關(guān)于固態(tài)硬盤知識(shí)的介紹
關(guān)于固態(tài)硬盤知識(shí)的介紹
固態(tài)硬盤(Solid State Drives)，簡(jiǎn)稱固盤，固態(tài)硬盤(Solid State Drive)用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列而制成的硬盤，由控制單元和存儲(chǔ)單元(FLASH芯片、DRAM芯片)組成。固態(tài)硬盤在接口的規(guī)范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤的完全相同，在產(chǎn)品外形和尺寸上也完全與普通硬盤一致。被廣泛應(yīng)用于軍事、車載、工控、視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)終端、電力、醫(yī)療、航空、導(dǎo)航設(shè)備等領(lǐng)域。
關(guān)于固態(tài)硬盤知識(shí)的介紹
1基于閃存類：
基于閃存的固態(tài)硬盤(IDEFLASH DISK、Serial ATA Flash Disk)：采用FLASH芯片作為存儲(chǔ)介質(zhì)，這也是通常所說(shuō)的SSD。它的外觀可以被制作成多種模樣，例如：筆記本硬盤、微硬盤、存儲(chǔ)卡、U盤等樣式。這種SSD固態(tài)硬盤最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以移動(dòng)，而且數(shù)據(jù)保護(hù)不受電源控制，能適應(yīng)于各種環(huán)境，適合于個(gè)人用戶使用。[1] 一般它擦寫次數(shù)普遍為3000次左右，以常用的64G為例，在SSD的平衡寫入機(jī)理下，可擦寫的總數(shù)據(jù)量為64G X 3000 = 192000G，假如你是個(gè)變態(tài)視頻王每天喜歡下載視頻看完就刪每天下載100G的話，可用天數(shù)為192000 / 100 = 1920，也就是 1920 / 366 = 5.25 年。如果你只是普通用戶每天寫入的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)低于10G，就拿10G來(lái)算，可以不間斷用52.5年，再如果你用的是128G的SSD的話，可以不間斷用104年!這什么概念?它像普通硬盤HDD一樣，理論上可以無(wú)限讀寫，
2基于DRAM的固態(tài)硬盤
基于DRAM的固態(tài)硬盤：采用DRAM作為存儲(chǔ)介質(zhì)，目前應(yīng)用范圍較窄。它仿效傳統(tǒng)硬盤的設(shè)計(jì)、可被絕大部分操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)工具進(jìn)行卷設(shè)置和管理，并提供工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的PCI和FC接口用于連接主機(jī)或者服務(wù)器。應(yīng)用方式可分為SSD硬盤和SSD硬盤陣列兩種。它是一種高性能的存儲(chǔ)器，而且使用壽命很長(zhǎng)，美中不足的是需要獨(dú)立電源來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)安全。
3基于DRAM類：
基于DRAM的固態(tài)硬盤：采用DRAM作為存儲(chǔ)介質(zhì)，應(yīng)用范圍較窄。它仿效傳統(tǒng)硬盤的設(shè)計(jì)，可被絕大部分操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)工具進(jìn)行卷設(shè)置和管理，并提供工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的PCI和FC接口用于連接主機(jī)或者服務(wù)器。應(yīng)用方式可分為SSD硬盤和SSD硬盤陣列兩種。它是一種高性能的存儲(chǔ)器，而且使用壽命很長(zhǎng)，美中不足的是需要獨(dú)立電源來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)安全。DRAM固態(tài)硬盤屬于比較非主流的設(shè)備。
基本結(jié)構(gòu)
