眾所周知的是，隨著固態(tài)硬盤從被發(fā)明的那一天起，機(jī)械硬盤就注定會被淘汰掉。就像是當(dāng)時(shí)機(jī)械硬盤淘汰掉軟盤一樣。而由于三星等半導(dǎo)體廠商強(qiáng)行操控價(jià)格，過去的兩年里固態(tài)硬盤的價(jià)格一路飛漲，一定程度上緩解了機(jī)械硬盤被淘汰的困境。最近看到3-D產(chǎn)能擴(kuò)大而導(dǎo)致的固態(tài)硬盤價(jià)格回落，但是也有很多不明真相的小白被忽悠著買了垃圾，我決定以我知道的一些淺薄知識和能查證的一些資料給大家梳理一下選購固態(tài)硬盤的點(diǎn)。

首先介紹一下固態(tài)硬盤是什么。固態(tài)硬盤英文名Solid State Drives，直譯就是固態(tài)硬盤，簡稱SSD。它是采用固態(tài)電子存儲芯片陣列制成的硬盤，由控制單元和存儲單元組成，其中儲存單元分為FLASH芯片和DRAM芯片兩種?，F(xiàn)在之所以價(jià)格都降下來了，是因?yàn)樾峦懂a(chǎn)的3D閃存產(chǎn)能上升，導(dǎo)致芯片價(jià)格下降。這里我只說一下flash芯片的產(chǎn)品，因?yàn)镈RAM的產(chǎn)品普及率并不及flash芯片。

當(dāng)前選購固態(tài)硬盤就6個(gè)主要屬性，容量，緩存芯片，主控芯片，讀寫速度，顆粒類型，接口類型。但是一般選購的時(shí)候，在容量相同的情況下，我們會發(fā)現(xiàn)有多個(gè)價(jià)位的可以選擇。比如說現(xiàn)在240G的固態(tài)硬盤，上到800下到200，你都能找到相應(yīng)的產(chǎn)品。除去蘋果專用的奇葩SSD，我應(yīng)該怎樣選擇相應(yīng)的產(chǎn)品呢？這里要看的就是其主控芯片，顆粒類型以及接口類型。

閃存芯片的工作溫度范圍非常寬，商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是0~70℃。但是這并不意味著固態(tài)硬盤不需要散熱，其實(shí)SSD正常工作溫度應(yīng)該是在40℃到50℃之間，因?yàn)闇囟热绻俑?，就會加劇電子躍遷現(xiàn)象，輕則導(dǎo)致?lián)p壞引起丟失數(shù)據(jù)，嚴(yán)重就會損壞硬盤。所以不要說為何外太空甚至是飛機(jī)上不采用SSD儲存了，SSD很嬌貴的。

雖然SSD成本較高，但也正在逐漸普及到DIY市場。由于固態(tài)硬盤技術(shù)與傳統(tǒng)硬盤技術(shù)不同，也由于三星等半導(dǎo)體巨頭操控市場，所以產(chǎn)生了不少新興的存儲器廠商，上一次SSD價(jià)格還只有1元/G的時(shí)候，能選擇的廠商也就是三星/東芝/聯(lián)想/閃迪/金士頓等廠家，現(xiàn)在價(jià)格重新回歸1元/G的時(shí)候，我發(fā)現(xiàn)市場上多了很多以前從未聽說過的牌子，比如建興/創(chuàng)見/金泰克等等，甚至連曾經(jīng)做機(jī)械硬盤一霸的西部數(shù)據(jù)也開始涉足SSD制造。

為何現(xiàn)在多了這樣多的牌子呢？因?yàn)樵谶@個(gè)領(lǐng)域廠商只需購買NAND存儲器，再配合適當(dāng)?shù)目刂菩酒?，就可以制造固態(tài)硬盤了。新一代的固態(tài)硬盤普遍采用SATA-2接口、SATA-3接口、SAS接口、MSATA接口、PCI-E接口、NGFF接口、CFast接口和SFF-8639接口。大家比較常見的接口就是SATA接口以及PCI-E接口了。同時(shí)因?yàn)镾ATA接口的理論速率限制，導(dǎo)致所有的采用SATA接口的固態(tài)硬盤都只能限速到600Mb/s以下，這并不是硬盤性能不夠好，而是接口本身的限制。但是即使是采用PCI接口，如果不支持最新的Nvme協(xié)議，一樣也是不能跑到最高速。

