电脑速度快不快,SSD的作用很关键。首先,安装SSD能大幅度提高电脑开机速度,装有SSD的电脑开机速度大概在6秒左右,而HDD开机速度一般在30秒左右;其次SSD不用磁头,能够快速随机读取,读延迟极小,运行速度更快;以大型游戏为例,装载SSD中的大型游戏读取数据速度能够大幅度提高,在读取进度条时能节省大量的时间。
随着SSD的广泛应用,市面上SSD的数量与种类也在逐渐增加,已经逐渐取代HDD(机械硬盘)成为普通消费者的系统需求,那么到底什么是SSD?为什么它能够提升电脑的运行速度?SSD还有哪些功能?今天我们从SSD的工作原理、与传统HDD的对比、自身优势及实际应用等方面,系统分析SSD的作用与应用。
SSD实物展示图SSD实物展示图一、什么是SSD-固态硬盘
固态硬盘(SolidStateDrives)简称SSD,是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘,由控制单元、存储单元(NandFlash芯片,有些会带缓存芯片)和HOST接口(诸如SATA,SAS,PCIE等)三大部分组成,通过将数据读写到互连闪存芯片的芯片层进行工作。
固态硬盘在接口的规范和定义、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,其芯片的工作温度范围很宽,读取数据时不像机械硬盘受到磁盘运转速度和极限的影响。
SSD2.5Sata不带缓存实物图SSD2.5带缓存实物图延伸:什么是PSSD-移动固态硬盘
顾名思义,PSSD就是Portable(可移动)SSD的意思,也就是把原来装在电脑里的固态硬盘,做成了传统移动硬盘的形式,类似U盘,具有体积小、读取快、容量大、受外力的影响小的特点。
PSSD实物应用二、影响SSD使用的因素有哪些?
上面我们说到了SSD的组成结构和工作原理,接下来,让我们看下这些硬件分别会起到什么样的作用。
主控芯片
起到主要控制的作用,它负责闪存芯片与外部数据接口的连接,以及调节各闪存芯片间的数据读写,确保损耗平衡。
主控的性能越强劲,数据处理、闪存芯片的数据读写控制就会越稳定,可以更好发挥出闪存颗粒的性能,SSD在数据读写时,就不易出现发热、掉速的情况。
缓存颗粒
通俗来讲,主控类似于电脑CPU,而缓存颗粒则充当了内存的角色。它主要作用是快速承接外部数据。数据先存储到缓存颗粒中,再写入闪存颗粒。
在电路板焊接位置的选择上,缓存颗粒也与电脑相同,一般放置在主控旁边。设计思路不同,缓存颗粒除了单独放置外,也有可能集成在主控芯片上面,具体以SSD实物为准。
SSD实物展示图2SSD实物展示图2闪存颗粒
闪存颗粒是SSD真正的数据存放地,它是一种非易失性存储器,在断电的情况下依旧可以保存已经写入的数据。
SSD所使用的是NAND闪存颗粒,由于电子单元密度的差异,NAND闪存又可以分为SLC(单层次存储单元)、MLC(双层存储单元)、TLC(三层存储单元)和QLC(四层存储单元)。
这几种存储单元在生产成本和使用寿命上有明显区别,层数越高的存储单元,它的单位存储成本越低,寿命和读写性能也越低。
也有部分工业或军用SSD会加上缓存颗粒,缓存颗粒属于易失性存储器,突然断电的话,数据会被清空。现在主流SSD大都采用了LPDDR4类型的缓存颗粒,它拥有读写速度快,功耗低的特点。
闪存参数对比图HOST接口
目前固态硬盘的主要接口有:SATA-2接口、SATA-3接口、SAS接口、MSATA接口、PCI-E接口、NGFF接口、CFast接口、SFF-接口和M.2NVME/SATA协议。
SSD接口示意图三、SSD与HDD的对比及优势
了解了SSD的组成要素,我们可以很清楚的看到它与HDD的区别,从以下对比图中我们可以很清晰地看到二者之间的差异。
