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固態硬碟SSD知識大全

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固態硬碟,簡稱固盤,是用固態電子儲存晶片陣列而製成的硬碟,由控制單元和儲存單元組成。下面是小編分享的固態硬碟SSD知識大全,一起來看一下吧。

固態硬碟SSD知識大全

一、固態硬碟簡介

固態硬碟(Solid State Disk)都是由主控晶片和快閃記憶體晶片組成,簡單來說就是用固態電子儲存晶片陣列而製成的硬碟,其介面規範和定義、功能及使用方法上與普通硬碟的完全相同(),在產品外形和尺寸上也完全與普通硬碟一致。儲存單元負責儲存資料,控制單元負責讀取、寫入資料。擁有速度快,耐用防震,無噪音,重量輕等優點。廣泛應用於軍事、車載、工控、視訊監控、網路監控、網路終端、電力、醫療、航空、導航裝置等領域。

(一)SSD固態硬碟的優點:

第一,SSD不需要機械結構,完全的半導體化,不存在資料查詢時間、延遲時間和磁碟尋道時間,資料存取速度快,讀取資料的能力在400M/s以上,最高的目前可達500M/s以上。

第二,SSD全部採用快閃記憶體晶片,經久耐用,防震抗摔,即使發生與硬物碰撞,資料丟失的可能性也能夠降到最小。

第三,得益於無機械部件及FLASH快閃記憶體晶片,SSD沒有任何噪音,功耗低。

第四,質量輕,比常規1.8英寸硬碟重量輕20-30克,使得便攜裝置搭載多塊SSD成為可能。同時因其完全半導體化,無結構限制,可根據實際情況設計成各種不同介面、形狀的特殊電子硬碟。

(二)SSD的缺點:

第一,固態硬碟成本高 目前SSD成本已經大幅下降。128G SSD已經在1000元級別。但是相對機械硬碟,價格還是很高的~而作為筆記本廠商,在將固態硬碟當作可選配件後,升級的費用更是要遠高於實際成本,這也就導致了配備傳統硬碟筆記本和固態硬碟筆記本之間千元的價差。

第二,儲存容量有待提高 如今傳統機械式硬碟憑藉最新的垂直記錄技術已經向2TB級別邁進,而固態硬碟的最高紀錄仍停留幾百GB(PQI推出的2.5英寸SSD產品)左右,由於快閃記憶體成本一直居高不下,很少有廠商涉及這種高容量的SSD產品的研發,即使有相關的產品出現,離量產還有很長很長的路,現階段可以買到的固態硬碟最實際的儲存容量只有最高几百GB。但是價格高昂。

固態硬碟壽命計算公式

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二、掃清誤區

1、固態硬碟速度為什麼不是一直在最高速度?

答: 現在的固態硬碟廠商大多會宣稱自家的固態硬碟持續讀寫速度超過了500MB/s云云,這相對機械硬碟的100MB/s的速度著實是相當可觀的。事實上幾乎沒有任何程式的啟動和執行過程是連續讀取的,實際使用中只有進行非同盤的複製貼上操作時,資料的源盤會進行持續讀的工作。也就是說把一個檔案從D盤複製貼上到E盤時,D盤就在進行持續讀寫的工作。

2、 要是我的硬碟頻繁讀寫,那麼固態硬碟的使用壽命是不是會不夠用,很快報廢?

答:在一些固態硬碟上大家會見到“晶片標明讀寫只有10—100萬次的讀寫”。那麼如果我應用到資料庫之類的,或許讀寫比較頻繁的資料、不是很快就壞了嗎,那我們買一塊固態硬碟不是很不划算”?壽命當然不是像那樣,如果不安全的話現在不會應用到航空航天、車載等特殊領域了及惡劣的環境下了!

固態硬碟在原理構造上基本上和我們應用普通機械硬碟有很多相似的地方,比如模擬扇區、模擬磁軌等。在固態硬碟內部,最核心的部分就算控制器了,它是整個固態硬碟的核心,裡面包括很多構架,比如讀寫演算法、介面定義等。主要影響壽命的'就是讀寫次數,在固態硬碟的演算法定義中,修改一次才算一次真正讀寫。

固態硬碟快閃記憶體具有擦寫次數限制的問題,這也是許多人詬病其壽命短的所在。快閃記憶體完全擦寫一次叫做1次P/E,因此快閃記憶體的壽命就以P/E作單位。34nm的快閃記憶體晶片壽命約是5000次P/E,而25nm的壽命約是3000次P/E。是不是看上去壽命更短了?理論上是這樣沒錯,但隨著SSD韌體演算法的提升,新款SSD都能提供更少的不必要寫入量。再來一個具體的例子,一款120G的固態硬碟,要寫入120G的檔案才算做一次P/E。普通使用者誇正常使用,即使每天寫入50G,平均2天完成一次P/E,那麼一年就有180次P/E。大家可以自行計算3000個P/E能用幾年,相信到那時候,固態硬碟早就被你換成別的什麼新奇玩意了。

目前BladeCenter HS21 XM刀鋒伺服器當中提供基於快閃記憶體技術的的固態硬碟(Solid State drives,SSD),與傳統的機械硬碟相比,固態硬碟更快、更可靠、有更好的能源效率、發熱更少並且更安靜等優點,而且可以在刀鋒伺服器上的固態硬碟可以執行作業系統以及其他任何應用,同時也說明了壽命已經已經不在是我們關注的問題。

