固態(tài)硬盤(pán)簡(jiǎn)介

　　隨著對(duì)存儲(chǔ)容量及速度要求的不斷提高，固態(tài)硬盤(pán)已經(jīng)與我們的工作生活緊密聯(lián)系起來(lái)，時(shí)至今日，固態(tài)硬盤(pán)終于有了取代硬盤(pán)成為新的存儲(chǔ)霸主的趨勢(shì)，其實(shí)硬盤(pán)概念的提出要追溯到06年，當(dāng)時(shí)便已經(jīng)有硬盤(pán)廠(chǎng)商提出了固態(tài)硬盤(pán)的概念，與傳統(tǒng)機(jī)械硬盤(pán)采用磁盤(pán)體、磁頭、馬達(dá)等機(jī)械零件不同，固態(tài)硬盤(pán)由控制芯片和存儲(chǔ)芯片組成。

　　固態(tài)硬盤(pán)相比傳統(tǒng)的機(jī)械硬盤(pán)，不僅在于它沒(méi)有磁頭，采用快速隨機(jī)讀取，延遲極低，在系統(tǒng)啟動(dòng)及軟件運(yùn)行方面都快速，而且其找到數(shù)據(jù)的時(shí)間幾乎等于0,相對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械硬盤(pán)的尋道時(shí)間來(lái)說(shuō)要快多了，畢竟機(jī)械硬盤(pán)基本都在10ms以上，多種原因決定了固態(tài)硬盤(pán)的速度要遠(yuǎn)高于機(jī)械硬盤(pán)。

　　SSD的構(gòu)造十分簡(jiǎn)單，SSD的主體其實(shí)就是一塊PCB板，而這塊PCB板上最基本的部件就是控制芯片，緩存芯片和用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的閃存芯片，(部分低端型號(hào)并沒(méi)有配有緩存芯片)。

固態(tài)硬盤(pán)結(jié)構(gòu)與原理

　　固態(tài)硬盤(pán)結(jié)構(gòu)中最重要的就要說(shuō)主控芯片，它是SSD的大腦，其作用一是合理調(diào)配數(shù)據(jù)在各個(gè)閃存芯片上的負(fù)荷，二則是承擔(dān)了整個(gè)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(duì)閃存芯片的讀取寫(xiě)入控制上會(huì)有非常大的不同，直接會(huì)導(dǎo)致SSD產(chǎn)品在性能上差距高達(dá)數(shù)十倍。

　　主控芯片下方是緩存芯片，SSD作為一塊硬盤(pán)，本來(lái)是和傳統(tǒng)硬盤(pán)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，不過(guò)由于廉價(jià)SSD方案為了節(jié)省成本，省去了這塊DRAM芯片，這么做的后果雖然節(jié)省了成本，但是顯著加重了主控芯片和每塊閃存芯片的負(fù)擔(dān)，在作為普通數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)時(shí)候可能影響會(huì)不會(huì)太大，一旦作為系統(tǒng)盤(pán)使用，頻繁的零碎文件讀取寫(xiě)入，不帶緩存方案的SSD產(chǎn)品性能就會(huì)急劇下降。

　　主控芯片和緩存芯片以外，剩下的大片區(qū)域就是NAND FLASH芯片了，目前NAND FLASH主要提供商是三星和intel兩家，大部分SSD產(chǎn)品采用了三星的NAND FLASH，intel自己的X18，X25系列則采用了intel的NAND FLASH，NAND FLASH也分為兩種，SLC和MLC，其特性和實(shí)際性能差距也比較大。

固態(tài)硬盤(pán)與硬盤(pán)工作原理差異

　　SSD硬盤(pán)與傳統(tǒng)的溫徹斯特硬盤(pán)在工作機(jī)制上有著本質(zhì)的不同。首先，傳統(tǒng)的溫徹斯特是采用金屬碟片+磁性材料進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄的。內(nèi)部主要由馬達(dá)、磁頭、金屬碟片、主控電路構(gòu)成。

　　而SSD固態(tài)硬盤(pán)是采用NAND型Flash顆粒作為存儲(chǔ)介質(zhì)，由控制IC（主控芯片）進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀/寫(xiě)過(guò)程協(xié)調(diào)，內(nèi)部構(gòu)造與傳統(tǒng)硬盤(pán)相比，沒(méi)有馬達(dá)、磁片、 因此是真正的“無(wú)噪音”的靜音硬盤(pán)。

