固態(tài)硬盤實用基礎(chǔ)知識
受助其超快的讀寫速度以及當(dāng)前較為親民的售價，固態(tài)硬盤終于在2016年搖身一變，成為了當(dāng)下PC市場的標(biāo)配單品。下面就讓小編帶你去看看固態(tài)硬盤實用基礎(chǔ)知識，希望能幫助到大家!
固態(tài)硬盤常用知識
常見的固態(tài)硬盤接口SATA、M.2以及msata
固態(tài)硬盤雖然已經(jīng)鋪設(shè)到整裝PC市場，但同時作為一款DIY單品，根據(jù)接口類型不同，依然存在著種類不同的產(chǎn)品。所以選購固態(tài)硬盤的第一步，一定要根據(jù)電腦需求和主板接口進(jìn)行挑選。
常見的固態(tài)硬盤，主要包含SATA接口、M.2以及msata接口這三種物理接口產(chǎn)品。
SATA接口不但是目前最為常見的接口類型，也是當(dāng)下最為主流，產(chǎn)品線最為豐富的固態(tài)硬盤類型，作為目前絕大部分的固態(tài)廠商都會生產(chǎn)的產(chǎn)品類型，幾乎所有主板都能支持。而由于SATA接口的產(chǎn)品主要依照SATA標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)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(jù)總線不同，還可分為SATA標(biāo)準(zhǔn)及PCIE標(biāo)準(zhǔn)，未來還會出現(xiàn)NVMe標(biāo)準(zhǔn)。此種產(chǎn)品的特性在于，產(chǎn)品尺寸纖薄，根據(jù)長短不同，還可分為2230/2242/2260以及2280等四種產(chǎn)品，不僅如此，采用M.2接口的優(yōu)勢還在于其有著遠(yuǎn)超SATA接口的讀寫速度，是固態(tài)硬盤未來的發(fā)展方向。
M.2接口
對于mSATA接口，其本質(zhì)不過是SATA接口的變種，多用于筆記本電腦中，在一體機領(lǐng)域較少使用，這里也就不做介紹了。
mSATA接口
AHCI開關(guān)很重要
AHCI,全名 Advanced HostController Interface高級主機控制接口，它是由Intel主導(dǎo)的一項技術(shù)，旨在發(fā)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(tài)硬盤時，打開AHCI才能充分發(fā)揮硬盤性能。
目前的主流主板基本都是默認(rèn)開啟AHCI選項。但對于少數(shù)主板以及以前的老主板，還得通過BIOS設(shè)置，手動將默認(rèn)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(qū)”定義格式化過的硬盤，并且按照“4K 扇區(qū)”的規(guī)則寫入數(shù)據(jù)。
隨著時代發(fā)展，硬盤容量不斷擴展，使得之前定義的每個扇區(qū)512字節(jié)不再是那么的合理，于是將每個扇區(qū)512字節(jié)改為每個扇區(qū)4096 個字節(jié)，也就是現(xiàn)在常說的“4K扇區(qū)”。隨著NTFS成為了標(biāo)準(zhǔn)的硬盤文件系統(tǒng)，其文件系統(tǒng)的默認(rèn)分配單元大小(簇)也是4096字節(jié)，為了使簇與扇區(qū)相對應(yīng)，即使物理硬盤分區(qū)與計算機使用的邏輯分區(qū)對齊，保證硬盤讀寫效率，所以就有了“4K對齊”的概念。
在固態(tài)硬盤時代，如果4K不對齊，不但會極大的降低數(shù)據(jù)寫入和讀取速度，還會增加固態(tài)硬盤不必要的寫入次數(shù)，影響壽命。
所以在使用固態(tài)硬盤的時候，要想體驗固態(tài)硬盤飆車的快感，必須先進(jìn)行4K對齊，才能讓固態(tài)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(tǒng)內(nèi)置的磁盤管理工具來進(jìn)行格式化操作后，以實現(xiàn)4K對齊。也可以使用一些專業(yè)的硬盤分區(qū)軟件來實現(xiàn)4K對齊，例如DiskGenius(硬盤分區(qū))，分區(qū)助手等。
同時還可以使用AS SSDBenchmark這款軟件來查看固態(tài)硬盤是否4K對齊，如上圖紅框所示，如果在1024，2048之類的數(shù)字后面帶有“OK”的字樣，說明SSD已經(jīng)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(shù)字非常的大，并不是1024，2048之類的數(shù)字，則說明在安裝操作系統(tǒng)時，硬盤劃分了隱藏分區(qū)。在安裝時win7系統(tǒng)，會自動生成100M的隱藏分區(qū)。在安裝時win8系統(tǒng)，會自動生成350M的隱藏分區(qū)。只要不保留C盤之前的硬盤隱藏分區(qū)，那么“OK”前面就會顯示1024，2048之類的數(shù)字。保留的話，那“OK”前面的數(shù)字就會變得很大。
固態(tài)硬盤-基礎(chǔ)知識篇
一、什么是SSD
SSD即是固態(tài)硬盤，英文全稱為SolidStateDrive，或者SolidStateDisk
