固態硬盤實用基礎知識

時間：2020-12-23 20:11:13 懷健0由分享

受助其超快的讀寫速度以及當前較為親民的售價，固態硬盤終于在2016年搖身一變，成為了當下PC市場的標配單品。下面就讓小編帶你去看看固態硬盤實用基礎知識，希望能幫助到大家!

固態硬盤常用知識

常見的固態硬盤接口SATA、M.2以及msata

固態硬盤雖然已經鋪設到整裝PC市場，但同時作為一款DIY單品，根據接口類型不同，依然存在著種類不同的產品。所以選購固態硬盤的第一步，一定要根據電腦需求和主板接口進行挑選。

常見的固態硬盤，主要包含SATA接口、M.2以及msata接口這三種物理接口產品。

SATA接口不但是目前最為常見的接口類型，也是當下最為主流，產品線最為豐富的固態硬盤類型，作為目前絕大部分的固態廠商都會生產的產品類型，幾乎所有主板都能支持。而由于SATA接口的產品主要依照SATA標準執行，因而其在讀寫速度上有著明顯的限制。

SATA接口

M.2接口則是原生于主板上的接口，此種接口根據總線不同，還可分為SATA標準及PCIE標準，未來還會出現NVMe標準。此種產品的特性在于，產品尺寸纖薄，根據長短不同，還可分為2230/2242/2260以及2280等四種產品，不僅如此，采用M.2接口的優勢還在于其有著遠超SATA接口的讀寫速度，是固態硬盤未來的發展方向。

M.2接口

對于mSATA接口，其本質不過是SATA接口的變種，多用于筆記本電腦中，在一體機領域較少使用，這里也就不做介紹了。

mSATA接口

AHCI開關很重要

AHCI,全名 Advanced HostController Interface高級主機控制接口，它是由Intel主導的一項技術，旨在發揮SATA硬盤的潛在加速功能，大約可增加30%的硬盤讀寫速度。而只有安裝使用固態硬盤時，打開AHCI才能充分發揮硬盤性能。

目前的主流主板基本都是默認開啟AHCI選項。但對于少數主板以及以前的老主板，還得通過BIOS設置，手動將默認的IDE選項改為AHCI選項才行。

除了在主板中可以看到是否開啟AHCI模式外，也可以通過測試軟件AS SSD benchmark來確定是否開啟了AHCI。

4K對齊才能“飆車”

4K對齊是指符合“4K扇區”定義格式化過的硬盤，并且按照“4K 扇區”的規則寫入數據。

隨著時代發展，硬盤容量不斷擴展，使得之前定義的每個扇區512字節不再是那么的合理，于是將每個扇區512字節改為每個扇區4096 個字節，也就是現在常說的“4K扇區”。隨著NTFS成為了標準的硬盤文件系統，其文件系統的默認分配單元大小(簇)也是4096字節，為了使簇與扇區相對應，即使物理硬盤分區與計算機使用的邏輯分區對齊，保證硬盤讀寫效率，所以就有了“4K對齊”的概念。

在固態硬盤時代，如果4K不對齊，不但會極大的降低數據寫入和讀取速度，還會增加固態硬盤不必要的寫入次數，影響壽命。

所以在使用固態硬盤的時候，要想體驗固態硬盤飆車的快感，必須先進行4K對齊，才能讓固態硬盤真正飆起來。

在日常生活中，我們可以直接使用win7，8或win10系統內置的磁盤管理工具來進行格式化操作后，以實現4K對齊。也可以使用一些專業的硬盤分區軟件來實現4K對齊，例如DiskGenius(硬盤分區)，分區助手等。

同時還可以使用AS SSDBenchmark這款軟件來查看固態硬盤是否4K對齊，如上圖紅框所示，如果在1024，2048之類的數字后面帶有“OK”的字樣，說明SSD已經4K對齊。如果沒有“OK”的字樣，說明4K沒有對齊。

如果“OK”前面的數字非常的大，并不是1024，2048之類的數字，則說明在安裝操作系統時，硬盤劃分了隱藏分區。在安裝時win7系統，會自動生成100M的隱藏分區。在安裝時win8系統，會自動生成350M的隱藏分區。只要不保留C盤之前的硬盤隱藏分區，那么“OK”前面就會顯示1024，2048之類的數字。保留的話，那“OK”前面的數字就會變得很大。

固態硬盤-基礎知識篇

一、什么是SSD

SSD即是固態硬盤，英文全稱為SolidStateDrive，或者SolidStateDisk

二、SSD的主要構成

1、主控芯片 2、閃存芯片顆粒NANDFlash

常見主控芯片：

Marvell 88SS9189主控

SandForce 2281主控

三星主控

常見閃存芯片顆粒：

東芝顆粒

三星

Intel

三、閃存芯片顆粒類型分析

主要有三種類型，分別為SLC、MLC、TLC。

SLC、MLC、TLC閃存芯片顆粒有什么區別?

