史上最全的SSD固態(tài)硬盤知識掃盲詳細解析
大家都知道固態(tài)硬盤(SSD)如今早已成為新裝機的標(biāo)配,老電腦也紛紛通過升級固態(tài)硬盤,提升開關(guān)機速度、系統(tǒng)流暢度等。今天我們就說一說固態(tài)硬盤怎么看好壞吧,可以說是史上最全面面的一次入門固態(tài)硬盤知識掃盲。感興趣的朋友不要錯過了。

機械硬盤瓶頸明顯 固態(tài)硬盤彌補短板
我們都知道木桶的短板效應(yīng),就電腦的速度來說,CPU緩存、顯卡緩存、甚至是內(nèi)存條都是以至少十倍百倍以上的速度差距遠遠的超過了所有的機械硬盤的,這就一定會給電腦的性能帶來一些瓶頸。固態(tài)硬盤的存儲速度是機械硬盤的5-10倍左右,多少能彌補一些硬盤在速度上的短板,所以如果你覺得你的舊電腦有些卡,反應(yīng)慢,換一塊固態(tài)硬盤絕對能給你的舊電腦帶來新的生命。

關(guān)于固態(tài)硬盤的知識,要說的還挺多的,這里我會循序漸進,用直觀、貼切的舉例來幫助大家了解固態(tài)硬盤。
一、固態(tài)硬盤和機械硬盤有什么區(qū)別?
機械硬盤是利用磁性來記錄信息數(shù)據(jù)的,原理類似于小時候聽歌用的磁帶,如果我們需要找到某個數(shù)據(jù),磁盤就會轉(zhuǎn)動到記錄這個信息的部位,然后由磁頭感應(yīng)磁性來讀取數(shù)據(jù)。

固態(tài)硬盤是利用電流來記錄信息數(shù)據(jù)的,原理類似與MP3,如果我們要找到某個數(shù)據(jù),直接去找到存放數(shù)據(jù)的區(qū)域,就可以直接讀取了。
二、固態(tài)硬盤的顆粒(重中之重)
閃存顆粒是固態(tài)硬盤用來存儲數(shù)據(jù)的東西,分為SLC、MLC、TLC三種,是挑選固態(tài)最重要的參數(shù)。
SLC:S是single,單一的意思,如single dog-單身狗。所以,SLC的每個存儲單元只存儲1bit的數(shù)據(jù),這種存儲方式穩(wěn)定性強,讀寫速度很快,而且不會出錯,并且壽命長,因此價格也是最貴的。
MLC:M是multi,多個的意思,一般我們說的MLC就是指兩個,所以,MLC的每個存儲單元要放2bit的數(shù)據(jù)。
TLC:T是triple,沒錯,就是“三殺”的那個 triple kill!
所以,TLC顆粒的每個存儲單元要擠3bit的數(shù)據(jù)。(由于MLC是多個bit的意思,多個包含3個,所以,有些廠商,如三星,會把自家使用TLC顆粒的EVO系列固態(tài)硬盤稱為“3bit MLC”)
我們可以舉個很形象的例子:

我們把存儲空間想象成一個超大的停車場,每一個存儲單元就是一個停車位,1bit的數(shù)據(jù)就是一輛汽車。
SLC顆粒:1bit獨占一個車位,這輛車來去自如,不會出現(xiàn)錯誤,而且速度很快,由于車位使用頻率不高,所以壽命也很長,但是成本很高。
MLC顆粒:2bit占一個車位,1車2車進出需要管理員調(diào)度,效率稍低,所以速度會慢一些,車位使用頻率高了一倍,所以壽命也會變短一些。
TLC顆粒:3bit擠一個車位,進出調(diào)度更復(fù)雜,效率較低,所以速度慢,還容易出錯,壽命短一些。
雖然我們說TLC顆粒壽命短,但是那是相對于SLC和MLC而言的,經(jīng)過重度測試,TLC顆粒正常使用5年以上是沒有問題的。TLC顆粒固態(tài)硬盤也是目前最常見的,主要是這個顆粒SSD價格親民,大眾用戶夠用,因此最常見。
現(xiàn)在世界上能自主生產(chǎn)顆粒的廠家有:intel、三星、閃迪、東芝、鎂光(英睿達)、海力士。所有正規(guī)的固態(tài)硬盤使用的都是這幾家的檢驗合格的原廠顆粒。如使用自家顆粒的inter、三星、閃迪、鎂光(英睿達)、東芝等;還有雖然自己不會生產(chǎn)顆粒,但是使用從原廠購買顆粒的浦科特、海盜船、建興等,所以購買時可以優(yōu)選選擇這些品牌。
市面上還有一些使用“白片”、“黑片”顆粒的固態(tài)硬盤的廠家,“白片”是指原廠檢驗不合格的瑕疵品,被偷偷賣給下游工廠來制作固態(tài)硬盤。“黑片”是連白片都比不上的廢片,這類硬盤價格通常會遠低于原廠顆粒的硬盤,給人一種“高性價比”的錯覺。

