了解固态硬盘,这一篇文章就够了!

随着信息的高速发展,电脑也成为了人们生活中常见的物品,而说到电脑,就不得不提硬盘了,发展至今,固态硬盘(SSD)成为硬盘中的主流,小编今天就通俗地跟大家讲讲SSD的相关知识。

O1/ 躺在硬盘里的小龙虾

这是一张计算机数据传输原理图:数据从硬盘出发,过了硬盘接口,上了总线的高速公路,并按照传输协议的规范、一路向西,最后到达CPU。

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打个比方,这是你网购小龙虾的过程:你是CPU,硬盘是小龙虾店铺。你说,给我来2斤龙虾;于是,硬盘开始接单、发货。

总线就是小龙虾走的路,乡间小道or高速公路;而传输协议就是小龙虾乘坐的交通工具,拖拉机or高级轿跑。

影响数据传输速度的因素有很多,但是,硬盘、硬盘接口、总线类型、传输协议才是完成一次数据交换的灵魂之所在。

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O2/ 固态硬盘KO掉机械硬盘

我们先从硬盘接口说起,这个东西、肉眼可见。固态硬盘,英文名字:Solid State Driver,所以,它又叫SSD。

与传统的机械硬盘比,SSD没有嗡嗡转动的电机、没有沉重的磁头,而是由纯芯片构成。所以,固态硬盘更轻、更快、更耐摔。

Oh,My God,买它买它~~

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O3/ 花样繁多的固态硬盘接口

在我们需要购买SSD的时候,你会发现SSD的品牌众多,而且、接口千姿百态,各式各样:SATA、mSATA、M.2、U.2、SAS、PCIE……你一阵眩晕。

下面这张图是当前主流的SSD接口类型。

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关于SSD接口更多的内容,可以阅读“固态硬盘(SSD)常见接口分类”一文。

O4/ 总线协议:SATA VS PCIE

要想富、先修路。前面我们提到了总线,总线:是计算机各功能部件之间传输信息的通信干线。说人话,总线就是数据传输要走的路。

在SSD存储领域,总线有SATA总线和PCIE总线;它俩最大的区别就是带宽,也可以说是,速度不同。

SATA总线就像乡间小道儿,又窄又泥泞,数据走SATA路,最高传输速度是600MB/s;但是,PCIE总线就像高速公路,数据走PCIE路,就像开了挂,最高传输速度可达2000MB/s,爽的不要不要的。

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当然,走乡间小道、还是走高速公路,还要看接口类型。

SATA接口只能走SATA总线;M.2接口的SSD绝大数走的是PCIE总线,也有少数是走SATA总线,买的时候,看清楚就行了。

O5/ 别晕,PCIE总线再细分

此外,还有一些M.2接口的SSD,商家会在详情页上标注PCIE 3.0 x4。其中,3.0是指PCIE总线的版本,x4是指总线的通道数量。

从2001年的1.0版本,到2015年的4.0版本,PCIE总线已经有了20年的历史。而目前,大多数主板、SSD接口使用的都PCIE3.0版本。

根据通道数量不同,PCIE3.0总线又分为x1、x2、x4、x8、x16。通道越多,带宽越高,读写速度越快。SSD固态多用x2、x4,而x8、x16多用在显卡上。

O6/ NVME,硬盘中的法拉利

更牛的是,越来越多的M.2接口 SSD开始支持NVME协议。打开京东,那些商品详情页上标有支持NVME协议的SSD总有一股撅嘴儿的傲娇。

SATA总线是泥泞的乡间小道,PCIE总线是高速公路,但是,在PCIE总线这条高速公路上蹬三轮儿?慢死你。

前面我们说过,传输协议就是交通工具;而NVME就像是法拉利,它是一辆超级轿跑,一脚油门就开出去老远。

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O7/ SSD的结构

关于那些乱七八糟的参数,理清了头绪。我们回归到SSD固态硬盘本身。一支SSD固态硬盘,最主要的是主控芯片、闪存芯片、缓存芯片。除此之外,还有电阻、电容、PCB板……各种器件。

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08/ SSD的大脑-主控

主控芯片就像人类的大脑、就像手机的CPU,它负责对海量的数据进行“调度”,让这些数据跑的更快、更稳、更有秩序,从而最大限度地挖掘SSD的潜能,延长SSD的寿命。

下面是一张SSD主控厂商列表图,全球最优秀、最知名的SSD芯片厂商都在这里,包括韩国的三星,日本的东芝,美国的英特尔、镁光、美满、西数、闪迪、希捷,中国台湾的慧荣、群联……

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安捷丽自主设计的两款主控AN55-Z01AAN55-Z01B均已量产,迈出了我们期待的中国“芯”坚定步伐。

09/ 最贵的存储颗粒

接下来,我们说最昂贵的闪存芯片。闪存芯片不只是一种,但NAND闪存是最常见的一种。

NAND闪存芯片,也叫NAND闪存颗粒,它是用来存储数据的,它决定SSD的容量。

NAND闪存芯片的工艺越高级,单颗芯片的存储容量就越高;硬盘的成本就越低、卖的就越便宜。

而根据NAND的存储密度不同,NAND闪存又分为SLC、MLC、TLC、QLC四种架构。

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SLC的存储密度最低,单位存储单元只能存储1bit的数据,也就是说,这1bit数据可以有0和1两种状态;MLC的密度稍大一些,单位存储单元能存储2bit的数据,11、10、01、00四种状态;TLC的密度又大大了一些,3bit/cell,所以,它有8种存储状态;QLC的存储密度最大大大大,4bit/cell,所以它有16种状态。

当然,密度越大,容量越高。

QLC颗粒早已不是容量之王,传说,5bit/cellPLC颗粒早已整装待发,而它的容量也会水涨船高,达到8T16T

10/ 靠谱率/价格 SLV>MLV>TLC>QLC

那么,是不是NAND的密度越大,SSD越好呢?当然不是。密度大了、容量高了、价格低了,但缺点也来了。

如果将NAND闪存比作是一座仓库,那么,SLCMLCTLCQLC四种类型的仓库里的货物依次增多,那个名叫“主控”的快递员寻找货物的时间就会依次增加。

SLC仓库里的货物就2件,噌一下子就找到了,速度最快;QLC仓库里的货物最多,找来找去、找来找去才找到,速度最慢。

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此外,状态越多,需要越多的电压变化:2种状态,需要2种电压;4种状态,需要4种电压;16种状态,需要16种电压……所以,它对主控的要求越高、挑战越大。

说点实际的,就是你翻箱倒柜来回找,箱子的的寿命肯定缩短。所以,SLC的擦写次数可达到1-10万次,而QLC的擦写次数只有500-1000次。

对于消费级、民用级的SSD来说,就是要在耐用和价格之间寻求平衡。

SLC虽然快快快的不行,但也贵贵贵的不行;QLC虽然容量大大大的不行,但也烂烂烂的不行。

所以,在SSD的消费市场上,TLC颗粒还是主力。

11/ 3D NAND-高楼平地起

最后,我们会发现,在一些SSD的铭牌上会标注:V-NAND。而且,96层堆叠3D NAND闪存像着了魔一样,成为厂商乐此不疲的卖点。

这种V-NAND64/96层堆叠、3D NAND又是什么鬼呢?

一句话,平面NAND就像是平房,而V-NAND/3D NAND就像是高楼大厦,容量被无限拓展。

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