二、SSD的主要構(gòu)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(qū)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(jìn)制數(shù)字3141592653589793：
在SLC中就會是二進(jìn)制10110010 10010100 00110000 10100010 01010110 11010010 0001
在MLC中為四進(jìn)制23022110 03002202 11123102 01
在TLC中為八進(jìn)制13122414 12112664 41
肉眼讀出原始的數(shù)據(jù)。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(jīng)難以準(zhǔn)確讀取，需要加入大量的冗余措施避免出錯。總結(jié)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(tài)硬盤中，目前MLC顆粒固態(tài)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(guān)產(chǎn)品，代表廠家為三星、閃迪?；趦r格上的優(yōu)勢，TLC雖然算不上好產(chǎn)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(yīng)用中也是夠用的。
四、SSD壽命
壽命的基礎(chǔ)與硬盤的大小有關(guān)。例如128G，寫入128G就叫1個PE.現(xiàn)在市場主流的是MLC，以最低次數(shù)計算
128X3000=384000GB=384T
假設(shè)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(dān)心的問題，只要在幾年的使用過程中，穩(wěn)定，不出問題就好。
5.SSD優(yōu)點 ：
1、啟動快
沒有電機加速旋轉(zhuǎn)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(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的固態(tài)硬盤寫入速度極快
5、無噪音
因為沒有機械馬達(dá)和風(fēng)扇，工作時噪音值為0分貝。某些高端或大容量產(chǎn)品裝有風(fēng)扇，因此仍會產(chǎn)生噪音。
6、發(fā)熱量較低
低容量的基于閃存的固態(tài)硬盤在工作狀態(tài)下能耗和發(fā)熱量較低，但高端或大容量產(chǎn)品能耗會較高。
7、不會發(fā)生機械故障
內(nèi)部不存在任何機械活動部件，不會發(fā)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(zhuǎn)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(fā)生意外掉落或與硬物碰撞時能夠?qū)?shù)據(jù)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(qū)動器只能在5到55℃范圍內(nèi)工作。而大多數(shù)固態(tài)硬盤可在-10~70℃工作。
9、體積小重量輕
低容量的固態(tài)硬盤比同容量硬盤體積小、重量輕。但這一優(yōu)勢隨容量增大而逐漸減弱。
10、抗震動
比起傳統(tǒng)硬盤，固態(tài)硬盤抗震能力要強很多，使得數(shù)據(jù)能更加安全地保存。
固態(tài)硬盤SSD知識匯總
問：外部使用環(huán)境會如何影響固態(tài)硬盤?
答：由于沒有活動部件，固態(tài)硬盤比傳統(tǒng)硬盤更加抗沖擊和震動。另外，由于不使用磁性存儲介質(zhì)，也不會有被磁化導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的危險。因此，筆記本制造商如果使用固態(tài)硬盤，可以省去很多的硬盤防震保護(hù)配件，進(jìn)一步節(jié)約機身內(nèi)空間和重量。對于桌面PC來說，使用固態(tài)硬盤更是不需要擔(dān)心任何使用環(huán)境問題。
有人問到機場安檢透視掃描儀是否會影響固態(tài)硬盤，這是一個相當(dāng)有趣的問題，我并不能給出一個權(quán)威答案。但要知道，固態(tài)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(qū)別，因此應(yīng)當(dāng)不需要擔(dān)心X射線會對其產(chǎn)生影響。
問：如何保證固態(tài)硬盤的可靠性?
答：首先，閃存是一項成熟技術(shù)，經(jīng)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(shù)來說，其壽命已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于實際使用年限。比如，Intel固態(tài)硬盤的官方數(shù)據(jù)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(yīng)用頻率不高的話還可以再延長5年。另外，Intel固態(tài)硬盤內(nèi)置了ATA SMART監(jiān)控功能，隨時可以查看其健康狀況。用戶可以放心，數(shù)據(jù)安全絕對是固態(tài)硬盤制造商的第一考量。
問：為什么沒有3.5寸的固態(tài)硬盤?
