1、關(guān)于固態(tài)硬盤詳解第一張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 固態(tài)硬盤固態(tài)硬盤的定義固態(tài)硬盤的種類固態(tài)硬盤的優(yōu)缺點固態(tài)硬盤的前景固態(tài)硬盤的定義 固態(tài)硬盤（Solid State Disk或Solid State Drive，也稱作電子硬盤或者固態(tài)電子盤），是由控制單元和固態(tài)存儲單元（DRAM或FLASH芯片）組成的硬盤, 簡單的說就是用固態(tài)電子存儲芯片通過陣列的形式而夠成的硬盤（基本都是raid 0模式，這也是SSD高速的原因之一）。其內(nèi)部存儲單元利用固態(tài)電子存儲芯片陣列取代了傳統(tǒng)HDD硬盤的磁碟組。固態(tài)硬盤的接口規(guī)范定義、功能及使用方法均與普通硬盤完全相同,在產(chǎn)品外形和尺寸上也完全與普通硬

2、盤一致,包括3 . 5 英寸、2 . 5 英寸、1 . 8 英寸多種類型。 第二張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 固態(tài)硬盤固態(tài)硬盤的定義固態(tài)硬盤的優(yōu)缺點固態(tài)硬盤的前景Services 固態(tài)硬盤的種類固態(tài)硬盤的存儲介質(zhì)分為兩種：采用閃存（FLASH芯片）作為存儲介質(zhì)采用DRAM作為存儲介質(zhì)第三張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月基于閃存的固態(tài)硬盤 基于閃存的固態(tài)硬盤（IDE FLASH DISK、Serial ATA Flash Disk）：采用FLASH芯片作為存儲介質(zhì)，這也是我們通常所說的SSD。在基于閃存的固態(tài)硬盤中，存儲單元又分為兩類：SLC（Single Layer C

3、ell 單層單元）和MLC（Multi-Level Cell多層單元）。它的外觀可以被制作成多種模樣，例如：筆記本硬盤、微硬盤、存儲卡、優(yōu)盤等樣式。它的最大優(yōu)點就是一經(jīng)寫入數(shù)據(jù)不需要外界電力來維持其記憶，因此更適于作為常規(guī)硬盤的替代品目前市場上絕大部分固態(tài)硬盤都是基于閃存的固態(tài)硬盤。第四張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月PS: MLC容量更高，而且更容易出錯，速度慢，SLC更昂貴，但也更可靠，速度快，且寫次數(shù)更高（只是容量小）。之所以大多數(shù)企業(yè)級硬盤都是基于SLC的，就是出于這個原因。要是硬盤價格高出一大截或者銷售時被冠以“企業(yè)級”硬盤，原因很可能是采用了slc閃存。如今消費級的固態(tài)硬

4、盤大多采用mlc閃存。就是說，SLC由于成本問題，不可能成為主流，所以大家接觸到最多的SSD必然是MLC的，這點要有心理準(zhǔn)備。不過廠商也注意到了MLC存在的問題，很多hybird（混合體）方案正呼之欲出，比如MLC+SLC，MLC+DRAM等。第五張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月基于DRAM的固態(tài)硬盤基于DRAM的固態(tài)硬盤：采用DRAM作為存儲介質(zhì)，目前應(yīng)用范圍較窄。它完全按照普通硬盤的外形尺寸和接口設(shè)計，可以和絕大部分操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)工具兼容，而且擁有用于連接主機(jī)或者服務(wù)器的符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的PCI和FC接口。它是一種高性能的存儲器，而且使用壽命很長。因為這類存儲器需要靠外界電力維持

5、其記憶，所以由此制成的固態(tài)硬盤還需要配合電池才能使用。因此需要獨立電源來保護(hù)數(shù)據(jù)安全。PS：Dram還是做內(nèi)存的材料，它利用MOS電容存儲電荷來保存信息，必須每隔一段時間刷新才能使信息保持（計算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)課程里還做過相關(guān)的題呢 如果是分散式刷新，刷新周期是多少，如果是集中式刷新，刷新間隔是多少），這就是它為什么需要電源的原因了。而正是需要獨立電源，也是限制其發(fā)展，提高其成本的最主要的因素。第六張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月SSD基于DRAM基于FLASHMLCMulti-Level Cell多層單元NAND型 與非NOR型 或非SLCSingle Layer Cell 單層單元第

