固態硬盤(Solid State Drives),簡稱固盤,固態硬盤(Solid State Drive)用固態電子存儲芯片陣列而制成的硬盤,由控制單元和存儲單元(FLASH芯片、DRAM芯片)組成。固態硬盤在接口的規范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤的完全相同,在產品外形和尺寸上也完全與普通硬盤一致。被廣泛應用于軍事、車載、工控、視頻監控、網絡監控、網絡終端、電力、醫療、航空、導航設備等領域。
其芯片的工作溫度范圍很寬,商規產品(0~70℃)工規產品(-40~85℃)。雖然成本較高,但也正在逐漸普及到DIY市場。由于固態硬盤技術與傳統硬盤技術不同,所以產生了不少新興的存儲器廠商。廠商只需購買NAND存儲器,再配合適當的控制芯片,就可以制造固態硬盤了。新一代的固態硬盤普遍采用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。
固態硬盤(SSD)如今已經不是新鮮的玩意,這幾年來普及速度非常之快,固態硬盤是由可擦寫的存儲顆粒組成的新形式存儲產品,可以用于臺式機、筆記本上,由于存儲介質的改變,大大提升了存儲速度。
但是仍有不少用戶面對固態硬盤持有懷疑或不解,由于種種原因至今仍遲遲不肯購買固態硬盤,這次筆者就為大家解答一些關于固態硬盤的小知識,幫你了解、挑選、使用固態硬盤。
顯然現在各大廠商在SSD這條路上,已經是義無反顧、堅持不懈、至死方休。而在容量上,NAND閃存也越來越不是事兒。
固態硬盤和普通硬盤的區別
如果你已經了解并下決心購買固態硬盤,完全可以忽略這段內容。
固態硬盤的物理構造:在一塊PCB焊上存儲和控制芯片,沒有機械部件。
在購買固態硬盤前的第一個問題,一定是:固態硬盤到底比機械硬盤好在哪里?固態硬盤由于物理構造上的不同,簡直比機械硬盤好太多了:它的體積小、重量輕、速度快、發熱低、結實、抗震性強、適應溫度范圍廣,性能衰減低。
實際上,目前市面上的固態硬盤,如果不出現故障,一般個人正常使用完全可以用五年以上。我們經常遇到的一個問題就是:電腦越來越慢,這就是機械硬盤的結構導致的,使用馬達驅動磁盤轉動,由搖臂控制探針讀取/寫入,這樣的工作形式導致時間久了必然會因為機械磨損、老化而降低運行速度。而固態硬盤由于是通過電路直接讀取存儲介質上的數據,完全不會因為使用時間增加而降低速度,直到由于存儲單元物理擦寫次數達到極限而完全損壞。
Q:固態硬盤比機械硬盤好在哪里?
A:速度快、小巧、耐用。
Q:固態硬盤只是開機快嗎?
A:并非如此,除了開機啟動時間短之外,固態硬盤在運行、安裝各種應用程序(包括軟件、游戲等等)的速度都遠遠快于機械硬盤。簡單的說,就是你在使用電腦的過程中,時時刻刻都能感受到固態硬盤帶來的改變。
Q:固態硬盤到底比機械硬盤快多少?
A:在持續讀寫速率上,固態硬盤是機械硬盤的3~5倍,隨機讀寫速率上,可達7倍以上。綜合下來,日常使用中至少可以快3倍以上。比如,解壓一個很大的壓縮報文件,機械硬盤如果需要半小時,固態硬盤可能僅需不到10分鐘,讀取游戲的時候,機械硬盤需要超過1分鐘,固態硬盤則僅需20秒。這些體驗當你沒有使用固態硬盤的時候并不會了解,但是一旦用過之后,99%的用戶都表示難以再忍受機械硬盤的速度。
Q:固態硬盤可靠性是不是比較差?
A:有一家國外網站做過存儲產品返修率的統計,結果顯示固態硬盤故障率反而低于機械硬盤。沒有100%不出問題的電子產品,但是現如今技術已經很成熟,說固態硬盤不可靠、容易出無問題,是毫無根據的。
如何買到好的固態硬盤?
