什么是固態(tài)硬盤
固態(tài)硬盤(Solid State Disk,簡稱 SSD),是用固態(tài)電子存儲芯片而制成的電腦存儲媒介,主要由存儲單元和控制單元組成。
固態(tài)硬盤可以拆成兩部分來理解,“固態(tài)” 是相比于機械硬盤需要磁盤的轉動和磁頭的往復運動進行數據讀寫,固態(tài)硬盤在進行數據讀寫時,內部電子元件無需運動即可完成;“硬盤” 則表明其是電腦主要的存儲媒介,作用相當于倉庫,用于存儲數據。
固態(tài)硬盤由閃存芯片組成,使用 flash 閃存顆粒作為存儲單元,不再使用傳統(tǒng)的機械存儲方法,而是利用傳統(tǒng)的 NAND flash 特性,以區(qū)塊寫入和抹除的方式來進行讀寫功能。它也可以簡單理解為一個采用硬盤接口(如 SATA/ATA 等)的 “大 U 盤”,但沒有機械結構。
與傳統(tǒng)機械式硬盤相比,固態(tài)硬盤具有諸多優(yōu)點,例如讀寫速度快,其尋道時間幾乎為 0,無論是持續(xù)讀寫還是隨機讀寫的速度都非常快,能在開機、大文件拷貝、開啟軟件和游戲等操作時顯著提高速度;低功耗,相比機械硬盤更省電;防震抗摔,由于內部沒有機械運動部件,不怕碰撞、沖擊、振動,在發(fā)生意外掉落或與硬物碰撞時能降低數據丟失的可能性;工作時無噪音;工作溫度范圍大等。
固態(tài)硬盤的介質主要有三種,目前絕大多數采用的是閃存介質。存儲單元負責存儲數據,控制單元負責讀取、寫入數據。由于沒有普通硬盤的機械結構和尋道問題,系統(tǒng)能夠在低于 1ms 的時間內對任意位置單元完成輸入、輸出操作。
根據閃存顆粒區(qū)分,固態(tài)硬盤可以分為 SLC(單層次存儲單元)、MLC(雙層存儲單元)、TLC(三層存儲單元)、QLC(四層式存儲單元)、PLC(五層式存儲單元)、HLC(六層式存儲單元)等。不同閃存顆粒的特點如下:
- SLC:單層式儲存,每單元存儲 1bit/cell,擦寫壽命約 10 萬次,造價高,多用于企業(yè)級高端固態(tài)硬盤,也有極少部分高端消費級 SSD 在使用;
- MLC:雙層式儲存,每單元存儲 2bit/cell,擦寫壽命約 1 萬次,讀寫速度、質量、精確度次于 SLC,價格昂貴,目前多用于工業(yè)存儲;
- TLC:三層式儲存,每單元存儲 3bit/cell,擦寫壽命約 1000 次,成本較低,多用于市面上的中高端 SSD;
- QLC:四層式儲存,每單元存儲 4bit/cell,擦寫壽命最短,僅約 150 次,但存儲密度大、成本低,主要被低端大容量的 SSD 使用;
- PLC:五層次存儲單元,每單元存儲達到 5bit/cell,存儲密度比 QLC 更高,可幫助廠商降低成本;
- HLC:六層次存儲單元,需要多達 64 種電壓狀態(tài),存儲密度比 QLC 高出 50%。
在接口類型方面,固態(tài)硬盤如今主要采用 SATA-2、SATA-3、mSATA、PCI-E、M.2(NGFF)等。常見的協(xié)議類型有 AHCI 和 NVMe,一般來說,基于 NVMe 協(xié)議的固態(tài)硬盤在讀寫性能上遠超 SATA 接口極限的 6Gbps。
固態(tài)硬盤的應用十分廣泛,除了常見的個人電腦外,還應用于車載、工控、視頻監(jiān)控、電力、醫(yī)療、航空等領域。隨著技術的發(fā)展和成本的降低,固態(tài)硬盤在市場上的占有率逐漸提高。
