固态硬盘是什么及作用

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固态硬盘是什么及作用

　　固态硬盘是由控制单元和存储单元组成，简单的说就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘。以下是小编帮大家整理的固态硬盘是什么及作用，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

　　固态硬盘(Solid State Drive、IDE FLASH DISK)是由控制单元和存储单元(FLASH芯片)组成，简单的说就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的相同，在产品外形和尺寸上也与普通硬盘一致。其芯片的工作温度范围很宽(-40~85℃)。目前广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域。虽然目前成本较高，但也正在逐渐普及到DIY市场。由于固态硬盘技术与传统硬盘技术不同，所以产生了不少新兴的存储器厂商。厂商只需购买NAND存储器，再配合适当的控制芯片，就可以制造固态硬盘了。新一代的固态硬盘普遍采用SATA-2接口及SATA-3接口。

　　分类

　　固态硬盘的存储介质分为两种，一种是采用闪存(FLASH芯片)作为存储介质，另外一种是采用DRAM作为存储介质。

　　基于闪存的固态硬盘

　　基于闪存的固态硬盘(IDE FLASH DISK、Serial ATA Flash Disk)：采用FLASH芯片作为存储介质，这也是我们通常所说的SSD。它的外观可以被制作成多种模样，例如：笔记本硬盘、微硬盘、存储卡、U盘等样式。这种SSD固态硬盘最大的优点就是可以移动，而且数据保护不受电源控制，能适应于各种环境，但是使用年限不高，适合于个人用户使用。在基于闪存的固态硬盘中，存储单元又分为两类：SLC(Single Layer Cell 单层单元)和MLC(Multi-Level Cell多层单元)。SLC的特点是成本高、容量小、但是速度快，而MLC的特点是容量大成本低，但是速度慢。MLC的每个单元是2bit的，相对SLC来说整整多了一倍。不过，由于每个MLC存储单元中存放的资料较多，结构相对复杂，出错的几率会增加，必须进行错误修正，这个动作导致其性能大幅落后于结构简单的SLC闪存。此外，SLC闪存的优点是复写次数高达100000次，比MLC闪存高10倍。此外，为了保证MLC的寿命，控制芯片都校验和智能磨损平衡技术算法，使得每个存储单元的写入次数可以平均分摊，达到100万小时故障间隔时间(MTBF)。

　　基于DRAM的固态硬盘

　　基于DRAM的固态硬盘：采用DRAM作为存储介质，目前应用范围较窄。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，美中不足的是需要独立电源来保护数据安全。

　　接口类型

　　SSD固态硬盘主流接口类型分为：

　　SATA接口：SATA SATAII SATA3.0

　　PATA(IDE接口)：IDE44PIN IDE40PIN

　　PCI-E接口：mSATA PCIE(IDE) PCIE(SATA)ZIF:ZIF接口等

　　拓展：固态硬盘参数知识

　　固态硬盘参数1闪存颗粒

　　固态硬盘是通过NAND 闪存颗粒(U盘都会用到的)来存储数据，因此，闪存颗粒尤为重要。其是由内部若干个储存电荷的Cell(存储单元)组合而成，Cell的种类决定了闪存颗粒的种类;根据Cell的种类，可分为SLC、MLC、TLC颗粒。

　　(不同种类颗粒内的Cell示意图，0与1代表存储的数据)

　　SLC: 一个存储单元存1bit的数据

　　MLC：一个存储单元存2bit的数据

　　TLC：一个存储单元存3bit的数据

　　在一个存储单元里面要表示多种数据就要采用不同的电压来区分，因此对于较高的电压，增压的过程与低电压相比需要更长的时间来完成，因此TLC访问数据时间最长，其次为MLC，最快为SLC。

　　闪存颗粒速度排行：SLC>MLC>TLC

　　说完闪存颗粒的速度，就不得不提一下闪存颗粒另外一大指标-----寿命。SSD的寿命很大一部分是取决于闪存颗粒的类型，SSD的寿命指标为P/E次数(完全擦写)，1次P/E指硬盘完全写满一次并且擦除一次(由于工作原理不同，普通HDD硬盘不存在P/E限制)。SLC闪存多用于企业级存储，其擦写次数能达10万次，稳定性最好;目前25nm的MLC颗粒P/E 3000~5000次，TLC颗粒的P/E也有1000次以上，1000次P/E的概念:举个栗子对于100G的SSD而言，每天写满100G，能用1000天，大概能用三年的样子。专注TLC三万年的三(丧)星，旗下的TLC颗粒的840evo 120G网上测试的极限擦写次数竟达3409P/E，写入406.68 TB ，可见TLC的寿命也不容小觑。

　　闪存颗粒寿命排行：SLC>MLC>TLC

　　近几年主控芯片的发展，致使廉价的TLC也开始步入固态硬盘的市场，更多低价格的TLC固态硬盘开始普及，不过TLC的本身的缺陷仍然不容忽视，由于TLC单个存储单元存在8种电压状态，彼此之间容易出错，所以就不能不校验了，速度就由此拖慢，这也与市面上TLC的SSD用旧出现掉速的情况有关。TLC闪存的稳定性也是要考量的一大因素，没有强大的主控支持，也救不了TLC的固态硬盘，要挑一些具有相对成熟的主控芯片的产品。

