關于固態(tài)硬盤,你必須知道一些

隨著固態(tài)硬盤的崛起尝艘,價格也是越來越低演侯,裝機搭配一塊固態(tài)硬盤成為了幾乎所有電腦的標配。PC電腦硬件之間的木桶效應背亥,本來機械硬盤時代的短板被固態(tài)硬盤彌補了一段秒际,但是固態(tài)硬盤的結構簡單,制造技術低狡汉,如果你愿意娄徊,自己也能DIY一塊固態(tài)硬盤,然而這也間接導致市場魚龍混雜盾戴,如何選購成為了一個難題嵌莉。但是不用擔心,因為有一句經典的話可以解決任何問題捻脖,加錢可以解決你百分之99的問題锐峭,如果不能解決,可能是錢加的不夠多可婶。

我以前也寫了簡單的固態(tài)硬盤的選購沿癞,也寫過一篇評測,還是覺得加錢真的什么都不是事矛渴,雖然這樣椎扬,但是還是為了那些喜歡再深入一些的小伙伴寫下這篇文章惫搏。

內部組成

SSD簡單說由五部分構成:主控芯片,閃存蚕涤,外置緩存顆粒筐赔,PCB板以及外殼。

主控:主控類似于CPU進行固態(tài)硬盤的內部運算揖铜,主控很重要茴丰。

閃存:存儲小姐姐的地方。

外置緩存:某些型號沒有外置緩存天吓,有些集成在主控內部贿肩,有些特殊設計不需要很大緩存所以沒有,類似于內存龄寞。

SLC緩存:大幅提升固態(tài)硬盤爆發(fā)速度的技術汰规。

PCB板:把主控、閃存顆粒物邑、外置緩存顆粒等其他芯片焊接在上面的的板子溜哮,類似于主板。

外殼色解,鐵殼子或者塑料盒子茂嗓。

一 閃存顆粒(最灰色的地方)

1 閃存顆粒廠商

三星鎂光海力士東芝等等,最大的就是三家冒签,三星在抛、英特爾(鎂光,合作建廠)萧恕、東芝刚梭。其他顆粒也有美光的大S顆粒,還有其他的一些封裝廠票唆,例如威剛朴读,群聯(lián)。能生產顆粒最重要的晶圓的就是那么最大的三家走趋,其他廠家要么生產的少衅金,要么就是拿生產的晶圓自己封裝成你所能看到的閃存顆粒。

2 顆粒類型

眾所周知的SLC簿煌、MLC氮唯、TLC、QLC以及特殊的3D Xpoint閃存顆粒姨伟。

3 顆粒的簡單原理

不同的閃存顆粒簡單點說就是單位面積儲存的數據不同惩琉,增加儲存的數據量,可以增加單位面積的數據儲存上限夺荒,但是會造成壽命和性能的降低瞒渠。

SLC顆粒:NAND閃存的始祖良蒸,具有十萬次的P/E壽命,(就是十萬次擦寫壽命伍玖,就是相當于把盤寫滿嫩痰,然后刪除),同時具有很高的速度窍箍,但是成本高串纺,單位密度低,民用幾乎看不到仔燕。

MLC顆粒:具有3000——10000次的P/E壽命造垛,速度表現尚可魔招,不過主流市場現在也很少了晰搀,能買到的要么二手,要么大船貨办斑,已經基本退出了主流市場外恕,但是還是可以買到的,價格中等乡翅。

TLC顆粒:具有500-1000次的P/E壽命鳞疲,速度較慢,但是有SLC緩存的加持蠕蚜,短時間速度表現也很不錯尚洽,加上有很多針對TLC的主控芯片,為2TLC普及添磚加瓦靶累。家用主流市場現在幾乎都是TLC顆粒腺毫,但是商用或者大型數據處理中心還是以MLC,SLC為主挣柬。

QLC顆粒:最近出現的顆粒潮酒,在市場上還是較少的,但是壽命和速度表現較差邪蛔,暫時不推薦急黎,如果日后技術成熟了,買來作為倉庫還是不錯的侧到。

Intel 3D xpoint顆粒:具有極高的壽命勃教,民用可以作為傳家寶級別,介于DRAM和NAND之間的速度匠抗,第一代約有1%DRAM的速度故源,但是那也比NAND強非常多,隨機讀寫性能碾壓NAND戈咳。

