固態(tài)硬盤簡介

　　隨著對存儲容量及速度要求的不斷提高，固態(tài)硬盤已經(jīng)與我們的工作生活緊密聯(lián)系起來，時至今日，固態(tài)硬盤終于有了取代硬盤成為新的存儲霸主的趨勢，其實硬盤概念的提出要追溯到06年，當(dāng)時便已經(jīng)有硬盤廠商提出了固態(tài)硬盤的概念，與傳統(tǒng)機械硬盤采用磁盤體、磁頭、馬達等機械零件不同，固態(tài)硬盤由控制芯片和存儲芯片組成。

　　固態(tài)硬盤相比傳統(tǒng)的機械硬盤，不僅在于它沒有磁頭，采用快速隨機讀取，延遲極低，在系統(tǒng)啟動及軟件運行方面都快速，而且其找到數(shù)據(jù)的時間幾乎等于0,相對傳統(tǒng)的機械硬盤的尋道時間來說要快多了，畢竟機械硬盤基本都在10ms以上，多種原因決定了固態(tài)硬盤的速度要遠高于機械硬盤。

　　SSD的構(gòu)造十分簡單，SSD的主體其實就是一塊PCB板，而這塊PCB板上最基本的部件就是控制芯片，緩存芯片和用于存儲數(shù)據(jù)的閃存芯片，(部分低端型號并沒有配有緩存芯片)。

固態(tài)硬盤結(jié)構(gòu)與原理

　　固態(tài)硬盤結(jié)構(gòu)中最重要的就要說主控芯片，它是SSD的大腦，其作用一是合理調(diào)配數(shù)據(jù)在各個閃存芯片上的負荷，二則是承擔(dān)了整個數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，連接閃存芯片和外部SATA接口。不同的主控之間能力相差非常大，在數(shù)據(jù)處理能力，算法，對閃存芯片的讀取寫入控制上會有非常大的不同，直接會導(dǎo)致SSD產(chǎn)品在性能上差距高達數(shù)十倍。

　　主控芯片下方是緩存芯片，SSD作為一塊硬盤，本來是和傳統(tǒng)硬盤一樣，需要高速的緩存芯片輔助主控芯片進行數(shù)據(jù)處理，不過由于廉價SSD方案為了節(jié)省成本，省去了這塊DRAM芯片，這么做的后果雖然節(jié)省了成本，但是顯著加重了主控芯片和每塊閃存芯片的負擔(dān)，在作為普通數(shù)據(jù)存儲盤時候可能影響會不會太大，一旦作為系統(tǒng)盤使用，頻繁的零碎文件讀取寫入，不帶緩存方案的SSD產(chǎn)品性能就會急劇下降。

　　主控芯片和緩存芯片以外，剩下的大片區(qū)域就是NAND FLASH芯片了，目前NAND FLASH主要提供商是三星和intel兩家，大部分SSD產(chǎn)品采用了三星的NAND FLASH，intel自己的X18，X25系列則采用了intel的NAND FLASH，NAND FLASH也分為兩種，SLC和MLC，其特性和實際性能差距也比較大。

固態(tài)硬盤與硬盤工作原理差異

　　SSD硬盤與傳統(tǒng)的溫徹斯特硬盤在工作機制上有著本質(zhì)的不同。首先，傳統(tǒng)的溫徹斯特是采用金屬碟片+磁性材料進行數(shù)據(jù)記錄的。內(nèi)部主要由馬達、磁頭、金屬碟片、主控電路構(gòu)成。

　　而SSD固態(tài)硬盤是采用NAND型Flash顆粒作為存儲介質(zhì)，由控制IC（主控芯片）進行數(shù)據(jù)的讀/寫過程協(xié)調(diào)，內(nèi)部構(gòu)造與傳統(tǒng)硬盤相比，沒有馬達、磁片、 因此是真正的“無噪音”的靜音硬盤。

　　因此 得益于SSD硬盤天生的“無機械構(gòu)件”數(shù)據(jù)讀取/寫入模式，SSD硬盤在數(shù)據(jù)的讀取/寫入、突發(fā)讀取速率等方面均大幅度超過傳統(tǒng)硬盤，并且在省電（一般SSD硬盤功耗在2.5W-5W之間），抗震性方面也優(yōu)于傳統(tǒng)硬盤。

