史上最全的SSD固態(tài)硬盤知識(shí)掃盲詳細(xì)解析
大家都知道固態(tài)硬盤(SSD)如今早已成為新裝機(jī)的標(biāo)配,老電腦也紛紛通過(guò)升級(jí)固態(tài)硬盤,提升開(kāi)關(guān)機(jī)速度、系統(tǒng)流暢度等。今天我們就說(shuō)一說(shuō)固態(tài)硬盤怎么看好壞吧,可以說(shuō)是史上最全面面的一次入門固態(tài)硬盤知識(shí)掃盲。感興趣的朋友不要錯(cuò)過(guò)了。

機(jī)械硬盤瓶頸明顯 固態(tài)硬盤彌補(bǔ)短板
我們都知道木桶的短板效應(yīng),就電腦的速度來(lái)說(shuō),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(yuǎn)遠(yuǎn)的超過(guò)了所有的機(jī)械硬盤的,這就一定會(huì)給電腦的性能帶來(lái)一些瓶頸。固態(tài)硬盤的存儲(chǔ)速度是機(jī)械硬盤的5-10倍左右,多少能彌補(bǔ)一些硬盤在速度上的短板,所以如果你覺(jué)得你的舊電腦有些卡,反應(yīng)慢,換一塊固態(tài)硬盤絕對(duì)能給你的舊電腦帶來(lái)新的生命。

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

固態(tài)硬盤是利用電流來(lái)記錄信息數(shù)據(jù)的,原理類似與MP3,如果我們要找到某個(gè)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(lái)存儲(chǔ)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(gè)存儲(chǔ)單元只存儲(chǔ)1bit的數(shù)據(jù),這種存儲(chǔ)方式穩(wěn)定性強(qiáng),讀寫速度很快,而且不會(huì)出錯(cuò),并且壽命長(zhǎng),因此價(jià)格也是最貴的。
MLC:M是multi,多個(gè)的意思,一般我們說(shuō)的MLC就是指兩個(gè),所以,MLC的每個(gè)存儲(chǔ)單元要放2bit的數(shù)據(jù)。
TLC:T是triple,沒(méi)錯(cuò),就是“三殺”的那個(gè) triple kill!
所以,TLC顆粒的每個(gè)存儲(chǔ)單元要擠3bit的數(shù)據(jù)。(由于MLC是多個(gè)bit的意思,多個(gè)包含3個(gè),所以,有些廠商,如三星,會(huì)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(gè)很形象的例子:

我們把存儲(chǔ)空間想象成一個(gè)超大的停車場(chǎng),每一個(gè)存儲(chǔ)單元就是一個(gè)停車位,1bit的數(shù)據(jù)就是一輛汽車。
SLC顆粒:1bit獨(dú)占一個(gè)車位,這輛車來(lái)去自如,不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤,而且速度很快,由于車位使用頻率不高,所以壽命也很長(zhǎng),但是成本很高。
MLC顆粒:2bit占一個(gè)車位,1車2車進(jìn)出需要管理員調(diào)度,效率稍低,所以速度會(huì)慢一些,車位使用頻率高了一倍,所以壽命也會(huì)變短一些。
TLC顆粒:3bit擠一個(gè)車位,進(jìn)出調(diào)度更復(fù)雜,效率較低,所以速度慢,還容易出錯(cuò),壽命短一些。
雖然我們說(shuō)TLC顆粒壽命短,但是那是相對(duì)于SLC和MLC而言的,經(jīng)過(guò)重度測(cè)試,TLC顆粒正常使用5年以上是沒(méi)有問(wèn)題的。TLC顆粒固態(tài)硬盤也是目前最常見(jiàn)的,主要是這個(gè)顆粒SSD價(jià)格親民,大眾用戶夠用,因此最常見(jiàn)。
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(dá))、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(yàn)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(dá))、東芝等;還有雖然自己不會(huì)生產(chǎn)顆粒,但是使用從原廠購(gòu)買顆粒的浦科特、海盜船、建興等,所以購(gòu)買時(shí)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(yàn)不合格的瑕疵品,被偷偷賣給下游工廠來(lái)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(jià)格通常會(huì)遠(yuǎn)低于原廠顆粒的硬盤,給人一種“高性價(jià)比”的錯(cuò)覺(jué)。