在行業漲價的大背景下,我們在選擇固態硬盤產品的時候更是需要提高警惕,多多了解關于固態硬盤產品的參數和關鍵術語,多加斟酌和比較不同品牌,避免被不良商家的文字游戲所欺騙,慘遭“烈士墻”。那么,固態硬盤領域常見的專業術語到底有哪些?不良商販又都喜歡在固態硬盤的描述上玩哪些文字游戲?
關于產品接口:SATA/M.2/PCIe
目前,市面上銷售的消費級固態硬盤產品中,大都是SATA接口或是M.2接口(包括PCIe)。
先說SATA接口,其本質就是從傳統機械硬盤時代繼承下來的,最為主流的硬盤接口形態。由于脫胎于傳統機械盤,SATA接口具有極強的兼容性,幾乎所有種類的主板都能完美支持,也是目前市面上銷售量和普及量最廣泛的硬盤接口。
在固態硬盤時代,SATA接口一直保持著最高出貨量和市占率,也是一般網友朋友裝機首選的固態類型。與傳統機械盤時代不同的是,裝載固態硬盤的SATA接口在性能標準上,一般采用最高級別SATA Ⅲ,理論最高速度為6Gbps。
根據目前實際的應用情況而言,減去傳輸損耗,大部分基于SATA接口的固態硬盤的最終讀取性能應該在500MB/S以上,換句話說就是“在SATA Ⅲ下,固態硬盤的讀取速度低于500MB/S的,都是垃圾?!?/p>
再說M.2接口,所謂M.2接口就是為固態硬盤應運而生的新接口。根據固態硬盤大小,M.2接口的卡槽會有2280/2256等諸多尺寸,目前主流的M.2接口固態大小幾乎都是2280尺寸。
M.2接口本質上,可以理解為PCIe插槽,根據固態硬盤執行的傳輸協議不同,其傳輸性能也有著巨大的差異。正是有著傳輸協議的不同,M.2接口內部又可以簡單劃分為走PCIe通道的M.2接口和不走PCIe通道的M.2接口。
也就是說,在M.2接口的世界中,根據傳輸協議的不同還有著不同接口之分,這點尤其需要我們注意,這也是諸多不良商家最喜歡進行文字游戲欺瞞消費者的地方,執行PCIe通道的M.2接口在性能和造價上遠超普通M.2接口,但是二者在外觀形態上幾乎沒有多少區別。
消費者在選購M.2接口產品時,一定要通過資料查詢和再三確認,是否高價買了非PCIe通道的M.2接口產品。
關于傳輸協議:AHCI/NVMe
上文我們說到,根據傳輸協議不同,M.2接口產品的性能和造價有著巨大的差異。其實,在固態硬盤行業發展至今,最為主流的傳輸協議,其實也就有兩種。一種是AHCI協議,另一種是NVMe協議。
所謂AHCI,全稱為串行ATA高級主控接口/高級主機控制器接口,是在Intel的指導下,由多家公司聯合研發的接口標準,它允許存儲驅動程序啟用高級串行ATA功能。
對于AHCI協議的意義和功能,我們作為普通消費者無需進行詳細了解,唯一需要注意的是,在挑選和使用SATA接口固態硬盤的時候,一定要在主板設置中開啟AHCI模式。
這是因為,開啟AHCI模式后,能夠大幅縮短硬盤無用的尋道次數和縮短數據查找時間,這樣能讓多任務下的磁盤能夠發揮全部的性能和效應。根據相關性能測試,在AHCI模式開啟后,大約可增加30%的固態硬盤讀寫性能。
目前,市面上主流的SATA接口產品全都僅支持AHCI模式,同時部分M.2接口產品也支持AHCI。另外一個傳輸協議便是,近年來出于風口浪尖、代表著未來性能走向的NVMe協議。
所謂NVMe協議,是一種基于非易失性存儲器的傳輸規范,NVMe規范由包含90多家公司在內的工作小組所定制,Intel是主要領頭人,小組成員包括美光、戴爾、三星、Marvell、NetAPP、EMC、IDT等公司。
此規范目的在于充分利用PCI-E通道的低延時以及并行性,還有當代處理器、平臺與應用的并行性,在可控制的存儲成本下,極大的提升固態硬盤的讀寫性能,降低由于AHCI接口帶來的高延時,徹底解放SATA時代固態硬盤的極致性能。
