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新聞資訊

    腦硬盤(pán)是電腦中的存儲(chǔ)硬件,他的性能好壞直接影響了電腦的整體使用體驗(yàn),目前市場(chǎng)上主要流行的硬盤(pán)有機(jī)械硬盤(pán)與固態(tài)硬盤(pán)兩種,機(jī)械硬盤(pán)細(xì)分的話,分為臺(tái)式機(jī)機(jī)械硬盤(pán)與筆記本電腦機(jī)械硬盤(pán),而固態(tài)硬盤(pán)主要分為SATA接口與M.2接口,再細(xì)分的話,M.2接口的硬盤(pán)還分SATA協(xié)議與NVME協(xié)議,2240、226、2280等幾種規(guī)格,對(duì)于這么多種類(lèi)的挑選,很多朋友都犯了難,最近很多準(zhǔn)大學(xué)生也都向我請(qǐng)教如何給挑選電腦硬盤(pán)?如何給電腦分區(qū)?今天我就來(lái)跟大家說(shuō)一說(shuō),希望能給大家?guī)?lái)幫助!

    電腦硬盤(pán)。

    電腦硬盤(pán)要怎么選?

    如果對(duì)于電腦要求不高,可以選擇機(jī)械硬盤(pán),如果要求電腦開(kāi)機(jī)速度快,那么我們就得要挑選含有固態(tài)硬盤(pán)的電腦了,與此同時(shí)還得要注意容量的選擇,對(duì)于基礎(chǔ)使用,主硬盤(pán)如果是單個(gè)機(jī)械硬盤(pán)的話,常見(jiàn)的是500G與1T,我們根據(jù)需求進(jìn)行選擇就行了,適用于基礎(chǔ)入門(mén)辦公看電影;如果是單個(gè)固態(tài)硬盤(pán)的話,常見(jiàn)的是120G、128G、240G、256G、480G、500G、512G、1T,根據(jù)需求進(jìn)行選擇,存儲(chǔ)多一點(diǎn)就選擇大一點(diǎn),簡(jiǎn)單辦公就選擇小一點(diǎn),適用于高效辦公、游戲、直播;如果是學(xué)習(xí)與游戲兩用,如果是雙硬盤(pán)的話,正常都是120G/128G+1T,240/256G+1T,我們也是根據(jù)自己的要求進(jìn)行選擇就可以了,適用于繪圖設(shè)計(jì),直播存儲(chǔ),游戲。

    電腦硬盤(pán)又要怎么分區(qū)?

    分區(qū)我們記住原則就可以了,就是C盤(pán)的容量不能太小,也不能過(guò)大,其它盤(pán)的容量根據(jù)需求均分就可以了。下面我簡(jiǎn)單的跟大家說(shuō)一下:

    單個(gè)硬盤(pán)分區(qū)

    單個(gè)機(jī)械硬盤(pán)。

    機(jī)械硬盤(pán)500G與1T至少保證C盤(pán)120G以上,剩下的均分。

    固態(tài)硬盤(pán)120G與128G至少保證C盤(pán)60G的容量;240G與256G至少保證C盤(pán)80G的容量;480G、500G與512G至少保證C盤(pán)100G;1T保證C盤(pán)120G以上。

    單個(gè)固態(tài)硬盤(pán)。

    多個(gè)硬盤(pán)分區(qū)

    對(duì)于120G/128G+1T,固態(tài)硬盤(pán)做C盤(pán),剩下的1T均分就可以了。

    對(duì)于240/256G+1T,固態(tài)最多分兩個(gè)區(qū),其中一個(gè)作為C盤(pán),容量保持120G以上,剩下的1T均分容量即可。

    多硬盤(pán)分區(qū)。

    以上就是我們常見(jiàn)的電腦硬盤(pán)容量選擇與分區(qū)了,我們?cè)谶x擇硬盤(pán)之前,一定要明確好自己的需求,千萬(wàn)不要選錯(cuò)了,這次只給大家分享了我們常見(jiàn)的硬盤(pán)容量與組合方式,關(guān)于其它硬盤(pán)容量的選擇與分區(qū),其實(shí)道理都是相通的,大家只要能弄懂搞清這些,其它的容量選擇與分區(qū)自然也就懂了。不知道大家是不是這么認(rèn)為的?歡迎留言評(píng)論!

    原創(chuàng)作品,版權(quán)所有,未經(jīng)允許,禁止盜用!文章、圖片均原創(chuàng),原創(chuàng)作者:朱虎!本人專注分享簡(jiǎn)單易懂?dāng)?shù)碼科技類(lèi)防坑防騙的知識(shí),與大家互相學(xué)習(xí),一起進(jìn)步!感謝大家點(diǎn)贊與關(guān)注!下期我們?cè)僖?jiàn)!

    伙伴們?cè)谫?gòu)買(mǎi)配件的時(shí)候,如果發(fā)現(xiàn)配件性能和標(biāo)識(shí)不符會(huì)有啥反應(yīng)呢?肯定是很生氣吧。如果標(biāo)識(shí)不符,而且是“多給”呢?估計(jì)很多小伙伴就笑納了吧。最近機(jī)械硬盤(pán)市場(chǎng)就爆出了這么件事,西數(shù)的5400RPM轉(zhuǎn)速等級(jí)硬盤(pán),從振動(dòng)頻率上看,實(shí)際上跑到了7200RPM!這是腫么回事呢?

    細(xì)心的小伙伴應(yīng)該已經(jīng)發(fā)現(xiàn)前面的說(shuō)法有點(diǎn)奇怪,啥叫“轉(zhuǎn)速等級(jí)”啊,轉(zhuǎn)速就轉(zhuǎn)速唄。哎,還真不是,其實(shí)現(xiàn)在包括西數(shù)在內(nèi)的廠商,已經(jīng)將原先標(biāo)志著性能等級(jí)的轉(zhuǎn)速逐漸模糊化了,這倒也不奇怪,隨著不同的緩存容量、存儲(chǔ)模式、應(yīng)用方向,甚至是固態(tài)存儲(chǔ)的引入,轉(zhuǎn)速已經(jīng)不太能體現(xiàn)出硬盤(pán)的實(shí)際能力了。

    那么,轉(zhuǎn)速等級(jí)難道就完全沒(méi)意義了嗎?當(dāng)然也不是了,從西數(shù)自己的官方規(guī)格看,同容量下,5400RPM和7200RPM轉(zhuǎn)速等級(jí)的產(chǎn)品,在傳輸率這個(gè)最重要的指標(biāo)上有著非常明顯的不同,所以它完全成了一種性能方面的參考指標(biāo),而不再是準(zhǔn)確的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

    其他的廠商,雖然在設(shè)置轉(zhuǎn)速時(shí)仍然使用傳統(tǒng)的“精確”轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù),但在一些新產(chǎn)品中同樣開(kāi)始淡化這個(gè)參數(shù),甚至根本不再提供。

    說(shuō)起來(lái)現(xiàn)在的機(jī)械硬盤(pán)轉(zhuǎn)速本身就在不斷變化,不用時(shí)以低轉(zhuǎn)速運(yùn)行,使用時(shí)再加速讀寫(xiě),這樣可以降低噪聲和功耗、延長(zhǎng)壽命。用SSD做系統(tǒng)盤(pán),機(jī)械硬盤(pán)當(dāng)存儲(chǔ)盤(pán)的小伙伴應(yīng)該感覺(jué)最明顯,經(jīng)常在打開(kāi)存儲(chǔ)盤(pán)時(shí)突然聽(tīng)到硬盤(pán)噪聲增大吧。所以轉(zhuǎn)速這個(gè)參數(shù)其實(shí)早就應(yīng)該改變了,只是近期才被用戶們注意到而已。

