SSD構(gòu)造及工作原理簡(jiǎn)介
SSD的構(gòu)造十分簡(jiǎn)單，擰開外殼上的四顆固定用的螺絲我們就能輕易拆開一款SSD，而通過(guò)拆解我們就可以知道，SSD的主體其實(shí)就是一塊PCB板，而這塊PCB板上最基本的部件就是控制芯片，緩存芯片和用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的閃存芯片，(部分低端型號(hào)并沒(méi)有配有緩存芯片)，以下圖intel X25-M的拆解圖為例:
10款固態(tài)硬盤橫向評(píng)測(cè)
圖中那塊正方形的芯片即是SSD的主控芯片，不同于傳統(tǒng)機(jī)械硬盤Marvell一統(tǒng)天下的局面，市面上比較常見的SSD主控芯片有JMicron，INDILINX，Samsung和intel等多種主控，主控芯片是SSD的大腦，其作用一是合理調(diào)配數(shù)據(jù)在各個(gè)閃存芯片上的負(fù)荷，二則是承擔(dān)了整個(gè)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，連接閃存芯片和外部SATA接口。不同的主控之間能力相差非常大，在數(shù)據(jù)處理能力，算法，對(duì)閃存芯片的讀取寫入控制上會(huì)有非常大的不同，直接會(huì)導(dǎo)致SSD產(chǎn)品在性能上差距高達(dá)數(shù)十倍，在上述的主控中，intel和三星的整套主控方案應(yīng)該說(shuō)是相對(duì)領(lǐng)先的，INDILINX則是主控芯片中的新貴，配合64MB緩存方案性能也非�？捎^，而JMicron的主控則主要面向低端市場(chǎng)，以性價(jià)比取勝，在性能和穩(wěn)定性方面有很大的不足。
主控芯片下方是緩存芯片，SSD作為一塊硬盤，本來(lái)是和傳統(tǒng)硬盤一樣，需要高速的緩存芯片輔助主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，不過(guò)由于廉價(jià)SSD方案為了節(jié)省成本，省去了這塊DRAM芯片，這么做的后果雖然節(jié)省了成本，但是顯著加重了主控芯片和每塊閃存芯片的負(fù)擔(dān)，在作為普通數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤時(shí)候可能影響會(huì)不會(huì)太大，一旦作為系統(tǒng)盤使用，頻繁的零碎文件讀取寫入，不帶緩存方案的SSD產(chǎn)品性能就會(huì)急劇下降。
主控芯片和緩存芯片以外，剩下的大片區(qū)域就是NAND FLASH芯片了，目前NAND FLASH主要提供商是三星和intel兩家，大部分SSD產(chǎn)品采用了三星的NAND FLASH，intel自己的X18，X25系列則采用了intel的NAND FLASH，NAND FLASH也分為兩種，SLC和MLC，其特性和實(shí)際性能差距也比較大，具體的區(qū)別大家可以看下一頁(yè)關(guān)于SLC和MLC的對(duì)比介紹。
10款固態(tài)硬盤橫向評(píng)測(cè)
之前我們說(shuō)到，SSD所用的閃存芯片壽命十分有限，MLC閃存的壽命只有1萬(wàn)次左右，SLC閃存也只有10萬(wàn)次左右，這也造成了最初SSD產(chǎn)品壽命極短，無(wú)法被大規(guī)模應(yīng)用的情況，于是SSD廠家開發(fā)了“磨損平衡技術(shù)”(這個(gè)技術(shù)的中文翻譯可以有好多種)，這個(gè)技術(shù)的大致含義就是通過(guò)主控芯片的調(diào)配，將讀寫操作平均的分配給不同的閃存芯片，以避免頻繁對(duì)某一區(qū)塊讀寫造成該區(qū)塊壽命減少。不過(guò)，同樣的磨損平衡技術(shù)，不同主控之間的運(yùn)用相差還是非常大的，這個(gè)涉及的相關(guān)技術(shù)太過(guò)專業(yè)，我們暫時(shí)沒(méi)有必要深究，大家簡(jiǎn)單了解即可。
SLC與MLC的介紹與比較
SSD的主要構(gòu)造就是閃存，影響SSD速度的相當(dāng)原因，也在于閃存的種類，閃存分為SLC和MLC兩種，以下我們來(lái)看看這兩種閃存的詳細(xì)介紹。
10款固態(tài)硬盤橫向評(píng)測(cè)
SLC全稱是單層式儲(chǔ)存(Single Level Cell)，是指一個(gè)Block(塊，F(xiàn)lash的基本存儲(chǔ)單元，也可稱為Cell)只有兩種電荷值，高低不同的電荷值表明0或者1，因?yàn)橹恍枰唤M高低電壓就可以區(qū)分出0或者1信號(hào)，所以SLC最大的驅(qū)動(dòng)電壓可以做到很低。
SLC因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在寫入數(shù)據(jù)時(shí)電壓變化的區(qū)間小，所以壽命較長(zhǎng)，傳統(tǒng)的SLC Flash可以經(jīng)受10萬(wàn)次的讀寫，因此出現(xiàn)壞塊的幾率較小，因?yàn)榇鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，一組電壓即可驅(qū)動(dòng)，所以其速度表現(xiàn)更好。不過(guò)這種一個(gè)塊只存儲(chǔ)一組數(shù)據(jù)的模式無(wú)法在相同的晶圓面積上實(shí)現(xiàn)較高的存儲(chǔ)密度，所以SLC的閃存容量相對(duì)來(lái)說(shuō)都比較小，只能在工藝制程方面努力進(jìn)步，才能滿足用戶在容量方面不斷的要求。
MLC的全稱是多層式儲(chǔ)存(Multi Leveled Cell)，同上面說(shuō)的SLC不同，MLC充分利用塊的技術(shù)，它采用較高的電壓驅(qū)動(dòng)，通過(guò)不同級(jí)別的電壓在一個(gè)塊中記錄兩組位信息(00、01、11、10)，這樣就可以將原本SLC的記錄密度理論提升一倍，這對(duì)于曾經(jīng)工藝制程遇到瓶頸的NAND Flash而言，是非常好的消息。不過(guò)MLC相比SLC除了同制程、同晶圓面積時(shí)理論大一倍的記錄空間外，也存在一些先天的弊端，比如說(shuō)電壓區(qū)間更小，F(xiàn)lash就需要更多的CRC校驗(yàn)空間，這會(huì)大概占據(jù)塊中10%的空間，因此實(shí)際使用中同制程同晶圓面積的MLC的容量不到SLC的一倍。而因?yàn)镸LC Flash電壓變化更頻繁，所以基于MLC技術(shù)的Flash在壽命方面相較SLC要差一些，官方給出的可擦寫次數(shù)僅為1萬(wàn)次，也就是說(shuō)一張512MB的USB閃存盤，你寫入512MB的數(shù)據(jù)1萬(wàn)次(理論值)，它就報(bào)廢了，這也是當(dāng)前MLC技術(shù)最致命的缺點(diǎn)。此外MLC技術(shù)還有一個(gè)缺點(diǎn)，就是它的讀寫速度不如SLC，一個(gè)塊存儲(chǔ)兩組位數(shù)據(jù)，自然需要更長(zhǎng)的時(shí)間，這里面還有電壓控制、CRC寫入方式等因素需要考慮。
10款固態(tài)硬盤橫向評(píng)測(cè)
上圖為采用SLC閃存的intel X25-E，雖然容量?jī)H有32GB，但是要比采用MLC閃存的80GB容量X25-M要貴不少，不過(guò)隨之帶來(lái)的性能提升也是非常之大。