　　因此 得益于SSD硬盤(pán)天生的“無(wú)機(jī)械構(gòu)件”數(shù)據(jù)讀取/寫(xiě)入模式，SSD硬盤(pán)在數(shù)據(jù)的讀取/寫(xiě)入、突發(fā)讀取速率等方面均大幅度超過(guò)傳統(tǒng)硬盤(pán)，并且在省電（一般SSD硬盤(pán)功耗在2.5W-5W之間），抗震性方面也優(yōu)于傳統(tǒng)硬盤(pán)。

固態(tài)硬盤(pán)分類(lèi)

　　固態(tài)硬盤(pán)是由控制單元和固態(tài)存儲(chǔ)單元（DRAM或FLASH芯片）組成的硬盤(pán).。

　　1）、采用FLASH芯片作為存儲(chǔ)介質(zhì)，這也是我們通常所說(shuō)的SSD。它的外觀(guān)可以被制作成多種模樣，例如：筆記本硬盤(pán)、微硬盤(pán)、存儲(chǔ)卡、優(yōu)盤(pán)等樣式。這種SSD固態(tài)硬盤(pán)最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以移動(dòng)，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(gè)人用戶(hù)使用。分為兩類(lèi)：SLC單層單元和MLC多層單元。SLC的特點(diǎn)是成本高、容量小、但是速度快、錯(cuò)率小，而MLC的特點(diǎn)是容量大成本低，但是速度慢、錯(cuò)率高。另外SLC的壽命是MLC的十倍。

　　2）、基于DRAM的固態(tài)硬盤(pán)：采用DRAM作為存儲(chǔ)介質(zhì)，目前應(yīng)用范圍較窄。它仿效傳統(tǒng)硬盤(pán)的設(shè)計(jì)、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PCI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(pán)和SSD硬盤(pán)陣列兩種。它是一種高性能的存儲(chǔ)器，而且使用壽命很長(zhǎng)，美中不足的是需要獨(dú)立電源來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)安全。

常見(jiàn)固態(tài)硬盤(pán)主控芯片：Jmicron主控

　　● Jmicron主控（山寨SSD最常用）

　　目前SSD市場(chǎng)中充斥著不少廉價(jià)的產(chǎn)品，最為典型的莫過(guò)于臺(tái)灣廠(chǎng)商Jmicron推出的JMF602芯片，由于其推出較早，那個(gè)時(shí)期其他SSD產(chǎn)品價(jià)格都非常高，玩家對(duì)SSD的認(rèn)知、了解也較少。該款主控芯片推出后，一舉打破了SSD價(jià)格居高不下的局面，而且標(biāo)稱(chēng)性能也非?；Ｈ耍涸缙诘腏MF602A持續(xù)讀取143MB/s,寫(xiě)入93MB/s,后來(lái)改良的602B讀取可達(dá)170MB/s。

　　乍一看這個(gè)數(shù)據(jù)非常不錯(cuò)，盡管寫(xiě)入一般，讀取可是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于機(jī)械硬盤(pán)，但是廠(chǎng)商卻沒(méi)有公布一個(gè)最重要的數(shù)據(jù)：前面提到的隨機(jī)讀寫(xiě)性能。該主控由于不支持外部緩存，內(nèi)部緩存只有區(qū)區(qū)16K，導(dǎo)致其性能、壽命都和其價(jià)格一樣的低。做為SSD最重要的4KB隨機(jī)IOPS數(shù)值，該款SSD的性能只有個(gè)位數(shù)。導(dǎo)致實(shí)際使用情況則很不理想，大量小文件隨機(jī)讀寫(xiě)的操作甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通機(jī)械硬盤(pán)。由于其設(shè)計(jì)上的缺陷，更新固件也無(wú)法改善其天生的弊端。當(dāng)然，廠(chǎng)商心里自然是清楚這一點(diǎn)的，此款產(chǎn)品也沒(méi)有推出過(guò)提升性能的固件。