    當(dāng)然這種模糊化也可能造成一點(diǎn)不好的影響,主要是在評(píng)測(cè)和宣傳上,比如會(huì)出現(xiàn)5400rpm的硬盤(pán)某些性能趕上7200rpm硬盤(pán)的情況,讓人以為這塊硬盤(pán)真的性能超強(qiáng)。但這種虛假宣傳也很容易破,小伙伴們?cè)谫?gòu)買(mǎi)時(shí)只要注意傳輸率就好。一般來(lái)說(shuō)要想用得爽,筆記本硬盤(pán)、存儲(chǔ)硬盤(pán)至少應(yīng)達(dá)到180MB/s,高端硬盤(pán)在210MB/s以上就可以了。

    是少數(shù)派與國(guó)民好物 aigo 聯(lián)合推出的信息儲(chǔ)存設(shè)備的科普系列文章。作為國(guó)內(nèi)早期的存儲(chǔ)設(shè)備制造商及佼佼者,感謝 aigo 對(duì)本文提供的一系列支持,包括但不限于技術(shù)知識(shí)指導(dǎo)、市場(chǎng)難尋的老物件以及作者用于拆解介紹的最新產(chǎn)品等。

    我們希望通過(guò)最簡(jiǎn)潔通俗的描述,帶領(lǐng)大家了解信息儲(chǔ)存設(shè)備的基本原理,知道那些復(fù)雜的參數(shù),如何挑選購(gòu)買(mǎi)適合自己的存儲(chǔ)設(shè)備,又是如何更好地使用,更安全穩(wěn)定地保存我們的數(shù)據(jù),以及未來(lái)我們能夠用上什么技術(shù)。 另本系列雖然與 aigo 聯(lián)合發(fā)起,但所有內(nèi)容不涉及任何品牌指導(dǎo)或要求的商業(yè)營(yíng)銷(xiāo)。


    在上一章我?guī)Т蠹覐奈⒂^的晶體管到宏觀的閃存顆粒,讓大家詳細(xì)了解了固態(tài)硬盤(pán)的原理和結(jié)構(gòu)。那么這一章我們就綜合上一章學(xué)到的知識(shí)來(lái)介紹一下我們選購(gòu)和使用固態(tài)硬盤(pán)時(shí)需要了解到的一些參數(shù),以及如何測(cè)試固態(tài)硬盤(pán)的實(shí)際性能和速度,相關(guān)的性能參數(shù)又代表著什么。

    固態(tài)硬盤(pán)的參數(shù)解讀

    在介紹各個(gè)參數(shù)之前,我想先推薦一個(gè)比較好用的查看硬盤(pán)信息(機(jī)械硬盤(pán)和固態(tài)硬盤(pán)都可以,比較好用)的軟件給大家 —— CrystalDiskInfo,看名字大家都應(yīng)該能猜到它是和 CrystalDiskMark 同一家出的軟件,完美繼承了它家軟件的特點(diǎn):界面簡(jiǎn)單,功能簡(jiǎn)潔好用,有二次元皮膚

    CrystalDiskInfo 的界面

    可以看到無(wú)論是固態(tài)硬盤(pán)還是之前介紹的機(jī)械硬盤(pán),它都能讀取到比較詳細(xì)的信息,基本可以覆蓋我們下面要介紹到的參數(shù)了。

    固態(tài)硬盤(pán)的尺寸

    不同于機(jī)械硬盤(pán)基本上快大一統(tǒng)成 SATA 接口,只有少部分企業(yè)級(jí)在用一些特殊的接口,固態(tài)硬盤(pán)在接口方面可謂是群魔亂舞,不同接口對(duì)應(yīng)的協(xié)議和最終的速度也是各不相同。不過(guò)等到固態(tài)硬盤(pán)發(fā)展到像機(jī)械硬盤(pán)那么成熟之后,這個(gè)現(xiàn)象也會(huì)逐漸消失,比如現(xiàn)在 M.2 接口就逐漸成為固態(tài)硬盤(pán)接口的主流,估計(jì)以后能像 Type-C 那樣統(tǒng)一固態(tài)硬盤(pán)領(lǐng)域。

    目前固態(tài)硬盤(pán)的尺寸也像接口那樣五花八門(mén)。為了跟之前的硬盤(pán)位硬盤(pán)架通用,早前固態(tài)硬盤(pán)通常會(huì)設(shè)計(jì)成跟 2.5 寸機(jī)械硬盤(pán)一樣大,用的也是 SATA 接口。

    aigo 的 2.5 英寸 SATA 固態(tài)硬盤(pán)與機(jī)械硬盤(pán)的大小對(duì)比

    使用 SATA 接口的固態(tài)硬盤(pán)大部分被設(shè)計(jì)成和機(jī)械硬盤(pán)通用尺寸和接口。如果你手邊剛好有一個(gè) SATA 固態(tài)硬盤(pán),我非常鼓勵(lì)你試一下把它拆開(kāi)來(lái),大部分固態(tài)硬盤(pán)的外殼都沒(méi)有螺絲,直接用卡扣固定,拆下來(lái)之后你就會(huì)發(fā)現(xiàn),其實(shí)真正儲(chǔ)存和電路部分只有一小塊,剩下的都是空的:

    拆開(kāi)的 SATA 固態(tài)硬盤(pán),實(shí)際儲(chǔ)存部分只有一小塊

    甚至有些商家還會(huì)給空空的地方貼一些海綿或者配重塊,來(lái)讓整塊固態(tài)硬盤(pán)手感好一點(diǎn)。外殼純粹就是為了兼容筆記本或者臺(tái)式機(jī)里的 2.5 寸硬盤(pán)位。

    因?yàn)?SATA 接口和走 SATA/AHCI 協(xié)議的接口速度上限被限定在 700MB/S 左右,所以新的固態(tài)硬盤(pán)都會(huì)選擇使用 M.2 接口或者直接插 PCIe 槽。

    主板上的 M.2 接口

    我們?cè)谫?gòu)買(mǎi) NVMe 固態(tài)硬盤(pán)或者把它們裝到電腦主板上時(shí),通常都會(huì)看到類(lèi)似于 22XX 4 個(gè)數(shù)字的參數(shù),這個(gè)就表示固態(tài)硬盤(pán)的尺寸

    22=22mm,也就是固態(tài)硬盤(pán)寬度是 2.2 厘米的意思,后面兩個(gè)數(shù)字就是固態(tài)硬盤(pán)的長(zhǎng)度,通常會(huì)有 20,42,60,80 等常見(jiàn)長(zhǎng)度,以毫米為單位。我們購(gòu)買(mǎi)的時(shí)候一定要先看看自己設(shè)備上的 M.2 接口預(yù)留出了多少空間,免得太長(zhǎng)放不進(jìn)去。

    M.2 接口上通常也會(huì)標(biāo)注出長(zhǎng)度數(shù)字

    至于 2220 長(zhǎng)度的固態(tài)硬盤(pán)估計(jì)大部分人都沒(méi)見(jiàn)過(guò),在早前比較常用,如果你現(xiàn)在在筆記本或者其他地方找到這個(gè)接口,大部分時(shí)候其實(shí)是給 WiFi 模塊用的。

    在有些設(shè)備上還會(huì)使用 mSATA 固態(tài)硬盤(pán),雖然它的缺口和 NVMe 固態(tài)硬盤(pán)一樣,但是寬度比較寬,所以接口是不通用的。

    金士頓 Kingston 的 mSATA 固態(tài)硬盤(pán),圖片來(lái)源:Amazon

    固態(tài)硬盤(pán)的接口協(xié)議

    在介紹機(jī)械硬盤(pán)結(jié)構(gòu)原理的那一章,我們已經(jīng)了解到接口,協(xié)議,和總線的聯(lián)系和區(qū)別。這一章我們介紹固態(tài)硬盤(pán)接口時(shí)可以順便稍微復(fù)習(xí)相關(guān)的知識(shí),同時(shí)拓展介紹一下它們仨。

