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電腦硬件科普第06課,固態(tài)硬盤(pán)簡(jiǎn)介

 sos天外飛仙 2019-11-30

上一篇:機(jī)械硬盤(pán)簡(jiǎn)介


本篇內(nèi)容結(jié)構(gòu)如下:

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本篇將介紹固態(tài)硬盤(pán)的基礎(chǔ)知識(shí)


目前,個(gè)人電腦中常用的硬盤(pán)分為機(jī)械硬盤(pán)(HDD)和固態(tài)硬盤(pán)(SSD)兩種。其中固態(tài)硬盤(pán),相比機(jī)械硬盤(pán)讀寫(xiě)速度更快、體積更小、功耗更低。

1.概述

固態(tài)硬盤(pán)(Solid State Disk,SSD)是一種使用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列制成的硬盤(pán)。其存儲(chǔ)介質(zhì)分為兩種:一種是采用閃存(NAND Flash芯片)作為存儲(chǔ)介質(zhì),另外一種是采用DRAM(內(nèi)存所使用的芯片)作為存儲(chǔ)介質(zhì)。目前,主流固態(tài)硬盤(pán)大多采用NAND Flash芯片作為存儲(chǔ)介質(zhì)。

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固態(tài)硬盤(pán)的存儲(chǔ)介質(zhì)

固態(tài)硬盤(pán)的優(yōu)點(diǎn)

由于固態(tài)硬盤(pán)依靠其閃存芯片可以準(zhǔn)確的訪問(wèn)驅(qū)動(dòng)器的任何位置,有著機(jī)械硬盤(pán)無(wú)可比擬的極致速度。它能夠使電腦的啟動(dòng)、游戲和軟件的加載等一切涉及數(shù)據(jù)讀取和寫(xiě)入的操作變得更快。給人最直觀的感覺(jué)就是電腦裝載固態(tài)硬盤(pán)后Windows系統(tǒng)的啟動(dòng)速度將從幾十秒變成幾秒。

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裝載固態(tài)硬盤(pán)后,系統(tǒng)和程序啟動(dòng)速度會(huì)大大提升

另外,固態(tài)硬盤(pán)沒(méi)有類似機(jī)械硬盤(pán)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件,不會(huì)發(fā)生機(jī)械故障,也不怕碰撞、沖擊、振動(dòng)。

固態(tài)硬盤(pán)的缺點(diǎn)

在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域沒(méi)有完美的產(chǎn)品,固態(tài)硬盤(pán)也不例外。其缺點(diǎn)主要有以下兩個(gè):

  • 相比相同價(jià)位的機(jī)械硬盤(pán)固態(tài)硬盤(pán)的容量較小。
  • 損壞后,固態(tài)硬盤(pán)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)難以恢復(fù)。

2.重要參數(shù)

如果我們要為電腦配置固態(tài)硬盤(pán),首先就要對(duì)固態(tài)硬盤(pán)的一些重要參數(shù)有所了解。這些參數(shù)包括接口、總線、4K隨機(jī)讀寫(xiě)速度、閃存顆粒、緩存和主控芯片。下面將分別介紹。

接口

市場(chǎng)上常見(jiàn)的固態(tài)硬盤(pán)一般采用SATA接口、M.2接口和PCI-E接口。

SATA接口

SATA接口的固態(tài)硬盤(pán)(2.5寸規(guī)格)通過(guò)SATA硬盤(pán)數(shù)據(jù)線與主板上的SATA接口相連。

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SATA接口的固態(tài)硬盤(pán)

SATA接口是最常見(jiàn)的固態(tài)硬盤(pán)接口,也是目前應(yīng)用最多的硬盤(pán)接口。該接口最大的優(yōu)勢(shì)是產(chǎn)品成熟,兼容的設(shè)備多,普及程度較高(所有的主板上都有SATA接口)。

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SATA接口的固態(tài)硬盤(pán)只能使用AHCI協(xié)議,SATA3.0接口將其讀寫(xiě)速度限制在550MB/s左右。