在支持最新的NVMe協(xié)議和PCI-E接口以及MLC芯片的SSD上，其讀寫速度最高能跑到3.4G/s，要知道現(xiàn)在多數(shù)內(nèi)存讀寫速度也就是維持在20GB/s到50GB/s之間。雖然現(xiàn)在最高速度的SSD也就勉強(qiáng)達(dá)到了3.4G/s，這也算是內(nèi)存讀寫速度的十分之一甚至是五分之一了。如果多塊SSD組一個(gè)RAID，那樣真的會頂?shù)浆F(xiàn)有硬件支持上限了，所謂的非易失性內(nèi)存普及的時(shí)代估計(jì)也就來到了，到時(shí)候也就不再區(qū)分儲存內(nèi)存和運(yùn)行內(nèi)存了。

內(nèi)存讀寫速度

所謂的電子產(chǎn)品買新不買舊，說的就是接口的限制以及支持協(xié)議的限制。

1.閃存芯片

閃存芯片在固態(tài)中是儲存數(shù)據(jù)單元，它的好壞直接決定SSD的使用壽命。就像是一個(gè)倉庫，你的物品放在倉庫里，其倉庫的穩(wěn)定性以及使用壽命都是由建材決定的，閃存芯片就是這個(gè)倉庫的建材。

需要說明的閃存的壽命指的是寫入(擦寫)的次數(shù)，不是讀出的次數(shù)，因?yàn)樽x取對芯片的壽命影響不大。

NOR Flash 和 NAND Flash是現(xiàn)在市場上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。Intel于1988年首先開發(fā)出NOR Flash 技術(shù)，徹底改變了原先由EPROM(Electrically Programmable Read-Only-Memory電可編程序只讀存儲器)和EEPROM(電可擦只讀存儲器Electrically Erasable Programmable Read – Only Memory)一統(tǒng)天下的局面。緊接著，1989年，東芝公司發(fā)表了NAND Flash 結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)降低每比特的成本，有更高的性能，并且像磁盤一樣可以通過接口輕松升級。NOR Flash 的特點(diǎn)是芯片內(nèi)執(zhí)行（XIP ，eXecute In Place），這樣應(yīng)用程序可以直接在Flash閃存內(nèi)運(yùn)行，不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。NOR 的傳輸效率很高，在1~4MB的小容量時(shí)具有很高的成本效益，但是很低的寫入和擦除速度大大影響到它的性能。NAND的結(jié)構(gòu)能提供極高的單元密度，可以達(dá)到高存儲密度，并且寫入和擦除的速度也很快。應(yīng)用NAND的困難在于Flash的管理和需要特殊的系統(tǒng)接口。通常讀取NOR的速度比NAND稍快一些，而NAND的寫入速度比NOR快很多，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮這些情況。

現(xiàn)在的閃存芯片類型為NAND FLASH，而NAND FLASH主要分為SLC（單層單元）、MLC（多層單元）、以及TLC（三層單元)，當(dāng)然，現(xiàn)在新的技術(shù)推廣出來的就是QLC。

其中，SLC是最頂級的產(chǎn)品，成本高、容量小、速度快。SLC英文全稱(Single Level Cell——SLC)即單層式儲存 。主要由三星、海力士、美光、東芝等使用。

其后的就是MLC，成本相對較低、容量大、速度快。MLC英文全稱（Multi Level Cell——MLC)即多層式儲存。主要由東芝、Renesas、三星使用。

然后是TLC，成本低、容量更大、速度更慢。 TLC = Triple-Level Cell，即3 bit per cell架構(gòu)。TLC芯片技術(shù)是SLC和MLC技術(shù)的延伸，最早期NAND Flash技術(shù)架構(gòu)是SLC(Single-Level Cell)。

最后是QLC。 QLC = Quad-Level Cell架構(gòu)，即4bit/cell，支持16充電值，速度最慢壽命最短，目前中技術(shù)上在研發(fā)階段，但是intel、三星電子等廠商都已經(jīng)取得了不錯(cuò)的進(jìn)展。但在SSD應(yīng)用中目前仍不現(xiàn)實(shí) 。