    先來(lái)簡(jiǎn)單復(fù)習(xí)一下:

    • 總線:計(jì)算機(jī)設(shè)備里各個(gè)部件之間交換數(shù)據(jù)(傳輸電信號(hào)等)的通道,這個(gè)通道每秒能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量就叫做帶寬。
    • 協(xié)議:雙方交換數(shù)據(jù)的規(guī)則,比如如何識(shí)別對(duì)方的身份、如何建立斷開(kāi)連接、編碼解碼方式(也就是電信號(hào)怎么傳輸接收)等等。
    • 接口:讓兩個(gè)設(shè)備之間可以通過(guò)特殊的形狀物理連接起來(lái)。

    機(jī)械硬盤(pán)一般使用的就是 SATA 總線或者,然后使用 SATA/AHCI 協(xié)議來(lái)和設(shè)備其他部件溝通,但放在固態(tài)硬盤(pán)上事情就有一些復(fù)雜了。在本小節(jié)開(kāi)頭,我們也提到目前固態(tài)硬盤(pán)的接口協(xié)議等等種類(lèi)還比較多,也讓很多用戶稀里糊涂買(mǎi)到了不適合自己的固態(tài)硬盤(pán)或者速度沒(méi)有達(dá)到設(shè)備上限的固態(tài)硬盤(pán),浪費(fèi)了額外的時(shí)間和性能

    比如看起來(lái)是 M.2 接口的 B Key 固態(tài)只能走 SATA 協(xié)議

    我們先來(lái)說(shuō)一下總線,目前我們民用儲(chǔ)存設(shè)備常見(jiàn)到的總線有 SATA 總線、PCIe 總線和企業(yè)級(jí) SAS 總線(如果你用一些服務(wù)器主板的話,可能會(huì)有)。之前我們了解到 SATA 總線一般是給機(jī)械硬盤(pán)使用,而且速度上限比較低,而 SAS 總線又是企業(yè)級(jí)使用比較多,那么除了低速的固態(tài)硬盤(pán)走 SATA 總線,現(xiàn)代的 NVMe 固態(tài)硬盤(pán)一般都是走 PCIe 總線了

    這三種總線的速度,上面是 PCIe 總線,下面是 SATA 和 SAS 總線,圖片來(lái)源:維基百科

    而協(xié)議方面目前民用的也是只有比較少的幾個(gè),SATA/AHCI 協(xié)議,MVMe 協(xié)議,SCSI 協(xié)議(同樣是企業(yè)級(jí)服務(wù)器用的比較多),沒(méi)錯(cuò),我們常看到的 NVMe 固態(tài)硬盤(pán)中的 NVMe 指的就是這個(gè)硬盤(pán)使用的協(xié)議。高效的協(xié)議能讓總線滿效率運(yùn)行,跑滿總線的帶寬,這也是 NVMe 固態(tài)硬盤(pán)能那么快的原因。

    和簡(jiǎn)單的總線協(xié)議不同,固態(tài)硬盤(pán)接口方面可就復(fù)雜多了。最基礎(chǔ)的就是我們常見(jiàn)的 SATA 接口,還有為了筆記本等便攜式設(shè)備引申出來(lái)的 mSATA 接口,還有固態(tài)硬盤(pán)專享的 M.2(NGFF) 接口,SATA Express(SATAe) 接口,PCIe 接口,甚至還有不常見(jiàn)的走 SAS 總線的 SAS 接口與 U.2,AIC 接口等等,這些接口各自走前面的 3 個(gè)總線和協(xié)議,大概像是這個(gè)樣子:

    機(jī)械硬盤(pán)和固態(tài)硬盤(pán)不同接口對(duì)應(yīng)的總線協(xié)議

    怎么樣?是不是覺(jué)得很復(fù)雜?沒(méi)關(guān)系,接下來(lái)我就來(lái)帶你實(shí)際從不同接口的固態(tài)硬盤(pán)出發(fā),簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單就記住它們的關(guān)系

    在逐個(gè)介紹之前我先說(shuō)一下總體情況,和機(jī)械硬盤(pán)物理速度上限較低,所以不太需要考慮協(xié)議和總線速度的情況不同,對(duì)固態(tài)硬盤(pán),特別是對(duì)現(xiàn)代高端固態(tài)硬盤(pán)來(lái)講,不同接口協(xié)議總線已經(jīng)開(kāi)始可以限制固態(tài)硬盤(pán)的速度發(fā)揮了。

    這里又要重新強(qiáng)調(diào)一下之前講過(guò)的木桶效應(yīng),固態(tài)硬盤(pán)最終速度取決于接口協(xié)議總線最慢的部分。但通常廠家都會(huì)保證速率和協(xié)議達(dá)到要求,才會(huì)推出對(duì)應(yīng)的固態(tài)硬盤(pán),所以我們使用的時(shí)候,通常只需要保證它走的總線速率足夠就可以滿速運(yùn)行

    SATA/mSATA/SATAe 接口固態(tài)硬盤(pán)

    SATA 接口是大部分人剛用上固態(tài)硬盤(pán),甚至現(xiàn)在機(jī)箱里面唯一的固態(tài)硬盤(pán)接口類(lèi)型。固態(tài)硬盤(pán)剛開(kāi)始普及民用的時(shí)候算是比較貴重的數(shù)碼產(chǎn)品,每 GB 比起機(jī)械硬盤(pán)甚至要貴上好幾十倍。

    2013 - 2020 固態(tài)硬盤(pán)每 TB 價(jià)格走勢(shì)

    這導(dǎo)致那個(gè)時(shí)候沒(méi)什么人用固態(tài)硬盤(pán),加上那個(gè)時(shí)候固態(tài)硬盤(pán)速度也沒(méi)有現(xiàn)在那么快,還沒(méi)突破 SATA 總線上限,所以主板廠商并不會(huì)專門(mén)設(shè)計(jì)一個(gè)專供固態(tài)硬盤(pán)使用的接口。那個(gè)時(shí)候的固態(tài)硬盤(pán)只能是繼續(xù)使用 SATA 接口,使用 SATA3.0 協(xié)議。

    同時(shí)那個(gè)年代的計(jì)算機(jī)機(jī)箱通常只設(shè)計(jì)了給機(jī)械硬盤(pán)的硬盤(pán)位,所以就像我們上面提到的即使固態(tài)硬盤(pán)的儲(chǔ)存顆粒只有小小的一顆,也是要用一個(gè) 2.5 或者 3.5 寸硬盤(pán)那么大的殼子來(lái)包住它。

    殼子里面的主要部分就很小一塊

    固態(tài)硬盤(pán)的全面普及最早是在筆記本上,之前筆記本放機(jī)械硬盤(pán)的做法是把 SATA 接口焊在主板上,然后在主板上留一個(gè) 2.5 寸機(jī)械硬盤(pán)那么大小的位置。但固態(tài)硬盤(pán)本身只有很小的一個(gè),也不需要機(jī)械硬盤(pán)那么高的供電,沒(méi)有必要用 SATA 這個(gè)電源部分就占了一半的接口,跟沒(méi)有必要留 2.5 寸機(jī)械硬盤(pán)那么大的位置,加上那個(gè)時(shí)候超極本超薄本等輕薄設(shè)備的概念興起,所以主板廠商就設(shè)計(jì)出了 mSATA 接口。