PCI-E接口

PCI-E接口是一個(gè)全能的通信接口,不但可以用于連接顯卡、聲卡、網(wǎng)卡,也可以連接固態(tài)硬盤(pán)。

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PCI-E接口的固態(tài)硬盤(pán)

主板上常見(jiàn)的PCI-E插槽又分為x1,x2,x4,x8,x16等幾種。固態(tài)硬盤(pán)所使用的PCI-E接口主要是插在x2和x4的PCI-E插槽上。由于PCI-E x2插槽基本是以M.2接口的形式出現(xiàn)。因此,我們?cè)谥靼迳弦话阒荒苷业絇CI-E x4插槽。

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PCI-E x4插槽

如果主板上沒(méi)有提供PCI-E x4插槽,PIC-E接口的固態(tài)硬盤(pán)也可以插在PCI-E x8或PCI-E x16插槽上。

M.2接口

M.2接口的固態(tài)硬盤(pán)是目前市場(chǎng)上的主流,其外觀長(zhǎng)度最常見(jiàn)的有2042/2060/2080mm三種。除了長(zhǎng)度差異以外,M.2接口固態(tài)硬盤(pán)還存在通道、協(xié)議等方面的差異

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M.2接口(固態(tài)硬盤(pán)金手指形狀)和插槽(主板上M.2插槽)又被細(xì)分為了B Key(Socket2)和M Key(Socket3)兩個(gè)模組,二者由于金手指缺口和針腳數(shù)量不同而容易產(chǎn)生兼容問(wèn)題。

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  • 支持B Key(Socket2)的插槽,短的一段在左邊,采用6pin設(shè)計(jì)。

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  • 支持M Key的插槽(Socket3),短的一段在右邊,采用5pin設(shè)計(jì)。

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采用B Key的M.2插槽比只能走SATA或PCI-E x2通道,而采用M Key的插槽就則走的是PCI-E x4通道。

主板上M.2插槽共分為兩種設(shè)計(jì),但是固態(tài)硬盤(pán)上的M.2接口卻有3種設(shè)計(jì)。

  • 第一種是與B Key插槽相對(duì)應(yīng)的B Key接口,這種接口只能插入B Key插槽,采用這種接口的固態(tài)硬盤(pán)比較少。
  • 第二種是與M Key插槽相對(duì)應(yīng)的M Key接口。這種接口只能插入M Key插槽,采用M Key接口設(shè)計(jì)的固態(tài)硬盤(pán)通常較高端。

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M Key接口的固態(tài)硬盤(pán)

  • 第三種是最常見(jiàn)的B&M Key接口,這種接口的設(shè)計(jì)是三段式的,既可以插B Key的插槽,也可以插M Key的插槽,但是這種接口所采用的通道只能是SATA或PCI-E x2,所以采用B&M Key接口的固態(tài)硬盤(pán)讀寫(xiě)速度相比M Key接口固態(tài)硬盤(pán)的讀寫(xiě)速度要慢上不少。

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總線

總線是電腦主板上固態(tài)硬盤(pán)給內(nèi)存和CPU傳輸數(shù)據(jù)的通信干線,它是一條看不見(jiàn)的路。在固態(tài)硬盤(pán)這里,這條路分為SATA總線和PCI-E總線兩種:我們可以把SATA總線理解為崎嶇的鄉(xiāng)間小路,把PCI-E總結(jié)理解為高速公路,SATA總線最快也只有550MB/s的數(shù)據(jù)傳輸速度,而PCI-E總線則可以達(dá)到3000MB/s左右。

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PCI-E總線和SATA總線的區(qū)別

造成這種差距的原因是PCI-E和SATA兩種道路上的行駛規(guī)則不一樣,SATA總線上用的是AHCI協(xié)議,而PCI-E總線則用的是NVME協(xié)議,AHCI協(xié)議最多只能同時(shí)處理1個(gè)隊(duì)列上32個(gè)指令,而NVME協(xié)議能同時(shí)處理65000個(gè)隊(duì)列65000個(gè)指令。

NVME協(xié)議(Non-Volatile Memory Express)是一種基于非易失性存儲(chǔ)器的傳輸規(guī)范,該規(guī)范由包含90多家公司在內(nèi)的工作小組所定制。它的主要作用就是發(fā)揮PCI-E x4通道的最大速度。

