固態(tài)硬盤簡介

固態(tài)硬盤簡介（SolidStateDisk或SolidStateDrive，簡稱

SSD）僅名片大小的固態(tài)硬盤固態(tài)硬盤的內(nèi)部

固態(tài)硬盤（SolidStateDrives），簡稱固盤，固態(tài)硬盤（SolidStateDrive）用固態(tài)電子存儲芯片陣列而制成的硬盤，由控制單元和存儲單元（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、監(jiān)控、電力、醫(yī)療、航空、導(dǎo)航設(shè)備等領(lǐng)域。雖然成本較高，但也正在逐漸普及到DIY市場。新一代的固態(tài)硬盤普遍采用SATA-2接口、SATA-3接口、SAS接口、PCI-E接口。固態(tài)硬盤的存儲介質(zhì)分為兩種，一種是采用閃存（FLASH芯片）作為存儲介質(zhì)，另外一種是采用DRAM作為存儲介質(zhì)。1、基于閃存的固態(tài)硬盤（IDEFLASHDISK、SerialATAFlashDisk）：采用FLASH芯片作為存儲介質(zhì)，這也是我們通常所說的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、存儲卡、優(yōu)盤等樣式。這種SSD固態(tài)硬盤最大的優(yōu)點就是可以移動，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，但是使用年限不高，適合于個人用戶使用。在基于閃存的固態(tài)硬盤中，存儲單元又分為兩類：SLC（SingleLayerCell單層單元）和MLC（Multi-LevelCell多層單元）。一、分類SLC的特點是成本高、容量小、但是速度快，而MLC的特點是容量大成本低，但是速度慢。MLC的每個單元是2bit的，相對SLC來說整整多了一倍。不過，由于每個MLC存儲單元中存放的資料較多，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，出錯的幾率會增加，必須進(jìn)行錯誤修正，這個動作導(dǎo)致其性能大幅落后于結(jié)構(gòu)簡單的SLC閃存。此外，SLC閃存的優(yōu)點是復(fù)寫次數(shù)高達(dá)100000次，比MLC閃存高10倍。此外，為了保證MLC的壽命，控制芯片都校驗和智能磨損平衡技術(shù)算法，使得每個存儲單元的寫入次數(shù)可以平均分?jǐn)?，達(dá)到100萬小時故障間隔時間(MTBF)。2、基于DRAM的固態(tài)硬盤采用DRAM作為存儲介質(zhì)，目前應(yīng)用范圍較窄。它仿效傳統(tǒng)硬盤的設(shè)計、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PCIe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器，而且使用壽命很長，美中不足的是需要獨立電源來保護(hù)數(shù)據(jù)安全。1956年，IBM公司發(fā)明了世界上第一塊硬盤。1973年，IBM提出“溫徹斯特”（Winchester）技術(shù)，奠定了硬盤發(fā)展方向。1970年，StorageTek公司(SunStorageTek)開發(fā)了第一個固態(tài)硬盤驅(qū)動器。1989年，世界上第一款固態(tài)硬盤出現(xiàn)。2006年3月，三星率先發(fā)布一款32GB容量的固態(tài)硬盤筆記本電腦，2007年1月，SanDisk公司發(fā)布了32GB固態(tài)硬盤產(chǎn)品。2008年9月，憶正MemoRightSSD的正式發(fā)布，標(biāo)志著中國企業(yè)加速進(jìn)軍固態(tài)硬盤行業(yè)。2010年2月，鎂光發(fā)布了全球首款SATA6Gbps接口固態(tài)硬盤，突破了SATAII接口300MB/s的讀寫速度。2010年底，瑞耐斯Renice推出全球第一款高性能mSATA固態(tài)硬盤并獲取專利權(quán)。2012年，蘋果公司在筆記本電腦上應(yīng)用容量為512G的固態(tài)硬盤。2012年7月，Goldendisk深圳云存科技推出全球第一款體積最小的CFast固態(tài)硬盤。二、發(fā)展歷程基于閃存的固態(tài)硬盤是固態(tài)硬盤的主要類別，其內(nèi)部構(gòu)造十分簡單，固態(tài)硬盤內(nèi)主體其實就是一塊PCB板，而這塊PCB板上最基本的配件就是控制芯片，緩存芯片（部分低端硬盤無緩存芯片）和用于存儲數(shù)據(jù)的閃存芯片。1、主控芯片市面上比較常見的固態(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，合理調(diào)配數(shù)據(jù)在各個閃存芯片上的負(fù)荷，承擔(dān)了整個數(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，對閃存芯片的讀取寫入控制上會有非常大的不同，直接會導(dǎo)致固態(tài)硬盤產(chǎn)品在性能上的較大差距。三、基本結(jié)構(gòu)2、緩存芯片主控芯片旁邊是緩存芯片，固態(tài)硬盤和傳統(tǒng)硬盤一樣需要高速的緩存芯片輔助主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。這里需要注意的是，有一些廉價固態(tài)硬盤方案為了節(jié)省成本，省去了這塊緩存芯片，這樣對于使用時的性能會有一定的影響。3、閃存芯片除了主控芯片和緩存芯片以外，PCB板上其余的大部分位置都是NANDFlash閃存芯片了。NANDFlash閃存芯片又分為SLC（單層單元）MLC（多層單元）以及TLC（三層單元)NAND閃存。四、固態(tài)硬盤與機(jī)械硬盤的比較固態(tài)硬盤相比機(jī)械硬盤，有以下優(yōu)點：1、體積小，啟動快，沒有電機(jī)加速旋轉(zhuǎn)的過程；2、不用磁頭，快速隨機(jī)讀取，讀延遲極??；3、相對固定的讀取速度，由于尋址時間與數(shù)據(jù)存儲位置無關(guān)，因此磁盤碎片不會影響讀取時間；4、寫入速度快（基于DRAM），硬盤的I/O操作性能佳，能夠明顯提高需要頻繁讀寫的系統(tǒng)的性能；5、無噪音，工作溫度范圍大，低容量的基于閃存的固態(tài)硬盤在工作狀態(tài)下能耗與發(fā)熱量較小，但高端或大容量產(chǎn)品能耗較高；6、出現(xiàn)機(jī)械錯誤的可能性很低，不怕碰撞、沖擊和震動；機(jī)械/固態(tài)硬盤外觀比較

