暑期宝典 我们带你全面认识固态硬盘

什么是固态硬盘?

固态硬盘(SSD :Solid State Disk)是在传统条硬盘上衍生出来的概念,简单的说就是用固态电子存储芯片阵列(NAND FLASH)而制成的硬盘。固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同,在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致,包括3.5英寸、2.5英寸、1.8英寸等多种类型。

固态硬盘相比传统机械硬盘优劣在哪?

防震抗摔:传统硬盘(ATA或SATA)都是磁碟型的,数据储存在磁碟扇区里。而固态硬盘使用闪存颗粒制作而成,所以SSD固态硬盘内部不存在任何机械部件,这样即使在高速移动甚至伴随翻转倾斜的情况下也不会影响到正常使用,而且在笔记本电脑发生意外掉落或与硬物碰撞时能够将数据丢失的可能性降到最小。

数据存储速度:在同样配置的笔记本电脑下,当按下笔记本电脑的电源开关时,搭载SSD固态硬盘的笔记本电脑从开机到出现桌面一共只用了18秒,而搭载传统硬盘的笔记本总共用时31秒。进入系统后不管是运行程序或是打开文件也可以明显感觉到固态硬盘占有绝对优势。

功耗:同样是因为少了很多机械部件,所以固态硬盘的功耗上也要优于传统硬盘。

重量:固态硬盘在重量方面更轻,与常规1.8英寸硬盘相比,重量轻20-30克。

噪音:由于固硬属于无机械部件及闪存芯片,所以具有了发热量小、散热快等特点,而且没有机械马达和风扇,工作噪音值为0分贝,这使得传统硬盘就要逊色很多。

价格劣势:目前市场上128GB OCZ固态硬盘零售价格为4099元。而这个价钱足够买5个容量为1TB的传统硬盘。

容量劣势:固态硬盘目前最大容量仅为512GB,和传统硬盘按TB容量衡量相比差距很大。而且机械硬盘在SSD巨大冲击下,容量增长速度更加迅猛。

对于固态硬盘来说,影响其性能的主要有3个部分,一是主控,这也是SSD产品最核心的部分;二是NAND Flash芯片,主要分为SLC于MLC两种;还有就是缓存。总体来说,主控芯片性能的高低是影响SSD性能的最主要因素,很多玩家认为NAND Flash芯片类型才是决定性的,实际上这是一个误区,一款优秀的主控芯片即便配上相对廉价的MLC闪存,其性能也要优于较低的主控芯片搭配SLC闪存。

就目前来说,SSD的主控芯片主要有4种——Indillinx、三星、Intel以及JMicron。这些主控芯片各有特点,Intel注重随机读写性能而三星注重顺序读写性能,Indillinx则比较平衡一些,而JMicron则是廉价的代名词。

一般来说,SSD厂商并不会公布其产品所采用的主控芯片,我们只能通过网络查询的方式得知,不过对于上市不久的新产品来说,这种方法就不是100%的准确了。下面我们就来介绍一下Flash芯片。

SLC和MLC芯片

这样在NAND Flash的底层存储上就引出了两种不同的模式,SLC(Single Level Cell)和MLC(Multi Levels Cell),它们之间各有优缺点,现在在各类产品中都有采用。Intel的X25-E应用SLC,X25-M则使用了MLC,下面这样表格可以较为直观的展示出他们性能区别。

  SLC NAND Flash MLC NAND Flash
Random Read 25 µs 50 µs
Erase 2ms per block 2ms per block
Programming 250 µs 900 µs

SLC的一个Flash存储单元只有两种电荷值,高低不同的电荷值表明0或者1,因为只需要一组高低电压就可以区分出0或者1信号,所以SLC最大的驱动电压可以做到很低。SLC结构简单,用一组变化电压驱动,速度很快同时寿命较长也更为可靠,不过这种一个Block只存储一组数据的模式无法在相同的晶圆面积上实现较高的存储密度,存储容量提高完全依赖芯片工艺的提升。

MLC故名思义在存储单元中实现多位存储能力,典型的是2bit。它通过不同级别的电压在一个单元中记录两组位信息(00、01、11、10),这样就可以将原本SLC的记录密度理论提升一倍。因为电压变化更频繁,所以MLC技术的Flash在寿命方面远劣于SLC,同时它的读写速度不如SLC,一个Block存储两组位数据,自然需要更长的时间,这里面还有电压控制、CRC写入方式等因素需要考虑。

 SLC和MLC电压驱动的存储能力区别

显而易见,SLC在寿命和性能方面拥有独特的优势,不过需要更好的工艺制程才能拥有较大的容量。而MLC虽然在容量方面有先天的优势,但在速度和寿命方面存在先天的不足。这就区格了它们的应用,SLC用在不计成本追求速度和可靠性的企业级产品中,MLC更适合在消费级产品中部署。

对于SSD硬盘价格过高的缺陷,很多厂商也都采取了折中方案,比如金士顿、OCZ、博帝和威刚等,均推出了廉价的小容量SSD硬盘,一方面通过容量的降低和主控方案成本的控制来降低价格,另一方面也可以让部分用户提前感受到SSD硬盘高速读取和低延迟的特性。

笔记本将率先普及

正如DDR3内存所走之路一样,笔记本是最先得到普及的,一些偏中高端的本本会直接配备DDR3内存,从而让用户被动接受。SSD硬盘也是一样,现在已经有不少笔记本安装了SSD硬盘,并且也能明显感觉到更换SSD给笔记本带来的直接变化。

通过PCMark Vantage测试看,当笔记本换成金士顿30GB固态硬盘后,硬盘子项得分达到12834分,而传统机械硬盘也仅仅为2443分,而该测试项目包括的就是我们平时最常用的软件,所以更换之后的性能提升是我们能明显感觉到的。

高端发烧用户将率先体验

虽然说现在DIY市场正在逐步被笔记本和台式机市场吞噬,但是DIY市场的走势却更加清晰,就是针对最入门的用户、游戏发烧玩家和超频玩家,后两者都属于高端用户,他们购买SSD的时候是不考虑价格因素的,他们要的只是性能,而这部分玩家并不在少数。

Windows 7启动时间

从上面测试对比图看,SSD硬盘在Windows7启动中都少过20秒钟,而传统机械硬盘则超过30秒,两者最悬殊的差值可以到50%左右,所以不少发烧玩家就是看重SSD的低延迟,比如加载游戏时间大大缩短,开关机飞快等等。

那么想要等到SSD硬盘全面普及恐怕未来1-2年内还是不太现实,不过我们看到英特尔已经攻破了25nm的芯片技术,可见随着制造工艺的不断提高,SSD硬盘的容量也会成倍增长,同时成本降低也是推进SSD硬盘普及的关键因素。