固態(tài)硬盤分類

　　固態(tài)硬盤是由控制單元和固態(tài)存儲單元（DRAM或FLASH芯片）組成的硬盤.。

　　1）、采用FLASH芯片作為存儲介質(zhì)，這也是我們通常所說的SSD。它的外觀可以被制作成多種模樣，例如：筆記本硬盤、微硬盤、存儲卡、優(yōu)盤等樣式。這種SSD固態(tài)硬盤最大的優(yōu)點就是可以移動，而且數(shù)據(jù)保護不受電源控制，能適應(yīng)于各種環(huán)境，但是使用年限不高，適合于個人用戶使用。分為兩類：SLC單層單元和MLC多層單元。SLC的特點是成本高、容量小、但是速度快、錯率小，而MLC的特點是容量大成本低，但是速度慢、錯率高。另外SLC的壽命是MLC的十倍。

　　2）、基于DRAM的固態(tài)硬盤：采用DRAM作為存儲介質(zhì)，目前應(yīng)用范圍較窄。它仿效傳統(tǒng)硬盤的設(shè)計、可被絕大部分操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)工具進行卷設(shè)置和管理，并提供工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的PCI和FC接口用于連接主機或者服務(wù)器。應(yīng)用方式可分為SSD硬盤和SSD硬盤陣列兩種。它是一種高性能的存儲器，而且使用壽命很長，美中不足的是需要獨立電源來保護數(shù)據(jù)安全。

常見固態(tài)硬盤主控芯片：Jmicron主控

　　● Jmicron主控（山寨SSD最常用）

　　目前SSD市場中充斥著不少廉價的產(chǎn)品，最為典型的莫過于臺灣廠商Jmicron推出的JMF602芯片，由于其推出較早，那個時期其他SSD產(chǎn)品價格都非常高，玩家對SSD的認知、了解也較少。該款主控芯片推出后，一舉打破了SSD價格居高不下的局面，而且標(biāo)稱性能也非常唬人：早期的JMF602A持續(xù)讀取143MB/s,寫入93MB/s,后來改良的602B讀取可達170MB/s。

　　乍一看這個數(shù)據(jù)非常不錯，盡管寫入一般，讀取可是遠遠高于機械硬盤，但是廠商卻沒有公布一個最重要的數(shù)據(jù)：前面提到的隨機讀寫性能。該主控由于不支持外部緩存，內(nèi)部緩存只有區(qū)區(qū)16K，導(dǎo)致其性能、壽命都和其價格一樣的低。做為SSD最重要的4KB隨機IOPS數(shù)值，該款SSD的性能只有個位數(shù)。導(dǎo)致實際使用情況則很不理想，大量小文件隨機讀寫的操作甚至遠遠低于普通機械硬盤。由于其設(shè)計上的缺陷，更新固件也無法改善其天生的弊端。當(dāng)然，廠商心里自然是清楚這一點的，此款產(chǎn)品也沒有推出過提升性能的固件。

常見固態(tài)硬盤主控芯片：Indilinx主控

　　● Indilinx主控

　　另一家常見的主控廠商Indilinx，這個公司成立僅僅有不到4年的時間，但是其產(chǎn)品性能非常不錯，目前市場上較為常見的主控芯片為Indilinx IDX110（Barefoot)，其核心擁有一顆ARM7嵌入式處理器，主頻為233MHz，支持16~64MB緩存，帶有4條16位閃存通道。其最新版本IDX110M01-LC(ECO)持續(xù)讀寫性能可達230MB/s和140MB/s。隨機讀取速度也較低端產(chǎn)品強很多，但是與頂級產(chǎn)品卻存在差距。

　　另外，該廠商經(jīng)常推出更新固件，使得產(chǎn)品穩(wěn)定性和性能得以不斷改良。不過，這也是由于該產(chǎn)品初期固件常常存在各種問題。這也對玩家有一定要求。。。對于不喜歡折騰的人來說，選用這樣的產(chǎn)品難免會遇到問題，后果還是比較嚴(yán)重的。

常見固態(tài)硬盤主控芯片：三星主控

　　● 三星主控

　　三星電子做為存儲業(yè)的巨頭，其在對固態(tài)硬盤市場的野心也是不容小視的，其早期推出的產(chǎn)品從主控、顆粒到緩存，全部是自家產(chǎn)品，這樣其穩(wěn)定性非常有保障。

　　不過其性能并無過人之處，僅僅是比JMF之類的山寨主控強些。和Intel具有一定差距。并且在MLC漸漸普及之后，其技術(shù)更新并沒有跟上，當(dāng)時推出的產(chǎn)品竟然沒有支持對MLC SSD來說最重要的TRIM技術(shù)，導(dǎo)致其壽命大打折扣，帶起發(fā)現(xiàn)自己的錯誤為時已晚，不久后便被Indilinx后來居上，至今難以反超。 

