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固态硬盘的颗粒/主控/缓存/3D NAND堆栈/接口/总线/协议基础知识

时间:2018-05-12 12:28  编辑:晓龙  围观次数:    评论

组装一台电脑,搭配需要均衡,如果硬件搭配不均衡,会出现木桶的短板效应,目前机械硬盘由于速度慢,如果不搭配固态硬盘就会造成性能短板。今天装机之家小编主要来说说关于固态硬盘的基础知识,关于固态硬盘的颗粒/主控/缓存/3D NAND堆栈/接口/总线/协议的基础知识,来看看吧!

固态硬盘的颗粒/主控/缓存/3D NAND堆栈/接口/总线/协议基础知识

硬件搭配的木桶短板效应图解

关于固态硬盘的知识,要说的还挺多的,这里我会循序渐进,用直观、贴切的举例来帮助大家了解固态硬盘。

一、固态硬盘和机械硬盘有什么区别

机械硬盘是利用磁性来记录信息数据的,原理类似于小时候听歌用的磁带,如果我们需要找到某个数据,磁盘就会转动到记录这个信息的部位,然后由磁头感应磁性来读取数据。

固态硬盘是利用电流来记录信息数据的,原理类似与MP3,如果我们要找到某个数据,直接去找到存放数据的区域,就可以直接读取了。

固态硬盘的颗粒/主控/缓存/3D NAND堆栈/接口/总线/协议基础知识

二、固态硬盘的颗粒(重中之重)

闪存颗粒是固态硬盘用来存储数据的东西,分为SLC、MLC、TLC三种,是挑选固态最重要的参数。

SLC:S是single,单一的意思,如single dog-单身狗。所以,SLC的每个存储单元只存储1bit的数据,这种存储方式稳定性强,读写速度很快,而且不会出错。

MLC:M是multi,多个的意思,一般我们说的MLC就是指两个,所以,MLC的每个存储单元要放2bit的数据。

TLC:T是triple,没错,就是“三杀”的那个 triple kill!

所以,TLC颗粒的每个存储单元要挤3bit的数据。(由于MLC是多个bit的意思,多个包含3个,所以,有些厂商,如三星,会把自家使用TLC颗粒的EVO系列固态硬盘称为“3bit MLC”)

我们可以举个很形象的例子:

三种颗粒存储方式不同

我们把存储空间想象成一个超大的停车场,每一个存储单元就是一个停车位,1bit的数据就是一辆汽车。

SLC颗粒:1bit独占一个车位,这辆车来去自如,不会出现错误,而且速度很快,由于车位使用频率不高,所以寿命也很长,但是成本很高。

MLC颗粒:2bit占一个车位,1车2车进出需要管理员调度,效率稍低,所以速度会慢一些,车位使用频率高了一倍,所以寿命也会变短一些。

TLC颗粒:3bit挤一个车位,进出调度更复杂,效率低,所以速度慢,还容易出错,寿命短一些。

虽然我们说TLC颗粒寿命短,但是那是相对于SLC和MLC而言的,经过重度测试,TLC颗粒正常使用5年以上是没有问题的。

现在世界上能自主生产颗粒的厂家有:intel、三星、闪迪、东芝、镁光(英睿达)、海力士。所有正规的固态硬盘使用的都是这几家的检验合格的原厂颗粒。如使用自家颗粒的inter、三星、闪迪、镁光(英睿达)、东芝等;还有虽然自己不会生产颗粒,但是使用从原厂购买颗粒的浦科特、海盗船、建兴等,所以购买时可以优选选择这些品牌。

市面上还有一些使用“白片”“黑片”颗粒的固态硬盘的厂家,“白片”是指原厂检验不合格的瑕疵品,被偷偷卖给下游工厂来制作固态硬盘。“黑片”是连白片都比不上的废片,这类硬盘价格通常会远低于原厂颗粒的硬盘,给人一种“高性价比”的错觉。

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原片、白片、黑片

三、主控

如果说存储空间是一个超大的停车场,那么主控就是这个超大停车场的“管理员”啦,他负责指挥每一辆车准确、合理的进出自己的停车位。

对于这么大的一个停车场,特别是三辆车挤一个车位的TLC颗粒的停车场来说,管理员是操碎了心,每天都累成狗一样。所以这个主控“管理员”必须要有过硬的身体素质(硬件要好)和扎实的管理方法(固件要好)。

好的主控+优秀的固件就相当于让受过专业训练的交警来管理停车场,而渣的主控+渣的固件就相当于让一个骨瘦如柴,没有受过教育和训练的人来管理,所以啊,即使你的停车场修的很牢固,但是没用多久,管理员先累死了,整个停车场也就不能用了。

比较好的主控品牌有:马牌(Marvell)、SandForce、三星、intel、东芝等。近些年,一些台湾的主控品牌如:慧荣、群联也在迎头追赶。

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四、缓存

当你要存入很大、很多数据的时候,就是一次性往停车场存很多车的时候,主控“管理员”是忙不过来的。但是CPU很厉害啊:“我已经把这么多的车(数据)都给你送过来了,你工作慢也不能让我干等着啊!我还有很多事要忙的!”

如果没有高速缓存这个临时的的停车场,他CPU就得干等着,我们就会感觉“慢”和“卡”,但是如果我们有一个高速缓存这么一个临时的停车场,管理员就可以说:“我先把剩下的这些车都放在这个临时的停车场中,我忙完眼前的事就给这些车安排车位。”于是CPU就可以高兴地忙自己的事去了,我们就会感觉电脑速度”快”、“流畅“。

但是缓存这个“临时停车场”有个弊端,如果硬盘没有采取断电保护措施的话,一旦断电,停在这里的车可能就会不翼而飞了。(正规厂家都会有断电保护措施,无需太担心)

五、3D NAND堆栈技术

这是一个近几年才开始流行的技术。如果你还记得前面说的停车场的话,就很好理解这个技术了。

3D堆栈啊,是由于近些年固态硬盘容量越来越大,所以每个存储单元“停车位”之间的密度越来越大,所以我们就把普通的一层的停车场盖成了许多层的楼层式停车场。这样一来,每个停车位之间就不用那么拥挤了,干扰变了,所以性能也就变好了。而对于厂家来说,成本也就更低。

六、接口、总线、协议

由于近些年固态硬盘发展的很快,新老产品技术交替,所以市面上固态硬盘的接口、协议等有些乱七八糟的,他们之间有着剪不断,理还乱的关系,但是还好我把一块的知识给啃下来了。

接口:

接口就是把几条导电的铜线做成不同形状的插头。市面上主流的固态硬盘接口有 SATA、mSATA、m.2、PCI-E插槽这4种。

 

4种主流的接口

他们之间除了在外观上有不同外,性能上也有较大的区别。我会在下文中提到,在这之前我们还要先说一些题外话。

总线:

总线是我们看不到的东西,可以理解为数据传输的“公路”,有sata总线和PCI-e总线两种。

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两种 总线 的区别

假如我们要从P城开车到Y城,走PCI-E总线就相当于走两地直达的高速公路,而走SATA总线的就相当于走了比较绕的城乡公路。

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