【2019/09/16】关于固态硬盘你不得不知道的那些事

文章目录

  • 什么是固态硬盘?
    • 内部组成
    • 闪存颗粒厂商
    • 颗粒封装(灰色地带)
    • 主控
    • 接口及协议
  • 固态硬盘与机械硬盘的比对
  • 固态硬盘的分类
  • 选购注意事项
    • 写放大
    • OP空间
    • 不要经常擦写固态硬盘
  • 什么是SSD掉速
  • 为什么SSD在系统中显示的容量小于标准值
  • 2019主流消费级SSD
    • 三星
    • 英特尔
    • 闪迪&西部数据
  • nas共享存储
  • 树莓派

什么是固态硬盘?

固态硬盘 机械硬盘
名称 Soild State Disk SSD Hard Disk Drive HDD
存储介质磁盘驱动器 NAND闪存/3D XPoint 光盘驱动器Optical Disk Drive/软盘驱动器Floppy Disk Drive

闪存指Flash芯片,BIOS一般采用NOR Flash

内部组成

主控芯片 闪存 外置缓存颗粒 PCB板 外壳
CPU进行固态的内部运算 存储 SLC缓存:提升固态硬盘爆发速度技术 芯片焊接板子

闪存颗粒厂商

三星、因特尔(镁光 合作建厂)、东芝
不同的闪存颗粒就是单位面积存储的数据不同,增加存储的数据量可以增加单位面积的数据存储上限,但是会降低寿命和性能.

SLC颗粒(NAND闪存始祖) MLC颗粒 TLC颗粒 QLC颗粒 Intel 3D xpoint
十万P/E寿命(十万擦写寿命,盘写满然后删除) 3000-10000P/E 500-1000P/E 速度寿命表现差 极高寿命
速度高,成本高,单位密度高 速度尚可 速度较慢 寿命速度表现差 极高寿命,介于DRAM和NAND之间,比NAND强
商用 商用 家用 暂不推荐 民用传家级别
2个状态,表示1bit数据 4个状态表示2bit 8个状态表示3bit
0,1 11,10,01,00 111,110,101,100,011,010,001,000
  • 把一个单元看成一个水池,slc就是一个池子一个球,mlc就是2个球以此类推,池壁会因为球的进出而变薄最终破损,有球就是1,没球就是0
  • SLC电压状态最少,可以容忍电压的更大变化,MLC四种状态也可接受,TCL八种就太多了,电压可变余地很小.在不清楚确切的电压之时,不得不将同样的迪纳亚分成八份,则在使用过程中变成和擦写一个TCL闪存单元所需的时间也会越来越长.最终到达无法接受,闪存报废的成都.

颗粒封装(灰色地带)

颗粒不是大黑片,其实是一个晶圆小块,外面是黑色树脂包裹保护以及一些走线.
晶圆厂挑选晶圆→切割→再次检验→封装
晶圆第一步挑选后会有一部分被淘汰,这部分通过从某些渠道流出,下游厂商切割,屏蔽坏的部分,成为黑片
第二部切割后,被切坏的淘汰,被下游封装厂封装成为白片,如大S颗粒.百片比黑片好.
正片厂商封装完后就成了颗粒.

主控

主控控制颗粒
三星,intel 只给自己企业用

  • SLC缓存:将TCL变成只存储1bit数据,缓存完后便原形毕露
  • TRIM:固态硬盘写入可写入4KB,但是擦除只能擦更大的KB.座椅需要把部分没用数据挪用在一起凑够然后一次擦除,有用的凑够一个块的大小,再写入.整理凑出会占用主控性能.CG垃圾回收.
  • 磨损均衡:一个block不能一直擦除写入

接口及协议

接口决定速度上线,不管固态实际上有多快

  • SATA mSATA(老笔记本) (AHCI协议) 2.0 3Gphs 3.0 6Gphs/750MB/S 实际上大部分都是500M/S
  • M.2 PCIE (NVMV协议) B-Key(x2协议)M-Key(南桥PCLE✖4协议)

固态硬盘与机械硬盘的比对

固态硬盘

  • 读写更快(顺序和随机读写都是)
  • 更高IOPS(每秒响应次数)
  • 更低的相应延迟(机械硬盘的寻道时间)
  • 没有机械硬盘的那种运动部件,对震感/震动没那么敏感
  • 运行发出的噪声小
  • 发生故障或因误操作删除、覆盖数据的无法恢复

固态硬盘的分类

物理外形

  • 2.5英寸 大概一个巴掌
  • M.2 长条形,巧克力
  • AIC 类似独立显卡那样的插卡式

电气标准

  • SATA/AHCI 消费级常见
  • PCle/NVMe 发烧级和企业级

数据协议

  • AHCI

  • NVMe

  • M.2固态硬盘有B Key 和M Key以及长度之分

  • B&M Key SATA总线或者PCle ✖2总线

  • M Key 通常为PCle ✖4总线

  • 2280(width22mm height80mm) 22110 2260 2242

  • M Key的M.2插槽能兼容B&M Key和M Key的SSD 不一定同时支持SATA和PCle总线

  • B Key的M.2插槽则无法兼容M Key 只支持SATA

选购注意事项

  • 主控决定固态性能
  • 不需要关注主控性能,我们直接看读写速度就好了
  • 连续读写涉及单个大文件,4K读写涉及分散小文件,4K对于日常使用影响最大
  • SLC>MLC>TLC>QLC不必纠结TLC的寿命,哪怕是QLC都能用很久,但是要注意数据安全与掉速情况
  • sata3接口速度上限很低,需要高速固态请选择M.2(NVME)M.2需要自己去查询协议内容,
  • 首先需要确认你的主板是不是支持NVME,其次还需要判断硬盘本身是不是NVME的。

写放大

写入4KB却要擦除512KB,减小写放大不仅提升性能,还能延长寿命.

OP空间

高于一定量没有意义

不要经常擦写固态硬盘

240G以下的最好别分区
经常擦写降低寿命,主控不好降低寿命,颗粒不好寿命降低

什么是SSD掉速

  • NAND闪存特性
  • 无法直接覆写,最小的写入单元是page,最小擦除单元是block
  • 多个page组成一个block,多个block组成一个die
  • 无论数据是否有效,写数据必须先擦除再写入,闪存正在进行垃圾回收
  • 闲置一段时间或全盘格式化后可自动恢复

为什么SSD在系统中显示的容量小于标准值

  • 一部分容量被划分为OP空间,存放FTL表,垃圾回收中转站等
  • 1GiB=102410231024Byte(GiB≠GB)
  • 1GB=1,000,000,000Byte给出,其余为OP空间

2019主流消费级SSD

三星

全球最大半导体厂商,CPU(ARM)到DRAM再到NAND,都可自主设计生产,实力雄厚

  • 支持SN码保修
  • 860EVO 500GB不如850 500GB

英特尔

个人计算机零件和CPU制造商,桌面GPU占有率第一,老牌NAND制造商,牙膏厂美誉

闪迪&西部数据

最大存储卡产品供应商,老牌NAND,已被西部收购

nas共享存储

树莓派

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