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AHCI協(xié)議和NVME協(xié)議的區(qū)別

此外,走PCI-E總線的固態(tài)硬盤(pán),又分走PCI-E x4和PCI-E x2兩個(gè)不同的通道,走PCI-E x4通道的固態(tài)硬盤(pán)速度可以達(dá)到1500MB/s以上,甚至可以達(dá)到3000MB/s以上,而走PCI-E x2通道的固態(tài)硬盤(pán),其速度不會(huì)超過(guò)1000MB/s。

因此,綜合前面所介紹的接口知識(shí),我們可以得出以下幾個(gè)結(jié)論:

  • 支持NVME協(xié)議的PCI-E和M Key接口的固態(tài)硬盤(pán),數(shù)據(jù)傳輸速度可以達(dá)到3000MB/s。

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  • 不支持NVME協(xié)議的M Key接口固態(tài)硬盤(pán),最高數(shù)據(jù)傳輸速度能達(dá)到1500MB/s。
  • 采用B Key接口的固態(tài)硬盤(pán),走SATA或PCI-E x2總線,如果走PCI-E x2總線,最高數(shù)據(jù)傳輸速度能達(dá)到1000MB/s,而如果走SATA總線,速度不會(huì)超過(guò)550MB/s。

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  • 采用SATA接口的固態(tài)硬盤(pán),走SATA總線,其最高數(shù)據(jù)傳輸速度不會(huì)超過(guò)550MB/s。

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4K隨機(jī)讀寫(xiě)速度

4K隨機(jī)讀寫(xiě)速度也叫IOPS值。它是反映固態(tài)硬盤(pán)根本性能最基礎(chǔ)的指標(biāo)。其影響的典型應(yīng)用包括電腦操作系統(tǒng)的基本操作,如開(kāi)機(jī)、系統(tǒng)運(yùn)行等;商業(yè)交易中的數(shù)據(jù)庫(kù)操作,交易的增、刪、修改等;以及訪問(wèn)小文件(數(shù)據(jù))的速度等。IOPS,即每秒完成IO訪問(wèn)的個(gè)數(shù)。

由于固態(tài)硬盤(pán)在對(duì)小文件的隨機(jī)訪問(wèn)中,性能遠(yuǎn)高于機(jī)械磁盤(pán)。所以在測(cè)試一款固態(tài)硬盤(pán)的性能時(shí)4K隨機(jī)讀寫(xiě)速度指標(biāo)十分引人關(guān)注。這個(gè)值越大,也就代表固態(tài)硬盤(pán)的性能越強(qiáng)。

閃存顆粒

固態(tài)硬盤(pán)由主控芯片、緩存芯片和閃存顆粒構(gòu)成。其中閃存顆粒又稱閃存,是一種非易失性存儲(chǔ)器,即在斷電的情況下依舊可以保存已經(jīng)寫(xiě)入的數(shù)據(jù),而且是以固定的區(qū)塊為單位,而不是以單個(gè)的字節(jié)為單位保存數(shù)據(jù)。

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固態(tài)硬盤(pán)的結(jié)構(gòu)

根據(jù)用途和規(guī)格不同,閃存顆粒有很多不同的變種,用于固態(tài)硬盤(pán)中最常用的是NAND閃存顆粒(即前面提到的NAND Flash芯片)。

NAND閃存顆粒,最早由日立公司于1989年研制并推向市場(chǎng),由于其功耗、價(jià)格相對(duì)較低,性能較高,逐漸發(fā)展成為存儲(chǔ)行業(yè)最為重要的存儲(chǔ)原料。根據(jù)NAND閃存顆粒中電子單元密度的差異,又可以分為SLC(Single-Level Cell)、MLC(Multi Level Cell)、TLC(Trinary-Level Cell)以及QLC(Quad-Level Cell)等幾種。它們?cè)趬勖约霸靸r(jià)上有著明顯的差別。

