固態硬盤SSD內部結構是怎樣的

　　固態硬盤(Solid State Drive)，簡稱SSD(固盤)，是用固態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)以及緩存單元組成，現在很多用戶都在使用，容量大，讀取和存儲速度又快，那么內部結構組成是怎樣的呢，如果你有興趣的話，可以看看小編給大家科普的固態硬盤內部結構知識。

　　固態硬盤內部結構詳解

　　下面我們簡單的聊了聊關于固態硬盤的發展歷程，以及固態硬盤行業當下的市場格局，而這些都是比較大比較宏觀的東西。今天，將從微觀出發，從固態硬盤本身出發，簡單剖析固態硬盤的內外構造，讓更多的人知道固態硬盤究竟長什么樣子。

　　SSD主要由電子芯片及電路板組成：

　　根據固態硬盤的定義，我們可以知道固態硬盤的內部結構，其實就是由三大塊主控芯片、閃存顆粒、緩存單元構成，那么接下來，我們逐一來看。

　　1、固態硬盤大腦：主控芯片

　　正如同CPU之于PC一樣，主控芯片其實也和CPU一樣，是整個固態硬盤的核心器件，其作用一是合理調配數據在各個閃存芯片上的負荷，二則是承擔了整個數據中轉，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，在數據處理能力、算法上，對閃存芯片的讀取寫入控制上會有非常大的不同，直接會導致固態硬盤產品在性能上產生很大的差距。

　　慧榮主控

　　當前主流的主控芯片廠商有 marvell 邁威(俗稱“馬牌”)、SandForce、siliconmotion慧榮、phison群聯、jmicron智微等。而這幾大主控廠商，又都有著自己的相應特點，應用于不同層級的固態產品。

　　以臺系廠商siliconmotion慧榮為例，此款主控芯片主要特點在于能夠為固態硬盤廠商提供包括軟件和硬件在內的一體化主控方案，包括主控芯片、電路板以及存儲單元，能夠極大的提升產品的更新速度和使用壽命，并且不存在兼容等問題。

　　2、核心器件：閃存顆粒單元

　　作為硬盤，存儲單元絕對是核心器件。在固態硬盤里面，閃存顆粒則替代了機械磁盤成為了存儲單元。

　　閃存(Flash Memory)本質上是一種長壽命的非易失性(在斷電情況下仍能保持所存儲的數據信息)的存儲器，數據刪除不是以單個的字節為單位而是以固定的區塊為單位。

　　固態硬盤中閃存顆粒占據大部分比重

　　在固態硬盤中，NAND閃存因其具有非易失性存儲的特性，即斷電后仍能保存數據，被大范圍運用。

　　根據NAND閃存中電子單元密度的差異，又可以分為SLC(單層次存儲單元)、MLC(雙層存儲單元)以及TLC(三層存儲單元)，此三種存儲單元在壽命以及造價上有著明顯的區別。

　　SLC(單層式存儲)，單層電子結構，寫入數據時電壓變化區間小，壽命長，讀寫次數在10萬次以上，造價高，多用于企業級高端產品。

　　MLC(多層式存儲)，使用高低電壓的而不同構建的雙層電子結構，壽命長，造價可接受，多用民用高端產品，讀寫次數在5000左右。

　　TLC(三層式存儲)，是MLC閃存延伸，TLC達到3bit/cell。存儲密度最高，容量是MLC的1.5倍。 造價成本最低， 使命壽命低，讀寫次數在1000~2000左右，是當下主流廠商首選閃存顆粒。

　　海力士16nm TLC閃存顆粒

　　當前，固態硬盤市場中，主流的閃存顆粒廠商主要有toshiba東芝、samsung三星、Intel英特爾、micron美光、skhynix海力士、sandisk閃迪等。

　　東芝閃存顆粒

　　由于閃存顆粒是固態硬盤中的核心器件，也是主要的存儲單元，因而它的制造成本占據了整個產品的70%以上的比重，極端一點說，選擇固態硬盤實際上就是在選擇閃存顆粒。

　　3、錦上添花：緩存芯片

　　緩存芯片，是固態硬盤三大件中，最容易被人忽視的一塊，也是廠商最不愿意投入的一塊。和主控芯片、閃存顆粒相比，緩存芯片的作用確實沒有那么明顯，在用戶群體的認知度也沒有那么深入，相應的就無法以此為噱頭進行鼓吹。

　　實際上，緩存芯片的存在意義還是有的，特別是在進行常用文件的隨機性讀寫上，以及碎片文件的快速讀寫上。

　　南亞緩存

　　由于固態硬盤內部的磨損機制，就導致固態硬盤在讀寫小文件和常用文件時，會不斷進行數據的整塊的寫入緩存，然而導出到閃存顆粒，這個過程需要大量緩存維系。特別是在進行大數量級的碎片文件的讀寫進程，高緩存的作用更是明顯。