相對于SLC來說，MLC的容量大了100%，壽命縮短為SLC的1/10。相對于MLC來說，TLC的容量大了50%，壽命縮短為MLC的1/20。

與SLC比較MLC的優(yōu)勢：鑒于目前市場主要以SLC和MLC儲存為主，我們多了解下SLC和MLC儲存。SLC架構(gòu)是0和1兩個(gè)值，而MLC架構(gòu)可以一次儲存4個(gè)以上的值，因此MLC架構(gòu)的儲存密度較高，并且可以利用老舊的生產(chǎn)程備來提高產(chǎn)品的容量，無須額外投資生產(chǎn)設(shè)備，擁有成本與良率的優(yōu)勢。與SLC相比較，MLC生產(chǎn)成本較低，容量大。如果經(jīng)過改進(jìn)，MLC的讀寫性能應(yīng)該還可以進(jìn)一步提升。與SLC比較MLC的缺點(diǎn)：MLC架構(gòu)有許多缺點(diǎn)，首先是使用壽命較短，SLC架構(gòu)可以寫入10萬次，而MLC架構(gòu)只能承受約1萬次的寫入。其次就是存取速度慢，在目前技術(shù)條件下，MLC芯片理論速度只能達(dá)到6MB左右。SLC架構(gòu)比MLC架構(gòu)要快速三倍以上。再者，MLC能耗比SLC高，在相同使用條件下比SLC要多15%左右的電流消耗。雖然與SLC相比，MLC缺點(diǎn)很多，但在單顆芯片容量方面，目前MLC還是占了絕對的優(yōu)勢。由于MLC架構(gòu)和成本都具有絕對優(yōu)勢，能滿足2GB、4GB、8GB甚至更大容量的市場需求。

以前很多玩家認(rèn)為TLC就是小垃圾，其實(shí)不然，如今一般的TLC的壽命大約有1000次P/E（P/E為一次完整的擦寫），那1000次P/E看起來少，但是實(shí)際是什么樣子的？ 舉個(gè)例子：假設(shè)固態(tài)容量為120G，那么可擦寫的總數(shù)據(jù)量為120*1000 =120000G，假如你喜歡每天瘋狂下載電影，用完之后覺得索然無味就刪除，這期間使用的數(shù)據(jù)為100G，則可用天數(shù)為120000 / 100=1200，1200 / 365≈3.3年，3年基本就要換電腦了吧？何況正常情況下每天擦寫也不會有100G。

雖然能上MLC甚至SLC當(dāng)然不會選擇TLC，但是對TLC請不要有太大偏見，因?yàn)?，現(xiàn)在這個(gè)價(jià)格下，能買得起的也就是TLC的了。

目前主要的NAND閃存廠商有：海力士、三星、鎂光、TOSHIBA、Intel、SanDisk，這六家占據(jù)了NAND閃存近9成供應(yīng)量，而這六家有能力直接切割晶圓和分離出NAND閃存顆粒的廠商，一般稱之為閃存顆粒原廠，相當(dāng)于機(jī)械鍵盤里面的Cherry的地位。

所以，不同于機(jī)械硬盤。前兩年固態(tài)硬盤一路漲價(jià)，只是因?yàn)槿堑膎ote7爆炸事故導(dǎo)致的財(cái)報(bào)利潤下降之后，利用它自身在半導(dǎo)體市場上的壟斷地位強(qiáng)行操控價(jià)格，提高售價(jià)。當(dāng)然人家的理由很合適，就是當(dāng)時(shí)2-D工廠退產(chǎn)，3-D產(chǎn)能還沒跟上。

當(dāng)作為原料供應(yīng)商之一的三星都漲價(jià)并且市場上還沒有多余的選擇的時(shí)候，下游廠商能選擇的也只有被迫漲價(jià)，這個(gè)事情與挖礦導(dǎo)致的顯卡漲價(jià)是完全不同的。近期由于反壟斷調(diào)查以及3- D產(chǎn)能跟上了，SSD價(jià)格自然就回落了。

而芯片又分：正片、白片、黑片。

正片：閃存通過了全部產(chǎn)品測試，然后激光打標(biāo)了產(chǎn)品信息。也就是有質(zhì)量保證的閃存片。 白片：在測試時(shí)部分測試未通過的閃存芯片。這些閃存芯片再經(jīng)過一些測試后，如果不影響使用，就打標(biāo)并和正片一樣流向市場，白片在消費(fèi)市場很普遍，而且正規(guī)渠道的白片性能也并不差。
黑片：大多數(shù)測試沒有通過，基本報(bào)廢的，連標(biāo)識也沒有的閃存芯片。

