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认识固态:SSD硬盘内外结构解析!

更新时间:2016-11-19 14:32:31

  根据固态硬盘的定义,我们可以知道固态硬盘的内部结构,其实就是由三大块主控芯片、闪存颗粒、缓存单元构成的。接下来,我们逐一来看。
 
固态硬盘大脑:主控芯片
 
  正如同CPU与PC一样,主控芯片其实也和CPU一样,是整个固态硬盘的核心器件,其作用一是合理调配数据在各个闪存芯片上的负荷,二是承担了整个数据中转,连接闪存芯片和外部SATA接口。
 
  不同的主控之间能力相差非常大,在数据处理能力、算法上,对闪存芯片的读取写入控制上会有非常大的不同,直接会导致固态硬盘产品在性能上产生很大的差距。
 
慧荣主控
 
  核心器件:闪存颗粒单元
 
  作为硬盘,存储单元绝对是核心器件。在固态硬盘里面,闪存颗粒则替代了机械磁盘成为了存储单元。
 
  闪存(Flash Memory)本质上是一种长寿命的非易失性(在断电情况下仍能保持所存储的数据信息)的存储器,数据删除不是以单个的字节为单位而是以固定的区块为单位。
 
固态硬盘中闪存颗粒占据大部分比重
 
 
  在固态硬盘中,NAND闪存因其具有非易失性存储的特性,即断电后仍能保存数据,被大范围运用。
 
  根据NAND闪存中电子单元密度的差异,又可以分为SLC(单层次存储单元)、MLC(双层存储单元)以及TLC(三层存储单元),此三种存储单元在寿命以及造价上有着明显的区别。
 
  SLC(单层式存储),单层电子结构,写入数据时电压变化区间小,寿命长,读写次数在10万次以上,造价高,多用于企业级高端产品。
 
  MLC(多层式存储),使用高低电压的而不同构建的双层电子结构,寿命长,造价可接受,多用与民用高端产品,读写次数在5000左右。
 
  TLC(三层式存储),是MLC闪存延伸,TLC达到3bit/cell。存储密度最高,容量是MLC的1.5倍。 造价成本最低, 使命寿命低,读写次数在1000~2000左右,是当下主流厂商首选闪存颗粒。
 
海力士16nm TLC闪存颗粒
 
  当前,固态硬盘市场中,主流的闪存颗粒厂商主要有Toshiba东芝、Samsung三星、Intel英特尔、Micron美光、SKHynix海力士、Sandisk闪迪等。
 
  告别小白:固态硬盘内外结构解析
 
东芝闪存颗粒
 
 
  由于闪存颗粒是固态硬盘中的核心器件,也是主要的存储单元,因而它的制造成本占据了整个产品的70%以上的比重,极端一点说,选择固态硬盘实际上就是在选择闪存颗粒。
 
  锦上添花:缓存芯片
 
  缓存芯片,是固态硬盘三大件中,最容易被人忽视的一块,也是厂商最不愿意投入的一块。和主控芯片、闪存颗粒相比,缓存芯片的作用确实没有那么明显,在用户群体的认知度也没有那么深入,相应的就无法以此为噱头进行鼓吹。
 
南亚缓存
 
  实际上,缓存芯片的存在意义还是有的,特别是在进行常用文件的随机性读写上,以及碎片文件的快速读写上。
 
  由于固态硬盘内部的磨损机制,就导致固态硬盘在读写小文件和常用文件时,会不断进行数据的整块的写入缓存,然而导出到闪存颗粒,这个过程需要大量缓存维系。特别是在进行大数量级的碎片文件的读写进程,高缓存的作用更是明显。
 
  这也解释了为什么没有缓存芯片的固态硬盘在用了一段时间后,开始掉速。
 
  当前,缓存芯片市场规模不算太大,主流的厂商基本也集中在南亚、三星、金士顿等。根据最新消息,无外置缓存的固态硬盘产品将于不久后问世,虽然很早之前就有此类自带缓存主控产品,但是市场反响却差强人意,不知道最新的无外置缓存的固态硬盘的表现如何,也请大家拭目以待。
 
  主控芯片、闪存颗粒、缓存芯片,这三者有机的结合在一块PCB板上,构成了固态硬盘的整体形态。我们在选购固态硬盘或是评价固态硬盘的时候,可以从这三者出发,进行产品性能的预估,避免被有些商贩鼓吹的高速读写,蒙蔽双眼。
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