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  • SLC閃存顆粒每個(gè)Cell(基本存儲(chǔ)單元)只能存放1bit數(shù)據(jù),電壓只有0、1兩種變化。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使得其可擦寫(xiě)壽命達(dá)到了10萬(wàn)次,而單Cell讀寫(xiě)速度也有35/25MB/s。
  • MLC閃存顆粒每個(gè)Cell可以存放2bit數(shù)據(jù),相同面積下可以做出2倍于SLC的容量,有00、01、10、11四種電壓變化,相比SLC閃存顆粒需要更復(fù)雜的的電壓控制,加壓過(guò)程用時(shí)也變長(zhǎng),因此在可靠性上只有SLC的1/10。MLC產(chǎn)品的可擦寫(xiě)壽命在3000-10000次之間,讀寫(xiě)速度也降到了SLC閃存顆粒的1/3的。
  • TLC閃存顆粒每Cell可以存放3bits數(shù)據(jù),相同面積下,其容量可以比MLC閃存顆粒提高50%,但是卻有8種電壓變化,可擦寫(xiě)壽命進(jìn)一步降低,一般在300~1000次之間。單Cell讀取速度雖然有10MB/s,但其寫(xiě)入速度則大幅度降低,不到SLC閃存顆粒的1/10,僅有1.5MB/s。
  • QLC閃存顆粒每Cell可以存放4bits數(shù)據(jù),相比TLC閃存顆粒,存儲(chǔ)密度又提高了33%,但是電壓變化卻有16種之多,導(dǎo)致其可擦寫(xiě)壽命僅有100~150次。

現(xiàn)在TLC閃存顆粒的壽命已經(jīng)有了很好的優(yōu)化,一般用戶正常使用5-10年完全沒(méi)有問(wèn)題。而采用MLC閃存顆粒的固態(tài)硬盤(pán)已經(jīng)基本退出市場(chǎng)。

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目前,能生產(chǎn)閃存顆粒的顆粒制造商有三星、東芝、閃迪、英特爾、SK海力士、鎂光等6家,它們的閃存產(chǎn)能大概占據(jù)了NAND閃存顆粒市場(chǎng)近9成的市場(chǎng)比重,閃存顆粒領(lǐng)域幾乎所有工藝的創(chuàng)造和升級(jí),都是由這幾家廠商所主導(dǎo)。

緩存

在電腦系統(tǒng)中,內(nèi)存就是最常見(jiàn)的緩存硬件,而我們?cè)诮榻BCPU緩存的作用時(shí),提到的L1、L2、L3就是CPU內(nèi)置的高速緩存。無(wú)論是高速緩存、內(nèi)存還是硬盤(pán)上配帶的緩存芯片,它們?nèi)际请娔X系統(tǒng)的緩存。

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“緩存”一詞單純從字面上理解可解釋為延緩存放,簡(jiǎn)單的說(shuō)“緩存”是為了平衡高速設(shè)備和低速設(shè)備之間的速度差異而存在的。作用是讓低速設(shè)備盡量的不拖高速設(shè)備的后腿。

在固態(tài)硬盤(pán)中,緩存分為兩種:

  • 第一種是DDR緩存(內(nèi)存條上的內(nèi)存顆粒),它的速度非??欤?dāng)我們向固態(tài)硬盤(pán)中寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)數(shù)據(jù)首先寫(xiě)入到緩存里。此時(shí),在操作系統(tǒng)層面,系統(tǒng)就會(huì)認(rèn)為數(shù)據(jù)已經(jīng)寫(xiě)入了硬盤(pán),操作電腦人就可以去執(zhí)行其他的命令了。隨后固態(tài)硬盤(pán)自己再?gòu)木彺鎸?shù)據(jù)寫(xiě)入到閃存顆粒中,這個(gè)過(guò)程無(wú)需用戶干預(yù)了。但DDR緩存的存儲(chǔ)空間較小,對(duì)于固態(tài)硬盤(pán)的速度提升十分有限,對(duì)于機(jī)械硬盤(pán)提升比較大

