随着对存储容量及速度要求的不断提高,固态硬盘已经与我们的工作生活紧密联系起来,时至今日,固态硬盘终于有了取代硬盘成为新的存储霸主的趋势,其实硬盘概念的提出要追溯到06年,当时便已经有硬盘厂商提出了固态硬盘的概念,与传统机械硬盘采用磁盘体、磁头、马达等机械零件不同,固态硬盘由控制芯片和存储芯片组成。
固态硬盘相比传统的机械硬盘,不仅在于它没有磁头,采用快速随机读取,延迟极低,在系统启动及软件运行方面都快速,而且其找到数据的时间几乎等于0,相对传统的机械硬盘的寻道时间来说要快多了,毕竟机械硬盘基本都在10ms以上,多种原因决定了固态硬盘的速度要远高于机械硬盘。
SSD的构造十分简单,SSD的主体其实就是一块PCB板,而这块PCB板上最基本的部件就是控制芯片,缓存芯片和用于存储数据的闪存芯片,(部分低端型号并没有配有缓存芯片)。
固态硬盘结构中最重要的就要说主控芯片,它是SSD的大脑,其作用一是合理调配数据在各个闪存芯片上的负荷,二则是承担了整个数据中转,连接闪存芯片和外部SATA接口。不同的主控之间能力相差非常大,在数据处理能力,算法,对闪存芯片的读取写入控制上会有非常大的不同,直接会导致SSD产品在性能上差距高达数十倍。
主控芯片下方是缓存芯片,SSD作为一块硬盘,本来是和传统硬盘一样,需要高速的缓存芯片辅助主控芯片进行数据处理,不过由于廉价SSD方案为了节省成本,省去了这块DRAM芯片,这么做的后果虽然节省了成本,但是显著加重了主控芯片和每块闪存芯片的负担,在作为普通数据存储盘时候可能影响会不会太大,一旦作为系统盘使用,频繁的零碎文件读取写入,不带缓存方案的SSD产品性能就会急剧下降。
主控芯片和缓存芯片以外,剩下的大片区域就是NANDFLASH芯片了,目前NANDFLASH主要提供商是三星和intel两家,大部分SSD产品采用了三星的NANDFLASH,intel自己的X18,X25系列则采用了intel的NANDFLASH,NANDFLASH也分为两种,SLC和MLC,其特性和实际性能差距也比较大。
SSD硬盘与传统的温彻斯特硬盘在工作机制上有着本质的不同。首先,传统的温彻斯特是采用金属碟片+磁性材料进行数据记录的。内部主要由马达、磁头、金属碟片、主控电路构成。
而SSD固态硬盘是采用NAND型Flash颗粒作为存储介质,由控制IC(主控芯片)进行数据的读/写过程协调,内部构造与传统硬盘相比,没有马达、磁片、因此是真正的“无噪音”的静音硬盘。
因此得益于SSD硬盘天生的“无机械构件”数据读取/写入模式,SSD硬盘在数据的读取/写入、突发读取速率等方面均大幅度超过传统硬盘,并且在省电(一般SSD硬盘功耗在2.5W-5W之间),抗震性方面也优于传统硬盘。
固态硬盘是由控制单元和固态存储单元(DRAM或FLASH芯片)组成的硬盘.。
1)、采用FLASH芯片作为存储介质,这也是我们通常所说的SSD。
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它的外观可以被制作成多种模样,例如:笔记本硬盘、微硬盘、存储卡、优盘等样式。这种SSD固态硬盘最大的优点就是可以移动,而且数据保护不受电源控制,能适应于各种环境,但是使用年限不高,适合于个人用户使用。分为两类:SLC单层单元和MLC多层单元。SLC的特点是成本高、容量小、但是速度快、错率小,而MLC的特点是容量大成本低,但是速度慢、错率高。另外SLC的寿命是MLC的十倍。
2)、基于DRAM的固态硬盘:采用DRAM作为存储介质,目前应用范围较窄。它仿效传统硬盘的设计、可被绝大部分操作系统的文件系统工具进行卷设置和管理,并提供工业标准的PCI和FC接口用于连接主机或者服务器。应用方式可分为SSD硬盘和SSD硬盘阵列两种。它是一种高性能的存储器,而且使用寿命很长,美中不足的是需要独立电源来保护数据安全。
Jmicron主控(山寨SSD最常用)
目前SSD市场中充斥着不少廉价的产品,最为典型的莫过于台湾厂商Jmicron推出的JMF602芯片,由于其推出较早,那个时期其他SSD产品价格都非常高,玩家对SSD的认知、了解也较少。该款主控芯片推出后,一举打破了SSD价格居高不下的局面,而且标称性能也非常唬人:早期的JMF602A持续读取143MB/s,写入93MB/s,后来改良的602B读取可达170MB/s。
乍一看这个数据非常不错,尽管写入一般,读取可是远远高于机械硬盘,但是厂商却没有公布一个最重要的数据:前面提到的随机读写性能。该主控由于不支持外部缓存,内部缓存只有区区16K,导致其性能、寿命都和其价格一样的低。做为SSD最重要的4KB随机IOPS数值,该款SSD的性能只有个位数。导致实际使用情况则很不理想,大量小文件随机读写的操作甚至远远低于普通机械硬盘。由于其设计上的缺陷,更新固件也无法改善其天生的弊端。当然,厂商心里自然是清楚这一点的,此款产品也没有推出过提升性能的固件。
Indilinx主控