常見(jiàn)固態(tài)硬盤(pán)主控芯片：Indilinx主控

　　● Indilinx主控

　　另一家常見(jiàn)的主控廠(chǎng)商Indilinx，這個(gè)公司成立僅僅有不到4年的時(shí)間，但是其產(chǎn)品性能非常不錯(cuò)，目前市場(chǎng)上較為常見(jiàn)的主控芯片為Indilinx IDX110（Barefoot)，其核心擁有一顆ARM7嵌入式處理器，主頻為233MHz，支持16~64MB緩存，帶有4條16位閃存通道。其最新版本IDX110M01-LC(ECO)持續(xù)讀寫(xiě)性能可達(dá)230MB/s和140MB/s。隨機(jī)讀取速度也較低端產(chǎn)品強(qiáng)很多，但是與頂級(jí)產(chǎn)品卻存在差距。

　　另外，該廠(chǎng)商經(jīng)常推出更新固件，使得產(chǎn)品穩(wěn)定性和性能得以不斷改良。不過(guò)，這也是由于該產(chǎn)品初期固件常常存在各種問(wèn)題。這也對(duì)玩家有一定要求。。。對(duì)于不喜歡折騰的人來(lái)說(shuō)，選用這樣的產(chǎn)品難免會(huì)遇到問(wèn)題，后果還是比較嚴(yán)重的。

常見(jiàn)固態(tài)硬盤(pán)主控芯片：三星主控

　　● 三星主控

　　三星電子做為存儲(chǔ)業(yè)的巨頭，其在對(duì)固態(tài)硬盤(pán)市場(chǎng)的野心也是不容小視的，其早期推出的產(chǎn)品從主控、顆粒到緩存，全部是自家產(chǎn)品，這樣其穩(wěn)定性非常有保障。

　　不過(guò)其性能并無(wú)過(guò)人之處，僅僅是比JMF之類(lèi)的山寨主控強(qiáng)些。和Intel具有一定差距。并且在MLC漸漸普及之后，其技術(shù)更新并沒(méi)有跟上，當(dāng)時(shí)推出的產(chǎn)品竟然沒(méi)有支持對(duì)MLC SSD來(lái)說(shuō)最重要的TRIM技術(shù)，導(dǎo)致其壽命大打折扣，帶起發(fā)現(xiàn)自己的錯(cuò)誤為時(shí)已晚，不久后便被Indilinx后來(lái)居上，至今難以反超。 

常見(jiàn)固態(tài)硬盤(pán)主控芯片：Intel主控

　　● Intel主控

　　而目前市場(chǎng)上代表著SSD主控最頂尖水平的，莫過(guò)于Intel和SandForce兩家。先來(lái)介紹一下Intel，這家半導(dǎo)體業(yè)的統(tǒng)治者擁有無(wú)比強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力。也許它想做什么都沒(méi)有做不好的吧。由于其在芯片組南橋的開(kāi)發(fā)過(guò)程中積累了豐厚的磁盤(pán)控制器經(jīng)驗(yàn)，其固態(tài)硬盤(pán)控制器產(chǎn)品異常優(yōu)秀，算法和固件都很先進(jìn)，實(shí)際性能也非常強(qiáng)大。

　　Intel的產(chǎn)品持續(xù)讀取和隨機(jī)讀寫(xiě)性能都在業(yè)內(nèi)具有領(lǐng)先地位，不過(guò)考慮到產(chǎn)品壽命，Intel主控限制了寫(xiě)入速度。不過(guò)在這對(duì)于實(shí)際使用影響不是很大，可以看出Intel在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方面是非常嚴(yán)謹(jǐn)、務(wù)實(shí)的，并非是僅僅將好看的數(shù)據(jù)公布出來(lái)忽悠人。目前最新產(chǎn)品為PC29AS21BAO Postville(Gen2)，帶有32MB緩存，隨機(jī)4KB讀寫(xiě)性能超過(guò)35000/6000 IOPS。并且支持TRIM技術(shù)，使得產(chǎn)品壽命得以進(jìn)一步保證。

常見(jiàn)固態(tài)硬盤(pán)主控芯片：SandForce主控

　　● SandForce主控

　　SandForce則是目前業(yè)內(nèi)唯一能在SSD技術(shù)上與Intel抗衡的企業(yè)，盡管其在去年才發(fā)布首款SF-1500/SF-1200主控，但是其優(yōu)秀的性能使其產(chǎn)品已經(jīng)推出便狂收追捧，其獨(dú)有的Dual Class技術(shù)將MLC SSD的性能和壽命都大幅提高，其企業(yè)級(jí)產(chǎn)品SF-1500主控可以提供5年質(zhì)保。