原理:閃存顆粒原理很復雜心软,后面如果大家有興趣我可以把我以前看過的資料搬運過來壕吹,簡單點說就是閃存顆粒如果要數據讀寫,需要將電子穿過一個類似電容的場删铃,不然電子亂跑耳贬,加電壓以后電子順著場做運動穿過電容中間的二氧化硅,然后讀寫數據猎唁。就像一道水閘咒劲,加電壓水閘降低,水就流過去了诫隅。(可能不是很準確腐魂,但是這是我能想到的最簡單的方法,有點硬核)逐纬,這里附上一張網上找到的圖蛔屹,幫助理解。

SLC閃存有0豁生、1兩種狀態(tài)兔毒,可以表示1bit數據;MLC閃存有11甸箱、10育叁、01、00四種狀態(tài)芍殖,可以表示2bit數據豪嗽;TLC閃存有111、110豌骏、101龟梦、100、011肯适、010变秦、001、000八種狀態(tài)框舔,可以表示3bit數據蹦玫,說這些和耐用性有什么關系呢?問題在于刘绣,閃存單元每次編程或擦除的電子穿越過程都會導致硅氧化物的損耗樱溉。這東西本來就只有區(qū)區(qū)10納米的厚度,每進行一次電子穿越就會變薄一些纬凤。也正因為如此福贞,硅氧化物越來越薄,耐用性自然就更差了停士。

  硅氧化物損耗得差不多之后挖帘,原子鍵就會斷裂完丽,部分電子可能會在穿越過程中被困在氧化物中,導致負電荷積累拇舀,使得閃存單元再次編程的時候抵消控制柵極的部分電壓逻族。擦寫時間也會因此延長,因為在達到何時的電壓之前需要更長時間骄崩、更高的加壓聘鳞。主控制器是無法改變編程和擦寫電壓的。如果原本設計的電壓值工作異常要拂,主控就會嘗試不同的電壓抠璃,這自然需要時間,也會給硅氧化物帶來更多壓力脱惰。

  簡單地說搏嗡,SLC的電壓狀態(tài)最少,可以容忍電壓的更大變化枪芒,MLC的四種狀態(tài)也基本可以接受彻况,TLC的八種就太多了谁尸,電壓可變余地很小舅踪。在不清楚確切的所需電壓之時,就不得不將同樣的電壓分成八份(SLC良蛮、MLC分別只要兩份和四份)抽碌。在使用過程中,編程和擦寫一個TLC閃存單元所需要的時間也越來越長决瞳,最終達到嚴重影響性能货徙、無法接受的地步,閃存區(qū)塊也就廢了皮胡。(這段網上找到的痴颊,我覺得寫的不錯,講的很清楚明白)


4 顆粒封裝

其實顆粒并不是所看到的一個大黑片屡贺,里面其實是一個晶圓小塊蠢棱,然后外面是黑色樹脂包裹保護以及一些走線

整體過程是:晶圓廠挑選晶圓——切割——再次檢測——封裝。

晶圓第一步挑選完后會有一部分被淘汰甩栈,這部分通過某些渠道流出泻仙,下游廠商切割,屏蔽壞的部分量没,成為黑片玉转。

第二步切割以后,將切壞了的淘汰殴蹄,被下游封裝廠得到究抓,封裝后成為白片猾担,例如大S顆粒,白片比黑片好刺下,不是不能用垒探,但這是好的白片,差的白片一般用去做儲存卡怠李,U盤等圾叼,但是還是有廠商做固態(tài)硬盤。差的白片和黑片差不多捺癞,白片不能一棒子打死夷蚊,但是也不能直接武斷同意。

第三步再次檢測后留下的就是正片髓介,正片廠商封裝完成后就成為了我們看到的顆粒惕鼓。

二 主控

如果將顆粒比作馬,那么主控就是鞭子唐础,驅使管理顆粒箱歧。沒有主控,顆粒只能是莽夫一膨。一個好的固態(tài)硬盤呀邢,一般主控也不會很差。主控廠商有三星(對豹绪,又是三星)价淌,Intel,慧榮瞒津,美滿(Marvell蝉衣,也稱馬牌),群聯(lián)(phison)巷蚪,智威等病毡。

