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固态硬盘和机械硬盘到底有啥不同?硬盘知识科普

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发表于 2020-1-8 09:33 | 显示全部楼层 |阅读模式

纵观近10年来硬件发展的步伐,CPU从单核发展到目前的10核,内存容量从128M发展到如今的8G起步,显卡晶体管数量从几百万发展到上百亿,性能提升的幅度之巨大恐怕无法用语言去形容,而且发展到了今天性能依旧飞速增长。而机械硬盘性能方除了在容量上有较大突破外。传统机械硬盘的双雄――西数和希捷,在今年财报公布里也昭示着人艰不拆的痛处。西数因花费近190亿美元收购闪迪,导致自己元气大伤。


在读取性能上的发展到了今天可谓遇到了瓶颈,受限于温切斯特硬盘(机械硬盘)的结构限制,在读写性能上无法再度提升,因此近年来硬盘都在储存密度上下功夫。因此机械硬盘也成了高性能PC的最后一个短板,直到固态硬盘出现的那一天,读写性能的这块短板才真正被补上。而固态硬盘的出现也不是一两年了,在它刚出现的时期,容量低、售价高昂是它的最大短板,也注定成为了少数土豪高端玩家才选择的产品,直到最近一两年,随着制造工艺不断成熟,售价也持续走低,容量也在一直增长。究竟固态硬盘是什么产品?他与机械硬盘又有什么样的不同?今天笔者就带你揭晓关于固态硬盘的一一些小秘密。固态硬盘与机械硬盘的差异:固态硬盘是由控制单元和固态存储单元组成的硬盘。固态硬盘的介质分为两种,一种是采用闪存作为介质,另外一种是采用DRAM作为存储介质,目前绝大多数固态硬盘采用的是闪存介质。单元负责存储数据,控制单元负责读取、写入数据。由于固态硬盘没有普通硬盘的机械结构,也不存在机械硬盘的寻道问题,因此系统能够在低于1ms的时间内对任意位置单元完成输入、输出操作。





机械硬盘与固态硬盘的混合硬盘一定程度上兼顾了容量与读写速度机械硬盘即是温彻斯特硬盘,其部件主要由:盘片,磁头,盘片转轴及控制电机,磁头控制器,数据转换器,接口,缓存等几个部分组成。磁头可沿盘片的半径方向运动,加上盘片每分钟数千转的高速旋转,磁头就可以定位在盘片的指定位置上进行数据的读写操作。而混合硬盘则是机械硬盘+固态硬盘相结合,比较好的兼顾了容量与速度,虽然在读写速度上远不如真正固态硬盘。固态硬盘与机械硬盘不同,零部件组成不像机械硬盘那样。它分为三大部分组成:闪存颗粒、主控、缓存。

闪存颗粒闪存颗粒是固态硬盘的存储单元,按照类型分为SLC、MLC和TLC三种类型。在讲解这三种类型的闪存区别之前,普及一个词:PE。 什么是PE?PE是指硬盘所有闪存单元都写满数据并擦除一次算作一个PE。也就是说,所有的闪存都要写满数据,才能算作固态硬盘的一个PE周期。假设一个硬盘有6个闪存颗粒,当这六个闪存颗粒都写满数据后,就算消耗了一次PE。了解完PE概念后,我们再来说说SLC、MLC、TLC这三种颗粒的分类,目前市面上常见的MLC、TLC颗粒,SLC属于高端产品系列,高端原因除了读写性能出色外,更在于它的使用寿命:擦写次数可达上万次。而MLC具有2500~5000次PE寿命,TLC具有500~2000次PE寿命。羊毛出在羊身上,SLC闪存虽然PE寿命较高,但是也带来的价格的水涨船高,一般仅用于企业级SSD硬盘使用,市场上主流的SSD主要是MLC和TLC颗粒(eTLC也属于TLC类型)。 而全球能生产闪存颗粒的厂商也只有六家,他们的产品均采用自家产的闪存颗粒(原厂闪存颗粒目前有Intel、镁光、三星、闪迪、东芝、金士顿)。主控芯片作用类似于主板的CPU,主要负责写入与读取处理的分配工作,数据分发和读取就是靠这个器件来完成的。主控主要有ARM、RISC两种架构,整体制造工艺处于55nm水平。主控的重要性等于一台电脑的CPU,运算能力越强。主控作用是负责将数据分发到各个闪存芯片,固态硬盘的数据存储有些类似于RAID5磁盘阵列的处理方法,也就是会把所有数据分别放在不同的闪存芯片中。而缓存颗粒则是充当内存的角色,当主控处理数据量未能及时分配到闪存颗粒时部分待处理数据变储存在缓存中。目前不是每个品牌固态硬盘都配备缓存,是否需要缓存还是由主控特性而决定,也有部分厂商将缓存与主控封装在一起,因此外观上未能见到。固件固件作用相当于主板的的BIOS程序,是负责硬件最底层与软件的交互以及和主板的数据交接,如果固件出现问题,容易造成部分闪存被反复擦写,也就造成浪费PE寿命,PE擦写寿命完结后,固态硬盘便会出现故障,无法再进行读写甚至检测不到硬盘。某品牌固态硬盘更因为固件问题而导致产品检测不到硬盘(简称掉盘) 因此,固件也是比较重要的,厂商也有推出相应的软件方便消费者进行固件升级。

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