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上一篇：机械硬盘简介 本篇内容结构如下： 本篇将介绍固态硬盘的基础知识 目前，个人电脑中常用的硬盘分为机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）两种。其中固态硬盘，相比机械硬盘读写速度更快、体积更小、功耗更低。 1.概述固态硬盘（Solid State Disk,SSD)是一种使用固态电子存储芯片阵列制成的硬盘。其存储介质分为两种：一种是采用闪存（NAND Flash芯片）作为存储介质，另外一种是采用DRAM（内存所使用的芯片）作为存储介质。目前，主流固态硬盘大多采用NAND Flash芯片作为存储介质。 固态硬盘的存储介质 固态硬盘的优点由于固态硬盘依靠其闪存芯片可以准确的访问驱动器的任何位置，有着机械硬盘无可比拟的极致速度。它能够使电脑的启动、游戏和软件的加载等一切涉及数据读取和写入的操作变得更快。给人最直观的感觉就是电脑装载固态硬盘后Windows系统的启动速度将从几十秒变成几秒。 装载固态硬盘后，系统和程序启动速度会大大提升 另外，固态硬盘没有类似机械硬盘的机械运动部件，不会发生机械故障，也不怕碰撞、冲击、振动。 固态硬盘的缺点在数据存储领域没有完美的产品，固态硬盘也不例外。其缺点主要有以下两个：
2.重要参数如果我们要为电脑配置固态硬盘，首先就要对固态硬盘的一些重要参数有所了解。这些参数包括接口、总线、4K随机读写速度、闪存颗粒、缓存和主控芯片。下面将分别介绍。 接口市场上常见的固态硬盘一般采用SATA接口、M.2接口和PCI-E接口。 SATA接口 SATA接口的固态硬盘(2.5寸规格)通过SATA硬盘数据线与主板上的SATA接口相连。 SATA接口的固态硬盘 SATA接口是最常见的固态硬盘接口，也是目前应用最多的硬盘接口。该接口最大的优势是产品成熟，兼容的设备多，普及程度较高（所有的主板上都有SATA接口）。 SATA接口的固态硬盘只能使用AHCI协议，SATA3.0接口将其读写速度限制在550MB/s左右。 PCI-E接口 PCI-E接口是一个全能的通信接口，不但可以用于连接显卡、声卡、网卡，也可以连接固态硬盘。 PCI-E接口的固态硬盘 主板上常见的PCI-E插槽又分为x1，x2，x4，x8，x16等几种。固态硬盘所使用的PCI-E接口主要是插在x2和x4的PCI-E插槽上。由于PCI-E x2插槽基本是以M.2接口的形式出现。因此，我们在主板上一般只能找到PCI-E x4插槽。 PCI-E x4插槽 如果主板上没有提供PCI-E x4插槽，PIC-E接口的固态硬盘也可以插在PCI-E x8或PCI-E x16插槽上。 M.2接口 M.2接口的固态硬盘是目前市场上的主流，其外观长度最常见的有2042/2060/2080mm三种。除了长度差异以外，M.2接口固态硬盘还存在通道、协议等方面的差异 M.2接口（固态硬盘金手指形状）和插槽（主板上M.2插槽）又被细分为了B Key（Socket2）和M Key（Socket3）两个模组，二者由于金手指缺口和针脚数量不同而容易产生兼容问题。
采用B Key的M.2插槽比只能走SATA或PCI-E x2通道，而采用M Key的插槽就则走的是PCI-E x4通道。 主板上M.2插槽共分为两种设计，但是固态硬盘上的M.2接口却有3种设计。
M Key接口的固态硬盘
