縱觀近10年來硬體發展的步伐,cpu從單核發展到目前的10核,記憶體容量從128m發展到如今的8g起步,顯示卡電晶體數量從幾百萬發展到上百億,效能提公升的幅度之巨大恐怕無法用語言去形容,而且發展到了今天效能依舊飛速增長。而機械硬碟效能方除了在容量上有較大突破外。
在讀取效能上的發展到了今天可謂遇到了瓶頸,受限於****硬碟(機械硬碟)的結構限制,在讀寫效能上無法再度提公升,因此近年來硬碟都在儲存密度上下功夫。因此機械硬碟也成了高效能pc的最後乙個短板,直到固態硬碟出現的那一天,讀寫效能的這塊短板才真正被補上。
而固態硬碟的出現也不是一兩年了,在它剛出現的時期,容量低、售價高昂是它的最大短板,也注定成為了少數土豪高階玩家才選擇的產品,直到最近一兩年,隨著製造工藝不斷成熟,售價也持續走低,容量也在一直增長。究竟固態硬碟是什麼產品?他與機械硬碟又有什麼樣的不同?今天筆者就帶你揭曉關於固態硬碟的一一些小秘密。
固態硬碟與機械硬碟的差異:
固態硬碟是由控制單元和固態儲存單元組成的硬碟。固態硬碟的介質分為兩種,一種是採用快閃儲存器作為介質,另外一種是採用dram作為儲存介質,目前絕大多數固態硬碟採用的是快閃儲存器介質。
單元負責儲存資料,控制單元負責讀取、寫入資料。由於固態硬碟沒有普通硬碟的機械結構,也不存在機械硬碟的尋道問題,因此系統能夠在低於1ms的時間內對任意位置單元完成輸入、輸出操作。
機械硬碟與固態硬碟的混合硬碟一定程度上兼顧了容量與讀寫速度
機械硬碟即是溫徹斯特硬碟,其部件主要由:碟片,磁頭,碟片轉軸及控制電機,磁頭控制器,資料轉換器,介面,快取等幾個部分組成。磁頭可沿碟片的半徑方向運動,加上碟片每分鐘數千轉的高速旋轉,磁頭就可以定位在碟片的指定位置上進行資料的讀寫操作。而混合硬碟則是機械硬碟+固態硬碟相結合,比較好的兼顧了容量與速度,雖然在讀寫速度上遠不如真正固態硬碟。
固態硬碟與機械硬碟不同,零部件組成不像機械硬碟那樣。它分為三大部分組成:快閃儲存器顆粒、主控、快取。
快閃儲存器顆粒
快閃儲存器顆粒是固態硬碟的儲存單元,按照型別分為slc、mlc和tlc三種型別。在講解這三種型別的快閃儲存器區別之前,普及乙個詞:p/e。 什麼是p/e?p/e是指硬碟所有快閃儲存器單元都寫滿資料並擦除一次算作乙個p/e。也就是說,所有的快閃儲存器都要寫滿資料,才能算作固態硬碟的乙個p/e週期。假設乙個硬碟有6個快閃儲存器顆粒,當這六個快閃儲存器顆粒都寫滿資料後,就算消耗了一次p/e。
了解完p/e概念後,我們再來說說slc、mlc、tlc這三種顆粒的分類,目前市面上常見的mlc、tlc顆粒,slc屬於高階產品系列,高階原因除了讀寫效能出色外,更在於它的使用壽命:擦寫次數可達上萬次。而mlc具有2500~5000次p/e壽命,tlc具有500~2000次p/e壽命。
羊毛出在羊身上,slc快閃儲存器雖然p/e壽命較高,但是也帶來的**的水漲船高,一般僅用於企業級ssd硬碟使用,市場上主流的ssd主要是mlc和tlc顆粒(etlc也屬於tlc型別)。 而全球能生產快閃儲存器顆粒的廠商也只有六家,他們的產品均採用自家產的快閃儲存器顆粒(原廠快閃儲存器顆粒目前有intel、鎂光、三星、閃迪、東芝、金士頓)。
主控晶元作用類似於主機板的cpu,主要負責寫入與讀取處理的分配工作,資料分發和讀取就是靠這個器件來完成的。主控主要有arm、risc兩種架構,整體製造工藝處於55nm水平。主控的重要性等於一台電腦的cpu,運算能力越強。主控作用是負責將資料分發到各個快閃儲存器晶元,固態硬碟的資料儲存有些類似於raid5磁碟陣列的處理方法,也就是會把所有資料分別放在不同的快閃儲存器晶元中。
而快取顆粒則是充當記憶體的角色,當主控處理資料量未能及時分配到快閃儲存器顆粒時部分待處理資料變儲存在快取中。目前不是每個品牌固態硬碟都配備快取,是否需要快取還是由主控特性而決定,也有部分廠商將快取與主控封裝在一起,因此外觀上未能見到。
韌體
韌體作用相當於主機板的的bios程式,是負責硬體最底層與軟體的互動以及和主機板的資料交接,如果韌體出現問題,容易造成部分快閃儲存器被反覆擦寫,也就造成浪費p/e壽命,p/e擦寫壽命完結後,固態硬碟便會出現故障,無法再進行讀寫甚至檢測不到硬碟。某品牌固態硬碟更因為韌體問題而導致產品檢測不到硬碟(簡稱掉盤) 因此,韌體也是比較重要的,廠商也有推出相應的軟體方便消費者進行韌體公升級。
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