一般三星的主控只用在自家的固態(tài)硬盤上,Intel研究出來也是只給自己家企業(yè)級固態(tài)用屁柏。


慧榮
美滿

主控功能

SLC緩存:將TLC變成只儲存1bit的數據啦膜,那么這塊就成為了SLC緩存,但是畢竟TLC終究是TLC前联,緩存用完后便會原形畢露功戚。

TRIM:TRIM,垃圾回收機制似嗤,因為固態(tài)硬盤和機械硬盤寫入擦除方式不同啸臀,固態(tài)硬盤寫入數據最小是page頁,擦除就是block塊,類似于寫入是可以寫入1KB數據乘粒,但是擦除時不能只擦除1KB豌注,需要擦除100KB(舉例,實際不是這樣的大械破肌)轧铁。所以需要把部分沒用的數據挪到一起,湊夠一個塊旦棉,然后一次擦除齿风。七彩虹有一款SL500就沒有這個功能,我用過绑洛,那是一個陽光明媚的下午救斑,我用著PSXD的整機,關機以后卻發(fā)現再也打不開了真屯,然后通過排除脸候,確定問題是固態(tài),嗯绑蔫,就是這樣运沦,那臺電腦我只用了半年,10次P/E都沒到配深,現在它的配件應該隨著咸魚散落到了全國各地携添。固態(tài)應該進入了垃圾堆,早知道我把顆粒留下來說不動以后能做個U盤凉馆,都怪當初年少無知薪寓。。澜共。。锥腻。嗦董。

磨損均衡:一個塊不能一直擦除寫入,需要大家雨露均沾瘦黑,不然一直用一個塊京革,容易用壞了,這就是磨損均衡幸斥。

三 接口以及協(xié)議

接口決定了速度的上限匹摇,不管你固態(tài)實際多快。
接口:SATA和mSATA甲葬,M.2廊勃,PCIE這四個常見的

協(xié)議:SATA和部分走SATA通道的M.2固態(tài)對應AHCI協(xié)議。走PCIE通道的M.2就是NVME協(xié)議经窖。


1 SATA和mSATA接口

SATA在臺式機上是必定有的一個接口坡垫,mSATA在比較老的筆記本上有梭灿,大概4年前的應該就是這個接口較多,如果是老的三四代U冰悠,稍微好一些的本子應該有這個接口堡妒,我的一個本子就有,不過后來少見了溉卓,因為有了M.2接口皮迟。SATA現在基本是3.0和2.0的較多,理論上2.0是3Gbps桑寨,3.0速度6Gbps万栅,能夠達到750MB/S的速度,實際上大部分都是500M/S西疤,也有少于這個的廉價硬盤烦粒。

2 M.2接口

關于M.2接口的說明M.2接口有兩種B-key和M-key,后者是走PCIEx4通道代赁,前者x2通道扰她,速度不太一樣,體驗差不多芭碍。以前我的這塊金士頓A1000就是Bkey徒役,有兩個缺口,正面看缺口在左邊是Bkey陣腳是6個窖壕。下面的PM981是Mkey忧勿,缺口在右邊,針腳5個瞻讽。


3 PCIEx4通道

吧PCIEx4固態(tài)做到PCIE插卡上鸳吸,可以增加體積增強散熱以及其他功能,例如斷電保護等速勇。同時也能獲得直通CPU的PCIE通道晌砾,獲得更快的速度提升,但是較低的平臺會和顯卡搶占通道烦磁,畢竟直通CPU的PCIE通道很珍貴养匈。一般其他的都是南橋提供的,速度比不上直連的都伪。

四 DRAM緩存

SSD的DRAM緩存作用是儲存 映射表數據呕乎,有些固態(tài)硬盤沒有外置的緩存,但是集成在主控內部陨晶,叫做SRAM猬仁。映射表數據就像是一個賬本,記錄著顆粒哪些地方儲存著什么數據,哪些是沒用的數據逐虚,在垃圾回收時可以方便很多聋溜。

這部分緩存還有緩沖作用,如果要在510KB無效空間中存放4KB數據叭爱,需要先擦除512KB撮躁,再寫入4KB,緩存可以存儲多個4KB數據买雾,等到一定量后一次擦除寫入把曼,減小寫放大±齑可以可到近乎順序寫入的速度嗤军。

