固态硬盘实用基础知识

时间：2020-12-23 20:11:13 怀健0由分享

受助其超快的读写速度以及当前较为亲民的售价，固态硬盘终于在2016年摇身一变，成为了当下PC市场的标配单品。下面就让小编带你去看看固态硬盘实用基础知识，希望能帮助到大家!

固态硬盘常用知识

常见的固态硬盘接口SATA、M.2以及msata

固态硬盘虽然已经铺设到整装PC市场，但同时作为一款DIY单品，根据接口类型不同，依然存在着种类不同的产品。所以选购固态硬盘的第一步，一定要根据电脑需求和主板接口进行挑选。

常见的固态硬盘，主要包含SATA接口、M.2以及msata接口这三种物理接口产品。

SATA接口不但是目前最为常见的接口类型，也是当下最为主流，产品线最为丰富的固态硬盘类型，作为目前绝大部分的固态厂商都会生产的产品类型，几乎所有主板都能支持。而由于SATA接口的产品主要依照SATA标准执行，因而其在读写速度上有着明显的限制。

SATA接口

M.2接口则是原生于主板上的接口，此种接口根据总线不同，还可分为SATA标准及PCIE标准，未来还会出现NVMe标准。此种产品的特性在于，产品尺寸纤薄，根据长短不同，还可分为2230/2242/2260以及2280等四种产品，不仅如此，采用M.2接口的优势还在于其有着远超SATA接口的读写速度，是固态硬盘未来的发展方向。

M.2接口

对于mSATA接口，其本质不过是SATA接口的变种，多用于笔记本电脑中，在一体机领域较少使用，这里也就不做介绍了。

mSATA接口

AHCI开关很重要

AHCI,全名 Advanced HostController Interface高级主机控制接口，它是由Intel主导的一项技术，旨在发挥SATA硬盘的潜在加速功能，大约可增加30%的硬盘读写速度。而只有安装使用固态硬盘时，打开AHCI才能充分发挥硬盘性能。

目前的主流主板基本都是默认开启AHCI选项。但对于少数主板以及以前的老主板，还得通过BIOS设置，手动将默认的IDE选项改为AHCI选项才行。

除了在主板中可以看到是否开启AHCI模式外，也可以通过测试软件AS SSD benchmark来确定是否开启了AHCI。

4K对齐才能“飙车”

4K对齐是指符合“4K扇区”定义格式化过的硬盘，并且按照“4K 扇区”的规则写入数据。

随着时代发展，硬盘容量不断扩展，使得之前定义的每个扇区512字节不再是那么的合理，于是将每个扇区512字节改为每个扇区4096 个字节，也就是现在常说的“4K扇区”。随着NTFS成为了标准的硬盘文件系统，其文件系统的默认分配单元大小(簇)也是4096字节，为了使簇与扇区相对应，即使物理硬盘分区与计算机使用的逻辑分区对齐，保证硬盘读写效率，所以就有了“4K对齐”的概念。

在固态硬盘时代，如果4K不对齐，不但会极大的降低数据写入和读取速度，还会增加固态硬盘不必要的写入次数，影响寿命。

所以在使用固态硬盘的时候，要想体验固态硬盘飙车的快感，必须先进行4K对齐，才能让固态硬盘真正飙起来。

在日常生活中，我们可以直接使用win7，8或win10系统内置的磁盘管理工具来进行格式化操作后，以实现4K对齐。也可以使用一些专业的硬盘分区软件来实现4K对齐，例如DiskGenius(硬盘分区)，分区助手等。

同时还可以使用AS SSDBenchmark这款软件来查看固态硬盘是否4K对齐，如上图红框所示，如果在1024，2048之类的数字后面带有“OK”的字样，说明SSD已经4K对齐。如果没有“OK”的字样，说明4K没有对齐。

如果“OK”前面的数字非常的大，并不是1024，2048之类的数字，则说明在安装操作系统时，硬盘划分了隐藏分区。在安装时win7系统，会自动生成100M的隐藏分区。在安装时win8系统，会自动生成350M的隐藏分区。只要不保留C盘之前的硬盘隐藏分区，那么“OK”前面就会显示1024，2048之类的数字。保留的话，那“OK”前面的数字就会变得很大。

固态硬盘-基础知识篇

一、什么是SSD

SSD即是固态硬盘，英文全称为SolidStateDrive，或者SolidStateDisk

二、SSD的主要构成

1、主控芯片 2、闪存芯片颗粒NANDFlash

常见主控芯片：

Marvell 88SS9189主控

SandForce 2281主控

三星主控

常见闪存芯片颗粒：

东芝颗粒

三星

Intel

三、闪存芯片颗粒类型分析

主要有三种类型，分别为SLC、MLC、TLC。

SLC、MLC、TLC闪存芯片颗粒有什么区别?