SSD与HDD结构不同
SSD与HDD结构对比图SSD与HDD的优势对比
1.数据存取速度快。
从原理层面来看,HDD是一个激光头快速在磁盘上方游走操作,从而实现读/写功能的,这样硬盘的速度必然受制于磁盘本身的运转速度(RPM或RPM),这也是为什么传统的机械硬盘和移动硬盘只能达到读写MB/s的峰值速度,物理规律的限制无法突破。
2.体积“轻巧”。
SSD比常规1.8英寸硬盘重量轻20-30克,只有主控电路和存储颗粒,没有传统的磁盘、激光头等等机械结构,对比传统的机械硬盘HDD来说十分轻便,可以大量应用在笔记本电脑、卫星定位仪等随身移动产品上,应用更灵活。
3.经久耐用、防震抗摔。
SSD存储就是直接在主控和存储颗粒之间交互,也就是非常类似传统内存(RAM)的工作模式了。由于全部采用了闪存芯片,因此SSD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。
4.零噪音。
去掉传统的磁盘、激光头等等机械结构,SSD具有无机械部件及闪存芯片较小的发热量小、散热快等特点,使用时没有噪音,使用寿命也更长。
5.工作温度范围更大。
典型的硬盘驱动器只能在5~55摄氏度范围内工作。而大多数SSD可在0~70摄氏度工作,一些工业级的SSD还可在-40~85摄氏度,甚至更大的温度范围下工作。
6.相对固定的读取时间。
由于寻址时间与数据存储位置无关,因此磁盘碎片不会影响读取时间,更稳定!读写速度目前已经可以高达MB/s和MB/s,并且,非常防震!
与HDD相比,SSD拥有更快的读写速度(无论是顺序读写还是随机读写)、更高的IOPS(每秒响应次数)以及更低的响应延迟(类比HDD的寻道时间)。
四、SSD的应用领域
SSD在读写优势和抗振动、抗冲击、灵活性等方面都非常有优势,自身显著的优点支持它有更广泛的应用,目前已经大面积应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空、导航设备等领域。
由于没有像HDD那样的运动部件,SSD对振动/震动没那么敏感,运行时发出的噪音几乎不可闻。但是,SSD在发生故障或因误操作删除、覆盖数据时基本无法恢复,所以在使用时也要注意,并不是使用了SSD就万无一失了。
因此我们也可以看到,在不同领域的应用对SSD性能的要求肯定有差别。以个人终端产品为例,SSD的接口因为终端产品的应用与尺寸不同(如个人电脑、笔电、平板电脑),衍生出许多不同规格SSD接口,其中根据使用协议的不同,主要分为SATA与M.2两种。
SATA接口在市面上最常见的接口,大部分的主机板都支持SATA的接口,在主机板来可以说是标准接口,大部分SSD都有生产SATA接口的产品。
00:36M.2则会有SATA传输标准与PCIe传输标准,M.2的SSD产品特性为尺寸短小,根据产品尺寸的不同分为///的4种规格。
00:34须注意的是,在PCIe的传输标准下,又再细分为AHCI/NVMe两种规格,两者是属于驱动程式层面的规格,NVMe只支持SSD,而AHCI则可以同时支持SSD(固态硬碟)与HDD。
所以除了硬体的规格上需要支持外,也要考虑到操作系统是否能对应相同的规格,目前Window8.1以上的操作系统版本有内建NVMe驱动。
五、选择SSD的各项参考指标
实际上由于SSD技术与HDD技术不同,因而也产生了不少新兴的存储器厂商。消费者在选择SSD的时候,不单单需要考虑SSD的纸面读写数据,同样也要考虑这些SSD采用的是什么主控芯片,这样才可以确保SSD的使用寿命与稳定性,其中采用原厂原装的主控芯片的SSD自然是最好的选择,但价格上肯定是不便宜的。
选择SSD时,还需
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