答：最主要的原因是，“合理容量”的閃存從物理規(guī)格上來看占不了太大空間，做成2.5寸或1.8寸規(guī)格更合適。這里我說的“合理容量”是指能夠提供實際應(yīng)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(dāng)驚人。
很多人可能會對此有誤解，認(rèn)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(tài)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(tài)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(qū)別。
問：固態(tài)硬盤需要整理磁盤碎片么?
答：這個問題的答案比較復(fù)雜。固態(tài)硬盤的數(shù)據(jù)存儲方式和傳統(tǒng)硬盤有明顯的區(qū)別，比如為了防止頻繁讀取某存儲單元而導(dǎo)致快速老化，固態(tài)硬盤往往使用“損耗平衡”機制，將讀寫各個區(qū)塊的次數(shù)平均化。目前的操作系統(tǒng)對此也沒有準(zhǔn)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(shù)據(jù)放在可以高速訪問的地方，很少訪問的數(shù)據(jù)就堆在邊邊角角。而固態(tài)硬盤的原理決定，它能夠非?？焖俚恼业饺魏我粔K數(shù)據(jù)。目前的磁盤整理工具對優(yōu)化固態(tài)硬盤的文件系統(tǒng)就顯得無能為力了。因此，我的建議是，固態(tài)硬盤用戶應(yīng)當(dāng)禁用自動磁盤碎片整理，也不要手動進(jìn)行整理。
當(dāng)然，對于固態(tài)硬盤來說也同樣存在存儲分布的優(yōu)化問題，只是這個問題在SSD上遠(yuǎn)不如傳統(tǒng)硬盤那么重要。目前，各固態(tài)硬盤廠商都在用固件優(yōu)化的形式解決這一問題。未來也可能會出現(xiàn)專門針對固態(tài)硬盤的“碎片整理”工具，不過它需要首先了解各廠商固態(tài)硬盤的具體工作方式。
問：固態(tài)硬盤會越用越慢么?
答：這是一個復(fù)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(xiàn)。其中最重要的就是數(shù)據(jù)碎片問題。很不幸，目前尚無任何方法從外部衡量固態(tài)硬盤 的數(shù)據(jù)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(tài)硬盤內(nèi)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(tài)硬盤文件系統(tǒng) 的優(yōu)化未來還將進(jìn)一步解決這一問題。
問：Intel固態(tài)硬盤支持熱插拔么?
答：沒問題，完全支持SATA規(guī)范定義的熱插拔功能。
問：當(dāng)固態(tài)硬盤被裝滿的時候，性能會下降么?
答：很好的問題。對于固態(tài)硬盤來說，性能和存儲數(shù)據(jù)的多少沒有什么關(guān)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(tǒng)如 NTFS、FAT32在空間不足時可能會出現(xiàn)性能下降，但這是軟件的問題，和是否使用固態(tài)存儲沒有關(guān)聯(lián)。未來當(dāng)專門針對固態(tài)硬盤的文件系統(tǒng)問世時，可能也 會出現(xiàn)硬盤存儲數(shù)據(jù)量多少對性能的影響的例子。
問：哪種文件系統(tǒng)最適合固態(tài)硬盤?
答：目前的的各種文件系統(tǒng)都沒有對固態(tài)硬盤進(jìn)行什么優(yōu)化。計算機行業(yè)花了幾十年的時間，針對旋轉(zhuǎn)磁介質(zhì)存儲進(jìn)行優(yōu)化，但固態(tài)硬盤的出現(xiàn)讓這些優(yōu)化徹底作廢。幸運的是，以目前固態(tài)硬盤的速度，遵循舊文件系統(tǒng)的要求像傳統(tǒng)硬盤那樣工作，并不會有太大的損失。不過在不遠(yuǎn)的將來，我們肯定將看到專為固態(tài)硬盤優(yōu)化的文件系統(tǒng)。
微軟在Windows 7中就將對SSD進(jìn)行優(yōu)化，比如系統(tǒng)會在使用固態(tài)硬盤時禁用自動磁盤碎片整理功能。其中我最關(guān)注的是ATA trim命令，它能夠通知固態(tài)硬盤，某區(qū)塊已經(jīng)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(tǒng)中，你可非常簡單的通過禁用內(nèi)核disk IO scheduler模塊來對固態(tài)硬盤進(jìn)行優(yōu)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(jìn)行重新排序?qū)虘B(tài)硬盤沒有任何意義，甚至?xí)档托阅堋?Windows 7估計也會進(jìn)行同樣的改進(jìn)，只是目前還未公布。
問：固態(tài)硬盤RAID 0的性能怎樣?可以在SSD內(nèi)部實現(xiàn)RAID 0么?