SLC = Single-Level Cell ，即1bit/cell，速度快寿命长，价格贵，约10万次擦写寿命;

MLC = Multi-Level Cell，即2bit/cell，速度一般寿命一般，价格一般，约3000---10000次擦写寿命

TLC = Trinary-Level Cell，即3bit/cell，也有Flash厂家叫8LC，速度慢寿命短，价格便宜，约500-1000次擦写寿命。

性能：SLC > MLC > TLC

例如我想存入一个十进制数字3141592653589793：

在SLC中就会是二进制10110010 10010100 00110000 10100010 01010110 11010010 0001

在MLC中为四进制23022110 03002202 11123102 01

在TLC中为八进制13122414 12112664 41

肉眼读出原始的数据。SLC直接辨别黑白即可，最为快速。对于MLC，肉眼尚可分辨出0123。对于TLC，非常吃力而且还容易看错。人眼尚且如此，闪存也是一样。TLC中的电流值已经难以准确读取，需要加入大量的冗余措施避免出错。总结下来就是一分钱一分货，SLC最贵，性能也最好，MLC其次，TLC最差。

在固态硬盘中，目前MLC颗粒固态硬盘是主流，其价格适中，速度与寿命相对较好。对于TLC来说，各个厂家也逐步推出了相关产品，代表厂家为三星、闪迪。基于价格上的优势，TLC虽然算不上好产品，但是推动了大容量普及的趋势。而且即便是TLC，寿命在日常应用中也是够用的。

四、SSD寿命

寿命的基础与硬盘的大小有关。例如128G，写入128G就叫1个PE.现在市场主流的是MLC，以最低次数计算

128X3000=384000GB=384T

假设你每天丧心病狂写入100G的写入量计算(其实家庭正常使用一天也用不了几个G)

384000÷100÷365=10.5年

这个硬盘也要10年才可以写完。这之前只会因各种其他原因提前退休。所以寿命并不是需要担心的问题，只要在几年的使用过程中，稳定，不出问题就好。

5.SSD优点：

1、启动快

没有电机加速旋转的过程。

2、读取延迟小

不用磁头，快速随机读取，读延迟极小。

3、碎片不影响读取时间

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、写入速度快

基于DRAM的固态硬盘写入速度极快

5、无噪音

因为没有机械马达和风扇，工作时噪音值为0分贝。某些高端或大容量产品装有风扇，因此仍会产生噪音。

6、发热量较低

低容量的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。

7、不会发生机械故障

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。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，而且在笔记本电脑发生意外掉落或与硬物碰撞时能够将数据丢失的可能性降到最小。

8、工作温度范围更大

典型的硬盘驱动器只能在5到55℃范围内工作。而大多数固态硬盘可在-10~70℃工作。

9、体积小重量轻

低容量的固态硬盘比同容量硬盘体积小、重量轻。但这一优势随容量增大而逐渐减弱。

10、抗震动

比起传统硬盘，固态硬盘抗震能力要强很多，使得数据能更加安全地保存。

固态硬盘SSD知识汇总

问：外部使用环境会如何影响固态硬盘?

答：由于没有活动部件，固态硬盘比传统硬盘更加抗冲击和震动。另外，由于不使用磁性存储介质，也不会有被磁化导致数据丢失的危险。因此，笔记本制造商如果使用固态硬盘，可以省去很多的硬盘防震保护配件，进一步节约机身内空间和重量。对于桌面PC来说，使用固态硬盘更是不需要担心任何使用环境问题。

有人问到机场安检透视扫描仪是否会影响固态硬盘，这是一个相当有趣的问题，我并不能给出一个权威答案。但要知道，固态硬盘从物理特性来看和U盘、存储卡、手机中的闪存没有什么区别，因此应当不需要担心X射线会对其产生影响。

问：如何保证固态硬盘的可靠性?

