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认识SSD固态硬盘

晨洋宝贝 2016-6-18 09:45


  固态硬盘(Solid State Drive),简称固盘,英文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(FLASH芯片、DRAM芯片)以及缓存单元组成。区别于机械硬盘由磁盘、磁头等机械部件构成,整个固态硬盘结构无机械装置,全部是由电子芯片及电路板组成。

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图一

  根据固态硬盘的定义,我们可以知道固态硬盘的内部结构,其实就是由三大部分:主控芯片、闪存颗粒、缓存单元构成。

固态硬盘的大脑:主控芯片
  正如同CPU之于PC一样,主控芯片其实也和CPU一样,是整个SSD固态硬盘的核心器件,其作用一是合理调配数据在各个闪存芯片上的负荷,二则是承担了整个数据中转,连接闪存芯片和外部SATA接口。
  不同的主控之间能力相差非常大,在数据处理能力、算法上,对闪存芯片的读取写入控制上会有非常大的不同,直接会导致固态硬盘产品在性能上产生很大的差距。

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图二

  当前主流的主控芯片厂商有 marvell 迈威(俗称“马牌”)、SandForce、siliconmotion慧荣、phison群联、jmicron智微等。而这几大主控厂商,又都有着自己的相应特点,应用于不同层级的固态产品。

核心器件:闪存颗粒单元

  作为硬盘,存储单元绝对是核心器件。在固态硬盘里面,闪存颗粒则替代了机械磁盘成为了存储单元。
  闪存(Flash Memory)本质上是一种长寿命的非易失性(在断电情况下仍能保持所存储的数据信息)的存储器,数据删除不是以单个的字节为单位而是以固定的区块为单位。

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图三

  在固态硬盘中,NAND闪存因其具有非易失性存储的特性,即断电后仍能保存数据,被大范围运用。

  根据NAND闪存中电子单元密度的差异,又可以分为SLC(单层次存储单元)、MLC(双层存储单元)以及TLC(三层存储单元),此三种存储单元在寿命以及造价上有着明显的区别。

  SLC(单层式存储),单层电子结构,写入数据时电压变化区间小,寿命长,读写次数在10万次以上,造价高,多用于企业级高端产品。

  MLC(多层式存储),使用高低电压的而不同构建的双层电子结构,寿命长,造价可接受,多用民用高端产品,读写次数在5000左右。

  TLC(三层式存储),是MLC闪存延伸,TLC达到3bit/cell。存储密度最高,容量是MLC的1.5倍。 造价成本最低, 使命寿命低,读写次数在1000~2000左右,是当下主流厂商首选闪存颗粒。

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图四

  当前,固态硬盘市场中,主流的闪存颗粒厂商主要有toshiba东芝、samsung三星、Intel英特尔、micron美光、skhynix海力士、sandisk闪迪等。

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图五

  由于闪存颗粒是固态硬盘中的核心器件,也是主要的存储单元,因而它的制造成本占据了整个产品的70%以上的比重,极端一点说,选择固态硬盘实际上就是在选择闪存颗粒。

锦上添花:缓存芯片

  缓存芯片,是固态硬盘三大件中,最容易被人忽视的一块,也是厂商最不愿意投入的一块。和主控芯片、闪存颗粒相比,缓存芯片的作用确实没有那么明显,在用户群体的认知度也没有那么深入,相应的就无法以此为噱头进行鼓吹。

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图六
  实际上,缓存芯片的存在意义还是有的,特别是在进行常用文件的随机性读写上,以及碎片文件的快速读写上。由于固态硬盘内部的写入机制,导致固态硬盘在读写小文件和常用文件时,会不断将数据整块的写入缓存,进而导出到闪存颗粒,这个过程需要大量缓存维系。特别是在进行大数量级的碎片文件的读写进程,缓存的作用更是明显,直接影响运行速度和写入次数甚至闪存颗粒的寿命。这也解释了为什么没有缓存芯片的固态硬盘在用了一段时间后,开始掉速。

  当前,缓存芯片市场规模不算太大,主流的厂商基本也集中在南亚、三星、金士顿等。根据最新消息,无外置缓存的固态硬盘产品将于不久后问世,虽然很早之前就有诸如sandforce2281 自带缓存主控产品,但是市场反响却差强人意,不知道最新的无外置缓存的固态硬盘的表现如何,也请大家拭目以待。

  总结:主控芯片、闪存颗粒、缓存芯片,这三者有机的结合在一块PCB板上,构成了SSD固态硬盘的整体形态。我们在选购SSD固态硬盘或是评价SSD固态硬盘的时候,可以从这三者出发,进行产品性能的预估,避免被有些商贩鼓吹的高速读写,蒙蔽双眼。

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原作者: 巴山之云 来自: 迅维网

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最新评论

引用 バ幸福De右岸 2016-6-15 14:21
帖子不错 加分鼓励
引用 翔睿电脑 2016-6-16 08:47
意思是固态盘的寿命是不长的了?
引用 バ幸福De右岸 2016-6-16 14:05
翔睿电脑 发表于 2016-6-16 08:47
意思是固态盘的寿命是不长的了?

不是的 要注意使用方法
引用 奇难维修 2016-6-16 14:11
不错!!学习了!!!!
引用 qwe3543 2016-6-16 14:16
了解  了解 下,
引用 yidong158 2016-6-16 16:36
翔睿电脑 发表于 2016-6-16 08:47
意思是固态盘的寿命是不长的了?

现在正规厂家出的SSD固态硬盘,寿命和普通机械硬盘没啥差别。
引用 翔睿电脑 2016-6-17 11:12
yidong158 发表于 2016-6-16 16:36
现在正规厂家出的SSD固态硬盘,寿命和普通机械硬盘没啥差别。

哦哦,,学习了
引用 foxava 2016-6-18 07:45
固态硬盘以后会成主流。
引用 バ幸福De右岸 2016-6-18 09:43
foxava 发表于 2016-6-18 07:45
固态硬盘以后会成主流。

固态速度快 声音小 以后的主流
引用 misssky 2016-6-18 09:55
缓存芯片还是很重要的。
引用 牵蜗牛散步 2016-6-18 17:11
现在装机大部分都用固态了。
引用 阿牛小神 2016-6-19 02:29
现在装机大部分都用固态了。
引用 バ幸福De右岸 2016-6-19 11:19
牵蜗牛散步 发表于 2016-6-18 17:11
现在装机大部分都用固态了。

嗯  速度 快
引用 lyj1103297379 2016-6-19 17:17
固态确实快
引用 lyj1103297379 2016-6-19 17:17
固态确实快
引用 shifu545 2016-6-19 19:46
换了固态确实快了很多,开始以为mlc多层造价高,原来和光盘一个道理
引用 君亚电子 2016-6-19 21:06
固态盘的技术需要进一步的发展
引用 xiaozhanga 2016-6-19 22:06
v装机大部分都用固态很快
引用 バ幸福De右岸 2016-6-20 13:33
xiaozhanga 发表于 2016-6-19 22:06
v装机大部分都用固态很快

固态是现在的主流了

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