三、主控
如果說存儲空間是一個超大的停車場,那么主控就是這個超大停車場的“管理員”啦,他負責(zé)指揮每一輛車準(zhǔn)確、合理的進出自己的停車位。
對于這么大的一個停車場,特別是三輛車擠一個車位的TLC顆粒的停車場來說,管理員是操碎了心,每天都累成狗一樣。所以這個主控“管理員”必須要有過硬的身體素質(zhì)(硬件要好)和扎實的管理方法(固件要好)。
好的主控+優(yōu)秀的固件就相當(dāng)于讓受過專業(yè)訓(xùn)練的交警來管理停車場,而渣的主控+渣的固件就相當(dāng)于讓一個骨瘦如柴,沒有受過教育和訓(xùn)練的人來管理,所以啊,即使你的停車場修的很牢固,但是沒用多久,管理員先累死了,整個停車場也就不能用了。

比較好的主控品牌有:馬牌(Marvell)、SandForce、三星、intel、東芝等。近些年,一些臺灣的主控品牌如:慧榮、群聯(lián)也在迎頭追趕。
四、緩存
當(dāng)你要存入很大、很多數(shù)據(jù)的時候,就是一次性往停車場存很多車的時候,主控“管理員”是忙不過來的。但是CPU很厲害?。?ldquo;我已經(jīng)把這么多的車(數(shù)據(jù))都給你送過來了,你工作慢也不能讓我干等著?。∥疫€有很多事要忙的!”
如果沒有高速緩存這個臨時的的停車場,他CPU就得干等著,我們就會感覺“慢”和“卡”,但是如果我們有一個高速緩存這么一個臨時的停車場,管理員就可以說:“我先把剩下的這些車都放在這個臨時的停車場中,我忙完眼前的事就給這些車安排車位。”于是CPU就可以高興地忙自己的事去了,我們就會感覺電腦速度”快”、“流暢”。
但是緩存這個“臨時停車場”有個弊端,如果硬盤沒有采取斷電保護措施的話,一旦斷電,停在這里的車可能就會不翼而飛了。(正規(guī)廠家都會有斷電保護措施,無需太擔(dān)心)
五、3D NAND堆棧技術(shù)
這是一個近幾年才開始流行的技術(shù)。如果你還記得前面說的停車場的話,就很好理解這個技術(shù)了。
3D堆棧啊,是由于近些年固態(tài)硬盤容量越來越大,所以每個存儲單元“停車位”之間的密度越來越大,所以我們就把普通的一層的停車場蓋成了許多層的樓層式停車場。這樣一來,每個停車位之間就不用那么擁擠了,干擾變了,所以性能也就變好了。而對于廠家來說,成本也就更低。
六、接口、總線、協(xié)議
由于近些年固態(tài)硬盤發(fā)展的很快,新老產(chǎn)品技術(shù)交替,所以市面上固態(tài)硬盤的接口、協(xié)議等有些亂七八糟的,他們之間有著剪不斷,理還亂的關(guān)系,但是還好我把一塊的知識給啃下來了。
接口:
接口就是把幾條導(dǎo)電的銅線做成不同形狀的插頭。市面上主流的固態(tài)硬盤接口有 SATA、mSATA、m.2、PCI-E插槽這4種。

他們之間除了在外觀上有不同外,性能上也有較大的區(qū)別。我會在下文中提到,在這之前我們還要先說一些題外話。
總線:
總線是我們看不到的東西,可以理解為數(shù)據(jù)傳輸?shù)?ldquo;公路”,有sata總線和PCI-e總線兩種。

假如我們要從P城開車到Y(jié)城,走PCI-E總線就相當(dāng)于走兩地直達的高速公路,而走SATA總線的就相當(dāng)于走了比較繞的城鄉(xiāng)公路。
PCI-E總線又有幾個等級,PCIE×1、PCIE×2、PCIE×4、PCIE×8、PCIE×16,數(shù)字越大,速度就越快。目前的固態(tài)硬盤都是用的×2、×4這個等級的,其中×4的最大速度已經(jīng)可以達到 3000 MB/s以上了。說到這,有機靈的小伙伴可能已經(jīng)想到了我們用的顯卡早就已經(jīng)是 ×16的級別了。