答：首先，闪存是一项成熟技术，经过了长期的实际测试。虽然闪存颗粒有一定的读写寿命，但以目前的技术来说，其寿命已经远远高于实际使用年限。比如，Intel固态硬盘的官方数据显示，无论使用频度高低，它最少也有5年的有效使用期。如果应用频率不高的话还可以再延长5年。另外，Intel固态硬盘内置了ATA SMART监控功能，随时可以查看其健康状况。用户可以放心，数据安全绝对是固态硬盘制造商的第一考量。

问：为什么没有3.5寸的固态硬盘?

答：最主要的原因是，“合理容量”的闪存从物理规格上来看占不了太大空间，做成2.5寸或1.8寸规格更合适。这里我说的“合理容量”是指能够提供实际应用中足够的存储空间，同时价格较为合理。如果将闪存装满一个3.5寸硬盘位，其价格肯定相当惊人。

很多人可能会对此有误解，认为SSD没有3.5寸型号是因为它只针对笔记本市场。实际上，固态硬盘从未排斥过桌面PC，在台式机的3.5寸硬盘位中安装2.5寸固态硬盘没有任何难度。而且，3.5寸和2.5寸硬盘的SATA接口也没有任何区别。

问：固态硬盘需要整理磁盘碎片么?

答：这个问题的答案比较复杂。固态硬盘的数据存储方式和传统硬盘有明显的区别，比如为了防止频繁读取某存储单元而导致快速老化，固态硬盘往往使用“损耗平衡”机制，将读写各个区块的次数平均化。目前的操作系统对此也没有准备。

磁盘碎片整理程序的主要原理是，将那些需要频繁读取的数据放在可以高速访问的地方，很少访问的数据就堆在边边角角。而固态硬盘的原理决定，它能够非常快速的找到任何一块数据。目前的磁盘整理工具对优化固态硬盘的文件系统就显得无能为力了。因此，我的建议是，固态硬盘用户应当禁用自动磁盘碎片整理，也不要手动进行整理。

当然，对于固态硬盘来说也同样存在存储分布的优化问题，只是这个问题在SSD上远不如传统硬盘那么重要。目前，各固态硬盘厂商都在用固件优化的形式解决这一问题。未来也可能会出现专门针对固态硬盘的“碎片整理”工具，不过它需要首先了解各厂商固态硬盘的具体工作方式。

问：固态硬盘会越用越慢么?

答：这是一个复杂的问题。在SSD的寿命周期中，很多因素都会影响它的性能表现。其中最重要的就是数据碎片问题。很不幸，目前尚无任何方法从外部衡量固态硬盘的数据破碎程度的影响。就像上面说的一样，测试程序也许能够检测出固态硬盘内部存储条理与否的性能差别，但这并不会明显影响用户体验。对固态硬盘文件系统的优化未来还将进一步解决这一问题。

问：Intel固态硬盘支持热插拔么?

答：没问题，完全支持SATA规范定义的热插拔功能。

问：当固态硬盘被装满的时候，性能会下降么?

答：很好的问题。对于固态硬盘来说，性能和存储数据的多少没有什么关系。无论空空如也还是接近爆满，闪存的损耗均衡管理算法都会照常工作。一些常见文件系统如 NTFS、FAT32在空间不足时可能会出现性能下降，但这是软件的问题，和是否使用固态存储没有关联。未来当专门针对固态硬盘的文件系统问世时，可能也会出现硬盘存储数据量多少对性能的影响的例子。

问：哪种文件系统最适合固态硬盘?

答：目前的的各种文件系统都没有对固态硬盘进行什么优化。计算机行业花了几十年的时间，针对旋转磁介质存储进行优化，但固态硬盘的出现让这些优化彻底作废。幸运的是，以目前固态硬盘的速度，遵循旧文件系统的要求像传统硬盘那样工作，并不会有太大的损失。不过在不远的将来，我们肯定将看到专为固态硬盘优化的文件系统。

微软在Windows 7中就将对SSD进行优化，比如系统会在使用固态硬盘时禁用自动磁盘碎片整理功能。其中我最关注的是ATA trim命令，它能够通知固态硬盘，某区块已经不再使用，SSD可以将其空间收回，纳入下一步的“损耗平衡”运算中。

在Linux系统中，你可非常简单的通过禁用内核disk IO scheduler模块来对固态硬盘进行优化。由于不存在磁头读写的移位问题，该模块在磁盘读写时进行重新排序对固态硬盘没有任何意义，甚至会降低性能。 Windows 7估计也会进行同样的改进，只是目前还未公布。

问：固态硬盘RAID 0的性能怎样?可以在SSD内部实现RAID 0么?