五 掉電保護

掉電保護可以保護SSD中正在讀寫的數據,簡單點說就是有一些掉電保護電容晃危,供電時電容充電叙赚,意外斷電后電容放電,讓固態(tài)硬盤把未完成的數據完成僚饭,再映射表中做好記錄震叮,使固態(tài)硬盤通電后還能繼續(xù)使用。一般民用數據沒那么重要鳍鸵,考慮到成本原因苇瓣,也是售價原因,家用的沒這個功能偿乖,但是PCIE直連CPU的固態(tài)硬盤有击罪,但是有一個這類硬件的通用缺點,那就是貴贪薪。一般這個功能企業(yè)級SSD都有媳禁。

六 OP容量

固態(tài)硬盤除了能看到的那部分空間,還有一部分隱藏空間古掏,這部分就是OP容量损话。當部分SSD原來的空間損壞后,這些隱藏的空間頂上去來提升SSD壽命槽唾。

七 其他

寫放大:前面提到過,如果要在512KB無效空間中存放4KB數據光涂,需要先擦除512KB庞萍,再寫入4KB,這就是寫放大忘闻,寫入4KB钝计,卻要擦除512KB,這是128倍的放大,不過一般沒有這么極端私恬,寫放大造成了不必要的擦除债沮,降低壽命。擦一次是這么久本鸣,如果是很多次呢疫衩,那么浪費的時間就體現在速度上,降低了性能荣德。所以減小寫放大不僅提升性能闷煤,還延長壽命。

OP空間:雖然OP空間越大越好涮瞻,但是高于一定量便沒有意義鲤拿,購買時一般也不會標注出來,所以不必非常在意署咽。

日常使用:如果沒什么必要,不要經常擦寫固態(tài)硬盤窒升,這會降低壽命家淤。所以固態(tài)硬盤240G及以下最好就是別分區(qū)了絮重,因為單個分區(qū)小了,可能需要重新刪除一些東西督怜。這個不完全狠角,基本看個人喜好丰歌,只是建議。

通過這篇文章一些東西看出眼溶,SSD是有壽命的堂飞,而且更短一些,尤其TLC壽命和SLC比都不是一個數量級枢泰,所以廠商有很多方法保證SSD壽命铝噩。經常擦寫降低壽命,主控不好降低壽命薄榛,顆粒不好壽命更低。所以選購這三個方面成為了三個需要考慮的最重要的方面丽啡。

所以選購時硬猫,你不知道顆粒怎么樣,主控你也不會知道詳細型號坑雅,愿意去查可以網上找評測衬横,不愿意蜂林,那么加錢。以240G為例矮锈,一般1元1G的用著就沒問題苞笨,不排除被坑的那種子眶。1元以上1G的就是高性能的范疇臭杰,1元1G以下的也能用,但是肯定就不會是好的主控射窒,不會是好的顆粒将塑,正片基本不用想点寥。

八 廢話

每次都喜歡講一些廢話艾疟,需求決定了市場,沒有需求就沒有市場敢辩,為什么黑片橫行蔽莱,因為有人用戚长,誰會用盗冷,不懂的小白同廉,懂的整機商人仪糖。利用信息的不對稱賺取一些黑色利益,沒什么對錯迫肖,你有你的理由锅劝,我有我的理由蟆湖,法律也沒說不能賣故爵,我也說了能用抽兆,但是總歸是不好的烛谊,就像我評測的那塊金勝SSD竖配,入選京東十佳固態(tài)硬盤适掰。不懂得人看到這里槐臀,想想應該還不錯瞬欧,那么就買了晦鞋。

固態(tài)硬盤說了這么多娜谊,作用是什么确买,那我告訴你的就是芭商,提升實際體驗,讓你游戲少一些卡退搀缠,不要進LOL就卡出來铛楣,進游戲快一些,開機快一些艺普,打開應用快一些簸州,提升性能?沒有歧譬,不能提升你CPU岸浑,GPU速度。你要是覺得沒用瑰步,我也懶得和你犟矢洲,你花錢的,你說沒用就沒用面氓,和我沒一毛錢的關系兵钮。

網上很多流言蜚語,淘寶成天喂小編吃屎的人不在少數舌界,為什么掘譬?寫的東西毫無用處,打廣告呻拌,誰都是為了生活葱轩,我寫一些東西為了過濾一些沒用的東西,不過還是那么一句話藐握,好心救不了想死的鬼靴拱,且行且珍惜。

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