SLC = Single-Level Cell ，即1bit/cell，速度快壽命長，價格貴，約10萬次擦寫壽命;

MLC = Multi-Level Cell，即2bit/cell，速度一般壽命一般，價格一般，約3000---10000次擦寫壽命

TLC = Trinary-Level Cell，即3bit/cell，也有Flash廠家叫8LC，速度慢壽命短，價格便宜，約500-1000次擦寫壽命。

性能：SLC > MLC > TLC

例如我想存入一個十進制數字3141592653589793：

在SLC中就會是二進制10110010 10010100 00110000 10100010 01010110 11010010 0001

在MLC中為四進制23022110 03002202 11123102 01

在TLC中為八進制13122414 12112664 41

肉眼讀出原始的數據。SLC直接辨別黑白即可，最為快速。對于MLC，肉眼尚可分辨出0123。對于TLC，非常吃力而且還容易看錯。人眼尚且如此，閃存也是一樣。TLC中的電流值已經難以準確讀取，需要加入大量的冗余措施避免出錯。總結下來就是一分錢一分貨，SLC最貴，性能也最好，MLC其次，TLC最差。

在固態硬盤中，目前MLC顆粒固態硬盤是主流，其價格適中，速度與壽命相對較好。對于TLC來說，各個廠家也逐步推出了相關產品，代表廠家為三星、閃迪。基于價格上的優勢，TLC雖然算不上好產品，但是推動了大容量普及的趨勢。而且即便是TLC，壽命在日常應用中也是夠用的。

四、SSD壽命

壽命的基礎與硬盤的大小有關。例如128G，寫入128G就叫1個PE.現在市場主流的是MLC，以最低次數計算

128X3000=384000GB=384T

假設你每天喪心病狂寫入100G的寫入量計算(其實家庭正常使用一天也用不了幾個G)

384000÷100÷365=10.5年

這個硬盤也要10年才可以寫完。這之前只會因各種其他原因提前退休。所以壽命并不是需要擔心的問題，只要在幾年的使用過程中，穩定，不出問題就好。

5.SSD優點：

1、啟動快

沒有電機加速旋轉的過程。

2、讀取延遲小

不用磁頭，快速隨機讀取，讀延遲極小。

3、碎片不影響讀取時間

相對固定的讀取時間。由于尋址時間與數據存儲位置無關，因此磁盤碎片不會影響讀取時間。

4、寫入速度快

基于DRAM的固態硬盤寫入速度極快

5、無噪音

因為沒有機械馬達和風扇，工作時噪音值為0分貝。某些高端或大容量產品裝有風扇，因此仍會產生噪音。

6、發熱量較低

低容量的基于閃存的固態硬盤在工作狀態下能耗和發熱量較低，但高端或大容量產品能耗會較高。

7、不會發生機械故障

內部不存在任何機械活動部件，不會發生機械故障，也不怕碰撞、沖擊、振動。這樣即使在高速移動甚至伴隨翻轉傾斜的情況下也不會影響到正常使用，而且在筆記本電腦發生意外掉落或與硬物碰撞時能夠將數據丟失的可能性降到最小。

8、工作溫度范圍更大

典型的硬盤驅動器只能在5到55℃范圍內工作。而大多數固態硬盤可在-10~70℃工作。

9、體積小重量輕

低容量的固態硬盤比同容量硬盤體積小、重量輕。但這一優勢隨容量增大而逐漸減弱。

10、抗震動

比起傳統硬盤，固態硬盤抗震能力要強很多，使得數據能更加安全地保存。

固態硬盤SSD知識匯總

問：外部使用環境會如何影響固態硬盤?

答：由于沒有活動部件，固態硬盤比傳統硬盤更加抗沖擊和震動。另外，由于不使用磁性存儲介質，也不會有被磁化導致數據丟失的危險。因此，筆記本制造商如果使用固態硬盤，可以省去很多的硬盤防震保護配件，進一步節約機身內空間和重量。對于桌面PC來說，使用固態硬盤更是不需要擔心任何使用環境問題。

有人問到機場安檢透視掃描儀是否會影響固態硬盤，這是一個相當有趣的問題，我并不能給出一個權威答案。但要知道，固態硬盤從物理特性來看和U盤、存儲卡、手機中的閃存沒有什么區別，因此應當不需要擔心X射線會對其產生影響。

問：如何保證固態硬盤的可靠性?