    筆記本上的 mSATA 接口,圖片來(lái)源:Reddit 用戶

    它和我們現(xiàn)在見(jiàn)到的 M.2 接口已經(jīng)非常相似了,不過(guò)仍然是走的 SATA 協(xié)議和總線,你可以把它理解為 SATA 接口的迷你版,畢竟 mSATA 就是 mini SATA 的縮寫(xiě),這個(gè)時(shí)候廠商終于可以把固態(tài)做到合適的大小。

    不過(guò)到現(xiàn)在這個(gè)接口基本上已經(jīng)沒(méi)有什么筆記本在使用,都用上了更新的 M.2 接口,如果新筆記本里面還有這個(gè)接口,通常上面插的都是無(wú)線網(wǎng)卡而不是固態(tài)硬盤(pán)。倒是很多移動(dòng)固態(tài)硬盤(pán)內(nèi)部還在使用 mSATA 接口轉(zhuǎn) USB,畢竟大部分人對(duì)于移動(dòng)硬盤(pán)的速度需求并不高,能超越 SATA 速率的 USB3.2/USB4 也還沒(méi)有普及,廠商沒(méi)必要用上對(duì)硬件要求更高的協(xié)議和接口。

    筆記本上常見(jiàn)的英特爾無(wú)線網(wǎng)卡,一般還會(huì)帶藍(lán)牙,這個(gè)型號(hào)是 AX200

    另外英特爾還推出過(guò)一個(gè)叫做 SATA Express 的接口,他可以直接插兩個(gè) SATA 來(lái)走 SATA 協(xié)議,也可以用整個(gè)接口走 PCIe*1/2,不過(guò)這個(gè)東西接口還是太大,速度上限提升也不高,只出過(guò)幾款對(duì)應(yīng)的主板,連支持的設(shè)備都沒(méi)有出就夭折了。

    隨著固態(tài)硬盤(pán)的速度越來(lái)越高,這兩個(gè)接口已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足日益加快的固態(tài)硬盤(pán),所以廠商必須設(shè)計(jì)一個(gè)專門(mén)用于固態(tài)硬盤(pán),并且可以直接與速度最快的 PCIe 總線交流的接口

    M.2(NGFF) /PCIe 接口固態(tài)硬盤(pán)

    專門(mén)用于固態(tài)硬盤(pán),并且可以與速度最快的 PCIe 總線交流的接口,說(shuō)的就是我們今天常見(jiàn)的 M.2 接口了。M.2 是我們比較常聽(tīng)說(shuō)的名字,但它其實(shí)叫做 NGFF(Next Generation Form Factor),翻譯成中文就是次世代接口,后來(lái)被改名叫 M.2,可能是覺(jué)得這個(gè)接口不可能一直次世代吧。「2」就是第二代的意思,「M」則是我們下面提到的 M.KEY,表明接口的形狀,中間用點(diǎn)隔開(kāi)表示它們倆是不同的參數(shù)。

    M.2 接口作為現(xiàn)在和未來(lái)的主流接口,自然有向后兼容,既可以使用 SATA 協(xié)議也可以使用 NVMe 協(xié)議,由于支持協(xié)議眾多并且接口復(fù)雜,M.2 接口通過(guò)接口上的缺口來(lái)確定協(xié)議類(lèi)型,由于不同缺口像鑰匙那樣,所以叫做 KEY,M.2 接口有從 ABCDEFGHJKLM 這么多種 KEY,KEY 對(duì)不上是插不進(jìn)去對(duì)應(yīng)接口的(真就鑰匙唄……)。不過(guò)倒不用擔(dān)心太過(guò)復(fù)雜,因?yàn)?/span>我們?nèi)粘V荒芸吹絻煞N:M KEY 和 B KEY

    不同 M.2 KEY 的用途,圖片來(lái)源:維基百科

    如果我們觀察自己的 NVMe 固態(tài)硬盤(pán),會(huì)發(fā)現(xiàn)缺口都在右邊,這個(gè)就是 M Key,如果插槽右邊有對(duì)應(yīng)的突出就可以插進(jìn)去,通常它們就是使用 NVMe 協(xié)議走 PCIe 總線。

    而 B KEY 的缺口則是在左邊,插進(jìn)對(duì)應(yīng)的插槽之后通常只能走 SATA 總線。另外還有同時(shí)有兩個(gè)缺口的固態(tài)硬盤(pán),這種就是 B&M KEY,既可以走 SATA 總線也可以走 PCIe 總線。不過(guò)一般來(lái)講這種類(lèi)型都是 SATA 或者 PCIe*2 居多,速度上限不高。

    硬盤(pán)轉(zhuǎn)接卡上的 M KEY,B KEY 和對(duì)應(yīng)的 M.2 接口

    主板上的位置寸土寸金,所以一般我們現(xiàn)在看到的主板只會(huì)保留 M KEY 的 M.2 接口。大家購(gòu)買(mǎi)固態(tài)硬盤(pán)的時(shí)候也要認(rèn)清是哪種 KEY,如果是新設(shè)備建議只購(gòu)買(mǎi) M KEY 的固態(tài)硬盤(pán),免得到時(shí)候插不進(jìn)去或者插進(jìn)去卻只能走 SATA 總線。

    A/E KEY 就是我們上面提到 2220 這種無(wú)線網(wǎng)卡比較常用的 M.2 接口所用的 KEY 類(lèi)型。

    使用 M.2 接口的無(wú)線網(wǎng)卡,圖片來(lái)源:淘寶

    NVMe 協(xié)議中的 NVM 其實(shí)就是我們之前提到的非易失性儲(chǔ)存器英文,整個(gè)名字可以簡(jiǎn)單理解為非易失性儲(chǔ)存器控制協(xié)議。

    既然 M.2 接口的高速固態(tài)硬盤(pán)使用的是 NVMe 協(xié)議走 PCIe 總線,有些廠商干脆就把固態(tài)硬盤(pán)做成 PCIe 接口,插到 PCIe 插槽插使用。這就是 PCIe 固態(tài)硬盤(pán),用的一般也是 NVMe 協(xié)議。

    比如英特爾的高端 AIC 固態(tài)硬盤(pán)一般都是 PCIe 接口

    其它接口:SAS/AIC/U.2 接口

    上面介紹的都是我們?nèi)粘1容^常見(jiàn)的一些固態(tài)硬盤(pán)接口類(lèi)型,下面簡(jiǎn)單介紹一下比較少見(jiàn)的接口,這些接口一般都是企業(yè)級(jí)或者服務(wù)器使用比較多,如果我們使用服務(wù)器主板的話,還是有機(jī)會(huì)看見(jiàn)的。

    SAS 和 U.2 這些都是 SATA 接口改過(guò)來(lái)的接口,目的就是為了兼容 SATA 硬盤(pán)的同時(shí)能夠用上其他協(xié)議總線。比如 SAS 就可以有服務(wù)器常見(jiàn)的 SCSI 總線,U.2 可以用 NVMe 協(xié)議走 PCIe 總線。

    SAS 和 U.2 接口的樣子

    SATA 硬盤(pán)可以插到 SAS 和 U.2 接口上,反過(guò)來(lái) SAS 硬盤(pán)和 U.2 硬盤(pán)則不能插到 SATA 接口上。

    AIC 就是 PCIe Add in Card 的意思,其實(shí)就和 PCIe 固態(tài)差不多,也可以直接插在 PCIe 接口上使用,主要是因?yàn)榉?wù)器上有很多設(shè)備都比較老,用不了其他接口,插PCIe 是最直接的。

    aigo 的 AIC 企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤(pán)

    接口兼容性與速度上限

    接下來(lái)我通過(guò)實(shí)際的例子來(lái)說(shuō)一下不同接口的固態(tài)硬盤(pán)的速度上限,首先 SATA 這類(lèi)接口就不用說(shuō)了,加上損耗最高 600MB/S。