最后是協(xié)議

前面已經(jīng)說了,PCI-E ×4 是一條平坦的高速公路,但是我們都知道,現(xiàn)實中的高速公路上每輛車的車速也是不同的,跑車總是會比轎車快。而擁有NVMe協(xié)議的固態(tài)硬盤就相當(dāng)于專門針對這條平坦的高速公路而設(shè)計的超級跑車。同樣是走的PCI-E ×4 的車道,不支持NVMe協(xié)議的硬盤最大只能跑1500MB/s,而支持NVMe協(xié)議的硬盤就可以跑到3000MB/s甚至以上。

知道了這些我們再說接口就容易多了。
SATA接口:

SATA接口屬于老式的接口,分SATA 3GB和SATA6 GB,我們的機械硬盤使用的也是這種接口,兼容性強,新老電腦基本都通用。只不過,這種接口SSD速度稍慢,延遲稍高,最大速度不會超過600MB/s
mSATA接口:

這種接口不多,一般會用在早期筆記本上。只不過,如今筆記本大都用的是M.2接口,因此這種接口基本逐漸被淘汰了。
M.2接口:
M.2接口有兩種:M key和B key,如圖所示

M型接口的固態(tài)硬盤一般來說性能較好,價格普遍比SATA接口SSD貴,并且需要主板配備M.2接口,目前主流新主板都配備這個接口。而很多老主板或者一些新入門主板都沒有這個接口,因此購買這種硬盤之前,需要了解下主板是否帶有M.2全速接口。由于走PCI-E×4這條高速功路,速度能輕松達到1500MB/s以上,如果還支持NVMe協(xié)議那速度能輕松達到2000MB/s及以上。
B&M型接口的固態(tài)硬盤兼容性好,兩種M.2的插槽都能用,但是速度稍慢,雖大也就1000MB/s。
PCI-E接口:

這個長得跟顯卡一樣的固態(tài)硬盤也是 PCI-E ×4的接口,支持PCI-E ×4的總線。但是現(xiàn)在的主板大多數(shù)是沒有PCIE-4的插槽的。所以一般都是接在顯卡的插槽里使用的,這種接口固態(tài)硬盤速度雖然快,但很多平臺可能不支持,因此市面上相對不是很常見。
4KB隨機讀寫

說了這么多,終于又回到正題了。
固態(tài)硬盤雖然順序讀寫速度超快,但是那是只有在讀寫一整個大文件(如一部電影)時才能體會到它的優(yōu)勢,而影響我們?nèi)粘J褂玫氖怯脖P的4K 隨機讀寫速度(這里的4K是4KB)。
舉個例子吧:
小明去一個大商場買東西,售貨員問小明:“你要買什么呢?”
小明說:“阿姨,我要買一臺大電視!”“好的!”雖然電視很大很重,但是售貨員只要跑一趟花點力氣就能把大電視給小明拿過來。這就是大文件的持續(xù)讀寫速度。
小明又說:“阿姨,我要一顆小白兔奶糖、一包辣條、一瓶可樂、一只鉛筆、一個小豬佩奇、一卷衛(wèi)生紙……”售貨員:“#¥@%……&*”這些東西雖然又輕又小,但是量多,售貨員阿姨就要跑很多地方才能完成小明的請求,速度自然就慢了下來,這就是4kb隨機讀寫。
很遺憾的是我們?nèi)粘J褂秒娔X時大多都是這種小文件的隨機讀寫。所以,我們在挑選固態(tài)的時候要重點關(guān)注硬盤的4k隨機讀寫性能。(商家很少會標(biāo)出來,可以看商品評價中的曬單)
說了這么久,終于到了尾聲。
總結(jié):
1、固太硬盤最重要的是顆粒和主控,所以盡量買能自主研發(fā)生產(chǎn)顆粒廠家的品牌,如intel、三星、閃迪、東芝、鎂光(英睿達)、海力士,或者使用這幾家原廠顆粒的品牌如浦科特、海盜船、建興等。
2.SLC、MLC、TLC這三種顆粒在速度和使用壽命上存在很大差距,但是現(xiàn)在是TLC顆粒的時代,TLC雖然是這幾個中最差的,但是正常使用的情況下用5年以上沒有問題,而且容量越大,壽命也就越久。況且TLC有很高的價格優(yōu)勢。
3.主控也很重要,一般情況下,MLC顆粒+馬牌(Marvell)主控的固態(tài)硬盤是最佳的選擇。TLC顆粒+馬牌(Marvell)主控也不錯,當(dāng)然,三星自己家的也相當(dāng)優(yōu)秀。
4.120GB裝個系統(tǒng),裝幾個日常軟件、裝一個大型游戲就差不多滿了,建議首選240GB容量。
5.緩存越大越好。
6.新配電腦的用戶建議選擇M.2接口的硬盤,因為這是未來的主流。老電腦升級的用戶要檢查主板是否有M.2插槽。
7.4k讀寫性能才是影響日常體驗的重中之重,購買前需要重點關(guān)注。
相關(guān)文章