側(cè)面看兩款硬盤機(jī)械/固態(tài)硬盤內(nèi)部比較

固態(tài)硬盤缺點：

1、成本高、容量小，相比機(jī)械硬盤，一般的固態(tài)硬盤容量小得多，雖然目前容量較大的固態(tài)硬盤也有1000GB的，但價錢方面，目前一個固態(tài)盤的價錢是機(jī)械硬盤的3-5倍甚至幾十倍。2、壽命相對短，一般閃存的固態(tài)硬盤寫入壽命為1萬到10萬次，特制的可達(dá)100萬到500萬次，這對U盤或其他數(shù)碼產(chǎn)品來說不算什么，但固態(tài)硬盤在系統(tǒng)上的寫入速度會很容易超過這個極限。3、數(shù)據(jù)損壞后難以恢復(fù)。一旦在硬件上發(fā)生損壞，如果是傳統(tǒng)的磁盤或者磁帶存儲方式，通過數(shù)據(jù)恢復(fù)也許還能挽救一部分?jǐn)?shù)據(jù)。但是如果是固態(tài)存儲，一但芯片發(fā)生損壞，要想在碎成幾瓣或者被電流擊穿的芯片中找回數(shù)據(jù)那幾乎就是不可能的。4、固態(tài)硬盤更容易收到某些外界因素的不良影響。如斷電（基于DRAM的固態(tài)硬盤尤甚）、磁場干擾、靜電等。5、能耗較高，基于DRAM的固態(tài)硬盤在任何時候的能耗都高于傳統(tǒng)硬盤，尤其是關(guān)閉時仍需供電，否則數(shù)據(jù)丟失。對于固態(tài)硬盤的使用和保養(yǎng)，最重要的是：在機(jī)械硬盤時代養(yǎng)成的“良好習(xí)慣”，未必適合固態(tài)硬盤。1、不要使用碎片整理固態(tài)硬盤的擦寫次數(shù)是有限制，碎片整理會大大減少固態(tài)硬盤的使用壽命。而禁用可以降低硬盤讀寫頻率。2、小分區(qū)一塊128G的固態(tài)硬盤，廠商一般會標(biāo)稱120G，預(yù)留了一部分空間。但如果在分區(qū)的時候只分100G，留出更多空間，固態(tài)硬盤的性能表現(xiàn)會更好。這些保留空間會被自動用于固態(tài)硬盤內(nèi)部的優(yōu)化操作，如磨損平衡、垃圾回收和壞塊映射。這種做法被稱之為“小分區(qū)”。3、保留足夠剩余空間固態(tài)硬盤存儲越多性能越慢。而如果某個分區(qū)長期處于使用量超過90%的狀態(tài)，固態(tài)硬盤崩潰的可能性將大大增加，必須讓固態(tài)硬盤分區(qū)保留