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固態(tài)硬盤(pán)DDR緩存

  • 第二種緩存叫做SLC緩存,這種緩存在固態(tài)硬盤(pán)寫(xiě)入小文件時(shí)速度和DDR緩存的速度一樣快。但當(dāng)我們使用固態(tài)硬盤(pán)傳輸較大文件時(shí),使用SLC緩存的固態(tài)硬盤(pán)會(huì)發(fā)生突然掉速的情況。這是因?yàn)榻^大部分的固態(tài)硬盤(pán)采用TLC閃存顆粒,但是廠商在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)拿出一部分模擬SLC閃存顆粒工作,而SLC閃存顆粒的讀寫(xiě)非???,所以在讀寫(xiě)一些小文件或者大文件的一小部分時(shí),速度會(huì)非常快,但是在這個(gè)SLC緩存用完之后,速度又會(huì)恢復(fù)到固態(tài)硬盤(pán)的正常速度。

主控芯片

主控芯片在固態(tài)硬盤(pán)中的作用就如同CPU在電腦中的作用,它相當(dāng)于固態(tài)硬盤(pán)的大腦,承擔(dān)著指揮、運(yùn)算以及協(xié)調(diào)的作用。

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三星主控芯片

主控芯片在固態(tài)硬盤(pán)中具體作用表現(xiàn)為:

  • 合理調(diào)配數(shù)據(jù)在各個(gè)閃存芯片上的負(fù)荷,讓所有的閃存顆粒都能夠在一定負(fù)荷下正常工作,協(xié)調(diào)和維護(hù)不同區(qū)塊閃存顆粒的協(xié)作;
  • 承擔(dān)了整個(gè)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn),連接閃存顆粒和外部接口;
  • 負(fù)責(zé)固態(tài)硬盤(pán)內(nèi)部各項(xiàng)指令的完成(如TRIM、CG回收、磨損均衡)。

目前主流的固態(tài)硬盤(pán)主控芯片有慧榮、群聯(lián)、Marvell、三星、瑞昱等品牌。

3.主要品牌

目前,市場(chǎng)上常見(jiàn)的機(jī)械硬盤(pán)品牌有三星、Intel、東芝、臺(tái)電、閃迪、銘瑄、金士頓、西部數(shù)據(jù)等。

三星

三星公司是半導(dǎo)體存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè),在固態(tài)硬盤(pán)方面,三星能夠自研主控和閃存顆粒,它的市場(chǎng)份額雖然大,但是其產(chǎn)品的價(jià)格也相對(duì)較高。

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Intel

Intel公司的固態(tài)硬盤(pán)產(chǎn)品的售價(jià)雖然較高,但其產(chǎn)品性能同時(shí)也很高,售后服務(wù)也不錯(cuò)。如果用戶注重?cái)?shù)據(jù)安全和硬盤(pán)工作的穩(wěn)定性,可以考慮選擇Intel的固態(tài)硬盤(pán)。

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東芝

東芝公司雖然是NAND閃存的發(fā)明者,但是其很多固態(tài)硬盤(pán)產(chǎn)品都沒(méi)有達(dá)到業(yè)界的頂尖水平,目前東芝的固態(tài)硬盤(pán)涵蓋高、中、低端用戶,雖然產(chǎn)品線較全面,但它的產(chǎn)品整體質(zhì)量卻很一般。

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金士頓

金士頓公司的內(nèi)存和U盤(pán)產(chǎn)品是目前市場(chǎng)上主流的產(chǎn)品,但是金士頓的固態(tài)硬盤(pán)產(chǎn)品的性價(jià)比卻較低,其產(chǎn)品性能一般,但價(jià)格確一線品牌的價(jià)格。

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閃迪

閃迪公司在固態(tài)硬盤(pán)方面表現(xiàn)一般,自從其在2015年被西部數(shù)據(jù)收購(gòu)以后,少有出色的產(chǎn)品面世。

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臺(tái)電

臺(tái)電在國(guó)內(nèi)的固態(tài)硬盤(pán)銷量較高,其設(shè)計(jì)主要針對(duì)入門(mén)級(jí)和主流產(chǎn)品,對(duì)于普通用戶而言性價(jià)比較高。

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鎂光

鎂光英文名稱為micron,其品牌下固態(tài)硬盤(pán)產(chǎn)品國(guó)內(nèi)很少,比較多的是英睿達(dá)(Crucial)這個(gè)品牌。英睿達(dá)是鎂光公司的子品牌。

