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SSD硬盘的工作原理是什么,固态硬盘的结构是什么?为什么固态硬盘比机械硬盘快.

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固态硬盘比传统的机械硬盘块的原因不是在于它读取的快,而是在于它找到数据的时间几乎等于0,相对传统的机械硬盘最快的也要0.1秒的寻道时间来说要快多了.

比如搜索10个文件并分别读取,机械硬盘至少需要用1秒的时间来找到这些文件加上读取中数据的传输时间,而固态硬盘找到这些文件连1/10之一秒都用不到,加上读取的速度也要比机械硬盘块一些.这就是机械硬盘速度快于普通硬盘的原因,不过不同材质的固态硬盘的读取速度还是不一样的.

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。

关于以上两种介质的不同请跳转到:固态硬盘的优缺点


SSD的构造十分简单,拧开外壳上的四颗固定用的螺丝我们就能轻易拆开一款SSD,而通过拆解我们就可以知道,SSD的主体其实就是一块PCB板,而这块PCB板上最基本的部件就是控制芯片,缓存芯片和用于存储数据的闪存芯片,(部分低端型号并没有配有缓存芯片),以下图intel X25-M的拆解图为例:



图中那块正方形的芯片即是SSD的主控芯片,不同于传统机械硬盘Marvell一统天下的局面,市面上比较常见的SSD主控芯片有JMicron,INDILINX,Samsung和intel等多种主控,主控芯片是SSD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SSD产品在性能上差距高达数十倍,在上述的主控中,intel和三星的整套主控方案应该说是相对领先的,INDILINX则是主控芯片中的新贵,配合64MB缓存方案性能也非常可观,而JMicron的主控则主要面向低端市场,以性价比取胜,在性能和稳定性方面有很大的不足。

主控芯片下方是缓存芯片,SSD作为一块硬盘,本来是和传统硬盘一样,需要高速的缓存芯片辅助主控芯片进行数据处理,不过由于廉价SSD方案为了节省成本,省去了这块DRAM芯片,这么做的后果虽然节省了成本,但是显著加重了主控芯片和每块闪存芯片的负担,在作为普通数据存储盘时候可能影响会不会太大,一旦作为系统盘使用,频繁的零碎文件读取写入,不带缓存方案的SSD产品性能就会急剧下降。

主控芯片和缓存芯片以外,剩下的大片区域就是NAND FLASH芯片了,目前NAND FLASH主要提供商是三星和intel两家,大部分SSD产品采用了三星的NAND FLASH,intel自己的X18,X25系列则采用了intel的NAND FLASH,NAND FLASH也分为两种,SLC和MLC,其特性和实际性能差距也比较大,具体的区别大家可以看下一页关于SLC和MLC的对比介绍。



之前我们说到,SSD所用的闪存芯片寿命十分有限,MLC闪存的寿命只有1万次左右,SLC闪存也只有10万次左右,这也造成了最初SSD产品寿命极短,无法被大规模应用的情况,于是SSD厂家开发了“磨损平衡技术”(这个技术的中文翻译可以有好多种),这个技术的大致含义就是通过主控芯片的调配,将读写操作平均的分配给不同的闪存芯片,以避免频繁对某一区块读写造成该区块寿命减少。不过,同样的磨损平衡技术,不同主控之间的运用相差还是非常大的,这个涉及的相关技术太过专业,我们暂时没有必要深究,简单了解即可。

以下列举两款分别采用不同材质的固态硬盘,可以看出价格和读取速度上的差距

金士顿V+系列SSDNow套装(30GB)



镁光Crucial RealSSD C300(64GB)



关于SSD硬盘的更多的数据测试:固态硬盘PK机械硬盘


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回答者:巡礼者

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