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固态硬盘选购知识与技巧

固态硬盘选购知识作者:秩名   来源:网络   时间:2018年08月11日

  目前许多朋友对于固态硬盘的选购以及使用有着非常多的误解。所以本文,笔者就与大家一同来聊聊固态硬盘的那些事儿。


固态硬盘

  机械硬盘的瓶颈

  机械硬盘的容量虽然大幅度提升,但是这并不意味着它就是完美的。实际上机械硬盘在读取速度上的提升已经变得非常困难。机械硬盘的速存取速度取决于两大方面:单碟容量以及碟片转速。而单碟容量在很长时间内都保持在了单碟1TB(3.5英寸产品),而主流产品的碟片转速也只能达到7200转/分。这就意味着硬盘性能的提升,只能是通过多盘并行读取来实现,但是这样又会大大降低数据的安全性,可以说是到了两难的境地。

  固态硬盘生前的疯狂行为

  当然,在机械硬盘的发展出现瓶颈时候,人们并不会对现状感到满足。于是厂商开始尝试一些磁盘技术上的突破,甚至可以说是疯狂的举动。硬盘阵列这种老套的解决方案暂且不提,主板厂商技嘉曾尝试推出使用内存作为高速存储设备的产品,名叫“i-RAM”。为了在断电后不让内存中的数据丢失,i-RAM甚至配备了可充电的电池。对于这种疯狂的产品,大家想必也能够猜出最后的结果如何。不过,对于厂商勇于尝试的行为,笔者还是给予绝对的肯定。


固态硬盘

  固态硬盘的优势

  2006年,三星正式发布了一款容量为32GB的固态硬盘,至此固态硬盘的大幕算是真正拉开了。相比于传统的机械硬盘,固态硬盘有着诸多的优势:

  零噪音、零震动:由于固态硬盘使用了NAND Flash显存颗粒,而并非机械硬盘磁头+碟片的组合,所以在读写数据时不会有任何的噪音和震动,这对于用户搭建静音平台提供了很好的条件。

  读写速度快:机械硬盘的数据存取是需要磁臂带动磁头进行寻道操作,所以在读写速度,尤其是小文件读取速度上有着先天的劣势。而是用芯片进行读写操作的固态硬盘就不会发生这样的问题,所以其小文件读取速度可以达到机械硬盘的数十倍。

  发热量低:传统硬盘在工作的过程中,碟片电机、磁臂等器件在工作时都会发出较高的热量。相比之下,使用芯片的固态硬盘在发热量方面就要出色很多,这也大大提高了固态硬盘的可靠性。

  虽然固态硬盘也有着写入次数有限、数据损坏后不可挽救等问题,但是经过厂商的一次次改进,目前的固态硬盘完全能够符合日常的使用,所以综上所述,固态硬盘的确非常值得大家的选购。

  在开始写这段内容的时候,笔者也在想,固态硬盘的选购是否真的只是为大家推荐几款固态硬盘然后让大家一味地去购买。但是这样的话大家只能够去购买到现役的笔者推荐的型号,如果厂商再推出新产品的时候,或许大家又会无所适从。所以笔者决定与大家一起讨论固态硬盘的工作原理,让大家能够对固态硬盘有个充分的了解,这样大家才能够根据自己的判断去选购固态硬盘产品。那么话不多说,我们来看看固态硬盘的运行机制到底和机械硬盘有什么不同。


固态硬盘

  与机械硬盘的结构差异

  前面也提到了,固态硬盘与机械硬盘在结构上有着本质的差异性。机械硬盘是机械臂带动磁头,去读取碟片上的数据,而固态硬盘则是直接使用芯片进行读取。所以固态硬盘才会拥有机械硬盘所不能够拥有的优势。

  但是正是因为这种差异性,导致机械硬盘无法在机械结构上作假。虽然市面上充斥着一定数量的二手或者返修的机械硬盘,但是没有人能够真正做出一块假的机械硬盘来,因为机械硬盘的制造需要极为干净且无尘的环境才可以,一般的小作坊是达不到这种水平的。但是反观固态硬盘就不一定了。只要有人能够拿到Flash颗粒以及主控,能够有焊接的条件,理论上就有能力制造假的固态硬盘。甚至会有奸商拿大容量U盘冒充固态硬盘,这种行为不仅可耻,也让消费者防不胜防。

  NAND Flash的讨论

  Flash(非易失闪存)本身分为NAND和NOR两种,由于NAND Flash再写入和擦除速度上有着更为出色的性能,所以是目前市面上所有固态硬盘所用的存储介质,也就是我们常提到的存储颗粒。

  SLC与MLC之间的结构差异

  Flash的工作原理简单来说,就是将电流通过对Flash中的栅极充电放电,来实现数据的写入和擦除工作。目前NAND Flash的类型分为三大类:SLC(Single Level Cell)、MLC(Multi Level Cell)以及TLC(Triple Level Cell)。