1基于閃存的固態(tài)硬盤是固態(tài)硬盤的主要類別，其內(nèi)部構(gòu)造十分簡(jiǎn)單，固態(tài)硬盤內(nèi)主體其實(shí)就是一塊PCB板，而這塊PCB板上最基本的配件就是控制芯片，緩存芯片(部分低端硬盤無(wú)緩存芯片)和用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的閃存芯片。
2市面上比較常見(jiàn)的固態(tài)硬盤有LSISandForce、Indilinx、JMicron、Marvell、Phison、Goldendisk、Samsung以及Intel等多種主控芯片。主控芯片是固態(tài)硬盤的大腦，其作用一是合理調(diào)配數(shù)據(jù)在各個(gè)閃存芯片上的負(fù)荷，二則是承擔(dān)了整個(gè)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，連接閃存芯片和外部SATA接口。不同的主控之間能力相差非常大，在數(shù)據(jù)處理能力、算法，對(duì)閃存芯片的讀取寫入控制上會(huì)有非常大的不同，直接會(huì)導(dǎo)致固態(tài)硬盤產(chǎn)品在性能上差距高達(dá)數(shù)十倍。
固態(tài)硬盤和傳統(tǒng)硬盤的區(qū)別
1固態(tài)硬盤的接口規(guī)范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤幾近相同，外形和尺寸也基本與普通的 2.5英寸硬盤一致。
2固態(tài)硬盤具有傳統(tǒng)機(jī)械硬盤不具備的快速讀寫、質(zhì)量輕、能耗低以及體積小等特點(diǎn)，同時(shí)其劣勢(shì)也較為明顯。盡管IDC認(rèn)為SSD已經(jīng)進(jìn)入存儲(chǔ)市場(chǎng)的主流行列，但其價(jià)格仍較為昂貴，容量較低，一旦硬件損壞，數(shù)據(jù)較難恢復(fù)等;并且亦有人認(rèn)為固態(tài)硬盤的耐用性(壽命)相對(duì)較短。
3影響固態(tài)硬盤性能的幾個(gè)因素主要是：主控芯片、NAND閃存介質(zhì)和固件。在上述條件相同的情況下，采用何種接口也可能會(huì)影響SSD的性能。
4主流的接口是SATA(包括3Gb/s和6Gb/s兩種)接口，亦有PCIe 3.0接口的SSD問(wèn)世。
5由于SSD與普通磁盤的設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)讀寫原理的不同，使得其內(nèi)部的構(gòu)造亦有很大的不同。一般而言，固態(tài)硬盤(SSD)的構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，并且也可拆開(kāi);所以我們通?？吹降挠嘘P(guān)SSD性能評(píng)測(cè)的文章之中大多附有SSD的內(nèi)部拆卸圖。
6而反觀普通的機(jī)械磁盤，其數(shù)據(jù)讀寫是靠盤片的高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的氣流來(lái)托起磁頭，使得磁頭無(wú)限接近盤片，而又不接觸，并由步進(jìn)電機(jī)來(lái)推動(dòng)磁頭進(jìn)行換道數(shù)據(jù)讀取。所以其內(nèi)部構(gòu)造相對(duì)較為復(fù)雜，也較為精密，一般情況下不允許拆卸。一旦人為拆卸，極有可能造成損害，磁盤無(wú)法正常工作。這也是為何在對(duì)磁盤進(jìn)行評(píng)測(cè)時(shí)，我們基本看不到關(guān)于磁盤拆卸圖的原因。
優(yōu)點(diǎn)
1讀寫速度快：采用閃存作為存儲(chǔ)介質(zhì)，讀取速度相對(duì)機(jī)械硬盤更快。固態(tài)硬盤不用磁頭，尋道時(shí)間幾乎為0。持續(xù)寫入的速度非常驚人，固態(tài)硬盤廠商大多會(huì)宣稱自家的固態(tài)硬盤持續(xù)讀寫速度超過(guò)了500MB/s!固態(tài)硬盤的快絕不僅僅體現(xiàn)在持續(xù)讀寫上，隨機(jī)讀寫速度快才是固態(tài)硬盤的終極奧義，這最直接體現(xiàn)在絕大部分的日常操作中。與之相關(guān)的還有極低的存取時(shí)間，最常見(jiàn)的7200轉(zhuǎn)機(jī)械硬盤的尋道時(shí)間一般為12-14毫秒，而固態(tài)硬盤可以輕易達(dá)到0.1毫秒甚至更低。