答：首先，閃存是一項成熟技術，經過了長期的實際測試。雖然閃存顆粒有一定的讀寫壽命，但以目前的技術來說，其壽命已經遠遠高于實際使用年限。比如，Intel固態硬盤的官方數據顯示，無論使用頻度高低，它最少也有5年的有效使用期。如果應用頻率不高的話還可以再延長5年。另外，Intel固態硬盤內置了ATA SMART監控功能，隨時可以查看其健康狀況。用戶可以放心，數據安全絕對是固態硬盤制造商的第一考量。

問：為什么沒有3.5寸的固態硬盤?

答：最主要的原因是，“合理容量”的閃存從物理規格上來看占不了太大空間，做成2.5寸或1.8寸規格更合適。這里我說的“合理容量”是指能夠提供實際應用中足夠的存儲空間，同時價格較為合理。如果將閃存裝滿一個3.5寸硬盤位，其價格肯定相當驚人。

很多人可能會對此有誤解，認為SSD沒有3.5寸型號是因為它只針對筆記本市場。實際上，固態硬盤從未排斥過桌面PC，在臺式機的3.5寸硬盤位中安裝2.5寸固態硬盤沒有任何難度。而且，3.5寸和2.5寸硬盤的SATA接口也沒有任何區別。

問：固態硬盤需要整理磁盤碎片么?

答：這個問題的答案比較復雜。固態硬盤的數據存儲方式和傳統硬盤有明顯的區別，比如為了防止頻繁讀取某存儲單元而導致快速老化，固態硬盤往往使用“損耗平衡”機制，將讀寫各個區塊的次數平均化。目前的操作系統對此也沒有準備。

磁盤碎片整理程序的主要原理是，將那些需要頻繁讀取的數據放在可以高速訪問的地方，很少訪問的數據就堆在邊邊角角。而固態硬盤的原理決定，它能夠非常快速的找到任何一塊數據。目前的磁盤整理工具對優化固態硬盤的文件系統就顯得無能為力了。因此，我的建議是，固態硬盤用戶應當禁用自動磁盤碎片整理，也不要手動進行整理。

當然，對于固態硬盤來說也同樣存在存儲分布的優化問題，只是這個問題在SSD上遠不如傳統硬盤那么重要。目前，各固態硬盤廠商都在用固件優化的形式解決這一問題。未來也可能會出現專門針對固態硬盤的“碎片整理”工具，不過它需要首先了解各廠商固態硬盤的具體工作方式。

問：固態硬盤會越用越慢么?

答：這是一個復雜的問題。在SSD的壽命周期中，很多因素都會影響它的性能表現。其中最重要的就是數據碎片問題。很不幸，目前尚無任何方法從外部衡量固態硬盤的數據破碎程度的影響。就像上面說的一樣，測試程序也許能夠檢測出固態硬盤內部存儲條理與否的性能差別，但這并不會明顯影響用戶體驗。對固態硬盤文件系統的優化未來還將進一步解決這一問題。

問：Intel固態硬盤支持熱插拔么?

答：沒問題，完全支持SATA規范定義的熱插拔功能。

問：當固態硬盤被裝滿的時候，性能會下降么?

答：很好的問題。對于固態硬盤來說，性能和存儲數據的多少沒有什么關系。無論空空如也還是接近爆滿，閃存的損耗均衡管理算法都會照常工作。一些常見文件系統如 NTFS、FAT32在空間不足時可能會出現性能下降，但這是軟件的問題，和是否使用固態存儲沒有關聯。未來當專門針對固態硬盤的文件系統問世時，可能也會出現硬盤存儲數據量多少對性能的影響的例子。

問：哪種文件系統最適合固態硬盤?

答：目前的的各種文件系統都沒有對固態硬盤進行什么優化。計算機行業花了幾十年的時間，針對旋轉磁介質存儲進行優化，但固態硬盤的出現讓這些優化徹底作廢。幸運的是，以目前固態硬盤的速度，遵循舊文件系統的要求像傳統硬盤那樣工作，并不會有太大的損失。不過在不遠的將來，我們肯定將看到專為固態硬盤優化的文件系統。

微軟在Windows 7中就將對SSD進行優化，比如系統會在使用固態硬盤時禁用自動磁盤碎片整理功能。其中我最關注的是ATA trim命令，它能夠通知固態硬盤，某區塊已經不再使用，SSD可以將其空間收回，納入下一步的“損耗平衡”運算中。

在Linux系統中，你可非常簡單的通過禁用內核disk IO scheduler模塊來對固態硬盤進行優化。由于不存在磁頭讀寫的移位問題，該模塊在磁盤讀寫時進行重新排序對固態硬盤沒有任何意義，甚至會降低性能。 Windows 7估計也會進行同樣的改進，只是目前還未公布。

問：固態硬盤RAID 0的性能怎樣?可以在SSD內部實現RAID 0么?