  大家可能看着这些名词会感到一头雾水,那么笔者下面做一个形容:SLC就像是我们住的平房,进出虽然方便,但是可以使用的面积却是有限的。MLC和TLC就相当于在占地面积不变的情况下再盖成多层楼房,这样虽然人员进出没有原来方便,但是可以容纳更多的人。SLC的优势就是读写速度快,寿命长,但是相对的成本较高且能够提供的容量有限;MLC相比SLC在容量上就有很大的优势,且成本更低,但是相对的寿命和读写寿命和速度就不如SLC;TLC是最近厂商开始使用的Flash 类型,优点就是成本非常低廉,但是缺点就是读写次数比较有限,且性能相对较差。


固态硬盘

  目前市面上使用SLC的固态硬盘由于售价太高,所以已经绝迹,中高端的固态硬盘会使用MLC Flash,而入门级或者主流产品会使用TLC Flash。对于追求性能的用户来说,使用MLC Flash的固态硬盘就是绝对的首选,当然,在价格上要稍微贵一些。而采用TLC Flash的固态硬盘虽然在寿命上可能不及MLC,但是价格更加便宜。如果你在购买固态硬盘方面没有太多的预算,也可以选择TLC Flash 的产品,对于日常应用来说也是没有一点问题的。

  聊一聊主控芯片

  抛开Flash颗粒,影响固态硬盘性能的另一个关键因素就是主控芯片。无论是什么类型,NAND Flash的读写次数(寿命)都是有限的。如何在保证性能的情况下让Flash的寿命更长就是主控芯片需要做的事情。与机械硬盘不同的是,NAND Flash只能进行“写入”或者”擦除”的工作,而不能有“覆盖”的操作。固态硬盘的写入数据时可以以页(Page)的方式写入,一般最小单位为4KB。

  但是擦除的时候却只能以块(Block)的单位擦除,一般一个块为128~256页。如果按照这个规则来执行的话,如果想要将一个4KB的数据覆盖掉固态硬盘中的一个数据的时候,就需要先将一个块的数据移除后将块擦除,然后连带4KB一起再写回到块中。即使我们按照1块=128页来算的话,我们写入4KB的数据就需要固态硬盘进行512KB的写入操作,这对于Flash的寿命来说绝对是个噩梦。

  主控芯片就是通过一系列的算法,将每次写入动作的实际写入量将至最低,而我们将实际写入量与写入数据量的比值称作写入放大。刚才笔者举得例子,写入放大就高达128(倍),而理想中的写入放大就是1。目前市面上固态硬盘所使用的主控芯片能够将写入放大趋近于1。而Sandforce主控的压缩算法甚至可以让写入放大值小于1,这样就可以大大提高固态硬盘整体的寿命。就目前厂商的青睐以及市场的口碑上看,Sandforce SF-2281、Marvell 88SS9174、三星S4LN021X01等主控无论是在性能还是稳定性上都有着不错的表现,大家可以优先选择采用这些主控芯片组的固态硬盘。另外还有一些主控主打性价比,比如说JMicron JMF667H,虽然在性能上不如前面的那些顶级主控,但是胜在较低的售价,整体来说也是一种不错的选择。

  除此之外,其实主控芯片还有很多更为复杂的算法,笔者不再做详细的介绍。可见,主控芯片在固态硬盘中的作用有多么的重要了吧。


固态硬盘

  Flash颗粒的同步以及异步

  或许有的朋友会有疑问,那就是在主控芯片组和闪存颗粒一样的情况下,为什么硬盘之间仍然会有很大的性能差异。笔者给出的答复就是:Flash颗粒本身有两种设计:同步设计以及异步设计。

  简单来说,在ONFI2.0及之后的标准下,同步闪存通过同步时钟控制锁存信号,所以能够工作在更高的频率下,所以同步模式下的Flash颗粒吞吐量更大,性能更为出色。但是同步工作模式对于颗粒的品质要求更高,所以在售价上更为昂贵。另外,三星和东芝指定的ToggleDDR标准虽然使用的是异步设计,但是由于像DDR内存一样同时使用信号的上升沿和下降沿,所以性能仍然非常不错,这一点需要大家了解。

  固态硬盘的品牌与研发优势

  固态硬盘的主控芯片的品牌有很多,比如像Intel、Marvell、Sandforce、Indilinx、Samsung、JMicron、Toshiba、Phison等。而Flash颗粒的品牌也有很多:Samsung、Toshiba、Micron、Hynix、Intel等。如果大家把两种元器件的厂商进行配对的话,就会发现有些厂商既做主控芯片又做NAND Flash。笔者将这样的现象就成为品牌优势。