    • 接下來(lái)你再看你設(shè)備上的 M.2 接口,如果是 B KEY,還要在看主板說(shuō)明書(shū)。
    • 如果主板說(shuō)明書(shū)上沒(méi)有寫(xiě)明這個(gè)接口支持 PCIe×2 總線,那么無(wú)論你買(mǎi)啥,只要能插進(jìn)去,最高速度都不超過(guò) 600MB/S。
    • 如果主板說(shuō)明書(shū)上寫(xiě)明這個(gè)接口支持 PCIex2 總線,那么就要購(gòu)買(mǎi)同樣支持 PCIex2 的 B KEY/B&M KEY 的固態(tài)硬盤(pán),插上去之后最高速度大概能來(lái)到 1GB/S 左右。

    B KEY 的 M.2 接口與速率上限的關(guān)系

    • 如果你設(shè)備的 M.2 接口是 M KEY,還是要查看主板說(shuō)明書(shū)。
    • 一般來(lái)講筆記本的 M.2 接口都有可能向下兼容走 SATA 總線,但臺(tái)式機(jī)主板上的 M.2 接口一般只支持走 PCIe 總線。一定要先看主板說(shuō)明書(shū)再購(gòu)買(mǎi)對(duì)應(yīng)的固態(tài)硬盤(pán)
    • 如果接口兼容 SATA,那么有兩個(gè)缺口的 B&M KEY 固態(tài)硬盤(pán)能插進(jìn)去,此時(shí)速度上限就是 600MB/S。
    • 如果插入 M KEY 的固態(tài)硬盤(pán),具體的速度上限就由它使用的 PCIe 傳輸模式?jīng)Q定,通過(guò)前面推薦的 CrystalDiskInfo 就可以看到固態(tài)硬盤(pán)正在使用的傳輸模式和支持的傳輸模式

    M KEY 的 M.2 接口與速率上限的關(guān)系

    CrystalDiskInfo 上查看儲(chǔ)存設(shè)備的傳輸模式

    比如常見(jiàn)的 NVMe 固態(tài)硬盤(pán)走 PCIe 3.0x4,那么速度上限就是 4GB/S,如果是比較貴的 PCIe4.0 NVMe 固態(tài)硬盤(pán)速度上限則是 PCIe4.04 也就是 8GB/S。

    aigo PCIe4.0 P7000 固態(tài)硬盤(pán)(1 TB)的速度最高可以到 7GB/S 左右

    固態(tài)硬盤(pán)的顆粒與主控

    雖然固態(tài)硬盤(pán)使用的接口協(xié)議總線決定了讀寫(xiě)速度的上限,但固態(tài)硬盤(pán)實(shí)際能跑多快,還是要看顆粒的質(zhì)量還有主控算法

    SLC/MLC/TLC/QLC 顆粒

    這幾個(gè)名詞算是我們購(gòu)買(mǎi)固態(tài)硬盤(pán),或者看其他人評(píng)測(cè)時(shí)最常提到的參數(shù)了,如果是后兩個(gè)顆粒,通常還伴隨著對(duì)廠家的鄙視。但實(shí)際上它們都是什么呢?

    評(píng)測(cè)里面提到 QLC 基本上都是罵的

    其實(shí)通常人們?cè)谒麄兒竺婕由项w粒是不太嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模?/span>因?yàn)樗鼈儚奈锢砩隙际怯蔁o(wú)數(shù)相同的浮柵晶體管組成的 NAND 閃存顆粒。無(wú)論是 SLC 還是 MLC 還是后面幾個(gè),它們用的儲(chǔ)存單元都是一樣一樣的浮柵晶體管,而區(qū)別在于每個(gè)浮柵晶體管組成的儲(chǔ)存單元,它的狀態(tài)數(shù)量(其它科普常用層數(shù)來(lái)表示)不一樣

    再上一章,我們已經(jīng)用 TLC 來(lái)演示現(xiàn)代固態(tài)硬盤(pán) NAND 閃存顆粒的原理,通過(guò)給儲(chǔ)存單元閾值電壓,檢測(cè)電路是否導(dǎo)通來(lái)讀取儲(chǔ)存單元里面的數(shù)據(jù)。其它的幾個(gè)類(lèi)型也是類(lèi)似:

    • SLC=Single Level Cell,指的是通過(guò)一個(gè)閾值電壓區(qū)分 0, 1 兩種狀態(tài)的儲(chǔ)存單元,這樣一個(gè)儲(chǔ)存單元就能儲(chǔ)存 1bit 的數(shù)據(jù)。
    • MLC=Multi Level Cell,指的是通過(guò)三閾值電壓區(qū)分 00, 10, 01, 11 四種狀態(tài)的儲(chǔ)存單元,這樣一個(gè)儲(chǔ)存單元就能儲(chǔ)存 2bit 的數(shù)據(jù)。
    • TLC=Triple Level Cell,指的是通過(guò)七個(gè)閾值電壓區(qū)分 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111 八種狀態(tài)的儲(chǔ)存單元,這樣一個(gè)儲(chǔ)存單元就能儲(chǔ)存 3bit 的數(shù)據(jù)。
    • QLC=Quadruple Level Cell,指的是通過(guò)十五個(gè)閾值電壓區(qū)分 0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000, 1001, 1010, 1011, 1100, 1101, 1110, 1111 十六個(gè)狀態(tài)的儲(chǔ)存單元,這樣一個(gè)儲(chǔ)存單元就能儲(chǔ)存 4bit 的數(shù)據(jù)。

    上一章也有的 TLC 檢測(cè)數(shù)據(jù)過(guò)程動(dòng)圖

    現(xiàn)在連 PLC 都快出來(lái)了,按照上面的原理一個(gè)儲(chǔ)存單元就能儲(chǔ)存 5bit 的數(shù)據(jù)。

    這樣做的好處自然顯而易見(jiàn),同樣面積的儲(chǔ)存單元,QLC 比起 SLC 能夠存放 4 倍的數(shù)據(jù),也就是說(shuō)閃存顆粒的密度提升了 4 倍,這已經(jīng)是很驚人的差距了,同一塊閃存顆粒如果全做 QLC 可以有 1000GB 容量,那么 TLC 只有 750G, MLC 只有 500G,SLC 更是只有 256G 了

    而且由于數(shù)據(jù)密度提高,相同容量的 TLC 固態(tài)價(jià)格也和數(shù)據(jù)密度一樣是 SLC 的 1/4 左右,也就是說(shuō)便宜同時(shí)還變大碗。這聽(tīng)起來(lái)好像很美好,那么為什么大家都那么抵制使用 TLC /QLC 儲(chǔ)存單元的固態(tài)硬盤(pán)呢?