所以，在選購SSD的時(shí)候，首先看的就是這個(gè)牌子到底是不是用的正片。過去兩年里固態(tài)價(jià)格高漲時(shí)候，有些無良商家以黑片打磨之后組裝低價(jià)出售，其中以某Color的新聞尤為引人注目，

選購建議：能買京東就不買淘寶，能買你聽說過的牌子就不買你沒聽過的牌子，能買MLC就不買TLC甚至是QLC。至于更細(xì)致的價(jià)格及容量選購，就不是我能一一推薦的了。

三：接口類型
當(dāng)前SSD主要采用SATA-2、SATA-3、MSATA、PCI-E、M.2（NGFF），其他如：SAS、CFast、U.2之類比較小眾的接口就不詳細(xì)說明。
談各個(gè)接口的理論傳輸速度其實(shí)意義不大，使用什么協(xié)議和通道才決定有什么樣的速度。舉個(gè)例子：建興V5G，M.2接口走sata3通道也只有500m/s左右的讀取和寫入。
但是，能上PCI-E的就上PCI-E吧，畢竟，SATA接口的理論速度都限制了硬盤讀寫速度。

四：協(xié)議類型
目前常見的協(xié)議有：AHCI和NVME。
NVMe協(xié)議規(guī)定了主控和主機(jī)的通信的模式，也規(guī)定了PCI-Express lane作為通信方式，也就是規(guī)定使用PCIE通道作為物理接口，專門為閃存類存儲設(shè)計(jì)的協(xié)議，基于同樣使用PCI-E通道的M.2接口開發(fā)。 AHCI只規(guī)定了如何通信，沒有規(guī)定具體的物理接口。

NVM Express（NVMe），或稱非易失性內(nèi)存主機(jī)控制器接口規(guī)范(Non-Volatile Memory express),，是一個(gè)邏輯設(shè)備接口規(guī)范。他是與AHCI類似的、基于設(shè)備邏輯接口的總線傳輸協(xié)議規(guī)范（相當(dāng)于通訊協(xié)議中的應(yīng)用層），用于訪問通過PCI-Express（PCIe）總線附加的非易失性內(nèi)存介質(zhì)，雖然理論上不一定要求 PCIe 總線協(xié)議。此規(guī)范目的在于充分利用PCI-E通道的低延時(shí)以及并行性，還有當(dāng)代處理器、平臺與應(yīng)用的并行性，在可控制的存儲成本下，極大的提升固態(tài)硬盤的讀寫性能，降低由于AHCI接口帶來的高延時(shí)，徹底解放SATA時(shí)代固態(tài)硬盤的極致性能。

迄今為止發(fā)布的NVMe規(guī)范包括：

1.0e（2013年1月）

1.1b（2014年7月）

1.2（2014年11月）

1.2a（2015年10月）

1.2b（2016年6月）

1.2.1（2016年6月）

1.3（2017年5月）

1.3a（2017年10月）

當(dāng)然，每個(gè)物理接口都有其對應(yīng)使用的協(xié)議，例如SATA接口的SATA協(xié)議。

選購建議就是，要是你的電腦支持NVMe協(xié)議，那就直選這個(gè)，要是不支持的話，那就還是選SATA的，反正沒了這個(gè)協(xié)議，一般的高速性能你也發(fā)揮不出來。

五：主控芯片
主控芯片是SSD的大腦，其作用一是合理調(diào)配數(shù)據(jù)在各個(gè)閃存芯片上的負(fù)荷，二則是承擔(dān)了整個(gè)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)。很多玩家在選擇SSD時(shí)往往只看顆粒類型，忽視了真正決定SSD速度的主控。一個(gè)主控的好壞從根本上決定了一塊SSD的數(shù)據(jù)處理能力、算法、對閃存的讀寫能力以及使用的協(xié)議。不同主控之間的區(qū)別很大，會直接導(dǎo)致SSD在性能上的差距。
目前主要的主控廠商有：東芝、Marvell、慧榮（SMI）、三星、群聯(lián)（Phison）、智微（JMicron）等。
其中三星的主控僅供自家的SSD使用。