  虽然固态硬盘的品牌众多,但是真正能够研发固态硬盘相关技术的厂商却寥寥无几,在此之上拥有独立生产固态硬盘零件的厂商更是少之又少。拥有自主研发以及生产能力的厂商本身就具有先天的优势,他们能够第一时间拥有最新的技术,并且可以在芯片售价或者其他方面拥有绝对的话语权。其中最具代表性的厂商应该就属Samsung(三星)了。

  三星的固态硬盘全面采用自家的主控以及颗粒,这样在前期的制造成本,以及后期的技术支持以及产品维护上就拥有优势。三星固态硬盘目前也是市面上好评如潮的产品之一。而那些只能依靠购买其他厂商芯片以及主控的厂商,就只能依靠自身的品牌优势,但是这在固态硬盘的发展过程中就会逐渐处于被动的地位。

  固态硬盘的寿命

  我们再将目光转回到固态硬盘本身。刚才笔者说了这么多,都在强调固态硬盘本身寿命的有限性。固态硬盘发展到现在,不仅仅是为了性能提升而发展,更多地是在和使用寿命作斗争。这其中,有着矛盾的关系在里面。

  我们已经知道,固态硬盘为了能够在售价上更为低廉而开始大量使用TLC Flash。TLC Flash的另一大劣势就是可擦写次数少,再加上不断更新的制程让NAND Flash的寿命进一步缩短。事实上,固态硬盘使用的NAND Flash的使用寿命是在慢慢缩短的,为了不让固态硬盘整体的寿命缩短,主控芯片就要在算法上进一步优化。

  所以在主控同样的情况下,笔者建议大家尽可能选购MLC Flash的产品。而在使用同样类型的Flash 的情况下,主控越先进,整体的使用寿命就越长。当然对于消费者来说,付出的代价就是金钱,大家需要在价格和寿命之间做出自己的选择。

  固态硬盘我们容易上当受骗

  讲完了枯燥无味的技术讲解,笔者马上就要讲一些很现实的东西。正所谓“便宜没好货”,在固态硬盘价格普遍偏高的情况下,消费者就容易受到低价产品的诱惑。目前便宜固态硬盘分为几种:

  老型号产品:一般是卖家的库存货,可以说是最值得消费者淘金的一类。首先我们需要了解产品到底有多老,如果只是上一代的产品,还是可以进行选择的,毕竟固态硬盘在不使用的情况下,基本上没有损坏的可能性。价格真的便宜且保证全新的话,买一块回去玩玩是很好的选择。

  返修产品:这类产品大多都是损坏的固态硬盘返厂维修后商家二次出售的产品。理论上是没有什么问题的,但是这类产品让人担心的是厂商在返修时更换的零件并不是全新的,尤其是Flash颗粒,如果是这样的固态硬盘的话,就没有太多购买的必要性。

  假货:总是会有无良奸商拿着大容量U盘冒充移动硬盘的事件。虽然使用的都是Flash颗粒,但是U盘主控的复杂度就要比固态硬盘差出好几个等级了。另外U盘的性能要比固态硬盘低不少。所以我们第一不能买无品牌的产品,另外就是去信誉好的店家或者大型购物网站进行购买,品质才能有所保证。

  除此之外,还有一类情况是非常让人反感的,就是厂商偷偷摸摸地使用质检中不合格的Flash颗粒安装在产品中。这类不合格的颗粒我们称之为“白片”。使用白片的固态硬盘最为明显的症状的就是读写速度不稳定且容易损坏。历史上比较有名的事件就是OCZ的“白片门”。

  毕竟算得上是业界的丑闻,所以事情的详细内容大家可以通过网络自行了解,笔者在这里就不多作介绍了。在固态硬盘鱼龙混杂的市场中,大家在购买的时候一定要擦亮双眼,千万不能被奸商的花言巧语以及低廉的售价所蒙骗,否则最终的受害者肯定是自己,毕竟“硬盘有价数据无价”。

  固态硬盘容量、性能与寿命的关系

  在购买固态硬盘时,大家都会有这样的疑问,那就是到底要买多大容量的固态硬盘。目前我们常见的固态硬盘的容量共有4种:64GB/60GB、128GB/120GB、256GB/240GB以及512GB/480GB,其中以128GB和256GB为主流容量。

  更大的容量不仅能够存储更多的内容,最重要的是,还会变相提高SSD的寿命以及性能。在单位容量性能和擦写次数不变的情况下,更大的容量带来了更好的读写性能以及擦写总容量,所以我们购买大容量固态硬盘,买到的不仅是容量,同时还买到了寿命已经性能,单从这两点来看,我们有理由去选购大容量固态硬盘产品。

  除此之外,为了硬盘主控芯片的垃圾回收算法能够顺利执行,固态硬盘需要腾出一定的空余空间来供主控进行调配。所以我们在购买固态硬盘的时候要“买大不买小”。比如说如果只拿固态硬盘安装操作系统的话,笔者建议直接购买128GB的产品,如果你还准备存一点别的东西的话,那么256GB的固态硬盘就是标准配置了。

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