2防震抗摔性：傳統(tǒng)硬盤都是磁碟型的，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在磁碟扇區(qū)里。而固態(tài)硬盤是使用閃存顆粒(即mp3、U盤等存儲(chǔ)介質(zhì))制作而成，所以SSD固態(tài)硬盤內(nèi)部不存在任何機(jī)械部件，這樣即使在高速移動(dòng)甚至伴隨翻轉(zhuǎn)傾斜的情況下也不會(huì)影響到正常使用，而且在發(fā)生碰撞和震蕩時(shí)能夠?qū)?shù)據(jù)丟失的可能性降到最小。相較傳統(tǒng)硬盤，固態(tài)硬盤占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。
3低功耗：固態(tài)硬盤的功耗上要低于傳統(tǒng)硬盤。
4無(wú)噪音：固態(tài)硬盤沒(méi)有機(jī)械馬達(dá)和風(fēng)扇，工作時(shí)噪音值為0分貝。基于閃存的固態(tài)硬盤在工作狀態(tài)下能耗和發(fā)熱量較低(但高端或大容量產(chǎn)品能耗會(huì)較高)。內(nèi)部不存在任何機(jī)械活動(dòng)部件，不會(huì)發(fā)生機(jī)械故障，也不怕碰撞、沖擊、振動(dòng)。由于固態(tài)硬盤采用無(wú)機(jī)械部件的閃存芯片，所以具有了發(fā)熱量小、散熱快等特點(diǎn)。
5工作溫度范圍大：典型的硬盤驅(qū)動(dòng)器只能在5到55攝氏度范圍內(nèi)工作。而大多數(shù)固態(tài)硬盤可在-10~70攝氏度工作。固態(tài)硬盤比同容量機(jī)械硬盤體積小、重量輕。固態(tài)硬盤的接口規(guī)范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤的相同，在產(chǎn)品外形和尺寸上也與普通硬盤一致。其芯片的工作溫度范圍很寬(-40~85攝氏度)。
6輕便：固態(tài)硬盤在重量方面更輕，與常規(guī)1.8英寸硬盤相比，重量輕20-30克。
缺點(diǎn)
容量：固態(tài)硬盤最大容量?jī)H為4TB
壽命限制：固態(tài)硬盤閃存具有擦寫次數(shù)限制的問(wèn)題，這也是許多人詬病其壽命短的所在。閃存完全擦寫一次叫做1次P/E，因此閃存的壽命就以P/E作單位。34nm的閃存芯片壽命約是5000次P/E，而25nm的壽命約是3000次P/E。隨著SSD固件算法的提升，新款SSD都能提供更少的不必要寫入量。一款120G的固態(tài)硬盤，要寫入120G的文件才算做一次P/E。普通用戶正常使用，即使每天寫入50G，平均2天完成一次P/E，3000個(gè)P/E能用20年，到那時(shí)候，固態(tài)硬盤早就被替換成更先進(jìn)的設(shè)備了(在實(shí)際使用中，用戶更多的操作是隨機(jī)寫，而不是連續(xù)寫，所以在使用壽命內(nèi)，出現(xiàn)壞道的機(jī)率會(huì)更高)。另外，雖然固態(tài)硬盤的每個(gè)扇區(qū)可以重復(fù)擦寫100000次(SLC)，但某些應(yīng)用，如操作系統(tǒng)的LOG記錄等，可能會(huì)對(duì)某一扇區(qū)進(jìn)行多次反復(fù)讀寫，而這種情況下，固態(tài)硬盤的實(shí)際壽命還未經(jīng)考驗(yàn)。不過(guò)通過(guò)均衡算法對(duì)存儲(chǔ)單元的管理，其預(yù)期壽命會(huì)延長(zhǎng)。SLC有10萬(wàn)次的寫入壽命，成本較低的MLC，寫入壽命僅有1萬(wàn)次,而廉價(jià)的TLC閃存則更是只有可憐的500-1000次。
3售價(jià)高：市場(chǎng)上的128GB 固態(tài)硬盤產(chǎn)品的價(jià)格大約在在550元人民幣左右，而256GB的產(chǎn)品價(jià)格大約在950元人民幣(2014年價(jià)格)左右。計(jì)算下來(lái)，每GB價(jià)格在4.2元人民幣(2014年價(jià)格)左右，依然比傳統(tǒng)機(jī)械硬盤每 GB 0.3元人民幣(2014年價(jià)格)的價(jià)格高出了十幾倍。市場(chǎng)上128GB MLC(多層單元)固態(tài)硬盤，一般價(jià)格為550元(2014年)左右,部分較型號(hào)甚至達(dá)到750元左右。而這個(gè)價(jià)錢足夠買一個(gè)容量3TB的傳統(tǒng)硬盤了。128GB SLC(單層單元)固態(tài)硬盤價(jià)格則高達(dá)2000元以上。
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