這個(gè)東西決定了是否能夠真正發(fā)揮你買的顆粒的性能，這也就解釋了為什么同一批次的閃存芯片，有的產(chǎn)品速度快價(jià)格高，有的產(chǎn)品速度慢價(jià)格低。SSD主控其實(shí)就是一顆處理器，處理器的運(yùn)算能力也就決定這顆主控的性能。根據(jù)ZOL上面的測評：

入門級SSD主打低價(jià)，兼顧主流性能。它的閃存和主控的采購成本受到嚴(yán)格限制，該級別SSD的閃存談不上尖端性能，卻要保證基本的閃存P/E壽命，匹配強(qiáng)力主控更是白搭。

六：緩存芯片
緩存芯片是SSD中最容易被忽視的一塊，相比主控和閃存，緩存的作用并不是很大，可以說是錦上添花的作用。緩存最大的意義在于進(jìn)行隨機(jī)性讀寫和碎片文件的快速讀寫上，尤其是大數(shù)量的碎片讀寫。

SSD有外部緩存優(yōu)勢是性能一致性更好，也就是空盤和滿盤性能差距不會太大，缺點(diǎn)是掉電容易丟數(shù)據(jù)，需要額外的掉電保護(hù)電路和在固件中加入掉電保護(hù)邏輯
無緩存優(yōu)勢是掉電相對不容易丟失數(shù)據(jù)，以及更好的成本控制，缺點(diǎn)就是4k性能會比較難看，而且性能一致性不夠好，不適合高負(fù)載的場合，比如數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等。不過總之日常家用沒有任何區(qū)別就是了。

順便提一句，SSD里面4K對齊指的是什么？

自從SSD普及開始，4K對齊問題的嚴(yán)重性也在再次提升。那么首先我們就要明白4K對齊的原理是什么。我們知道機(jī)械硬盤的讀寫操作一直是以扇區(qū)為單位，以前每個(gè)扇區(qū)的尺寸都是512字節(jié)，直到近年來，大容量的機(jī)械硬盤的扇區(qū)尺寸提高至4096字節(jié)（我們所說的4KB），而電腦文件系統(tǒng)（FAT、NTFS等），一直都習(xí)慣以512字節(jié)的扇區(qū)單位來操作硬盤。而SSD的讀寫操作不同機(jī)械硬盤，SSD讀寫的最小單位叫“頁”(常見尺寸為4KB，實(shí)際視具體顆粒而定)，閃存顆粒不允許像機(jī)械硬盤一樣覆蓋寫入。因此在有數(shù)據(jù)的地方要寫入新數(shù)據(jù)，就需要先進(jìn)行擦除操作，而擦除的最小單位是塊（每個(gè)塊都由很多個(gè)頁組成）。

簡單來說寫入一個(gè)4KB的數(shù)據(jù)，實(shí)際運(yùn)行時(shí)會有兩次寫入操作，4K對齊就讓是操作系統(tǒng)的最小分配單元和閃存的一個(gè)頁對應(yīng)起來，這樣操作系統(tǒng)寫入一個(gè)4KB的數(shù)據(jù)，一次就能完成。分區(qū)對齊問題主要影響的就是硬盤的4K存取速度，這也是固態(tài)硬盤多線程傳輸優(yōu)勢的表現(xiàn)之一。在正常的對其情況下，4K讀取速度在合理的差值內(nèi)，但如果不對齊，整體讀取以及4K寫入弱勢十分明顯。SSD的性能好不好就是看讀寫速度夠不夠快，4K對齊則能夠幫助SSD發(fā)揮最高性能，讓用戶能夠完全體驗(yàn)到SSD的快捷。

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好了，到這里相信大家對于SSD已經(jīng)有一個(gè)初步的了解，該如何選擇應(yīng)該也不是難事。對于618選購SSD升級自己電腦的時(shí)候，首先看自己的電腦支持哪些接口，是只支持SATA還是同時(shí)支持M.2，以及這個(gè)M.2到底有沒有NVMe協(xié)議，然后才開始看芯片類型到底是MLC還是TLC，以及到底是黑片還是白片，最后看主控以及緩存。這一套規(guī)則下來，想必大家也能在亂象百出的SSD練就一雙慧眼買到最適合自己的產(chǎn)品。

References：

1. SSD百度百科

2. SSD閃存技術(shù)總覽

3. ZOL關(guān)于4K對齊的介紹

4. ZOL關(guān)于不同主控測試SSD速度文章