    多層儲(chǔ)存單元的缺陷

    首先就是一個(gè)儲(chǔ)存單元上,分的閾值電壓越多讀取的時(shí)候就要越多次,比如 TLC 讀取一次一頁(yè)的數(shù)據(jù)就要輪流給 7 個(gè)閾值電壓,每給一次閾值電壓都要一個(gè)個(gè)檢測(cè)儲(chǔ)存單元是否導(dǎo)通,而 SLC 只要一個(gè)閾值電壓檢測(cè)一次,每多一個(gè)需要檢測(cè)的閾值電壓,讀取速度就會(huì)慢很多倍

    多個(gè)閾值電壓也會(huì)帶來(lái)讀取困難后果,上一章我們也講到不能無(wú)限細(xì)分預(yù)置電壓去無(wú)限提高容量密度。即使只做到 TLC 的級(jí)別也會(huì)帶來(lái)閾值電壓區(qū)間過(guò)小的問(wèn)題,因?yàn)槲覀兺鶅?chǔ)存單元寫(xiě)入數(shù)據(jù)的時(shí)候,并不能精確控制電子量,如果閾值電壓過(guò)小電子量又剛好卡在中間,那么數(shù)據(jù)到底是 010 還是隔壁的 011呢?這個(gè)時(shí)候就需要 ECC 糾錯(cuò)算法的加入,通過(guò)校驗(yàn)數(shù)據(jù)糾正這個(gè)儲(chǔ)存單元上的信息然后重新寫(xiě)入正確的數(shù)據(jù),這一步又大大減慢了讀取速度

    1. 寫(xiě)入的時(shí)候也是這樣,閾值電壓越多,儲(chǔ)存單元儲(chǔ)存數(shù)據(jù)需要的電子量要求就越精準(zhǔn),自然就越容易出錯(cuò)。出錯(cuò)的時(shí)候又要 ECC 糾錯(cuò)算法來(lái)校驗(yàn)重新寫(xiě)入正確數(shù)據(jù),寫(xiě)入速度也被拉慢了
    2. 閾值電壓變的設(shè)置對(duì)儲(chǔ)存單元的壽命也有影響,先不說(shuō)上面提到反復(fù)寫(xiě)入影響到的壽命,我們知道每一次寫(xiě)入都會(huì)對(duì)包括浮柵的絕緣層造成物理?yè)p傷,而閃存顆粒又是每一次寫(xiě)入數(shù)據(jù)都需要先擦除對(duì)應(yīng)塊再寫(xiě)入數(shù)據(jù),這樣時(shí)間長(zhǎng)了浮柵里面保存的電子就會(huì)越來(lái)越容易穿過(guò)漏洞逐漸增多的絕緣層「越獄」跑掉。

    對(duì)于 SLC 而言,0,1 兩個(gè)狀態(tài)相差的電子量很多,即時(shí)跑掉一點(diǎn)也不影響讀取;不過(guò)當(dāng)?shù)?QLC 這種,每個(gè)狀態(tài)之間電子量差很小,只需要有一點(diǎn)點(diǎn)電子從浮柵中跑出來(lái),就會(huì)讓這個(gè)儲(chǔ)存單元讀取的數(shù)據(jù)變成另一個(gè)狀態(tài)。而當(dāng)寫(xiě)入后短時(shí)間內(nèi)電子跑掉的量大于兩個(gè)數(shù)據(jù)狀態(tài)之間的差,主控就會(huì)認(rèn)定這個(gè)儲(chǔ)存單元已經(jīng)掛掉了。清楚了原理之后,我們很容易就能發(fā)現(xiàn)比起 SLC,MLC/TLC/QLC 等等越多層的儲(chǔ)存單元掛掉需要的時(shí)間越來(lái)越短

    SLC 對(duì)比其它類(lèi)型儲(chǔ)存單元檢測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)間,寫(xiě)入時(shí)間,擦除時(shí)間和平均壽命對(duì)比

    1. 多層儲(chǔ)存單元還會(huì)帶來(lái)其它問(wèn)題,比如數(shù)據(jù)可靠性不足,對(duì)保存環(huán)境要求更高等等。

    從 MLC 到 QLC,容量密度越來(lái)越高,價(jià)格越來(lái)越便宜的同時(shí),以上提到的缺點(diǎn)也會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。簡(jiǎn)單總結(jié)就是,在對(duì)比之下 SLC 讀寫(xiě)速度最快,數(shù)據(jù)保存最穩(wěn)定可靠,壽命最長(zhǎng),對(duì)比之下我們才知道 SLC 除了數(shù)據(jù)密度低和貴,真的是哪哪都好。這也不怪大眾批評(píng)廠商用 TLC/MLC 是「偷工減料」了。

    正確看待多層儲(chǔ)存單元

    看完上面的部分,很多人可能就覺(jué)得哎呀,我一定要花很多錢(qián)去上 SLC/MLC 固態(tài)硬盤(pán),不然總感覺(jué)用不了多久也不可靠。

    但其實(shí)沒(méi)有必要,我覺(jué)得只要在商品詳情和包裝盒上標(biāo)明儲(chǔ)存單元類(lèi)型(雖然基本沒(méi)有廠商這么干),然后容量?jī)r(jià)格比的確夠低,那么大家還是值得根據(jù)自己的需求去購(gòu)買(mǎi)的(雖然現(xiàn)在市面上基本沒(méi)有全盤(pán) SLC 的民用產(chǎn)品了,很快估計(jì)連全盤(pán) MLC 的產(chǎn)品廠家都不會(huì)再生產(chǎn)了)。

    標(biāo)明儲(chǔ)存單元類(lèi)型的固態(tài)硬盤(pán)

    現(xiàn)在廠商都會(huì)使用 DRAM 或者將固態(tài)硬盤(pán)的一部分空間模擬成 SLC 來(lái)加當(dāng)做緩存來(lái)解決 TLC/QLC 的速度問(wèn)題,而且即使是 QLC,只要容量足夠大并且有一個(gè)好的主控,那么我們?nèi)粘J褂妹總€(gè)儲(chǔ)存單元的擦寫(xiě)數(shù)據(jù)可以控制得很低,只要你不是每天 24 小時(shí)不停在寫(xiě)入,基本上也有十幾年的壽命(詳細(xì)的參數(shù)在下面會(huì)介紹)。所以最后還是要看個(gè)人的需求,如果的確對(duì)數(shù)據(jù)可靠性和速度有很高要求,并且價(jià)格不敏感,那的確不要考慮 QLC 甚至是 TLC,感覺(jué)大部分時(shí)候都可以,具體的我會(huì)在選購(gòu)那章詳細(xì)介紹。

    說(shuō)實(shí)話基本很少見(jiàn)硬盤(pán)顆粒壞掉的,一般都是主控先壞,不然也不會(huì)有那么多廠家回收固態(tài)顆粒再當(dāng)做新的賣(mài)了。

    大廠的 QLC 固態(tài)硬盤(pán)也還是不便宜

    當(dāng)然也不是說(shuō)就能無(wú)腦買(mǎi)了,某些無(wú)良廠商會(huì)用回收或者質(zhì)量差的反正就很垃圾的顆粒和主控弄成全盤(pán) QLC,然后配上一丁點(diǎn)高質(zhì)量 DRAM 或者 SLC 緩存當(dāng)做高配固態(tài)賣(mài),這種固態(tài)硬盤(pán)無(wú)論是緩?fù)馑俣冗€是壽命,可靠性都一塌糊涂。。

    即使是大廠也經(jīng)常會(huì)有偷換顆粒這種新聞,所以我們買(mǎi)之前也要搜一下固態(tài)型號(hào),看看有沒(méi)有相關(guān)的黑歷史;另外相同類(lèi)型的顆粒在廠家那邊還會(huì)有原廠顆粒、黑片、白片等區(qū)別,詳細(xì)的我會(huì)在選購(gòu)那章展開(kāi)講。

    簡(jiǎn)單查看固態(tài)硬盤(pán)上的顆粒類(lèi)型

    說(shuō)了這么多,也來(lái)到了實(shí)戰(zhàn)的環(huán)節(jié)。這一節(jié)我就來(lái)教教大家怎么看自己固態(tài)硬盤(pán)用了什么類(lèi)型的閃存顆粒,閃存顆粒的質(zhì)量怎么樣。

    各位可以拿出自己的固態(tài)硬盤(pán)來(lái)觀察一下,或者購(gòu)買(mǎi)對(duì)應(yīng)固態(tài)硬盤(pán)之前先網(wǎng)上搜一下對(duì)應(yīng)的照片,閃存顆粒上面一般會(huì)有一些編碼。當(dāng)然有一些廠家也會(huì)使用沒(méi)有編碼的閃存顆粒,或者把閃存顆粒上的編碼絲印刮掉,這種的話想要了解顆粒的具體參數(shù),就只能去咨詢廠家了(除非你把閃存顆粒從電路板上拆下來(lái),接上 AlcorMP 這類(lèi)的軟件進(jìn)行查看編號(hào))。