答：先來回答第二個問題。固態(tài)硬盤的讀寫本身就是并行進(jìn)行的，目前Intel固態(tài)硬盤使用10條并行通道來訪問閃存，一定意義上就相當(dāng)于內(nèi)置10路RAID 0。
使用多塊固態(tài)硬盤組建RAID 0陣列的性能相當(dāng)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(tài)硬盤在陣列模式下工作的數(shù)據(jù)量相當(dāng)龐大，很多RAID控制器在設(shè)計時可能完全沒有考慮過這樣的速度。
問：固態(tài)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(tài)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(yè)界其他廠商一樣，我們也將逐步提升固態(tài)硬盤性能。雖然不能說固態(tài)硬盤在“趕著 ”SATA-III標(biāo)準(zhǔn)上馬，但一旦第三代SATA標(biāo)準(zhǔn)推出，固態(tài)硬盤肯定會從中受益。
問：SSD和HDD相比有何優(yōu)劣?
答：和其他任何事情的兩面一樣，SSD和HDD各有優(yōu)劣。目前固態(tài)硬盤最大的劣勢就是成本和容量，而最大的優(yōu)勢就是性能。另外，固態(tài)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(xù)航時間，數(shù)據(jù)中心能夠大大節(jié)約電費。由于更加耐震動沖擊，固態(tài)硬盤 也比HDD更適合移動設(shè)備。如果容量需求不高的話，固態(tài)硬盤甚至可以比傳統(tǒng)硬盤更便宜。比如目前售價最低的上網(wǎng)本基本上都是使用小容量固態(tài)硬盤。
下面我們來具體看固態(tài)硬盤的性能優(yōu)勢，簡單比較數(shù)據(jù)會讓你忽略掉很多東西。
比如，Intel X25-M硬盤的持續(xù)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(tǒng)硬盤大多在4到15毫秒，差距達(dá)到50甚至150倍。
因此，兩者的性能區(qū)別要視應(yīng)用而定。操作系統(tǒng)啟動主要依賴隨機讀取小塊數(shù)據(jù)，因此固態(tài)硬盤可比傳統(tǒng)硬盤快100倍。而在應(yīng)用程序連續(xù)讀取大尺寸文件時，固態(tài)硬盤的優(yōu)勢就只有2.5倍左右了。
同時，仍有一些應(yīng)用并不適合固態(tài)硬盤，比如大規(guī)模數(shù)據(jù)存檔。那些極少訪問的數(shù)據(jù)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(tài)硬盤也不會有任何優(yōu)勢，只要達(dá)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(tài)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(qū)別。而且，只要大規(guī)模使用并行讀寫機制，MLC同樣可以實現(xiàn)高速度。在這樣的情況下，SSD廠 商肯定會更加關(guān)注成本和容量問題，MLC的低價大容量就成了優(yōu)勢。我想大家都看到了，Intel的M系列固態(tài)硬盤使用的就是MLC顆粒，不是照樣很快么?
問：固態(tài)硬盤的功耗相比傳統(tǒng)硬盤孰高孰低?
答：我曾看過一些報告宣稱固態(tài)硬盤比傳統(tǒng)硬盤更費電，但也有一些調(diào)查顯示SSD更省電。通常來看，SSD和 HDD在同樣高負(fù)載工作，或同樣處在休眠狀態(tài)下時，功耗是類似的。但固態(tài)硬盤仍然在功耗表現(xiàn)上有一些優(yōu)勢，比如SSD內(nèi)部沒有旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，因此在閑置狀態(tài)時 的功耗明顯更低。第二，由于不存在轉(zhuǎn)速提升或下降的啟動時間，SSD進(jìn)入休眠狀態(tài)或從休眠狀態(tài)喚醒的時間更短，也更頻繁。最后，固態(tài)硬盤能夠在更短時間內(nèi) 完成同樣的工作，因此更早進(jìn)入休眠狀態(tài)。以上這些優(yōu)勢讓固態(tài)硬盤在實際使用中確實比傳統(tǒng)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(tài)硬盤便宜的多?
答：確實，閃存有不同的質(zhì)量，對應(yīng)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(dāng)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(yōu)劣閃存的區(qū)別也是明顯的，高質(zhì)量的閃存芯片在整個壽命周期內(nèi)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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