答：先来回答第二个问题。固态硬盘的读写本身就是并行进行的，目前Intel固态硬盘使用10条并行通道来访问闪存，一定意义上就相当于内置10路RAID 0。

使用多块固态硬盘组建RAID 0阵列的性能相当可观，但需要注意的是，一定要保证RAID控制器能够满足其要求。固态硬盘在阵列模式下工作的数据量相当庞大，很多RAID控制器在设计时可能完全没有考虑过这样的速度。

问：固态硬盘速度的决定因素是什么?目前的瓶颈在哪里?

答：任何固态硬盘的性能，都是由原始的闪存带宽，损耗平衡算法的效率(固件)以及接口(SATA、PCI-E 等)共同决定的。有SATA接口速度卡在那里，闪存性能再强也没有意义。和业界其他厂商一样，我们也将逐步提升固态硬盘性能。虽然不能说固态硬盘在“赶着 ”SATA-III标准上马，但一旦第三代SATA标准推出，固态硬盘肯定会从中受益。

问：SSD和HDD相比有何优劣?

答：和其他任何事情的两面一样，SSD和HDD各有优劣。目前固态硬盘最大的劣势就是成本和容量，而最大的优势就是性能。另外，固态硬盘完成相同的操作所需的电能更少，这意味着笔记本可以延长电池续航时间，数据中心能够大大节约电费。由于更加耐震动冲击，固态硬盘也比HDD更适合移动设备。如果容量需求不高的话，固态硬盘甚至可以比传统硬盘更便宜。比如目前售价最低的上网本基本上都是使用小容量固态硬盘。

下面我们来具体看固态硬盘的性能优势，简单比较数据会让你忽略掉很多东西。

比如，Intel X25-M硬盘的持续读取速度为250MB/s，一块常见SATA硬盘则为100MB/s，从字面上来看SSD速度是HDD的2.5倍。这时你就忽略随机访问时间的问题。X25-M的平均“寻道时间”仅为85微妙，而传统硬盘大多在4到15毫秒，差距达到50甚至150倍。

因此，两者的性能区别要视应用而定。操作系统启动主要依赖随机读取小块数据，因此固态硬盘可比传统硬盘快100倍。而在应用程序连续读取大尺寸文件时，固态硬盘的优势就只有2.5倍左右了。

同时，仍有一些应用并不适合固态硬盘，比如大规模数据存档。那些极少访问的数据用闪存来存储显然是一种浪费。另外，在视频播放时使用固态硬盘也不会有任何优势，只要达到视频不卡壳的速度需求就可以了。只不过，HTPC用户可能会青睐固态硬盘的静音和尺寸。

问：为什么大家都用MLC颗粒，SLC不是更快么?

答：没错，SLC NAND闪存更快，但只有在面对面比较的时候才能看到明显区别。而且，只要大规模使用并行读写机制，MLC同样可以实现高速度。在这样的情况下，SSD厂商肯定会更加关注成本和容量问题，MLC的低价大容量就成了优势。我想大家都看到了，Intel的M系列固态硬盘使用的就是MLC颗粒，不是照样很快么?

问：固态硬盘的功耗相比传统硬盘孰高孰低?

答：我曾看过一些报告宣称固态硬盘比传统硬盘更费电，但也有一些调查显示SSD更省电。通常来看，SSD和 HDD在同样高负载工作，或同样处在休眠状态下时，功耗是类似的。但固态硬盘仍然在功耗表现上有一些优势，比如SSD内部没有旋转马达，因此在闲置状态时的功耗明显更低。第二，由于不存在转速提升或下降的启动时间，SSD进入休眠状态或从休眠状态唤醒的时间更短，也更频繁。最后，固态硬盘能够在更短时间内完成同样的工作，因此更早进入休眠状态。以上这些优势让固态硬盘在实际使用中确实比传统硬盘省电。

问：是否存在不同等级的闪存?为什么U盘比同样容量的固态硬盘便宜的多?

答：确实，闪存有不同的质量，对应不同的成本，就像CPU一样。U盘一般使用较低档次的闪存，如果你把U盘当作硬盘来使用，我想你马上就能感受到性能差别。另外在可靠性上，优劣闪存的区别也是明显的，高质量的闪存芯片在整个寿命周期内的出错几率要低得多。虽然我们完全可以用廉价闪存造出便宜的移动硬盘，但便宜没好货的道理我想大家都是明白的。

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