6、七張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月基于閃存的固態(tài)硬盤第八張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第九張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 固態(tài)硬盤固態(tài)硬盤的前景固態(tài)硬盤的定義Services 固態(tài)硬盤的優(yōu)缺點固態(tài)硬盤的種類優(yōu)點第十張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、數(shù)據(jù)存取速度快。這也是固態(tài)硬盤最大的優(yōu)點。固態(tài)硬盤沒有傳統(tǒng)硬盤復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，既沒有磁碟，也不存在磁頭，它無需花費較長的時間尋道，讀取速度更不會受到轉(zhuǎn)速的限制，因此，SSD固態(tài)硬盤的讀取速度比傳統(tǒng)硬盤更快。PS：據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，當(dāng)按下筆記本電腦的電源開關(guān)時，搭載SSD固態(tài)硬盤的筆記本從開機(jī)到出現(xiàn)桌面一共只用了

7、18秒，而搭載傳統(tǒng)硬盤的筆記本總共用時31秒，差距還是相當(dāng)大的。第十一張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月PS：下面我們來具體看固態(tài)硬盤的性能優(yōu)勢，簡單比較數(shù)據(jù)會讓你忽略掉很多東西。比如，Intel X25-M硬盤的持續(xù)讀取速度為250MB/s，一塊常見SATA硬盤則為100MB/s，從字面上來看SSD速度是HDD的2.5倍。這時你就忽略隨機(jī) 訪問時間的問題。X25-M的平均“尋道時間”僅為85微妙，而傳統(tǒng)硬盤大多在4到15毫秒，差距達(dá)到50甚至150倍。 因此，兩者的性能區(qū)別要視應(yīng)用而定。操作系統(tǒng)啟動主要依賴隨機(jī)讀取小塊數(shù)據(jù)，因此固態(tài)硬盤可比傳統(tǒng)硬盤快100倍。而在應(yīng)用程序連續(xù)讀取大尺

8、寸文件時，固態(tài)硬盤的優(yōu)勢就只有2.5倍左右了。類推，有一些應(yīng)用并不適合固態(tài)硬盤，比如大規(guī)模數(shù)據(jù)存檔。那些極少訪問的數(shù)據(jù)用閃存來存儲顯然是一種浪費。另外，在視頻播放時使用固態(tài)硬盤也不會有任何優(yōu)勢，只要達(dá)到視頻不卡殼的速度需求就可以了。第十二張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月PS：當(dāng)一個文件被刪除后，操作系統(tǒng)其實并沒有刪除數(shù)據(jù)，事實上，它只是在硬盤前的索引區(qū)里標(biāo)記這塊文件占用的區(qū)域為可覆蓋的，所以下次數(shù)據(jù)將要再次寫入的時候，可以覆蓋寫入這塊被標(biāo)記的區(qū)域。這也就是那些所謂的文件恢復(fù)軟件能恢復(fù)的道理。（因為數(shù)據(jù)未被刪除依然存在）。第十三張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月PS:大部分ML

9、C NAND閃存的每一塊固定大小，是512KB。塊是可以擦除得最小結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)機(jī)械硬盤可以直接覆寫舊的區(qū)域，但是當(dāng)用到NAND閃存上就行不通了，在全部閃存被寫滿在被覆蓋時，閃存不會直接覆寫區(qū)域，而是需要經(jīng)過復(fù)雜的步驟來進(jìn)行覆寫。從而速度就慢下來了。要覆寫一個4KB 頁的文件系統(tǒng)，首先要把整個512KB 塊復(fù)制進(jìn)緩存里。然后，在緩存里刪除這個4KB頁，替換成新的數(shù)據(jù)。接下來，清空整個閃存內(nèi)的這個512KB區(qū)域，并從緩存里把新的數(shù)據(jù)寫回去。如果你需要同時覆寫很多的塊，例如是一系列小文件隨機(jī)寫入操作或者只是簡單的寫入一個大文件到SSD。這會讓你的SSD緩存快速過載，然后你的寫入速度就會直線下降。 為了

10、修復(fù)這個問題，SSD廠商一個個都在新主控制器上加入了越來越大的外置緩存，這雖然一定程度上解決了隨機(jī)寫入卡的問題，但是卻不能解決SSD在覆寫時速度下降的問題，這引入了垃圾回收和STRIM技術(shù)。第十四張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月PS：win7的trim技術(shù)SSD一樣會復(fù)制整個包含刪除數(shù)據(jù)的塊到緩存，清空塊并寫入有效數(shù)據(jù)的頁回去，區(qū)別是這樣等于把這個延遲時間從覆寫數(shù)據(jù)的那個時間提前到了刪除數(shù)據(jù)的時候（這個時候?qū)λ俣扔绊懖淮螅绻銊h除了很大很大的數(shù)據(jù)，可以去觀察硬盤燈在你刪除之后幾秒內(nèi)狂閃），所以就會顯得SSD的速度回來了，因為你寫入的時候有可用的空塊。所以我們可以說，SSD TRIM