    沒(méi)有編碼絲印的閃存顆粒

    AlcorMP 查看閃存顆粒編號(hào)

    一般來(lái)講,不同廠家使用不同顆粒的編碼差別會(huì)很大,比如正規(guī)的大廠一般會(huì)在顆粒上帶有晶圓廠的 Logo,自家的品牌或者產(chǎn)地容量等等。

    西部數(shù)據(jù) SN550 上面的顆粒就是很清楚

    但一般我們只需要關(guān)注底下或者唯一的編碼就行,說(shuō)實(shí)話,閃存顆粒作為和芯片一樣的高精尖技術(shù),目前(文章發(fā)表時(shí))地球上也只有三星、海力士、東芝、鎂光、西部數(shù)據(jù)(閃迪)、我們國(guó)家的長(zhǎng)江存儲(chǔ)占據(jù)了絕大部分閃存顆粒市場(chǎng),基本上你能看到的固態(tài)都逃不掉以上幾家的顆粒。

    這幾家的原廠顆粒長(zhǎng)這個(gè)樣子

    如果閃存顆粒上只有一個(gè)編號(hào)沒(méi)有其他信息,那么大概率是自封的閃存顆粒。自封閃存顆粒只有生產(chǎn)出來(lái)是在原廠,后續(xù)的封裝檢測(cè)均由企業(yè)自行完成,所以并不是自封就是不好,品質(zhì)取決于企業(yè)的技術(shù)和良心

    像是這種只有一個(gè)編號(hào)的,就是自封顆粒

    如果是原廠閃存顆粒,我們就可以使用 SSD-Z 或者 FlashMaster 這類(lèi)的應(yīng)用去獲得詳細(xì)的儲(chǔ)存單元類(lèi)型和顆粒生產(chǎn)信息。但如果是自封閃存顆粒,只能是拿著這個(gè)固態(tài)的型號(hào)或者編碼去問(wèn)客服或者谷歌一下,沒(méi)錯(cuò)就是這樣子,因?yàn)樵瓘S顆粒還好,但是現(xiàn)在固態(tài)很多都用上了自封顆粒,也沒(méi)辦法用 flash.top 或者 FlashMaster 這類(lèi)的應(yīng)用去查詢。

    原廠顆粒的查詢結(jié)果

    目前比較好用的檢測(cè)自封閃存顆粒的方法是使用俄羅斯人 Ochkin Vadim 開(kāi)發(fā)的 Flash ID 檢測(cè)工具 來(lái)曲線救國(guó),這個(gè)工具利用的是固態(tài)硬盤(pán)主控讀取閃存顆粒序列號(hào)的命令,獲得閃存顆粒序列號(hào)后再和內(nèi)置的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比得到閃存顆粒真正的編碼。

    Flash ID 檢測(cè)工具

    至于如何分辨閃存顆粒是原廠顆粒,黑片,白片還是工程版,各家原廠顆粒的命名規(guī)則和具體的方法,最終確定一個(gè)顆粒的品質(zhì)。這個(gè)過(guò)程并沒(méi)有準(zhǔn)確百分百的方法,具體的我會(huì)留到選購(gòu)這一章再講。

    其實(shí)最好的方法還是直接問(wèn)對(duì)應(yīng)品牌的客服。一般客服都會(huì)反饋給工程師,然后得到結(jié)果,一次不行實(shí)在想知道的話可以問(wèn)多幾次,一般都會(huì)有回復(fù)。

    主控/SSD 控制器

    從物理狀態(tài)來(lái)講,其實(shí)顆粒的擦寫(xiě)次數(shù)并不高,所以主控好不好非常重要。主控的水平關(guān)乎同一個(gè)顆粒下的讀取寫(xiě)入速度,還有壽命等,甚至比閃存顆粒的質(zhì)量更加重要。使用相同閃存顆粒的兩個(gè)固態(tài)硬盤(pán),如果一個(gè)用好主控,一個(gè)用一般的主控,不僅讀寫(xiě)速度能相差幾倍,壽命甚至能相差 10 倍。

    aigo P7000 固態(tài)硬盤(pán)上的主控

    主控又被稱為 SSD 控制器,本質(zhì)上就是一個(gè)小型處理器,甚至?xí)卸鄠€(gè)核心,也像真正的 CPU 那樣有 SRAM 緩存。和閃存顆粒不同,固態(tài)硬盤(pán)的主控芯片有很多廠商在做,國(guó)外知名的有三星(Samsung)、慧榮科技(Silicon Motion)、群聯(lián)(Phison)、Marvell(馬牌),國(guó)內(nèi)則有華瀾微(Sage)、國(guó)科微(GOKE)、聯(lián)蕓科技(MAXIO)、得一微電子(YEESTOR)、英韌科技(InnoGrit)、憶芯科技(StarBlaze)、大唐存儲(chǔ)(DATSSD)、大普微電子(DapuStor) 等等多家,雖然目前技術(shù)還不如國(guó)外主控,但也在不斷追趕。

    三星、慧榮科技、群聯(lián)、Marvell 的主控芯片

    主控里面也是會(huì)有一個(gè)小的操作系統(tǒng),很多發(fā)燒友的「開(kāi)卡」操作就是給掉盤(pán)或者給主控壞掉的固態(tài)硬盤(pán)修好后換上新主控刷入新 ROM(固件)的操作。

    以 NVMe 固態(tài)硬盤(pán)為例,主控主要做以下幾個(gè)工作:

    典型的主控結(jié)構(gòu)

    這就是主控最主要的工作,如 NVMe 固態(tài)硬盤(pán)往往需要性能比較強(qiáng)的多核處理器,就是因?yàn)?NVMe 協(xié)議的隊(duì)列長(zhǎng)度和深度都比較大,還支持亂序執(zhí)行。主控除了像上一章我們提到的那樣控制數(shù)據(jù)寫(xiě)入讀出之外,還要同時(shí)執(zhí)行 FTL 算法,調(diào)度算法,緩存算法等等下面提到的工作。

    FTL(FlashTranslation Layer) 算法

    FTL 算法也就是上一章我們提到的物理地址轉(zhuǎn)換成邏輯地址的算法,主控會(huì)將不同頁(yè)物理位置轉(zhuǎn)換成一個(gè)邏輯編碼組成一張映射表,而且每次寫(xiě)入還要實(shí)時(shí)更新每一個(gè)邏輯扇區(qū)的狀態(tài)。這樣做的好處是文件系統(tǒng)不需要關(guān)注實(shí)際的物理設(shè)備是機(jī)械硬盤(pán)還是固態(tài)硬盤(pán),只需要發(fā)送相同的邏輯扇區(qū)讀寫(xiě)指令,剩下的就交給機(jī)械硬盤(pán)或者固態(tài)硬盤(pán)的主控來(lái)處理。

    映射表本身也是儲(chǔ)存在閃存顆粒上的。

    不同的 FTL 算法也會(huì)顯著影響固態(tài)硬盤(pán)的 4K 讀寫(xiě)速度,由于映射表本身需要頻繁讀寫(xiě),所以固態(tài)硬盤(pán)通電后映射表通常是要放到緩存上,也就是要占用緩存空間。如果 FTL 按頁(yè)映射,那么 4K 讀寫(xiě)速度就會(huì)比較好,但是映射表會(huì)很大,占用很多緩存空間;如果 FTL 按塊映射,雖然不會(huì)占用太多緩存空間,但是 4K 讀寫(xiě)速度會(huì)比按頁(yè)映射差,實(shí)際固態(tài)硬盤(pán)主控 FTL 算法一般是兩者的混合。