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西部數(shù)據(jù)

西部數(shù)據(jù)是機(jī)械硬盤(pán)市場(chǎng)兩大巨頭之一。由于近年來(lái)機(jī)械硬盤(pán)市場(chǎng)日漸萎縮,西部數(shù)據(jù)在2015年以190億美元收購(gòu)閃迪全部股份轉(zhuǎn)向固態(tài)硬盤(pán)市場(chǎng)。目前,西部數(shù)據(jù)和閃迪這兩個(gè)品牌同時(shí)都出現(xiàn)在市場(chǎng)上,其中西部數(shù)據(jù)的綠盤(pán)產(chǎn)品性價(jià)比較高。

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浦科特

浦科特是光寶旗下的品牌,光寶公司是全球第三大固態(tài)硬盤(pán)制造商,浦科特的固態(tài)硬盤(pán)產(chǎn)品定位在中高端品牌。

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固態(tài)硬盤(pán)市場(chǎng)的品牌數(shù)量比十多年前的機(jī)械硬盤(pán)市場(chǎng)品牌數(shù)量有過(guò)之而無(wú)不及,除了上面介紹的那些品牌以外,常見(jiàn)的固態(tài)硬盤(pán)品牌還有惠普、威剛、創(chuàng)見(jiàn)、建興、宇瞻、金泰克、影馳、七彩虹、銘瑄、聯(lián)想、金速、朗科、阿斯加特等等。由于目前能生產(chǎn)固態(tài)硬盤(pán)閃存顆粒的顆粒制造商只有三星、東芝、閃迪、英特爾、SK海力士、鎂光等6家,除了這6家以外的其他廠商需要從這些廠商購(gòu)買(mǎi)內(nèi)存顆粒生產(chǎn)自己的固態(tài)硬盤(pán),因此在購(gòu)買(mǎi)固態(tài)硬盤(pán)時(shí)建議首選這6家廠商的產(chǎn)品。

4.硬件壽命

在相同的應(yīng)用環(huán)境下,固態(tài)硬盤(pán)的硬件壽命低于機(jī)械硬盤(pán),一般由其閃存顆粒的“寫(xiě)入次數(shù)”決定,即我們常說(shuō)的可擦寫(xiě)壽命(P/E數(shù))。每次,當(dāng)我們?cè)诠虘B(tài)硬盤(pán)中寫(xiě)入數(shù)據(jù)都會(huì)消耗P/E數(shù),P/E數(shù)一旦用完,固態(tài)硬盤(pán)的“生命”也就結(jié)束了。

前面在介紹閃存顆粒時(shí)曾經(jīng)介紹過(guò)。閃存顆粒分為SLC、MLC、TLC及QLC等幾種,它們的P/E數(shù)是逐級(jí)下降的:

  • SLC閃存顆粒:1萬(wàn)-10萬(wàn)次
  • MLC閃存顆粒:3千-5千次
  • TLC閃存顆粒:1千-3千次
  • QLC:普遍在1千次以內(nèi)

不過(guò),影響固態(tài)硬盤(pán)的硬件壽命除了閃存顆粒的P/E數(shù)以外,還有另外很重要的一點(diǎn),就是固態(tài)硬盤(pán)自身的容量。

電腦硬件科普第06課,固態(tài)硬盤(pán)簡(jiǎn)介

從上表中可以看出,容量越大的固態(tài)硬盤(pán)其壽命越長(zhǎng)。這對(duì)于TLC閃存顆粒來(lái)說(shuō),當(dāng)使用TLC閃存顆粒的固態(tài)硬盤(pán)的容量達(dá)到了1TB時(shí),其寫(xiě)入壽命也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了128GB采用MLC閃存顆粒的固態(tài)硬盤(pán)。而當(dāng)采用QLC閃存顆粒的固態(tài)硬盤(pán)的容量達(dá)到了2TB時(shí),其理論使用年限,也足夠普通用戶使用。