11、技術(shù)保證速度不下跌的真正秘密是： 把將來要做的事提前做掉了。 但是這件事遲早要做，所以基本不會影響SSD原有的寫入次數(shù)（壽命）。加一句： 所有的SSD都可支持Trim功能，需要有固件的支持才可以，更重要的是，并不是所有的SSD都可升級到支持Trim功能的固件版本。這里要說明一下TRIM不支持RAID而GC支持RAID。垃圾回收（Gabage Collection,即GC）這個操作有點像磁盤碎片整理，在SSD空閑時，全盤掃描有效的頁并合并整理起來變?yōu)橐粋€包含全部有效頁的塊，而那些無效的頁和塊都將被完全的清除。第十五張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月二，防震抗摔。SSD固態(tài)硬盤內(nèi)部不存在任

12、何機(jī)械部件，這樣即使在高速移動甚至伴隨翻轉(zhuǎn)傾斜的情況下也不會影響到正常使用，而且在筆記本電腦發(fā)生意外掉落或與硬物碰撞時能夠?qū)?shù)據(jù)丟失的可能性降到最小。Intel固態(tài)硬盤的官方數(shù)據(jù)顯示，無論使用頻度高低，它最少也有5年的有效使用期。如果應(yīng)用頻率不高的話還可以再延長5年。三沒有噪音，發(fā)熱低。由于與傳統(tǒng)硬盤物理結(jié)構(gòu)不同，SSD固態(tài)硬盤不存在磁頭臂尋道的聲音和盤片高速旋轉(zhuǎn)的噪音，也沒有機(jī)械馬達(dá)和風(fēng)扇，工作噪音值為0分貝。而且FLASH芯片的功耗極低，這對于筆記本用戶來說，這意味著電池續(xù)航時間的增加。第十六張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月四工作溫度范圍大。傳統(tǒng)機(jī)械硬盤只能在555攝氏度范圍內(nèi)工

13、作，而大多數(shù)固態(tài)硬盤的溫度范圍可達(dá)-1070攝氏度，一些工業(yè)級固態(tài)硬盤的工作溫度范圍設(shè)置達(dá)到了-4-85攝氏度。五，SSD固態(tài)硬盤比常規(guī)1.8英寸硬盤重量輕20到30克。可千萬別小看這些重量，在筆記本電腦、衛(wèi)星定位儀等隨身移動產(chǎn)品上，更小的重最有利于便攜。此外，重量的減輕也使得筆記本搭載多塊SSD固態(tài)硬盤成為可能。第十七張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月缺點成本高。每單位容量價格是傳統(tǒng)硬盤的510倍（基于閃存），甚至200300倍（基于DRAM）。PS :閃存有不同的質(zhì)量，對應(yīng)不同的成本，就像CPU一樣。U盤一般使用較低檔次的閃存，如果你把U盤當(dāng)作 硬盤來使用，我想你馬上就能感受到性能

14、差別。另外在可靠性上，優(yōu)劣閃存的區(qū)別也是明顯的，高質(zhì)量的閃存芯片在整個壽命周期內(nèi)的出錯幾率要低得多。第十八張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月容量低。目前固態(tài)硬盤最大容量遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)硬盤。一般固態(tài)硬盤的容量是30、60、128G，256GB在目前的主流固態(tài)硬盤中處于高端。PS：像ocz Colossus等少數(shù)幾款例外，容量可高達(dá)500GB甚至1TB，據(jù)稱IBM已測試過4TB的傳統(tǒng)硬盤。迄今為止，只有OWC、OCZ兩家把2.5寸固態(tài)硬盤做到了480GB，OWC Mercury Extreme Pro 480GB現(xiàn)已可在官方網(wǎng)站上購買，價格達(dá)到了驚人的1599.99美元。在企業(yè)市場，固態(tài)硬盤今