三、主控
如果說(shuō)存儲(chǔ)空間是一個(gè)超大的停車場(chǎng),那么主控就是這個(gè)超大停車場(chǎng)的“管理員”啦,他負(fù)責(zé)指揮每一輛車準(zhǔn)確、合理的進(jìn)出自己的停車位。
對(duì)于這么大的一個(gè)停車場(chǎng),特別是三輛車擠一個(gè)車位的TLC顆粒的停車場(chǎng)來(lái)說(shuō),管理員是操碎了心,每天都累成狗一樣。所以這個(gè)主控“管理員”必須要有過(guò)硬的身體素質(zhì)(硬件要好)和扎實(shí)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(guò)專業(yè)訓(xùn)練的交警來(lái)管理停車場(chǎng),而渣的主控+渣的固件就相當(dāng)于讓一個(gè)骨瘦如柴,沒(méi)有受過(guò)教育和訓(xùn)練的人來(lái)管理,所以啊,即使你的停車場(chǎng)修的很牢固,但是沒(méi)用多久,管理員先累死了,整個(gè)停車場(chǎng)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(tái)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(shí)候,就是一次性往停車場(chǎng)存很多車的時(shí)候,主控“管理員”是忙不過(guò)來(lái)的。但是CPU很厲害啊:“我已經(jīng)把這么多的車(數(shù)據(jù))都給你送過(guò)來(lái)了,你工作慢也不能讓我干等著??!我還有很多事要忙的!”
如果沒(méi)有高速緩存這個(gè)臨時(shí)的的停車場(chǎng),他CPU就得干等著,我們就會(huì)感覺(jué)“慢”和“卡”,但是如果我們有一個(gè)高速緩存這么一個(gè)臨時(shí)的停車場(chǎng),管理員就可以說(shuō):“我先把剩下的這些車都放在這個(gè)臨時(shí)的停車場(chǎng)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(huì)感覺(jué)電腦速度”快”、“流暢”。
但是緩存這個(gè)“臨時(shí)停車場(chǎng)”有個(gè)弊端,如果硬盤沒(méi)有采取斷電保護(hù)措施的話,一旦斷電,停在這里的車可能就會(huì)不翼而飛了。(正規(guī)廠家都會(huì)有斷電保護(hù)措施,無(wú)需太擔(dān)心)
五、3D NAND堆棧技術(shù)
這是一個(gè)近幾年才開(kāi)始流行的技術(shù)。如果你還記得前面說(shuō)的停車場(chǎng)的話,就很好理解這個(gè)技術(shù)了。
3D堆棧啊,是由于近些年固態(tài)硬盤容量越來(lái)越大,所以每個(gè)存儲(chǔ)單元“停車位”之間的密度越來(lái)越大,所以我們就把普通的一層的停車場(chǎng)蓋成了許多層的樓層式停車場(chǎng)。這樣一來(lái),每個(gè)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(duì)于廠家來(lái)說(shuō),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(shí)給啃下來(lái)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(huì)在下文中提到,在這之前我們還要先說(shuō)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(kāi)車到Y(jié)城,走PCI-E總線就相當(dāng)于走兩地直達(dá)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(gè)等級(jí),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(gè)等級(jí)的,其中×4的最大速度已經(jīng)可以達(dá)到 3000 MB/s以上了。說(shuō)到這,有機(jī)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(jí)別了。

最后是協(xié)議

前面已經(jīng)說(shuō)了,PCI-E ×4 是一條平坦的高速公路,但是我們都知道,現(xiàn)實(shí)中的高速公路上每輛車的車速也是不同的,跑車總是會(huì)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(duì)這條平坦的高速公路而設(shè)計(jì)的超級(jí)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?cè)僬f(shuō)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(jī)械硬盤使用的也是這種接口,兼容性強(qiáng),新老電腦基本都通用。只不過(guò),這種接口SSD速度稍慢,延遲稍高,最大速度不會(huì)超過(guò)600MB/s
mSATA接口:

這種接口不多,一般會(huì)用在早期筆記本上。只不過(guò),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(lái)說(shuō)性能較好,價(jià)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(gè)接口。而很多老主板或者一些新入門主板都沒(méi)有這個(gè)接口,因此購(gòu)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(dá)到1500MB/s以上,如果還支持NVMe協(xié)議那速度能輕松達(dá)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(gè)長(zhǎng)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(méi)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(tái)可能不支持,因此市面上相對(duì)不是很常見(jiàn)。
4KB隨機(jī)讀寫

說(shuō)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(gè)大文件(如一部電影)時(shí)才能體會(huì)到它的優(yōu)勢(shì),而影響我們?nèi)粘J褂玫氖怯脖P的4K 隨機(jī)讀寫速度(這里的4K是4KB)。
舉個(gè)例子吧:
小明去一個(gè)大商場(chǎng)買東西,售貨員問(wèn)小明:“你要買什么呢?”
小明說(shuō):“阿姨,我要買一臺(tái)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(diǎn)力氣就能把大電視給小明拿過(guò)來(lái)。這就是大文件的持續(xù)讀寫速度。
小明又說(shuō):“阿姨,我要一顆小白兔奶糖、一包辣條、一瓶可樂(lè)、一只鉛筆、一個(gè)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(qǐng)求,速度自然就慢了下來(lái),這就是4kb隨機(jī)讀寫。
很遺憾的是我們?nèi)粘J褂秒娔X時(shí)大多都是這種小文件的隨機(jī)讀寫。所以,我們?cè)谔暨x固態(tài)的時(shí)候要重點(diǎn)關(guān)注硬盤的4k隨機(jī)讀寫性能。(商家很少會(huì)標(biāo)出來(lái),可以看商品評(píng)價(jià)中的曬單)
說(shuō)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(dá))、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(shí)代,TLC雖然是這幾個(gè)中最差的,但是正常使用的情況下用5年以上沒(méi)有問(wèn)題,而且容量越大,壽命也就越久。況且TLC有很高的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。
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(cuò),當(dāng)然,三星自己家的也相當(dāng)優(yōu)秀。
4.120GB裝個(gè)系統(tǒng),裝幾個(gè)日常軟件、裝一個(gè)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?yàn)檫@是未來(lái)的主流。老電腦升級(jí)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(yàn)的重中之重,購(gòu)買前需要重點(diǎn)關(guān)注。
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