慢。不過
大檔的隨機讀取反倒是MG09及WD Gold表現較好；寫入測試兩級化，Exos
X18平均表現較好，MG08/09表現最差。
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QD4項目
Anvils軟體的讀取速率，形成兩個集團，領先集團中MG08平均表現最好，
但是MG09表現讓人很失望；寫入速率是Exos X18表現最好，MG09墊底。
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QD16項目
Anvils軟體的讀取速率是WD Gold平均表現最好，MG09最弱；寫入速率是
Exos X18表現最好，MG09墊底。
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Q32T1項目
Crystal Diskmark軟體，讀取測試中小檔64MB以Exos X18最快，其餘較
大檔案的讀取測試還是X18平均表現最快，MG09平均表現最弱；寫入測試
而是X118遙遙領先其它人，同樣地MG09/MG08表現落後其它人一截。
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HDTune的File Benchmark選項以Block Size 512MB檔案長度為基準，設
定50MB、500MB、2000MB及4000MB，測試資料型態為Mixed。讀取測試中
小檔50MB以Exos X16最快，稍大檔的讀取速率則是Exos X18較快；寫入
測試是Exos X18傲視群倫。
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TxBench的隨機讀取的小檔是Exos X16最快，WD Gold仍是很弱，之後的
大檔讀取以Exos X18平均表限較好；寫入測試還是X18平均表現最好，
MG08/09普遍偏弱。
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QD64項目
AS SSD軟體裡，設定檔案為1GB，讀取速率最快是Exos X16，最慢是X18；
寫入速率則是顛倒過來，Exos X18最快，此時再度看到MG08/09系列在多
執行緒寫入時的弱點，與其它人比起來落後一大截。
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(四)非壓縮環境，應用軟體整合測試：
AIDA64 Read Test Suite 1MB或8M環境，外圈或最終循序讀取速大多是
MG08最快。隨機讀取讓人很意外的是WD GOLD是最慢的，與別人相比有一
大段差距，不過不論是WD或是Toshiba兩者高達512MB快取計憶體的設計
卻都輸給只有256MB快取計憶體的Exos X18。
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Anvils的非壓縮環境，讀取分數的小檔(1GB)是Exos X18最快，2GB以上
的檔案幾乎由MG09包走冠軍；寫入分數反過來，Exos X18贏者全拿，第
二名則是Exos X16，因MG08的4K寫入偏弱，導致寫入分數最慢。將讀取
及寫入分數加權後，Exos X18及X16還是這套軟體的前二高，MG08最慢。
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AS SSD裡設定檔案為1GB，Copy Benchmark測試項目，MG09囊括了程式載
入及遊戲的最高分。觀察其耗時表現，MG08在ISO及程式載入最慢，相對
地在遊戲表現中Exos X18最慢。
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AS SSD的讀寫分數比較，讀取分數其實差距不大，寫入分數明顯分成兩
極化，總分數由Exos X18最高分，Exos X16次之，WD GOLD第三名。
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PCMark 7得分以Exos X18最高分，原始得分反倒是Exos X16最高分，其
它細項測試就請直接看圖。
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PCMark 8總得分及頻寬是Exos X16最佳，其它細項測試就請直接看圖。
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PCMark 10採資料碟測試，總得分及頻寬都是Exos X18最高。WD Gold因
為存取時間很慢，加上頻寬異常低落，使得總得分最差。
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(五)壓縮環境，應用軟體整合測試：
AJA 設定影片格式為3840*2146 4K RED HD解析度，編碼為16bit RGB。
扣除小檔因素外，只要大於512MB後的讀取或寫入速率以MG09表現較好。
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(六)混合測試：
ATTO設定測試型態Overlapped I/O，佇列深度4 (QD4)模式，抓取64KB、
512MB、1GB、4GB、32GB的檔案容量，曲線直接貼出，讓各位一目瞭然。
此外，也抓出IOPS的圖形曲線，這樣就可以明顯看出與SSD差異性。若以
機械式硬碟來說，IOPS差異大概在4KB以前還有明顯差異，從8KB到64MB
的差異性相對有限。
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IOPS
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(七)存取時間測試：
AS SSD裡設定檔案大小為1GB，讀取存取時間以MG09最快，相對地MG08
最慢；寫入存取時間是Exos X18最快，MG08還是最慢。
https://5.share.photo.xuite.net/ralphyang/1522e7f/20608256/1252101759_x.jpg
https://5.share.photo.xuite.net/ralphyang/1522e80/20608256/1252101760_x.jpg。
測試至此，作個簡單的測試分類表：
循序相關讀寫比較概表
https://5.share.photo.xuite.net/ralphyang/1522ec3/20608256/1252101571_x.jpg
緩衝或Burst相關讀寫比較概表
https://5.share.photo.xuite.net/ralphyang/1522ee6/20608256/1252101350_x.jpg
隨機相關讀寫比較概表
https://5.share.photo.xuite.net/ralphyang/1522e8f/20608256/1252101775_x.jpg
4K QD1相關讀寫比較概表
https://5.share.photo.xuite.net/ralphyang/1522e6c/20608256/1252101484_x.jpg
4K QD4至QD64相關讀寫比較概表
https://5.share.photo.xuite.net/ralphyang/1522e56/20608256/1252101974_x.jpg
512B相關讀寫比較概表
https://5.share.photo.xuite.net/ralphyang/1522ebc/20608256/1252102076_x.jpg
32K相關讀寫比較概表
https://5.share.photo.xuite.net/ralphyang/1522e57/20608256/1252101975_x.jpg
128K相關讀寫比較概表
https://5.share.photo.xuite.net/ralphyang/1522ec2/20608256/1252101570_x.jpg
應用程式相關讀寫比較概表
https://5.share.photo.xuite.net/ralphyang/1522ec7/20608256/1252102343_x.jpg
存取時間相關讀寫比較概表
https://5.share.photo.xuite.net/ralphyang/1522ee2/20608256/1252101858_x.jpg
以Seagate Exos X16為測試基準，將所有的變數納入測試，結果是殘酷的。
採用HGST技術及512MB快取所作出的WD或Toshiba MG系列企業碟總效能
落後超過13%以上。相對地，同樣是256MB快取的Exos X18比起前一代的
效能還贏過約10%。
https://5.share.photo.xuite.net/ralphyang/1522ebd/20608256/1252102077_x.jpg
若將所有Burst Speed因素拿掉，排名差距變化不大。
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從上面的測試中，在16TB容量級距，目前單碟製程已算相對成熟，原本
以為WD/HGST或Toshiba將快取容量由256MB擴大至512MB時，是否
會快速提升整體效能？結果卻是讓人很吃驚，快取的增加僅多數對於QD1
或循序讀取略有提升，但是對於相關的寫入速率卻沒太大幫助。同時，
這些大容量快取設計的硬碟在多執行緒同時讀寫時，面臨偏弱的讀寫效能，
這點最讓人不解。不過大容量快取的Toshiba MG09的在大檔連續讀寫的
傳輸效能還是讓人驚豔，這是WD/HGST Ultrastar難以項背之處。
相對地，Seagate Exos系列始終維持256MB快取，原本以為它會落後其
它人。結果卻不然，雖然快取容量不如人，但是透過控制晶片的調校，在
不論是循序或隨機讀寫，甚至於是4K讀寫都取得平衡，對於企業碟常需
要的多執行緒同時讀寫環境中，還能保持一定的水準，實屬難能可貴。
希望之後的續篇(18-20TB)整理出來的結果，能讓我有不一樣的感受。
以上不專業之簡單測試到此結束，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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