总线总线是电脑主板上固态硬盘给内存和CPU传输数据的通信干线，它是一条看不见的路。在固态硬盘这里，这条路分为SATA总线和PCI-E总线两种：我们可以把SATA总线理解为崎岖的乡间小路，把PCI-E总结理解为高速公路，SATA总线最快也只有550MB/s的数据传输速度，而PCI-E总线则可以达到3000MB/s左右。
PCI-E总线和SATA总线的区别 造成这种差距的原因是PCI-E和SATA两种道路上的行驶规则不一样，SATA总线上用的是AHCI协议，而PCI-E总线则用的是NVME协议，AHCI协议最多只能同时处理1个队列上32个指令，而NVME协议能同时处理65000个队列65000个指令。 NVME协议(Non-Volatile Memory Express)是一种基于非易失性存储器的传输规范，该规范由包含90多家公司在内的工作小组所定制。它的主要作用就是发挥PCI-E x4通道的最大速度。
AHCI协议和NVME协议的区别 此外，走PCI-E总线的固态硬盘，又分走PCI-E x4和PCI-E x2两个不同的通道，走PCI-E x4通道的固态硬盘速度可以达到1500MB/s以上，甚至可以达到3000MB/s以上，而走PCI-E x2通道的固态硬盘，其速度不会超过1000MB/s。 因此，综合前面所介绍的接口知识，我们可以得出以下几个结论：
4K随机读写速度4K随机读写速度也叫IOPS值。它是反映固态硬盘根本性能最基础的指标。其影响的典型应用包括电脑操作系统的基本操作，如开机、系统运行等；商业交易中的数据库操作，交易的增、删、修改等；以及访问小文件（数据）的速度等。IOPS，即每秒完成IO访问的个数。 由于固态硬盘在对小文件的随机访问中，性能远高于机械磁盘。所以在测试一款固态硬盘的性能时4K随机读写速度指标十分引人关注。这个值越大，也就代表固态硬盘的性能越强。 闪存颗粒固态硬盘由主控芯片、缓存芯片和闪存颗粒构成。其中闪存颗粒又称闪存，是一种非易失性存储器，即在断电的情况下依旧可以保存已经写入的数据，而且是以固定的区块为单位，而不是以单个的字节为单位保存数据。
固态硬盘的结构 根据用途和规格不同，闪存颗粒有很多不同的变种，用于固态硬盘中最常用的是NAND闪存颗粒（即前面提到的NAND Flash芯片）。 NAND闪存颗粒，最早由日立公司于1989年研制并推向市场，由于其功耗、价格相对较低，性能较高，逐渐发展成为存储行业最为重要的存储原料。根据NAND闪存颗粒中电子单元密度的差异，又可以分为SLC（Single-Level Cell）、MLC（Multi Level Cell）、TLC(Trinary-Level Cell)以及QLC(Quad-Level Cell)等几种。它们在寿命以及造价上有着明显的差别。
现在TLC闪存颗粒的寿命已经有了很好的优化，一般用户正常使用5-10年完全没有问题。而采用MLC闪存颗粒的固态硬盘已经基本退出市场。
目前，能生产闪存颗粒的颗粒制造商有三星、东芝、闪迪、英特尔、SK海力士、镁光等6家，它们的闪存产能大概占据了NAND闪存颗粒市场近9成的市场比重，闪存颗粒领域几乎所有工艺的创造和升级，都是由这几家厂商所主导。 缓存在电脑系统中，内存就是最常见的缓存硬件，而我们在介绍CPU缓存的作用时，提到的L1、L2、L3就是CPU内置的高速缓存。无论是高速缓存、内存还是硬盘上配带的缓存芯片，它们全都是电脑系统的缓存。
“缓存”一词单纯从字面上理解可解释为延缓存放，简单的说“缓存”是为了平衡高速设备和低速设备之间的速度差异而存在的。作用是让低速设备尽量的不拖高速设备的后腿。 在固态硬盘中，缓存分为两种：
固态硬盘DDR缓存
