最近市場上推出了 PCI-E Gen5 的 SSD，但和 Gen4 剛推出時一樣，價格仍然相對昂貴。回顧一下硬碟的發展速度，我們從 SATA 500MB/s 的時代，跳升到 PCI-E Gen3 的 3,000MB/s，再到 PCI-E Gen4 的 7,000MB/s，現在又有 PCI-E Gen5 12,000MB/s 的高速規格，這種速度提升的進步真是迅猛。
但除了規格上的速度提升之外，Gen5 相對 Gen4 在其他方面是否有更多幫助呢？這次透過對美光 Crucial T700 Gen5 SSD 與 Crucial P5 Plus Gen4 SSD 兩條 SSD 做不同的測試，來看看兩者在各種情況上的差異。
簡介 - DirectStorage API
硬碟的發展速度實在驚人，我還記得以前 SSD 還貴的時候，基本上要 1TB 以上的容量，都會選擇 HDD。但現在，除非需要大容量儲存，如 4TB 以上的資料，不然都直接用 SSD 了。尤其是現在許多遊戲開始要求安裝在 SSD 上，否則遊戲讀取速度真的會太慢。我甚至考慮是否要將遊戲安裝在 PCI-E SSD 上，因為 SATA SSD 的速度最高也只有 560MB/s，而 PCI-E SSD 可以輕鬆超過 3,000MB/s。
近年來，PCI-E SSD也經歷了許多變革，速度不斷倍增，直到最新的 PCI-E Gen5 世代，速度已經達到 12GB/s，實在嚇人。正因如此，隨著 SSD 速度的不斷提高，微軟也推出了新技術，以利用 SSD 的高速讀寫優勢來提高遊戲體驗，它就是 DirectStorage。DirectStorage API 是一個微軟自 Xbox 下放到 Windows 的一個遊戲技術。簡單來說，以前遊戲需要讀取地圖、材質等數據時，必須首先從硬碟讀到記憶體，然後通過 CPU 進行處理，最後再交給 GPU 進行渲染。這樣的過程不僅會受限於硬碟較慢的 I/O 速度，還會卡 CPU 瓶頸。
這時候，DirectStorage 就派上用場了，它允許數據直接從硬碟讀取到 GPU，然後在 GPU 上進行處理，如解壓縮、解碼等等。這樣，遊戲就不需要再等待 CPU，運行速度也變得更快。當然，前提是硬碟的速度足夠快，就像我們這次測試的 Crucial P5 Plus 和 T700 這樣高速的硬碟。如果硬碟讀取速度慢，那麼等待時間仍然會集中在 I/O 上，DirectStorage 的優勢就不明顯了。
接下來，我們使用了微軟提供的兩個 DirectStorage API demo 來測試 DiretStorage 的差異。首先是讀取多個模型與貼圖到 GPU，比較頻寬與 CPU 使用率，結果如下，可見到 Gen5 世代的 Crucial T700 擁有較短的讀取時間與較高的頻寬。
接下來測試通過 DirectStorage 將圖片加載到 GPU 進行解壓縮的速度。結果如下，可以看到 T700 在頻寬方面表現得更好。
除了 DirectStorage，還有類似的技術，比如 NVIDIA 的 RTX IO。隨著這些技術的出現，可以預見將來遊戲對硬碟速度的需求會越來越大。但現在，讓我們來測試看看將遊戲安裝在 Gen4 和 Gen5 SSD上是否會有什麼不同。
開箱 - Crucial T700 & P5 Plus SSD
簡單介紹這次待測的 SSD，分別是美光最新的 Crucial T700 Gen5 SSD 與 Gen4 世代的 Crucial P5 Plus。
Gen5 的 Crucial T700 帳面規格讀取可達 12.4GB/s，寫入 11.8GB/s。Gen4 的 Crucial P5 Plus 讀取可達 6,600MB/s，寫入 5,000MB/s。從這兩條 SSD 也可以看到這散熱片的厚實，足足比 Gen4 的 P5 Plus 厚了一圈，可見 Gen5 SSD 的火熱程度。
測試 - Crucial T700 & P5 Plus SSD
測試平台的規格如下：
CPU：Intel Core i9-12900K
MB：ASRock Z790 Steel Legend WiFi
RAM：Crucial DDR5 Pro 5600 16GB × 2
Graphics：PNY GeForce RTX 4070 Ti XLR8
OS Drive：Crucial T700 2TB（主機板散熱片）
Test Drive 1：Crucial T700 2TB（自帶散熱片，走 CPU PCI-E M.2 通道）
Test Drive 2：Crucial P5 Plus 2TB（自帶散熱片，走 CPU PCI-E M.2 通道）
Cooling：darkFlash DX360 v2 A-RGB
Case：InWin 303C
Power：FSP Hydro PTM PRO 850W
因為我們有三條 SSD，我們將有散熱片的款式作為測試對象，所以 OS 安裝在沒有附帶散熱片的 T700 上。待測的兩條 SSD 都會輪流安裝在 Z790 的 M.2_2 插槽中，這個位置確保了 SSD 可以使用 CPU 提供的 PCI-E Gen5 通道。然而，由於這個位置需要與顯示卡共享頻寬，因此當使用 M.2 時，顯示卡只能使用 PCI-E 4.0 x8。因此，不論是 Gen4 的 P5 Plus 還是 Gen5 的 T700，本次測試都將使用這個位置的 M.2 通道，以確保公平的測試基準。
首先看到代表著理論性能的 CrucialDiskMark，以最佳效能檔位搭配讀取混合模式，得到以下成績。
