【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。




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。





AS SSD裡設定檔案容量為1GB，循序讀取或寫入都是Exos X18最快。



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。



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。





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。





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。





HDTach 8MB小檔或是32MB大檔讀取測試，都是MG09最快





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。





Inhouse DiskBenchmark循序讀取或寫入速率都是MG09最快。



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。





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；。





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。





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。






(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。





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。





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。





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。





32K讀取測試項目，Anvils由Exos X18險勝MG09而獲勝，Exos X16最弱。



128K讀取測試項目，Anvils由MG09險勝Exos X18而獲勝，Exos X16最弱。




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。







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。









(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。





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。





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。







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。







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。







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。





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。





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。







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。







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。







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。






(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。






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。







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。





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。



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。










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。










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。








(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。






(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。





































IOPS




































(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。


。



測試至此，作個簡單的測試分類表：

循序相關讀寫比較概表


緩衝或Burst相關讀寫比較概表



隨機相關讀寫比較概表



4K QD1相關讀寫比較概表



4K QD4至QD64相關讀寫比較概表



512B相關讀寫比較概表



32K相關讀寫比較概表



128K相關讀寫比較概表



應用程式相關讀寫比較概表


存取時間相關讀寫比較概表



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%。



若將所有Burst Speed因素拿掉，排名差距變化不大。



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。