15、年的賣點將從64GB過渡到128GB。在消費者市場，固態(tài)硬盤正在從128GB向256GB過渡。3. 數(shù)據(jù)損壞后難以恢復(fù)。一旦在硬件上發(fā)生損壞，如果是傳統(tǒng)的磁盤或者磁帶存儲方式，通過數(shù)據(jù)恢復(fù)也許還能挽救一部分?jǐn)?shù)據(jù)。但是如果是固態(tài)存儲，一但芯片發(fā)生損壞，要想在碎成幾瓣或者被電流擊穿的芯片中找回數(shù)據(jù)那幾乎就是不可能的。第十九張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月寫入壽命有限（基于閃存）。SSD的壽命主要是閃存寫入次數(shù)的限制。一般閃存寫入壽命為1萬到10萬次，特制的可達(dá)100萬到500萬次，然而整臺計算機(jī)壽命期內(nèi)文件系統(tǒng)的某些部分（如文件分配表）的寫入次數(shù)仍將超過這一極限。特制的文件系統(tǒng)或者固件可

16、以分擔(dān)寫入的位置，使固態(tài)硬盤的整體壽命達(dá)到20年以上。PS：閃存磨損均衡算法（flash memory wear-balanced algorithms）。，由于Flash 具有擦除次數(shù)有限（一般是在10萬次到100萬次之間）、先擦后寫的特點，會帶來使用壽命有限的缺陷。為延長閃存的使用期限，普遍采用解決方案就是磨損均衡算法。該算法核心思想在每次寫操作時將新數(shù)據(jù)寫入到最少被使用的物理塊中。第二十張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月5.固態(tài)硬盤更易受到某些外界因素的不良影響。如斷電（基于DRAM的固態(tài)硬盤尤甚）、磁場干擾、靜電等。第二十一張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、把固態(tài)硬

17、盤作為系統(tǒng)盤,而且是win7的系統(tǒng)我們建議將操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序安裝到SSD硬盤上最為合適，另外可用機(jī)械硬盤保存文件，如電影、MP3、安裝程序和各種文檔。據(jù)用戶反映，使用MLC的固態(tài)硬盤在Windows XP系統(tǒng)下運行會機(jī)率性出現(xiàn)假死現(xiàn)象。這是由于Windows XP系統(tǒng)的文件系統(tǒng)機(jī)制不適于固態(tài)硬盤。Windows 7則為固態(tài)硬盤進(jìn)行了優(yōu)化，可更好的發(fā)揮固態(tài)硬盤的性能。但是微軟在操作系統(tǒng)和軟件支持上,目前包括WINDOWS7 對于SSD固態(tài)硬盤的兼容性問題也沒有得到完善。當(dāng)前主流的操作系統(tǒng)并沒有真正完全支持SSD固態(tài)硬盤,不僅固態(tài)硬盤工作原理不同于傳統(tǒng)的機(jī)械硬盤,而且原來應(yīng)用在傳統(tǒng)硬盤的磁盤整理

18、程序也不再適用。使用建議第二十二張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月二、少用固態(tài)硬盤存儲數(shù)據(jù)。理論上來說，由于固態(tài)硬盤只有在寫入數(shù)據(jù)時才會減少壽命，讀取數(shù)據(jù)時并不會縮減壽命。使用固態(tài)硬盤下載BT絕對是一種大錯特錯的方案。數(shù)據(jù)的下載和存儲則應(yīng)該由傳統(tǒng)硬盤來完成。第二十三張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月三、 緩存文件放傳統(tǒng)硬盤許多購買了固態(tài)硬盤的用戶發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)啟動速度雖然快了，但是上網(wǎng)速度卻變慢了。 其實是與緩存文件有關(guān)的。 根據(jù)已有的評測數(shù)據(jù)來看，固態(tài)硬盤在寫入小文件的時候速度就會明顯降低，而上網(wǎng)的時候經(jīng)常會在緩存文件夾中寫入小文件。所以條件允許的話，應(yīng)該把操作系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存和IE瀏覽器的臨時文件夾都設(shè)置在傳統(tǒng)機(jī)械硬盤的分區(qū)中。PS：如果內(nèi)存達(dá)到了4GB，還可以使用RAMDISK做個虛擬硬盤，這樣上網(wǎng)速度就會提高很多，并且還會延長固態(tài)硬盤的使用壽命。第二十四張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月四、緩存容量要關(guān)注由于固態(tài)硬盤在寫入小文件的時候速度就會明顯降低，因此少數(shù)固態(tài)硬盤開始在其內(nèi)部加入8MB64MB緩存，來解決這一問題。不過就目前來看，采用這種設(shè)計方案的廠商并不多。究竟加入沒加入緩存，廠商的官方數(shù)據(jù)也很少提供。所以消費者在購買時，最好隨身攜帶HDTune這樣的測試軟件，緩存容量便清晰可見了。第二十五張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作