固态硬盘ssd简介


        固态硬盘(Solid State Disk)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(FLASH芯片、DRAM芯片)组成。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完全相同,在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致。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、航空等、导航设备等领域。

        产品简介

        固态硬盘(Solid State Drives),简称固盘,简单的说就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘,其芯片的工作温度范围很宽,商规产品(0~70℃)工规产品(-40~85℃)。虽然成本较高,但也正在逐渐普及到DIY市场。由于固态硬盘技术与传统硬盘技术不同,所以产生了不少新兴的存储器厂商。厂商只需购买NAND存储器,再配合适当的控制芯片,就可以制造固态硬盘了。新一代的固态硬盘普遍采用SATA-2接口、SATA-3接口、MSATA接口和CFast接口。

         基本分类

        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。

        闪存: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,这也是我们通常所说的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。

       DRAM: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,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。DRAM固态硬盘属于比较非主流的设备。

       发展历程:

        固态盘漫长艰辛的发展历程:
       1956年         IBM公司发明的世界上第一块硬盘
       1968年         IBM重新提出“温彻斯特”(Winchester)技术的可行性,奠定了硬盘发展方向上世纪七十年代 StorageTek公司(Sun StorageTek)开发了第一个固态硬盘驱动器)
       1989年         世界上第一款固态硬盘出现
       2006年3月         三星率先发布一款32GB容量的固态硬盘笔记本电脑
       2007年1月         SanDisk公司发布了1.8寸32GB固态硬盘产品,3月又发布了2.5寸32GB型号
       2007年6月         东芝推出了其第一款120GB固态硬盘笔记本电脑
       2008年9月         忆正MemoRight SSD的正式发布,标识着中国企业加速进军固态硬盘行业
       2009年         SSD井喷式发展,各大厂商蜂拥而来,存储虚拟化正式走入新阶段
       2010年2月         镁光发布了全球首款SATA 6Gbps接口固态硬盘,突破了SATAII接口300MB/s的读写速度
       2012年         苹果公司在笔记本电脑上应用容量为512G的固态硬盘
       2012年1月         SandForce被著名半导体企业LSI公司以高达3.22亿美元全额现金支付方式收购
       2012年7月        Goldendisk 深圳云存科技推出全球第一款体积最小的CFast固态硬盘
       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板上最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。市面上比较常见的固态硬盘有LSISandForce、Indilinx、JMicron、Marvell、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十倍。
          缓存芯片 
          主控芯片旁边是缓存芯片,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。
          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.
         特点:
         1、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!固态硬盘的快绝不仅仅体现在持续读写上,随机读写速度快才是固态硬盘的终极奥义,这最直接体现在绝大部分的日常操作中。与之相关的还有极低的存取时间,最常见的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!
        2、物理特性,低功耗、无噪音、抗震动、低热量 、体积小、工作温度范围大。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。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。
        这些优势机械硬盘都不具备,固态硬盘比机械硬盘还要耐用,更低温、更抗震、更便携。因此固体硬盘才能广泛应用于军事、车载、工业、医疗、航空等领域。
        3、容价比偏低。这里指的是容量和价格的比,相比固态硬盘,机械硬盘的容价比的确低得没话说。曾经机械硬盘2TB价格在600元左右,平均0.3元/GB。128G固态硬盘在淘宝网上的价格已经降至700元左右,且价格还将持续会下降。
        4、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。是不是看上去寿命更短了?理论上是这样没错,但随着SSD固件算法的提升,新款SSD都能提供更少的不必要写入量。再来一个具体的例子,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,那么一年就有180次P/E。大家可以自行计算3000个P/E能用几年,相信到那时候,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)
       其他特点: 
       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)。
         阻碍SSD固态硬盘普及的最主要因素就是产品售价。市场上的64GB 固态硬盘产品的价格大约在在400人民币左右,而128GB的产品价格大约在800人民币(2012年价格)左右。计算下来,每GB价格在5.5人民币(2013年价格)左右,依然比传统机械硬盘每 GB 0.3元人民币(2013年价格)的价格高出了数倍。
       其次,SSD固态硬盘的容量还无法完全满足用户的需求。
       再次,缺乏终端设备的支持也是SSD固态硬盘所面临的另一大问题。
       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。
       现实中笔记本中使用SSD固态硬盘,一来可以提高开机关机的速度,加快数据的读取,对上班族来说能给自己节省很多时间,再来它工作起来噪音很低,比起普通的机械硬盘,几乎为零,让您能在一个安静的环境下进行办公,再加上他超低的功耗,可以使您的笔记本待机时间延长36%,这为你外出开会留出了足够多的时间,如果您是个游戏玩家,可能会觉得无所谓,那你就错了,SSD硬盘超快的读取速度,让您在进入游戏和游戏运行,能大幅度地提高,让您的显卡和处理器发挥得淋漓尽致
        常见问题: 
         首先就是基础类的问题,这类问题看似基础,但对于刚刚接触固态硬盘的朋友来讲的确存在一定的操作误区,根据因人而异情况的不同,在文章中不再做深入的分析探讨:
              1.系统的安装及Windows后台设置。
              2.固态硬盘的常见分区方法。
              3.关于数据对拷的问题解析。
        其次就是一些基础之外的常规问题,此类问题主要集中很多开始使用固态硬盘的朋友身上,随着对产品知识的不断了解,想得到更极致化的体验,对于产品的钻研的问题
           1.   4K对齐的解析。
           2.SATA2.0和SATA3.0的速度真实差距。
           3.硬盘节能及相关BIOS设置。
           4.固态硬盘的相关固件更新。
        常规问题主要还是集中在用户对于日常使用当中的一些个别环节,例如硬盘节能是否应该开启。
        对比参数:
        1、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最小。相较传统硬盘,固态硬盘占有绝对优势。
        2、数据存储速度:固态硬盘相对传统硬盘在存取速度上有着飞跃性的提升。
        3、功耗:固态硬盘的功耗上要低于传统硬盘。
        4、重量: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。
        5、噪音: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,而且没有机械马达和风扇,工作噪音值为0分贝。传统硬盘就要逊色很多。
        6、价格:市场上128GB MLC(多层单元)固态硬盘,一般价格为750元左右,部分较型号甚至达到900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。
        7、容量:固态硬盘最大容量仅为1.6TB(IBM公司已经开始测试容量为4TB的高速固态硬盘组),与传统硬盘相差并不大,但相当价位时容量相差较大.
        8、使用寿命: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。


(投稿日期:2013-5-28 19:08:36)            返回主页    关闭窗口