主控芯片主控芯片在固态硬盘中的作用就如同CPU在电脑中的作用，它相当于固态硬盘的大脑，承担着指挥、运算以及协调的作用。
三星主控芯片 主控芯片在固态硬盘中具体作用表现为：
目前主流的固态硬盘主控芯片有慧荣、群联、Marvell、三星、瑞昱等品牌。 3.主要品牌目前，市场上常见的机械硬盘品牌有三星、Intel、东芝、台电、闪迪、铭瑄、金士顿、西部数据等。 三星三星公司是半导体存储产业的领军企业，在固态硬盘方面，三星能够自研主控和闪存颗粒，它的市场份额虽然大，但是其产品的价格也相对较高。
IntelIntel公司的固态硬盘产品的售价虽然较高，但其产品性能同时也很高，售后服务也不错。如果用户注重数据安全和硬盘工作的稳定性，可以考虑选择Intel的固态硬盘。
东芝东芝公司虽然是NAND闪存的发明者，但是其很多固态硬盘产品都没有达到业界的顶尖水平，目前东芝的固态硬盘涵盖高、中、低端用户，虽然产品线较全面，但它的产品整体质量却很一般。
金士顿金士顿公司的内存和U盘产品是目前市场上主流的产品，但是金士顿的固态硬盘产品的性价比却较低，其产品性能一般，但价格确一线品牌的价格。
闪迪闪迪公司在固态硬盘方面表现一般，自从其在2015年被西部数据收购以后，少有出色的产品面世。
台电台电在国内的固态硬盘销量较高，其设计主要针对入门级和主流产品，对于普通用户而言性价比较高。
镁光镁光英文名称为micron，其品牌下固态硬盘产品国内很少，比较多的是英睿达（Crucial）这个品牌。英睿达是镁光公司的子品牌。
西部数据西部数据是机械硬盘市场两大巨头之一。由于近年来机械硬盘市场日渐萎缩，西部数据在2015年以190亿美元收购闪迪全部股份转向固态硬盘市场。目前，西部数据和闪迪这两个品牌同时都出现在市场上，其中西部数据的绿盘产品性价比较高。
浦科特浦科特是光宝旗下的品牌，光宝公司是全球第三大固态硬盘制造商，浦科特的固态硬盘产品定位在中高端品牌。
固态硬盘市场的品牌数量比十多年前的机械硬盘市场品牌数量有过之而无不及，除了上面介绍的那些品牌以外，常见的固态硬盘品牌还有惠普、威刚、创见、建兴、宇瞻、金泰克、影驰、七彩虹、铭瑄、联想、金速、朗科、阿斯加特等等。由于目前能生产固态硬盘闪存颗粒的颗粒制造商只有三星、东芝、闪迪、英特尔、SK海力士、镁光等6家，除了这6家以外的其他厂商需要从这些厂商购买内存颗粒生产自己的固态硬盘，因此在购买固态硬盘时建议首选这6家厂商的产品。 4.硬件寿命在相同的应用环境下，固态硬盘的硬件寿命低于机械硬盘，一般由其闪存颗粒的“写入次数”决定，即我们常说的可擦写寿命（P/E数）。每次，当我们在固态硬盘中写入数据都会消耗P/E数，P/E数一旦用完，固态硬盘的“生命”也就结束了。 前面在介绍闪存颗粒时曾经介绍过。闪存颗粒分为SLC、MLC、TLC及QLC等几种，它们的P/E数是逐级下降的：
不过，影响固态硬盘的硬件寿命除了闪存颗粒的P/E数以外，还有另外很重要的一点，就是固态硬盘自身的容量。
从上表中可以看出，容量越大的固态硬盘其寿命越长。这对于TLC闪存颗粒来说，当使用TLC闪存颗粒的固态硬盘的容量达到了1TB时，其写入寿命也远远超过了128GB采用MLC闪存颗粒的固态硬盘。而当采用QLC闪存颗粒的固态硬盘的容量达到了2TB时，其理论使用年限，也足够普通用户使用。 综上所述，QLC闪存颗粒不适合做小容量固态硬盘产品。当固态硬盘的容量达到2TB甚至更多的时候，我们就不必太在意他到底是用的TLC闪存颗粒，还是QLC闪存颗粒了。考虑到QLC闪存颗粒在成本和容量上优势，未来大容量的固态硬盘产品将会大量使用QLC闪存颗粒。 5.