搞机升级固态硬盘一定要明白它的工作原理

进入2018年,价格一直走高的SSD固态硬盘终于赢来了降价,本人当初买的三星750价格曾一度上涨了200大洋,2018年SSD降价的原因其实很简单,那就是经过了前两年的厂商大规模转产、生产线改造、闪存颗粒缺货后,2018年各大厂商生产线恢复正常,大容量的3D NAND技术也发展成熟,开足马力生产。因此闪存颗粒与SSD产量大增,从前两年的供不应求变成了供过于求,价格自然也就大降了。马上双十一了,各种降价、3C数码优惠卷满天飞,打算升级电脑硬件的朋友一定不要错过这个机会。
      
接下来,简单为大家小科普下SSD。
 
固态硬盘(Solid State Drives)简称SSD,是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘,由控制单元和存储单元组成。

        分类
        固态硬盘的存储介质分为两种:一种是闪存(FLASH芯片),另外一种是DRAM。
        基于闪存的固态硬盘是固态硬盘的主要类别,主要由控制芯片,缓存芯片和闪存芯片构成。其中控制芯片主要承担数据调配、数据中转以及连接闪存芯片和外部SATA接口。缓存芯片主要用于辅助控制芯片进行数据处理。而闪存芯片则是用于数据读写。

 
        此外,基于闪存的固态硬盘中存储单元又分:SLC(Single Level Cell)单层存储单元、MLC(Multi Leveled Cell)多层存储单元以及TLC( Triple-cell-per-bit)三层存储单元等。
        在SLC架构中,每Cell可存储1bit数据, MLC架构中每Cell可以存储2bit数据,而TLC架构每Cell可以存储3 bit数据。

      存储原理
      Flash的最小存储单元是晶浮栅晶体管,对应于磁盘中的一个bit的存储单元。SSD中,在存储单元晶体管的栅(Gate)中,注入不同数量的电子,通过改变栅的导电性能,来改变晶体管的导通效果,从而实现对不同状态的记录和识别。在SLC架构中,栅中的电子数目多与少,带来的只有两种导通状态,对应读出的数据就只有0/1;MLC架构中,栅中电子数目不同时,可以读出多种状态,能够对应出00/01/10/11等不同数据。
        因此,SSD数据处理都要进行加电处理,加电的过程等同于HDD硬盘的数据写入操作,断电的过程电位恢复,相当于HDD硬盘的擦除。数据完整的一次P/E循环就是NAND的写入循环。因为P/E循环次数是有限的,这也就直接影响到SSD的寿命。但是根据存储架构的不同,SDD的寿命也是有差别的。
        由于SLC结构简单,在写入数据时电压变化的区间小,所以寿命较长,传统的SLC NAND闪存可以经受10万次的读写。而且因为一组电压即可驱动,所以其速度更好;而 MLC采用较高的电压驱动,通过不同级别的电压在一个块中记录两组位信息,这样就可以将原本SLC的记录密度理论提升一倍。不过,MLC的缺点也很明显,其写入寿命较短,读写方面的能力也比SLC低;.TLC采用三层存储单元,因此可以以较低的成本实现更大的容量。但是,由于TLC拥有多达8个电平状态,因此在电位控制上更加复杂,特别是写入速度会大受影响,延迟增加。加之众多的电平状态,其使用寿命更短。
        基于DRAM的固态硬盘是采用DRAM作为存储介质,应用范围较窄。它仿效传统硬盘的设计,可被绝大部分操作系统的文件系统工具进行卷设置和管理,并提供工业标准的PCI和FC接口用于连接主机或者服务器。应用方式可分为SSD硬盘和SSD硬盘阵列两种。它是一种高性能的存储器,而且使用寿命很长。但是基于DRAM的固态硬盘的费用也是非常昂贵,因为基于DRAM的固态硬盘内部必须持续供电,而且还得为其做备份。

      固态硬盘 VS 传统机械硬盘
      优点:
        1、 固态硬盘没有风扇和机械马达,所以没有噪音。
        2、 快速随机读取,读取速度快。
        3、 启动快,没有电机加速旋转的过程。
        4、 固态硬盘比传统的硬盘工作温度范围大。普通的硬盘驱动器只能在5到55摄氏度范围内工作。而固态硬盘可在-10~70摄氏度工作,一些工业级的固态硬盘还可在-40~85摄氏度,甚至更大的温度范围下工作。
        5、 内部不存在机械活动因此不怕碰撞、冲击、振动。
        6、 相对固定的读取时间。由于寻址时间与数据存储位置无关,因此磁盘碎片不会影响读取时间。
      缺点:
        1、 价格贵,当然随着现在技术的发展,SSD价格逐渐偏向亲民化,但是对比同等容量的HDD来说还是依然显贵。
        2、 普遍容量较低,这是相对HDD主流为TB级而言。当然不久前三星就发布了目前世界上容量最大的硬盘——16TB,且为SSD。虽然三星未公布它的价格,但不难想象对于我们普通用户来说,只有仰望的份了。
        3、 数据损坏难以恢复。一般的机械式硬盘如果发生损坏,通过数据恢复也许还能挽回一部分数据,但是如果是固态存储,一但芯片发生损坏,想要恢复几乎不可能。
        4、 写入寿命有限(基于闪存)。一般闪存写入寿命为1万到10万次,特制的可达100万到500万次,然而整台计算机寿命期内,文件系统的某些部分(如文件分配表)的写入次数仍将超过这一极限。

      说在最后
        传统机械硬盘和SSD各有优势,现在一般的装机方案都是SSD+机械硬盘,保证速度的同时,又保证大容量存储,随着技术和工艺的发展,现在SSD也达到了TB级别,价格也越来越亲民,希望大家都用上价格便宜速度又快的SSD。

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