答：先來回答第二個問題。固態硬盤的讀寫本身就是并行進行的，目前Intel固態硬盤使用10條并行通道來訪問閃存，一定意義上就相當于內置10路RAID 0。

使用多塊固態硬盤組建RAID 0陣列的性能相當可觀，但需要注意的是，一定要保證RAID控制器能夠滿足其要求。固態硬盤在陣列模式下工作的數據量相當龐大，很多RAID控制器在設計時可能完全沒有考慮過這樣的速度。

問：固態硬盤速度的決定因素是什么?目前的瓶頸在哪里?

答：任何固態硬盤的性能，都是由原始的閃存帶寬，損耗平衡算法的效率(固件)以及接口(SATA、PCI-E 等)共同決定的。有SATA接口速度卡在那里，閃存性能再強也沒有意義。和業界其他廠商一樣，我們也將逐步提升固態硬盤性能。雖然不能說固態硬盤在“趕著 ”SATA-III標準上馬，但一旦第三代SATA標準推出，固態硬盤肯定會從中受益。

問：SSD和HDD相比有何優劣?

答：和其他任何事情的兩面一樣，SSD和HDD各有優劣。目前固態硬盤最大的劣勢就是成本和容量，而最大的優勢就是性能。另外，固態硬盤完成相同的操作所需的電能更少，這意味著筆記本可以延長電池續航時間，數據中心能夠大大節約電費。由于更加耐震動沖擊，固態硬盤也比HDD更適合移動設備。如果容量需求不高的話，固態硬盤甚至可以比傳統硬盤更便宜。比如目前售價最低的上網本基本上都是使用小容量固態硬盤。

下面我們來具體看固態硬盤的性能優勢，簡單比較數據會讓你忽略掉很多東西。

比如，Intel X25-M硬盤的持續讀取速度為250MB/s，一塊常見SATA硬盤則為100MB/s，從字面上來看SSD速度是HDD的2.5倍。這時你就忽略隨機訪問時間的問題。X25-M的平均“尋道時間”僅為85微妙，而傳統硬盤大多在4到15毫秒，差距達到50甚至150倍。

因此，兩者的性能區別要視應用而定。操作系統啟動主要依賴隨機讀取小塊數據，因此固態硬盤可比傳統硬盤快100倍。而在應用程序連續讀取大尺寸文件時，固態硬盤的優勢就只有2.5倍左右了。

同時，仍有一些應用并不適合固態硬盤，比如大規模數據存檔。那些極少訪問的數據用閃存來存儲顯然是一種浪費。另外，在視頻播放時使用固態硬盤也不會有任何優勢，只要達到視頻不卡殼的速度需求就可以了。只不過，HTPC用戶可能會青睞固態硬盤的靜音和尺寸。

問：為什么大家都用MLC顆粒，SLC不是更快么?

答：沒錯，SLC NAND閃存更快，但只有在面對面比較的時候才能看到明顯區別。而且，只要大規模使用并行讀寫機制，MLC同樣可以實現高速度。在這樣的情況下，SSD廠商肯定會更加關注成本和容量問題，MLC的低價大容量就成了優勢。我想大家都看到了，Intel的M系列固態硬盤使用的就是MLC顆粒，不是照樣很快么?

問：固態硬盤的功耗相比傳統硬盤孰高孰低?

答：我曾看過一些報告宣稱固態硬盤比傳統硬盤更費電，但也有一些調查顯示SSD更省電。通常來看，SSD和 HDD在同樣高負載工作，或同樣處在休眠狀態下時，功耗是類似的。但固態硬盤仍然在功耗表現上有一些優勢，比如SSD內部沒有旋轉馬達，因此在閑置狀態時的功耗明顯更低。第二，由于不存在轉速提升或下降的啟動時間，SSD進入休眠狀態或從休眠狀態喚醒的時間更短，也更頻繁。最后，固態硬盤能夠在更短時間內完成同樣的工作，因此更早進入休眠狀態。以上這些優勢讓固態硬盤在實際使用中確實比傳統硬盤省電。

問：是否存在不同等級的閃存?為什么U盤比同樣容量的固態硬盤便宜的多?

答：確實，閃存有不同的質量，對應不同的成本，就像CPU一樣。U盤一般使用較低檔次的閃存，如果你把U盤當作硬盤來使用，我想你馬上就能感受到性能差別。另外在可靠性上，優劣閃存的區別也是明顯的，高質量的閃存芯片在整個壽命周期內的出錯幾率要低得多。雖然我們完全可以用廉價閃存造出便宜的移動硬盤，但便宜沒好貨的道理我想大家都是明白的。

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