日常维护在日常的工作和生活中，学会正确的使用固态硬盘并养成良好的使用习惯，可以让固态硬盘更高效长寿地工作。 设置分区4K对齐固态硬盘和机械硬盘有着很大的区别，其中最影响使用的区别之一就是固态硬盘需要在使用前做好4K对齐。所谓4K对齐指的是符合“4K扇区”定义格式化过的硬盘，并且按照“4K 扇区”的规则写入数据。 简单来说，如果把硬盘比作一个车库，4K对齐是该车库中车辆停放的规则，数据就是车子，如硬盘没有做4K对齐，就相当于车子可以随意停在车库任意位置，这样就一定会造成车子乱停放，车库空间浪费的情况，还可能出现因为前面的车子乱停导致后来的车子停不进车库情况。 在电脑中为固态硬盘设置4K对齐的方法，大致有以下几种。
具体设置方法非常简单，这里不再具体介绍。 为SATA接口固态硬盘打开AHCI选项对SATA接口的固态硬盘来说，在BIOS中开启AHCI模式的目的，是为了打开NCQ功能(只有在AHCI模式下，才能打开NCQ功能)。NCQ 功能简单来说，就是对读写硬盘的指令，在执行前优化排序，减少寻道时间和潜伏期，以便更合理的读写硬盘。即对要读写的指令、数据，分析排序进行优化，从而达到提升硬盘性能目的。
当我们使用SATA接口的固态硬盘时，当主板支持AHCI 功能时，BIOS中的OnChip SATA Type 选项中，会显示AHCI、RAID、SATA等模式供用户选择。开启AHCI后，大约可增加30%的固态硬盘读写速度。 保证固态硬盘有20%可用容量我们知道固态硬盘闪存颗粒有P/E擦写次数限制，因此现在的固态硬盘都有带有均衡擦写技术，复制到固态硬盘中的数据不会像机械硬盘那样连续放在一起。当一块区块当前写入数据之后，马上删除掉，下次再写入时，主控会将数据存放在其他区域， 以保持每个区块的写入次数处于一个均衡的水准，不会让一个区块反复被擦写提前报废掉。
日常使用时，电脑每天会向固态硬盘写入10-50GB的临时文件数据。如果整个固态硬盘的剩余空间很小(例如不足5GB)，而每天至少要写入10GB临时数据，剩余空间就会被反复擦写，固态硬盘闪存颗粒的可擦写次数（P/E数）很快就会被消耗殆尽，所以固态硬盘一定至少要保留20%的可用空间。 关闭磁盘整理“磁盘碎片整理”工具是Windows系统自带的功能，该功能的主要作用是将零碎的文件集中一起，方便机械硬盘读写时，磁头可以尽快找到集中的文件，省去寻道时间。
磁盘整理工具不适用于固态硬盘 而固态硬盘则是因为没有磁头与碟片，采用闪存颗粒的存储方式，电荷寻道耗时几乎为零。所以完全不需要磁盘碎片整理。 不仅如此，由于“磁盘碎片整理”程序的工作机制就是重新读写数据并进行排列，相当于增加了固态硬盘闪存颗粒的擦写次数（P/E数）。而闪存颗粒寿命与擦写次数是息息相关的，所以使用固态硬盘可以关闭系统的“磁盘碎片整理”功能。 6.未来之路每一个能在民用消费级领域叱咤风云的存储品牌，在更高端的企业级市场上一定有更深厚的技术底蕴，这句话放在Intel、三星和东芝等半导体存储巨头身上都是成立的。很多时候我们能买到的固态硬盘只不过是企业级开发的副产品。未来，现在的企业级固态硬盘或许就是我们家用固态硬盘的发展方向。 与很多人想象中企业级应用财大气粗可能有所不同，企业级存储体量虽然巨大，但也非常重视采购成本和使用成本，同时还对稳定性有更高的要求。因此，未来固态硬盘总的价格下降趋势不会改变。 此外，技术上的共通性会让企业级存储技术下放到民用领域成为可能，我们未来将可以用更低的价格买到更好用的固态硬盘。
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