　　民用級(jí)別SF-1200在消減了部分企業(yè)級(jí)功能之后，最高讀寫(xiě)速度依然可達(dá)285MB/s和275MB/s，4KB隨機(jī)讀取則理論最高數(shù)值可達(dá)50000IOPS，不過(guò)民用版本4KB隨機(jī)寫(xiě)入上則進(jìn)行了限制，這也是為了壽命考慮。其產(chǎn)品也被各大存儲(chǔ)廠(chǎng)商廣泛采用。

　　除此之外，還有如東芝、Mtron等廠(chǎng)商，由于其產(chǎn)品更新較慢，面對(duì)新產(chǎn)品時(shí)無(wú)論性能還是價(jià)格都沒(méi)有任何優(yōu)勢(shì)，只能等待漸漸被淘汰，而想Marvell這樣的廠(chǎng)商其旗艦產(chǎn)品則主要面對(duì)企業(yè)級(jí)用戶(hù)，雖然性能無(wú)比強(qiáng)大，但是其價(jià)格則遠(yuǎn)非一般個(gè)人用戶(hù)所能接受。因此，目前民用級(jí)別中最好的兩種方案就是Intel主控和SandForce主控。

固態(tài)硬盤(pán)優(yōu)缺點(diǎn)

　　固態(tài)硬盤(pán)優(yōu)點(diǎn)：

　　1.啟動(dòng)快，沒(méi)有電機(jī)加速旋轉(zhuǎn)的過(guò)程。

　　2.不用磁頭，快速隨機(jī)讀取，讀取延遲小。

　　3.相對(duì)固定的讀取時(shí)間，由于尋址時(shí)間與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置無(wú)關(guān)，因此磁盤(pán)碎片不會(huì)影響讀取時(shí)間。

　　4.基于DRAM的固態(tài)硬盤(pán)寫(xiě)入速度極快。

　　5.無(wú)噪音。

　　6.發(fā)熱量低。

　　7.體積小，重量輕

　　固態(tài)硬盤(pán)缺點(diǎn)：

　　1.成本高，每單位容量?jī)r(jià)格是傳統(tǒng)硬盤(pán)的5-10倍（基于閃存），甚至200-300倍（基于DRAM）。

　　2.寫(xiě)入壽命有限（基于閃存）。

　　3.數(shù)據(jù)損壞后難以恢復(fù)。

　　4.使用固態(tài)硬盤(pán)的筆記本電腦在電池續(xù)航方面不如使用5400轉(zhuǎn)的傳統(tǒng)硬盤(pán)筆記本電腦。

取代HDD成趨勢(shì)?固態(tài)硬盤(pán)展望

　　在2010年期間，固態(tài)硬盤(pán)開(kāi)始被各大廠(chǎng)商重點(diǎn)關(guān)注，不過(guò)價(jià)格依舊較貴，適用人群不大，也有部分廠(chǎng)商推出了低端產(chǎn)品，主要意在讓更多玩家試用，與中高端產(chǎn)品價(jià)格差距很大。

　　不過(guò)蘋(píng)果產(chǎn)品對(duì)固態(tài)硬盤(pán)的情有獨(dú)鐘，讓固態(tài)硬盤(pán)有了很大發(fā)展，蘋(píng)果的筆記本電腦、iPad等均采用固態(tài)硬盤(pán)做存儲(chǔ)，其銷(xiāo)量之高也帶動(dòng)了SSD的銷(xiāo)量。輕薄節(jié)能的特性很適合目前市場(chǎng)需要，所以SSD的未來(lái)更被看好了。

　　對(duì)于硬盤(pán)的大容量，目前消費(fèi)級(jí)SSD還無(wú)法比擬，不過(guò)隨著價(jià)格的不斷下調(diào)，容量的不斷攀升，畢竟目前25nm、20nm的工藝制程SSD芯片已經(jīng)研發(fā)推出，成本方面還將不斷降低，固態(tài)硬盤(pán)取代硬盤(pán)成為存儲(chǔ)主宰的日子不會(huì)太遙遠(yuǎn)。