綜上所述,QLC閃存顆粒不適合做小容量固態(tài)硬盤(pán)產(chǎn)品。當(dāng)固態(tài)硬盤(pán)的容量達(dá)到2TB甚至更多的時(shí)候,我們就不必太在意他到底是用的TLC閃存顆粒,還是QLC閃存顆粒了。考慮到QLC閃存顆粒在成本和容量上優(yōu)勢(shì),未來(lái)大容量的固態(tài)硬盤(pán)產(chǎn)品將會(huì)大量使用QLC閃存顆粒。

5.日常維護(hù)

在日常的工作和生活中,學(xué)會(huì)正確的使用固態(tài)硬盤(pán)并養(yǎng)成良好的使用習(xí)慣,可以讓固態(tài)硬盤(pán)更高效長(zhǎng)壽地工作。

設(shè)置分區(qū)4K對(duì)齊

固態(tài)硬盤(pán)和機(jī)械硬盤(pán)有著很大的區(qū)別,其中最影響使用的區(qū)別之一就是固態(tài)硬盤(pán)需要在使用前做好4K對(duì)齊。所謂4K對(duì)齊指的是符合“4K扇區(qū)”定義格式化過(guò)的硬盤(pán),并且按照“4K 扇區(qū)”的規(guī)則寫(xiě)入數(shù)據(jù)。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),如果把硬盤(pán)比作一個(gè)車(chē)庫(kù),4K對(duì)齊是該車(chē)庫(kù)中車(chē)輛停放的規(guī)則,數(shù)據(jù)就是車(chē)子,如硬盤(pán)沒(méi)有做4K對(duì)齊,就相當(dāng)于車(chē)子可以隨意停在車(chē)庫(kù)任意位置,這樣就一定會(huì)造成車(chē)子亂停放,車(chē)庫(kù)空間浪費(fèi)的情況,還可能出現(xiàn)因?yàn)榍懊娴能?chē)子亂停導(dǎo)致后來(lái)的車(chē)子停不進(jìn)車(chē)庫(kù)情況。

在電腦中為固態(tài)硬盤(pán)設(shè)置4K對(duì)齊的方法,大致有以下幾種。

  • 將固態(tài)硬盤(pán)格式化之后再通過(guò)【計(jì)算機(jī)管理】窗口設(shè)置4K對(duì)齊。
  • 使用電腦啟動(dòng)內(nèi)置分區(qū)工具軟件為固態(tài)硬盤(pán)設(shè)置4K對(duì)齊。
  • 使用ParagonAlignmentTool軟件對(duì)硬盤(pán)設(shè)置4K對(duì)齊。

具體設(shè)置方法非常簡(jiǎn)單,這里不再具體介紹。

為SATA接口固態(tài)硬盤(pán)打開(kāi)AHCI選項(xiàng)

對(duì)SATA接口的固態(tài)硬盤(pán)來(lái)說(shuō),在BIOS中開(kāi)啟AHCI模式的目的,是為了打開(kāi)NCQ功能(只有在AHCI模式下,才能打開(kāi)NCQ功能)。NCQ 功能簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是對(duì)讀寫(xiě)硬盤(pán)的指令,在執(zhí)行前優(yōu)化排序,減少尋道時(shí)間和潛伏期,以便更合理的讀寫(xiě)硬盤(pán)。即對(duì)要讀寫(xiě)的指令、數(shù)據(jù),分析排序進(jìn)行優(yōu)化,從而達(dá)到提升硬盤(pán)性能目的。

電腦硬件科普第06課,固態(tài)硬盤(pán)簡(jiǎn)介

當(dāng)我們使用SATA接口的固態(tài)硬盤(pán)時(shí),當(dāng)主板支持AHCI 功能時(shí),BIOS中的OnChip SATA Type 選項(xiàng)中,會(huì)顯示AHCI、RAID、SATA等模式供用戶選擇。開(kāi)啟AHCI后,大約可增加30%的固態(tài)硬盤(pán)讀寫(xiě)速度。

