ssd固态硬盘和硬盘有什么区别(ssd固态硬盘是什么)

2022-06-24 09:16:07

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  固态硬盘,简称固态盘,英文SSD。它是由固态电子存储芯片阵列制成的硬盘,由控制单元、存储单元(FLASH芯片、DRAM芯片)和缓存单元组成。与机械硬盘由磁盘、磁头等机械部件组成不同,整个固态硬盘结构没有机械装置,全部由电子芯片和电路板组成。

  根据SSD的定义,我们可以知道SSD的内部结构,其实是由三大部分组成:主控芯片、闪存颗粒和缓存单元。

  固态硬盘的大脑:主芯片

  就像CPU之于PC,主控芯片其实是整个SSD固态硬盘的核心器件,就像CPU一样。它的功能是合理分配每个闪存芯片上数据的负载,并承担整个数据传输,将闪存芯片与外部SATA接口连接起来。

  不同高手的能力差别很大。在数据处理能力和算法上,闪存芯片的读写控制会有很大的不同,这将直接导致SSD产品的性能差距很大。

  目前主流的主控芯片厂商有marvell迈威(俗称“马牌”)、SandForce、siliconmotion容晖、phison Group Alliance、jmicron智威等。而这些主要的大师级厂商都有自己相应的特点,应用在不同层次的固体产品上。

  核心设备:闪蒸颗粒单元

  作为硬盘,存储单元肯定是核心设备。在固态硬盘中,闪存颗粒取代机械磁盘作为存储单元。

  本质上,闪存是一种长寿命的非易失性存储器(断电时仍能保持存储的数据信息),数据删除不是基于单个字节而是基于固定的块。

  在固态硬盘中,NAND闪存因其非易失性存储特性,即掉电后仍能保存数据而被广泛使用。

  根据NAND闪存中电子单元密度的不同,可分为SLC(单级存储单元)、MLC(双级存储单元)和TLC(三级存储单元),在寿命和成本上有明显的区别。

  SLC(单层存储),单层电子结构,写数据时电压变化范围小,使用寿命长,读写10万次以上,成本高,多用于企业级高端产品。

  MLC(多层存储)采用高低电压不同的双层电子结构,使用寿命长,成本可接受。多用于民用高端产品,读写次数在5000次左右。

  TLC(三层存储)是MLC闪存的扩展,达到3位/单元。存储密度最高,容量是MLC的1.5倍。成本最低,任务寿命低,读写1000~2000次左右,是目前主流厂商首选的闪存颗粒。

  目前在SSD市场,闪存颗粒的主流厂商主要有东芝东芝、三星、英特尔、美光美光、skhynix海力士、闪迪等。

  由于闪存颗粒是固态硬盘中的核心器件和主要存储单元,其制造成本占整个产品的70%以上。用极端的话来说,选择SSD其实就是选择闪存颗粒。

  锦上添花:缓存芯片

  缓存芯片是固态硬盘的三大块之一,最容易被人们忽视,也是厂商最不愿意投入的一块。相比主控芯片和闪存颗粒,缓存芯片的作用真的没有那么明显,在用户中的认知度也没有那么深,所以不能作为噱头来鼓吹。

  其实缓存芯片的存在还是有意义的,尤其是在常用文件的随机读写和碎片文件的快速读写方面。由于SSD的内部写入机制,在读写小文件和常用文件时,SSD会不断地将整个数据写入缓存,然后导出到闪存颗粒中。这个过程需要大量的缓存来维护。尤其是在读写大规模碎片文件的过程中,缓存的作用更加明显,直接影响到运行速度、写入次数甚至闪存颗粒的寿命。这也解释了为什么没有缓存芯片的SSD在使用一段时间后就开始降速。

  目前缓存芯片市场规模不算太大,主流厂商基本集中在南亚、三星、金士顿等。据最新消息,无外接缓存的SSD产品将于近期问世。虽然很久以前就有sandforce2281等带缓存的主控产品,但市场反响并不理想。不知道最新的不带外接缓存的SSD表现如何,请大家拭目以待。

  总结:主控芯片、闪存颗粒、缓存芯片有机结合在一块PCB上,构成了SSD的整体形式。在选购或评测SSD固态硬盘时,可以从这三个方面来预估产品性能,避免被某些厂商鼓吹的高速读写所蒙蔽。

  哈奇分享讲解到此结束,希望对大家有所帮助。

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