換言之,NVMe協議的誕生就是為了從傳輸協議出發,進一步提升固態硬盤的實際讀寫性能,提高產品傳輸效率。一般來說,基于NVMe協議的固態硬盤在讀寫性能上都遠遠超過了SATA接口極限的6Gbps,接近1000MB/S。
除此之外,目前支持NVMe協議的固態硬盤在接口類型上,也幾乎都是M.2接口,走PCIe通道的,也就是說所有基于SATA接口的固態硬盤都無法支持NVMe協議傳輸協議,無法享受全新協議帶來的極限性能。
在這一點上,我們可以根據產品的最大讀取速度是否超過600MB/S作為簡單依據,進行協議判斷。
關于核心元件:閃存/主控
最后我們再聊簡單聊聊固態硬盤的核心元件,閃存顆粒和主控芯片。
閃存顆粒,又稱閃存,是一種非易失性存儲器,即在斷電的情況下依舊可以保存已經寫入的數據,而且是以固定的區塊為單位,而不是以單個的字節為單位。
根據用途和規格不同,閃存顆粒有很多不同的變種,今天我們主要討論的是用于固態硬盤等存儲設備中的、最為常用的NAND閃存顆粒。
NAND閃存顆粒,是閃存家族的一員,最早由日立公司于1989年研制并推向市場,由于NAND閃存顆粒有著功耗更低、價格更低和性能更佳等諸多優點,成為了存儲行業最為重要的存儲原料。
根據NAND閃存中電子單元密度的差異,又可以分為SLC(單層次存儲單元)、MLC(雙層存儲單元)以及TLC(三層存儲單元),此三種存儲單元在壽命以及造價上有著明顯的區別。
SLC(單層式存儲),單層電子結構,寫入數據時電壓變化區間小,壽命長,讀寫次數在10萬次以上,造價高,多用于企業級高端產品。
MLC(多層式存儲),使用高低電壓的而不同構建的雙層電子結構,壽命長,造價可接受,多用民用高端產品,讀寫次數在5000左右。
TLC(三層式存儲),是MLC閃存延伸,TLC達到3bit/cell。存儲密度最高,容量是MLC的1.5倍。 造價成本最低, 使命壽命低,讀寫次數在1000~2000左右,是當下主流廠商首選閃存顆粒。
隨著時代發展,NAND閃存顆粒的技術突飛猛進,并且逐漸形成了幾大超大規模的專業閃存顆粒制造商,這些能夠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。
它們分別是三星、東芝、閃迪、英特爾、SK海力士、美光等六家顆粒制造商,據統計它們六家的閃存產能幾乎占據了NAND閃存市場近9成的市場比重,幾乎所有的工藝的創造和升級,都是由這么幾家原廠所主導。
我們在挑選固態硬盤的時候,可以從閃存顆粒出發,盡量選擇以上六大原廠生產的閃存顆粒的固態硬盤。至于主控芯片,顧名思義就如同PC中的CPU,相當于固態硬盤的大腦,承擔著指揮、運算以及協調的作用。
其具體作用表現在,一是合理調配數據在各個閃存芯片上的負荷,讓所有的閃存顆粒都能夠在一定負荷下正常工作,協調和維護不同區塊顆粒的協作,二則是承擔了整個數據中轉,連接閃存芯片和外部SATA接口,三則是負責固態硬盤內部各項指令的完成,諸如trim、CG回收、磨損均衡。
鑒于目前各大主控芯片廠商在絕對性能上的差異并不明顯,主要的幾大主控芯片廠商,慧榮、群聯、Marvell、以及三星、東芝自家研發等都是比較優質的選擇,唯一需要注意的是主控芯片的老舊和穩定性問題。
我們在選擇固態硬盤主控時,可以根據通過網絡查詢到底有多少廠商采用此款主控方案,進行簡答判斷,畢竟作為高度壟斷的行業,固態硬盤廠商可供選擇的方案也就寥寥數家,多數廠商都在使用的主控方案,雖不能說一定是最佳方案,但一定是最為穩妥的方案。
總結:
從接口到協議,再到核心控件,希望這些固態硬盤產品的常識可以在一定程度上幫助大家,在選購固態硬盤的時候,提供參考,避免因不了解而上當受騙,畢竟固態硬盤產品正處高位,被騙還是會肉疼。
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