　　闪存颗粒价格排行：SLC>MLC>TLC

　　小结：SLC闪存除企业与某些土豪外，实在不是我们寻常人的玩具。而MLC以其适中的寿命与性能，成为大部分的电脑发烧友、部分设计师、游戏玩家之必备(买买买)，将大型单机游戏放进去更有强大读盘buff(增益效果)。而在日常使用中，不强调性能，仅是日常办公需要，看看开机秒数的，或者预算略紧的，不妨考虑下TLC，毕竟老话说得好：再慢的SSD也比hdd跑得快。

　　固态硬盘参数2主控芯片

　　主控就如cpu那样，在SSD中负责调度，控制和管理SSD，是SSD的数据中枢，不仅如此主控还负责ECC纠错、耗损平衡、坏块映射、读写缓存、垃圾回收以及加密等一系列的功能。

　　SSD市面上基本有这几家主控厂商：Marvell，Samsung，JMF，慧荣SMI，Indilinx，SandForce，群联Phison。

　　Marvell：中高端产品比较容易见到它的身影，其主控稳定，跑分不含水分，可谓中流砥柱，在主控中担当大哥的角色。多数中端MLC产品采用的是Marvell的主控，诸如浦科特，英睿达，镁光。要挑选中高端的SSD，该主控也是不错的选择。

　　Samsung：三星自家的主控，只用在自家的SSD产品上，配合自家的3D V-NAND闪存，产品的口碑不错。

　　JMF：主打低端市场，较为低端的主控，特点为性能不佳但便宜，采用此主控的SSD有影驰战将系列等，需求不高而又预算不多者可以考虑。

　　慧荣SMI : 同上，中低端产品较多，相对JMF而言好那么一丢丢，感觉略为中庸吧。

　　Indilinx：早些年之前，ocz(饥饿鲨)收购了indilinx，研发了自家的独立主控barefoot(目前出到第三代)，旗下的Vertex系列和Vector系列均采用该主控，饥饿鲨的主控也是杠杆的。

　　SandForce：与marvell相比稍差一些，自家独特的压缩算法，对持续读写(持续读写可不是性能的重要指标，后面会提到)有独特加成，跑分或许有些猫腻，不过其压缩算法也提升了SSD的寿命。Intel，东芝，金士顿等都有采用过该家的主控。

　　群联Phison：同smi主打中低端市场，算是稳定，但是同样的比较中庸。

　　小结：此处只提供一些主控的口碑作参考，毕竟SSD单看主控还不行，还要配合闪存芯片，注重SSD性能的朋友们买SSD时就要多多留意下主控了，若是日常应用不高的朋友们看看就好oo

　　固态硬盘参数3接口

　　SSD的接口分为四种，即SATA接口，mSATA接口，M.2接口(NGFF)以及PCI-E接口。

　　SATA接口：SATA接口是当下最常见的硬盘形态，外观尺寸基本与笔记本2.5寸普通硬盘(HDD)相当。此类SSD绝大部分采用了SATA 3.0接口，其理论最大传输速度为600MB/s;随着技术发展，SATA接口正日益成为阻止SSD变得更快的关键因素。但其具有升级方便、价格相对较低等特点，适合台式机及旧笔记本升级、更换之用。

　　普通SATA接口的SSD

　　mSATA接口：mSATA接口的出现，是专门适应SSD小型化的需要，在SSD开始普及的前几年，扮演了关键的角色。由于从普通SATA改进而来，其接口速度与SATA相当;但尺寸则要小许多，以便于安装在笔记本狭小的空间当中，同时不会影响既有SATA硬盘。在接口带宽也成为了瓶颈之时，其逐渐被M.2接口取代。

　　mSATA接口的SSD

　　M.2接口 : M.2接口(也称NGFF)作为mSATA的继承者，拥有着更小巧、更快速的特点。M.2接口分为Socket 2和Socket 3两类形态，Socket 3接口使用PCI-E x4通道，理论带宽可达4GB/s，如同火箭。Socket 2接口可使用SATA和PCI-E x2通道，使用SATA通道的同普通SATA硬盘相似，速度上限为600MB/s;而PCI-E x2最大的读取速度可以达到700MB/s，写入也能达到550MB/s。

　　价格方面，M.2整体成本比普通SATA硬盘稍高，尤以Socket 3产品最为高贵(如三星950PRO);其他产品相同容量下的价格也比SATA形态者多出100~200元。不过现今新型笔记本中，不少都配备了M.2接口，这样可以在不影响原有HDD硬盘的情况下进行升级，还是值得的。

　　【注意①】并不是有M.2接口的主板都支持所有M.2的SSD，还要看主板的M.2支持哪一种通道(SATA通道or PCI-E 通道)，通常笔记本支持SATA通道较多，台式机所用M.2支持PCI-E通道较多，也有的主板同时支持两种通道。所以在购买前，要查清楚自己电脑的M.2接口支持哪一种通道。

　　主板上的m.2接口

　　【注意②】M.2接口SSD具有不同尺寸，长度有30mm、42mm、60mm、80mm、110mm 共五种(宽度固定)，网上所说的2242即宽度22mm长度42mm的意思。通常笔记本会规定M.2 SSD最大支持的长度，这是由主板上固定的螺丝位置决定的(台式机主板有的话一般不受限制)，因此购买M.2 SSD也要考虑长度哦

　　PCI-E接口:

　　PCI-E接口SSD仅能在桌面平台使用，其基于PCI-E 4x通道，充裕的带宽使其性能得以充分发挥。以Intel 750系列为例，其连续读取速度达2400MB/s，连续写入1200Mb/s(相当于SATA形态SSD的四倍，甚至更多)。只有大中型企业以及一部分土豪可以承受。

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