　　這也解釋了為什么沒有緩存芯片的固態硬盤在用了一段時間后，開始掉速。當前，緩存芯片市場規模不算太大，主流的廠商基本也集中在南亞、三星、金士頓等。根據最新消息，無外置緩存的固態硬盤產品將于不久后問世，雖然很早之前就有諸如sandforce2281 自帶緩存主控產品，但是市場反響卻差強人意，不知道最新的無外置緩存的固態硬盤的表現如何，也請大家拭目以待。

　　主控芯片、閃存顆粒、緩存芯片，這三者有機的結合在一塊PCB板上，構成了固態硬盤的整體形態。我們在選購固態硬盤或是評價固態硬盤的時候，可以從這三者出發，進行產品性能的預估，避免被有些商販鼓吹的高速讀寫，蒙蔽雙眼。

　　補充：硬盤常見故障：

　　一、系統不認硬盤

　　二、硬盤無法讀寫或不能辨認

　　三、系統無法啟動 。

　　系統無法啟動基于以下四種原因：

　　1. 主引導程序損壞

　　2. 分區表損壞

　　3. 分區有效位錯誤

　　4. DOS引導文件損壞

　　正確使用方法：

　　一、保持電腦工作環境清潔

　　二、養成正確關機的習慣

　　三、正確移動硬盤，注意防震

　　開機時硬盤無法自舉，系統不認硬盤

　　相關閱讀：固態硬盤保養技巧

　　一、不要使用碎片整理

　　碎片整理是對付機械硬盤變慢的一個好方法，但對于固態硬盤來說這完全就是一種“折磨”。

　　消費級固態硬盤的擦寫次數是有限制，碎片整理會大大減少固態硬盤的使用壽命。其實，固態硬盤的垃圾回收機制就已經是一種很好的“磁盤整理”，再多的整理完全沒必要。Windows的“磁盤整理”功能是機械硬盤時代的產物，并不適用于SSD。

　　除此之外，使用固態硬盤最好禁用win7的預讀(Superfetch)和快速搜索(Windows Search)功能。這兩個功能的實用意義不大，而禁用可以降低硬盤讀寫頻率。

　　二、小分區 少分區

　　還是由于固態硬盤的“垃圾回收機制”。在固態硬盤上徹底刪除文件，是將無效數據所在的整個區域摧毀，過程是這樣的：先把區域內有效數據集中起來，轉移到空閑的位置，然后把“問題區域”整個清除。

　　這一機制意味著，分區時不要把SSD的容量都分滿。例如一塊128G的固態硬盤，廠商一般會標稱120G，預留了一部分空間。但如果在分區的時候只分100G，留出更多空間，固態硬盤的性能表現會更好。這些保留空間會被自動用于固態硬盤內部的優化操作，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”。

　　“少分區”則是另外一種概念，關系到“4k對齊”對固態硬盤的影響。一方面主流SSD容量都不是很大，分區越多意味著浪費的空間越多，另一方面分區太多容易導致分區錯位，在分區邊界的磁盤區域性能可能受到影響。最簡單地保持“4k對齊”的方法就是用Win7自帶的分區工具進行分區，這樣能保證分出來的區域都是4K對齊的。

　　三、保留足夠剩余空間

　　固態硬盤存儲越多性能越慢。而如果某個分區長期處于使用量超過90%的狀態，固態硬盤崩潰的可能性將大大增加。

　　所以及時清理無用的文件，設置合適的虛擬內存大小，將電影音樂等大文件存放到機械硬盤非常重要，必須讓固態硬盤分區保留足夠的剩余空間。

　　四、及時刷新固件

　　“固件”好比主板上的BIOS，控制固態硬盤一切內部操作，不僅直接影響固態硬盤的性能、穩定性，也會影響到壽命。優秀的固件包含先進的算法能減少固態硬盤不必要的寫入，從而減少閃存芯片的磨損，維持性能的同時也延長了固態硬盤的壽命。因此及時更新官方發布的最新固件顯得十分重要。不僅能提升性能和穩定性，還可以修復之前出現的bug。

　　五、學會使用恢復指令

　　固態硬盤的Trim重置指令可以把性能完全恢復到出廠狀態。但不建議過多使用，因為對固態硬盤來說，每做一次Trim重置就相當于完成了一次完整的擦寫操作，對磁盤壽命會有影響。

　　隨著互聯網的飛速發展，人們對數據信息的存儲需求也在不斷提升，現在多家存儲廠商推出了自己的便攜式固態硬盤，更有支持Type-C接口的移動固態硬盤和支持指紋識別的固態硬盤推出。