ssd是什么意思 固态硬盘哪种好

2020-10-05 12:13:34互联网

ssd是固态硬盘,简称固盘,用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘,由控制单元和存储单元组成,固态硬盘在接口的规范、定义、功能、使用方法、产品外形、尺寸上与普通硬盘的完全相同,存储介质分为闪存和dram两种,被广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空、导航设备等领域。

一、SSD固态硬盘分类方式

固态硬盘的存储介质分为两种,一种是采用闪存(FLASH芯片)作为存储介质,另外一种是采用DRAM作为存储介质。较新还有英特尔的XPoint颗粒技术。

1、基于闪存的固态硬盘

基于闪存的固态硬盘(IDEFLASH DISK、Serial ATA Flash Disk)采用FLASH芯片作为存储介质,这也是通常所说的SSD。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、U盘等样式。

这种SSD固态硬盘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,适合于个人用户使用。寿命较长,根据不同的闪存介质有所不同。

SLC闪存普遍达到上万次的PE,MLC可达到3000次以上,TLC也达到了1000次左右,新批次的的QLC也能确保300次的寿命,普通用户一年的写入量不超过硬盘的50倍总尺寸,即便比较廉价的QLC闪存,也能提供6年的写入寿命。可靠性很高,高品质的家用固态硬盘可轻松达到普通家用机械硬盘十分之一的故障率。

2、基于DRAM类

基于DRAM的固态硬盘:采用DRAM作为存储介质,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,理论上可以无限写入,美中不足的是需要独立电源来保护数据安全。DRAM固态硬盘属于比较非主流的设备。

3、基于3D XPoint类

基于3D XPoint的固态硬盘:原理上接近DRAM,但是属于非易失存储。读取延时极低,可轻松达到现有固态硬盘的百分之一,并且有接近无限的存储寿命。缺点是密度相对NAND较低,成本极高,多用于发烧级台式机和数据中心。

二、SSD基本结构

基于闪存的固态硬盘是固态硬盘的主要类别,其内部构造十分简单,固态硬盘内主体其实就是一块PCB板,而这块PCB板上基本的配件就是控制芯片,缓存芯片(部分低端硬盘无缓存芯片)和用于存储数据的闪存芯片。

1、主控芯片

市面上比较常见的固态硬盘有LSISandForce、Indilinx、JMicron、Marvell、Phison、Goldendisk、Samsung以及Intel等多种主控芯片。主控芯片是固态硬盘的大脑,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,直接会导致固态硬盘产品在性能上差距高达数倍。

2、缓存颗粒

主控芯片旁边是缓存颗粒,固态硬盘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。这里需要注意的是,有一些廉价固态硬盘方案为了节省成本,省去了这块缓存芯片,这样对于使用时的性能会有一定的影响,尤其是小文件的读写性能和使用寿命上。

3、闪存芯片

除了主控芯片和缓存芯片以外,PCB板上其余的大部分位置都是NAND Flash闪存芯片了。NAND Flash闪存芯片又分为SLC(单层单元)MLC(多层单元)以及TLC(三层单元)NAND闪存。

SSD固态硬盘优点

读写速度快:采用闪存作为存储介质,读取速度相对机械硬盘更快。固态硬盘不用磁头,寻道时间几乎为0。持续写入的速度非常惊人,固态硬盘厂商大多会宣称自家的固态硬盘持续读写速度超过了500MB/s,近年来的NVMe固态硬盘可达到2000MB/s左右,甚至4000MB/s以上。固态硬盘的快绝不仅仅体现于持续读写上,随机读写速度快才是固态硬盘的体现,这直接体现于绝大部分的日常操作中。与之相关的还有极低的存取时间,常见的7200转机械硬盘的寻道时间一般为12-14毫秒,而固态硬盘可以轻易达到0.1毫秒甚至更低。

防震抗摔性:传统硬盘都是磁碟型的,数据储存在磁碟扇区里。而固态硬盘是使用闪存颗粒(即mp3、U盘等存储介质)制作而成,所以SSD固态硬盘内部不存在任何机械部件,这样即使在高速移动甚至伴随翻转倾斜的情况下也不会影响到正常使用,而且在发生碰撞和震荡时能够将数据丢失的可能性降到低点。相较传统硬盘,固态硬盘占有很大的优势。

低功耗:固态硬盘的功耗上要低于传统硬盘。

无噪音:固态硬盘没有机械马达和风扇,工作时噪音值为0分贝。基于闪存的固态硬盘在工作状态下能耗和发热量较低(但高端或大容量产品能耗会较高)。内部不存在任何机械活动部件,不会发生机械故障,也不怕碰撞、冲击、振动。由于固态硬盘采用无机械部件的闪存芯片,所以具有了发热量小、散热快等特点。 

工作温度范围大:典型的硬盘驱动器只能在5到55摄氏度范围内工作。而大多数固态硬盘可在-10~70摄氏度工作。固态硬盘比同容量机械硬盘体积小、重量轻。固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的相同,在产品外形和尺寸上也与普通硬盘一致。其芯片的工作温度范围很宽(-40~85摄氏度)。

轻便:固态硬盘在重量方面更轻,与常规1.8英寸硬盘相比,重量轻20-30克。

SSD固态硬盘缺点

容量:固态硬盘大容量仅为4TB,由闪迪(SanDisk)发布的Optimus MAX(擎天柱)

寿命限制:固态硬盘闪存具有擦写次数限制的问题,这也是许多人诟病其寿命短的所在。闪存完全擦写一次叫做1次P/E,因此闪存的寿命就以P/E作单位。34nm的闪存芯片寿命约是5000次P/E,而25nm的寿命约是3000次P/E。随着SSD固件算法的提升,新款SSD都能提供更少的不必要写入量。一款120G的固态硬盘,要写入120G的文件才算做一次P/E。普通用户正常使用,即使每天写入50G,平均2天完成一次P/E,3000个P/E能用20年,到那时候,固态硬盘早就被替换成更先进的设备了(在实际使用中,用户更多的操作是随机写,而不是连续写,所以在使用寿命内,出现坏道的机率会更高)。另外,虽然固态硬盘的每个扇区可以重复擦写100000次(SLC),但某些应用,如操作系统的LOG记录等,可能会对某一扇区进行多次反复读写,而这种情况下,固态硬盘的实际寿命还未经考验。不过通过均衡算法对存储单元的管理,其预期寿命会延长。SLC有10万次的写入寿命,成本较低的MLC,写入寿命仅有1万次,而廉价的TLC闪存则更是只有可怜的500-1000次。

售价高:市场上的128GB 固态硬盘产品的价格大约在在550元人民币左右,而256GB的产品价格大约在950元人民币(2014年价格)左右。计算下来,每GB价格在4.2元人民币(2014年价格)左右,依然比传统机械硬盘每 GB 0.3元人民币(2014年价格)的价格高出了十几倍。市场上128GB MLC(多层单元)固态硬盘,一般价格为550元(2014年)左右,部分较型号甚至达到750元左右。而这个价钱足够买一个容量3TB的传统硬盘了。128GB SLC(单层单元)固态硬盘价格则高达2000元以上。

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