隨著Flash晶片的擦寫次數不斷提高,壽命也不斷的在提高,根據目前一些應用情況來看,一般一塊盤的壽命可以達到6年以上,而且控制器的演算法也在不斷的完善,壽命也從另一個方面變相提高,相信未來壽命還會有很大的提升。

三、SSD固態硬碟優化

1、刷官方最新韌體

韌體不單直接影響SSD的效能、穩定性,也會影響到SSD的壽命。優秀的韌體包含先進的演算法能減少固態硬碟不必要的寫入,從而減少快閃記憶體晶片的磨損,維持效能的同時也延長了固態硬碟的壽命。因此及時更新官方釋出的最新韌體顯得十分重要。

SSD固態硬碟優化

固態硬碟韌體更新辦法一般分兩種:Windows環境下使用軟體更新、建立啟動盤(u盤、光碟)更新。OCZ等廠商採用的軟體更新方式,Crucial 英睿達 m4則是採用了後者。更新過程大致是將主機板BIOS的啟動順序改為光碟機優先或者U盤優先,然後進入引導介面,根據提示來操作,很簡單。

2、開啟TRIM指令

固態硬碟會越用越慢,這和固態硬碟的工作原理有很大的關係。固態硬碟是新的,其中的NAND快閃記憶體已經預先擦除乾淨,因此資料可以直接寫入快閃記憶體,而無需完成資料清除這一步,這時資料的寫入非常快。隨著時間的推移,SSD中從未使用的儲存空間越來越少,很多時候必須先擦除快閃記憶體中的資料然後再寫入,因此其效能就會明顯下降。

Windows 7系統上,對支援Trim指令的SSD啟動Trim命令後,能讓作業系統在刪除某個檔案或者格式化後告訴SSD主控這個資料塊不再需要了。當某些檔案被刪除或者格式化了整個分割槽,作業系統把Trim指令和在操作中更新的邏輯地址(Logincal Block Address)一起發給SSD主控(其中包含了無效資料地址),這樣在之後的垃圾回收(Garbage collection)操作中,無效資料就能被清空了,減少了寫入放大同時也提升了效能。

Windows 7預設狀態下Trim指令是開啟的,如果想查詢目前的Trim指令狀態,我們可以在管理員許可權下,進入命令提示符介面,輸入“fsutil behavior QUERY DisableDeleteNotify”,之後會得到相關查詢狀態的反饋。在這裡,提示為“DisableDeleteNotify = 0”即Trim指令已啟用;提示為“DisableDeleteNotify = 1”即為Trim指令未啟用。另外開啟主機板BIOS內的AHCI模式也很重要。因為AHCI中的原生命令佇列特性(NCQ)可以優化完使用者傳送指令的順序,從而降低機械負荷達到提升效能的目的。

檢視裝置管理器-IDE ATA ATAPI控制器,如果開啟了AHCI,控制器後面會有提示,如果沒有就是沒開。

3、安全擦除

ATA安全擦除命令可以用來清除在磁碟上的所有使用者資料,這個指令會讓SSD回到出廠效能(最優效能,最少寫入放大)。但效果只是暫時的,因為之後的使用,寫入放大又會慢慢增加回來,最後還是會回到穩定態。不過固態硬碟使用一段時間,裡面檔案雜亂無章,效能下降,這時做一次安全擦除還很有必要的(反正也要重灌系統)。

現在有許多軟體都能提供ATA安全擦除指令來重置磁碟,最著名的是HDDErase。不過對SSD來說,重置一次也相當於完成了一次P/E,所以這裡不建議大家頻繁的做擦除優化。操作過程大致也是將主機板BIOS的啟動順序改為光碟機優先或者U盤優先,然後插入存好軟體的啟動裝置,進入引導介面,根據提示來操作。

另外英特爾固態硬碟工具箱(Intel SSD Toolbox)是英特爾官方推出的Intel SSD固態硬碟最新的管理工具,也包含的優化功能,原理類似,但因為是軟體所以操作起來比較方便。

四、SSD選購

1 、看主控晶片

目前市面上佔有率最高的SandForce二代主控,由於它提供了一套成熟的主控方案。硬碟廠商只需買來方案,在加入自己的PCB設計、快閃記憶體搭配、韌體演算法就能製造出固態硬碟。有點類似於谷歌的Android開源模式,不過其弊病也是相同的,那就是同樣的主控要相容各種不同的晶片、韌體,所以各大SandForce主控的硬碟產品效能也是參差不齊的。另外還有Marvell主控和Intel主控,只是產品較少,但效能都相當給力。

2 、看快閃記憶體顆粒

前固態硬碟採用的快閃記憶體顆粒有著25/34nm製程、MLC/SLC、同步/非同步、ONFI/Toggle Mode等等不同。不同快閃記憶體顆粒資料傳輸率有著很大的差異,非同步ONFI顆粒只有50MT/s(Intel或者Micron早期顆粒),同步ONFI 2.x顆粒則可以達到133MT/s ~ 200MT/s (Intel或者Micron顆粒),非同步Toggly DDR 1.0顆粒也可以達到133MT/s ~ 200MT/s (TOSHIBA或者Samsung顆粒)。