常見固態(tài)硬盤主控芯片：Intel主控

　　● Intel主控

　　而目前市場上代表著SSD主控最頂尖水平的，莫過于Intel和SandForce兩家。先來介紹一下Intel，這家半導(dǎo)體業(yè)的統(tǒng)治者擁有無比強大的技術(shù)實力。也許它想做什么都沒有做不好的吧。由于其在芯片組南橋的開發(fā)過程中積累了豐厚的磁盤控制器經(jīng)驗，其固態(tài)硬盤控制器產(chǎn)品異常優(yōu)秀，算法和固件都很先進，實際性能也非常強大。

　　Intel的產(chǎn)品持續(xù)讀取和隨機讀寫性能都在業(yè)內(nèi)具有領(lǐng)先地位，不過考慮到產(chǎn)品壽命，Intel主控限制了寫入速度。不過在這對于實際使用影響不是很大，可以看出Intel在產(chǎn)品的設(shè)計方面是非常嚴(yán)謹(jǐn)、務(wù)實的，并非是僅僅將好看的數(shù)據(jù)公布出來忽悠人。目前最新產(chǎn)品為PC29AS21BAO Postville(Gen2)，帶有32MB緩存，隨機4KB讀寫性能超過35000/6000 IOPS。并且支持TRIM技術(shù)，使得產(chǎn)品壽命得以進一步保證。

常見固態(tài)硬盤主控芯片：SandForce主控

　　● SandForce主控

　　SandForce則是目前業(yè)內(nèi)唯一能在SSD技術(shù)上與Intel抗衡的企業(yè)，盡管其在去年才發(fā)布首款SF-1500/SF-1200主控，但是其優(yōu)秀的性能使其產(chǎn)品已經(jīng)推出便狂收追捧，其獨有的Dual Class技術(shù)將MLC SSD的性能和壽命都大幅提高，其企業(yè)級產(chǎn)品SF-1500主控可以提供5年質(zhì)保。

　　民用級別SF-1200在消減了部分企業(yè)級功能之后，最高讀寫速度依然可達285MB/s和275MB/s，4KB隨機讀取則理論最高數(shù)值可達50000IOPS，不過民用版本4KB隨機寫入上則進行了限制，這也是為了壽命考慮。其產(chǎn)品也被各大存儲廠商廣泛采用。

　　除此之外，還有如東芝、Mtron等廠商，由于其產(chǎn)品更新較慢，面對新產(chǎn)品時無論性能還是價格都沒有任何優(yōu)勢，只能等待漸漸被淘汰，而想Marvell這樣的廠商其旗艦產(chǎn)品則主要面對企業(yè)級用戶，雖然性能無比強大，但是其價格則遠非一般個人用戶所能接受。因此，目前民用級別中最好的兩種方案就是Intel主控和SandForce主控。

固態(tài)硬盤優(yōu)缺點

　　固態(tài)硬盤優(yōu)點：

　　1.啟動快，沒有電機加速旋轉(zhuǎn)的過程。

　　2.不用磁頭，快速隨機讀取，讀取延遲小。

　　3.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.基于DRAM的固態(tài)硬盤寫入速度極快。

　　5.無噪音。

　　6.發(fā)熱量低。

　　7.體積小，重量輕

　　固態(tài)硬盤缺點：

　　1.成本高，每單位容量價格是傳統(tǒng)硬盤的5-10倍（基于閃存），甚至200-300倍（基于DRAM）。

　　2.寫入壽命有限（基于閃存）。

　　3.數(shù)據(jù)損壞后難以恢復(fù)。

　　4.使用固態(tài)硬盤的筆記本電腦在電池續(xù)航方面不如使用5400轉(zhuǎn)的傳統(tǒng)硬盤筆記本電腦。

取代HDD成趨勢?固態(tài)硬盤展望

　　在2010年期間，固態(tài)硬盤開始被各大廠商重點關(guān)注，不過價格依舊較貴，適用人群不大，也有部分廠商推出了低端產(chǎn)品，主要意在讓更多玩家試用，與中高端產(chǎn)品價格差距很大。

　　不過蘋果產(chǎn)品對固態(tài)硬盤的情有獨鐘，讓固態(tài)硬盤有了很大發(fā)展，蘋果的筆記本電腦、iPad等均采用固態(tài)硬盤做存儲，其銷量之高也帶動了SSD的銷量。輕薄節(jié)能的特性很適合目前市場需要，所以SSD的未來更被看好了。

　　對于硬盤的大容量，目前消費級SSD還無法比擬，不過隨著價格的不斷下調(diào)，容量的不斷攀升，畢竟目前25nm、20nm的工藝制程SSD芯片已經(jīng)研發(fā)推出，成本方面還將不斷降低，固態(tài)硬盤取代硬盤成為存儲主宰的日子不會太遙遠。