機械硬盤系統(tǒng)怎么遷移固態(tài)硬盤 分區(qū)助手遷移系統(tǒng)到SSD詳細教程
近日,固態(tài)硬盤價格終于回落了,久違的性價比又回來了,一波新的裝機升級熱潮又將掀起。如有機會恨不得把每個配件都換成新的,不過唯獨有一樣?xùn)|西在升級的時候大家不想丟:2018-05-16
高速大容量 七彩虹最新發(fā)售兩款NVMe固態(tài)硬盤新品
眾所周知,隨著Flash的降價,大容量SSD的普及狂潮和高速度的NVME成為兩個驅(qū)動未來SSD發(fā)展的兩個最重要的因素。七彩虹剛發(fā)布SL500 960G大容量SSD之后,緊接著又發(fā)售兩款M.22018-05-15
120G固態(tài)硬盤實際容量多大? 120G固態(tài)硬盤實際大小
今天有網(wǎng)友在腳本之家中留言,問到“120G固態(tài)硬盤實際容量多大?”。由于計算機算法與廠商算法不同,導(dǎo)致硬盤實際可用容量相比標(biāo)注的容量要小不少,下面小編結(jié)合自己的電腦2018-05-15
銘瑄復(fù)仇者NM5值得買嗎?銘瑄復(fù)仇者NM5 M.2 NVMe固態(tài)硬盤性能詳細評測
銘瑄存儲攜手慧榮科技聯(lián)合推出M.2 NVMe固態(tài)硬盤——復(fù)仇者NM5,定位為主流可替代SATA的新一代產(chǎn)品。采用慧榮科技2263XT主控,容量為240/480G,售價459元起,那么銘瑄復(fù)仇者2018-05-11
最近有網(wǎng)友問小編這樣一個問題:240G固態(tài)硬盤實際容量多大?眾所周知,硬件廠商和我們計算的硬盤容量方式有所不同,這也導(dǎo)致比如買了一塊240GB固態(tài)硬盤,但實際可用并沒有2018-05-09
固態(tài)硬盤到底哪個牌子好?2018十大固態(tài)硬盤品牌介紹及排行
在現(xiàn)DIY市場環(huán)境下,固態(tài)硬盤已經(jīng)成為了裝機必需配件之一。相信用過固態(tài)硬盤的朋友都知道是多么好,尤其是固態(tài)硬盤傳輸速度和運行速度非常給力,無噪音,輕薄,體積小,受2018-05-04
最近很多朋友都為了吃雞特地加了固態(tài)硬盤,但是事與愿違,電腦換上固態(tài)硬盤后還是很卡,著實頭疼有木有。那么今天小編便來為大家詳細分析電腦換上固態(tài)硬盤還是卡的原因,感2018-04-24
SSD固態(tài)硬盤變FDD格式怎么辦?SSD固態(tài)硬盤變FDD格式處理方法
ssd是固態(tài)硬盤、FDD是工作引導(dǎo)模式,有些用戶使用的ssd固態(tài)硬盤不知道什么原因?qū)е缕渥優(yōu)榱薋DD格式,遇到這個問題應(yīng)該如何解決呢?下文中將帶來詳細的解決方法2018-04-24
固態(tài)硬盤已經(jīng)成為了大多數(shù)電腦用戶的標(biāo)配,很多人用了固態(tài)硬盤,就再也不愿意去用機械硬盤了。很多人在裝機都會選擇固態(tài)硬盤作為電腦的系統(tǒng)盤使用,而從外形上來看有些M.22018-04-19
影馳One 240G硬盤性能怎么樣?影馳One 240G SSD詳細評測
之前One系列硬盤容量只有120GB,現(xiàn)在影馳推出了240GB容量的One系列硬盤,不僅容量翻倍,而且還有其他變化值得注意。下面就帶來了影馳ONE 240G SSD參數(shù)測評,一起來看看吧2018-02-24