保證固態(tài)硬盤(pán)有20%可用容量

我們知道固態(tài)硬盤(pán)閃存顆粒有P/E擦寫(xiě)次數(shù)限制,因此現(xiàn)在的固態(tài)硬盤(pán)都有帶有均衡擦寫(xiě)技術(shù),復(fù)制到固態(tài)硬盤(pán)中的數(shù)據(jù)不會(huì)像機(jī)械硬盤(pán)那樣連續(xù)放在一起。當(dāng)一塊區(qū)塊當(dāng)前寫(xiě)入數(shù)據(jù)之后,馬上刪除掉,下次再寫(xiě)入時(shí),主控會(huì)將數(shù)據(jù)存放在其他區(qū)域, 以保持每個(gè)區(qū)塊的寫(xiě)入次數(shù)處于一個(gè)均衡的水準(zhǔn),不會(huì)讓一個(gè)區(qū)塊反復(fù)被擦寫(xiě)提前報(bào)廢掉。

電腦硬件科普第06課,固態(tài)硬盤(pán)簡(jiǎn)介

日常使用時(shí),電腦每天會(huì)向固態(tài)硬盤(pán)寫(xiě)入10-50GB的臨時(shí)文件數(shù)據(jù)。如果整個(gè)固態(tài)硬盤(pán)的剩余空間很小(例如不足5GB),而每天至少要寫(xiě)入10GB臨時(shí)數(shù)據(jù),剩余空間就會(huì)被反復(fù)擦寫(xiě),固態(tài)硬盤(pán)閃存顆粒的可擦寫(xiě)次數(shù)(P/E數(shù))很快就會(huì)被消耗殆盡,所以固態(tài)硬盤(pán)一定至少要保留20%的可用空間。

關(guān)閉磁盤(pán)整理

“磁盤(pán)碎片整理”工具是Windows系統(tǒng)自帶的功能,該功能的主要作用是將零碎的文件集中一起,方便機(jī)械硬盤(pán)讀寫(xiě)時(shí),磁頭可以盡快找到集中的文件,省去尋道時(shí)間。

電腦硬件科普第06課,固態(tài)硬盤(pán)簡(jiǎn)介

磁盤(pán)整理工具不適用于固態(tài)硬盤(pán)

而固態(tài)硬盤(pán)則是因?yàn)闆](méi)有磁頭與碟片,采用閃存顆粒的存儲(chǔ)方式,電荷尋道耗時(shí)幾乎為零。所以完全不需要磁盤(pán)碎片整理。

不僅如此,由于“磁盤(pán)碎片整理”程序的工作機(jī)制就是重新讀寫(xiě)數(shù)據(jù)并進(jìn)行排列,相當(dāng)于增加了固態(tài)硬盤(pán)閃存顆粒的擦寫(xiě)次數(shù)(P/E數(shù))。而閃存顆粒壽命與擦寫(xiě)次數(shù)是息息相關(guān)的,所以使用固態(tài)硬盤(pán)可以關(guān)閉系統(tǒng)的“磁盤(pán)碎片整理”功能。

6.未來(lái)之路

每一個(gè)能在民用消費(fèi)級(jí)領(lǐng)域叱咤風(fēng)云的存儲(chǔ)品牌,在更高端的企業(yè)級(jí)市場(chǎng)上一定有更深厚的技術(shù)底蘊(yùn),這句話放在Intel、三星和東芝等半導(dǎo)體存儲(chǔ)巨頭身上都是成立的。很多時(shí)候我們能買(mǎi)到的固態(tài)硬盤(pán)只不過(guò)是企業(yè)級(jí)開(kāi)發(fā)的副產(chǎn)品。未來(lái),現(xiàn)在的企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤(pán)或許就是我們家用固態(tài)硬盤(pán)的發(fā)展方向。

與很多人想象中企業(yè)級(jí)應(yīng)用財(cái)大氣粗可能有所不同,企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)體量雖然巨大,但也非常重視采購(gòu)成本和使用成本,同時(shí)還對(duì)穩(wěn)定性有更高的要求。因此,未來(lái)固態(tài)硬盤(pán)總的價(jià)格下降趨勢(shì)不會(huì)改變。

此外,技術(shù)上的共通性會(huì)讓企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)技術(shù)下放到民用領(lǐng)域成為可能,我們未來(lái)將可以用更低的價(jià)格買(mǎi)到更好用的固態(tài)硬盤(pán)。

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