AIDA64 線性全硬碟讀取，也可以看到 T00 的速度是 P5 Plus 的兩倍。
AIDA64 線性全硬碟寫入，T700 平均速度高一些。在 SLC 快取內速度更可高達 9,000 多 MB/s，不過寫入超過 40% 後，會降速降到比 P5 Plus 還慢一些。
PCMark 10 Full System Drive Benchmark，T700 得分 5362。
對比 P5 Plus，得分為 2944。
不過這些都是理論上的表現，實際上呢？首先看到遊戲部分：微軟自家的賽車遊戲 Forza Horizon 5，這款遊戲是微軟工作室開發的，以它做為測試基準非常合適。這邊測試多個場景的平均讀取速度，可看到讀取速度 T700 平均快了 5 秒鐘。
FPS 大作 Call of Duty: Modern Warfare II，多個場景讀取平均只快了 0.26 秒，畢竟 CoD 的地圖面積偏小。
另一款 FPS 大作 BattleField 2042，多個地圖讀取平均…欸？超車了，P5 Plus 反而快了 3 秒。
同樣的情形也發生在 Cyberpunk 2077 中，讀取速度反而是 P5 Plus 快了 1.3 秒。
而以 CS: GO 這款知名的射擊遊戲而言，讀取速度的優勢使的 T700 回到了領先位置，平均比 P5 Plus 快了 1.9 秒。
知名農 Game 原神，T700 在地圖傳送的速度平均快了 P5 Plus 0.19 秒，但考慮到這款遊戲的傳送所需時間最久也才 4.26 秒，0.19 其實也是蠻大幅度的提升。
Final Fantasy XIV，平均讀取 T700 快了 0.21 秒，總共差距 1.1 秒。
從以上幾款遊戲看來，Gen5 的 T700 相比 Gen4 的 P5 Plus，雖說多數情況下較快，但快的程度其實不明顯。但這樣也蠻符合預期的，畢竟現在遊戲幾乎都是針對 Gen3、Gen4 的 SSD 設計，自然不會對 Gen5 的高速 SSD 做最佳化。但如果對比的是 Gen3、SATA SSD，甚至是傳統硬碟的話，我敢說這差距絕對是用感受就能體現出差異了。且相信在不久的未來，遊戲一定還會有更多對於 Gen5 SSD 的調整與最佳化。以目前已經上市的遊戲作為例子，今年初上市的 Forspoken，以及近期從 PS5 移植至 PC 的 Ratchet & Clank: Rift Apart 有支援 DirectStorage，且僅有後者支援 GPU 解壓縮， 暗黑破壞神 Diablo IV 則是預計在未來的更新中新增支援 DirectStorage。此外，GPU 製造商也需要微調驅動程式，避免 DirectStorage 功能消耗過多運算資源而影響原本的渲染繪圖工作，這些都需要時間以優化效能，近一步發揮 Gen5 SSD 的價值。
至於專業應用部分，我首先測試了透過 Davinci Resolve 輸出影片，在我的專案中，輸出的速度基本上差不多，沒有明顯差距。
而 AI Training 部分，我測試了用 transformers 搭配 PyTorch library 跑 ResNet50 image classification，分別用 8500 張的 RGB 224×224、512×512、1024×1024、2048×2048 的解析度跑訓練，結果如下。可以看到直到影像大小是 2048×2048 時，T700 才能呈現出較好的表現。其餘解析度下，使用 Gen5 的 SSD 並不會有特別的提升。
結論 - Crucial T700 vs P5 Plus SSD
在這次的測試中，我們對美光的 PCI-E Gen4 和 Gen5 SSD 進行了不同類型的測試。從結果來看，Gen5 的 Crucial T700 在多數遊戲中確實表現出較快的讀取速度，從而減少了遊戲的載入時間，但這種減少的幅度並不像跑分測試中那麼明顯。在專業軟件表現方面，就 Davinci Resolve 輸出 FHD 影片的結果來看，Gen5 的 T700 並沒有優勢。然而，影片剪輯的過程並不僅僅是輸出，還包括了文件傳輸、素材引入和同步等步驟，擁有 12GB/s 讀取和 11GB/s 寫入速度的 Crucial T700 在這些方面會更有優勢，文件載入速度也會更快，是 T700 會比較吃香的地方。
然而，在 AI 訓練方面，我有些驚訝兩款 SSD 居然無法拉開差距，因為在 AI 訓練的過程中，包括大量的硬碟讀取。根據測試結果，除非您的原始圖片解析度非常高，達到 1024×1024 以上，否則 PCI-E Gen5 的 SSD 難以體現出差距。但請不要誤會我的意思，無法體現出差距是因為 Gen4 的 P5 Plus 速度已經非常快了，如果對比的對象是傳統硬碟，那麼 SSD 對於訓練速度的提升仍然非常明顯。
總之，根據目前的情況，我認為 Gen5 相對於 Gen4 的提升仍然有限，但隨著時間的推移，例如更多的遊戲引入 DirectStorage API，或者由於硬碟速度的演進，遊戲開發商將進一步優化遊戲以利用高速 SSD，Gen5 的優勢可能會變得更加明顯。如果你追求極致性能，並且願意為之付出較多的預算，那麼 Gen5 的 SSD 是不錯的選擇，它能夠提供當前市場上最高速的讀寫速度。不過，如果你的主要用途是遊戲，Gen4 的 SSD 已經能夠提供出色的性能，並且價格相對較低，因此也是一個不錯的選擇。最終，選擇 Gen4 還是 Gen5 SSD 取決於你的預算和性能需求，以及你對未來的需求預期如何。