另一家常见的主控厂商Indilinx,这个公司成立仅仅有不到4年的时间,但是其产品性能非常不错,目前市场上较为常见的主控芯片为IndilinxIDX110(Barefoot),其核心拥有一颗ARM7嵌入式处理器,主频为233MHz,支持16~64MB缓存,带有4条16位闪存通道。其最新版本IDX110M01-LC(ECO)持续读写性能可达230MB/s和140MB/s。随机读取速度也较低端产品强很多,但是与顶级产品却存在差距。
另外,该厂商经常推出更新固件,使得产品稳定性和性能得以不断改良。不过,这也是由于该产品初期固件常常存在各种问题。这也对玩家有一定要求。。。对于不喜欢折腾的人来说,选用这样的产品难免会遇到问题,后果还是比较严重的。
三星主控
三星电子做为存储业的巨头,其在对固态硬盘市场的野心也是不容小视的,其早期推出的产品从主控、颗粒到缓存,全部是自家产品,这样其稳定性非常有保障。
不过其性能并无过人之处,仅仅是比JMF之类的山寨主控强些。
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和Intel具有一定差距。并且在MLC渐渐普及之后,其技术更新并没有跟上,当时推出的产品竟然没有支持对MLCSSD来说最重要的TRIM技术,导致其寿命大打折扣,带起发现自己的错误为时已晚,不久后便被Indilinx后来居上,至今难以反超。
Intel主控
而目前市场上代表着SSD主控最顶尖水平的,莫过于Intel和SandForce两家。先来介绍一下Intel,这家半导体业的统治者拥有无比强大的技术实力。也许它想做什么都没有做不好的吧。由于其在芯片组南桥的开发过程中积累了丰厚的磁盘控制器经验,其固态硬盘控制器产品异常优秀,算法和固件都很先进,实际性能也非常强大。
Intel的产品持续读取和随机读写性能都在业内具有领先地位,不过考虑到产品寿命,Intel主控限制了写入速度。不过在这对于实际使用影响不是很大,可以看出Intel在产品的设计方面是非常严谨、务实的,并非是仅仅将好看的数据公布出来忽悠人。目前最新产品为PC29AS21BAOPostville(Gen2),带有32MB缓存,随机4KB读写性能超过35000/6000IOPS。并且支持TRIM技术,使得产品寿命得以进一步保证。
SandForce主控
SandForce则是目前业内唯一能在SSD技术上与Intel抗衡的企业,尽管其在去年才发布首款SF-1500/SF-1200主控,但是其优秀的性能使其产品已经推出便狂收追捧,其独有的DualClass技术将MLCSSD的性能和寿命都大幅提高,其企业级产品SF-1500主控可以提供5年质保。
民用级别SF-1200在消减了部分企业级功能之后,最高读写速度依然可达285MB/s和275MB/s,4KB随机读取则理论最高数值可达50000IOPS,不过民用版本4KB随机写入上则进行了限制,这也是为了寿命考虑。其产品也被各大存储厂商广泛采用。
除此之外,还有如东芝、Mtron等厂商,由于其产品更新较慢,面对新产品时无论性能还是价格都没有任何优势,只能等待渐渐被淘汰,而想Marvell这样的厂商其旗舰产品则主要面对企业级用户,虽然性能无比强大,但是其价格则远非一般个人用户所能接受。因此,目前民用级别中最好的两种方案就是Intel主控和SandForce主控。
固态硬盘优点:
1.启动快,没有电机加速旋转的过程。
2.不用磁头,快速随机读取,读取延迟小。
3.相对固定的读取时间,由于寻址时间与数据存储位置无关,因此磁盘碎片不会影响读取时间。
4.基于DRAM的固态硬盘写入速度极快。
5.无噪音。
6.发热量低。
7.体积小,重量轻
固态硬盘缺点:
1.成本高,每单位容量价格是传统硬盘的5-10倍(基于闪存),甚至200-300倍(基于DRAM)。
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2.写入寿命有限(基于闪存)。
3.数据损坏后难以恢复。
4.使用固态硬盘的笔记本电脑在电池续航方面不如使用5400转的传统硬盘笔记本电脑。
在2010年期间,固态硬盘开始被各大厂商重点关注,不过价格依旧较贵,适用人群不大,也有部分厂商推出了低端产品,主要意在让一定牛彩票网:玩家试用,与中高端产品价格差距很大。
不过苹果产品对固态硬盘的情有独钟,让固态硬盘有了很大发展,苹果的笔记本电脑、iPad等均采用固态硬盘做存储,其销量之高也带动了SSD的销量。轻薄节能的特性很适合目前市场需要,所以SSD的未来更被看好了。
对于硬盘的大容量,目前消费级SSD还无法比拟,不过随着价格的不断下调,容量的不断攀升,毕竟目前25nm、20nm的工艺制程SSD芯片已经研发推出,成本方面还将不断降低,固态硬盘取代硬盘成为存储主宰的日子不会太遥远。
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