    垃圾回收機(jī)制/TRIM 回收指令

    另外,我們之前學(xué)到閃存顆粒上的塊如果不是空的需要先擦除才能寫(xiě)入,而且每次產(chǎn)出都會(huì)對(duì)對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)存單元造成物理的磨損。所以 FTL 算法還要保證每次寫(xiě)入的都是新的塊而不需要先擦除老的塊,以減少擦寫(xiě)次數(shù)提高塊的壽命。

    但這樣就會(huì)造成原本塊上的相同數(shù)據(jù)變成無(wú)效(先把原本塊的內(nèi)容讀出來(lái),再和新的數(shù)據(jù)合并寫(xiě)到另外一個(gè)地方,但沒(méi)有擦掉原本的塊,只是在 FTL 表上把原來(lái)的塊標(biāo)注為可擦除),所以主控還負(fù)責(zé)等到這些有無(wú)效數(shù)據(jù)塊累積到一定的數(shù)量時(shí),再一次性地把這些塊擦除(不同的垃圾回收算法會(huì)稍有不同),得到可用的空白閃存塊,這個(gè)過(guò)程就是垃圾回收,也是主控和 FTL 算法的主要工作。

    另外固態(tài)還有一個(gè)類(lèi)似的專有機(jī)制叫做 TRIM,這個(gè)機(jī)制更加極致,如果系統(tǒng)(比如 WIN10)檢測(cè)到固態(tài)硬盤(pán)支持這個(gè)指令,那么刪除數(shù)據(jù)的時(shí)候根本不會(huì)發(fā)出刪除指令,只會(huì)建立那個(gè)部分的磁盤(pán)快照(在空白塊建立快照的速度比擦除那一塊再寫(xiě)入要快得多),然后把這個(gè)快照交給主控,主控就會(huì)在空閑時(shí)按照這個(gè)快照去慢慢擦除對(duì)應(yīng)的塊,等擦除完成再通知系統(tǒng),這樣下次系統(tǒng)需要寫(xiě)個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)候就可以直接寫(xiě)入對(duì)應(yīng)的塊了。

    CrystalDiskInfo 可以看到固態(tài)一般都是支持 TRIM 指令并默認(rèn)開(kāi)啟

    大部分系統(tǒng)都是默認(rèn)開(kāi)啟這項(xiàng)功能,以 Windows 為例,我們可以通過(guò)在命令行里面輸入 fsutil behavior query disabledeletenotify 來(lái)查看 TRIM 有沒(méi)有開(kāi)啟。其他系統(tǒng)也可以搜索一下類(lèi)似的指令,想要關(guān)閉的話也可以通過(guò)類(lèi)似的指令關(guān)閉。

    通過(guò)命令行查看 TRIM 狀態(tài),顯示已禁用就是開(kāi)啟 TRIM

    通過(guò)垃圾回收還有 TRIM 指令,不僅可以大大提升固態(tài)硬盤(pán)的寫(xiě)入速度,還能讓所有塊的擦除次數(shù)盡量平均,最大化延長(zhǎng)閃存顆粒的壽命

    控制通道和隊(duì)列

    為了優(yōu)化性能,固態(tài)硬盤(pán)會(huì)將閃存顆粒安置在多個(gè)通道上,每個(gè)通道都有一條 I/O 總線來(lái)接收輸出數(shù)據(jù),每個(gè)通道也有一個(gè)獨(dú)立的通道控制器負(fù)責(zé)和主控通訊,并把主控不斷發(fā)過(guò)來(lái)的讀取寫(xiě)入命令弄成隊(duì)列,然后一條條交給對(duì)應(yīng)的閃存顆粒執(zhí)行。

    因?yàn)楣虘B(tài)硬盤(pán)不像機(jī)械硬盤(pán)有機(jī)械結(jié)構(gòu),分出多條通道就意味著可以同時(shí)執(zhí)行多條指令,保證固態(tài)能發(fā)揮最高性能。而且通道控制器生成的隊(duì)列也有深度參數(shù),也就是一條隊(duì)列能有多少條命令排隊(duì),現(xiàn)代的 NVMe 固態(tài)硬盤(pán)使用的 NVMe 協(xié)議可以支持到幾萬(wàn)條隊(duì)列,每一個(gè)隊(duì)列更是有幾萬(wàn)個(gè)命令深度,所以可以同時(shí)支持上億條讀寫(xiě)命令,這也是 NVMe 固態(tài)硬盤(pán)順序讀取能達(dá)到 8GB/S 的重要原因

    糾正 bit 翻轉(zhuǎn)錯(cuò)誤的 ECC 算法

    檢查并修正閃存顆粒上儲(chǔ)存單元的錯(cuò)誤也是主控非常重要的一個(gè)工作。如果我們查看閃存顆粒針對(duì)企業(yè)的說(shuō)明書(shū),會(huì)發(fā)現(xiàn)上面還有一個(gè)重要的名詞 —— (R)BER(Raw Bit Error Rate),也就是 bit 翻轉(zhuǎn)率。

    上一章和這一章我們都多次提到,浮柵中的電子是會(huì)慢慢穿過(guò)絕緣層「越獄」跑掉的,這會(huì)導(dǎo)致讀取時(shí)讀到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù),比如 SLC 一個(gè)儲(chǔ)存單元寫(xiě)入了代表 0 的電子量,因?yàn)榻^緣層磨損太嚴(yán)重,時(shí)間太久,或者環(huán)境溫度太高等原因,里面的電子慢慢跑掉了大部分,那么在讀取到這個(gè)儲(chǔ)存單元的數(shù)據(jù)就會(huì)變成 0,那就是所謂的 bit 翻轉(zhuǎn)。

    BER 指的是一個(gè)儲(chǔ)存單元出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率,RBER 指的是沒(méi)有糾錯(cuò)算法時(shí)一個(gè)儲(chǔ)存單元出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率。為了防止錯(cuò)誤的發(fā)生,每次寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)主控都會(huì)將額外的校驗(yàn)碼寫(xiě)到閃存頁(yè)的額外儲(chǔ)存區(qū)中,然后定時(shí)用校驗(yàn)碼配合 ECC 糾錯(cuò)算法檢查錯(cuò)誤,如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)儲(chǔ)存單元發(fā)生了錯(cuò)誤,糾錯(cuò)算法就會(huì)用校驗(yàn)碼算出這個(gè)儲(chǔ)存單元正確的數(shù)據(jù)重新寫(xiě)入

    由于需要經(jīng)常糾錯(cuò),并且每次都有大量的儲(chǔ)存單元需要檢測(cè),一般會(huì)在主控內(nèi)做一個(gè)專門(mén)用來(lái)糾錯(cuò)的硬件 —— 糾錯(cuò)碼引擎,包含很多編碼器和解碼器,也是可以并行計(jì)算提高效率。

    RBER 是衡量閃存顆粒品質(zhì)的一個(gè)重要特性,也會(huì)隨著閃存顆粒擦寫(xiě)次數(shù)的增加造成絕緣層磨損而變差,呈指數(shù)分布。

    固態(tài)硬盤(pán)擦寫(xiě)次數(shù)和 RBER 的指數(shù)分布對(duì)應(yīng)關(guān)系

    當(dāng)一個(gè)儲(chǔ)存單元經(jīng)過(guò)糾錯(cuò)算法糾錯(cuò)之后,很快又再次出錯(cuò),這個(gè)儲(chǔ)存單元就相當(dāng)于沒(méi)救了,UBER(Uncorrectable Bit Error Rate)就是指發(fā)生不可糾正錯(cuò)誤的幾率,當(dāng) UBER 大到一定程度我們就可以說(shuō)這個(gè)閃存顆粒報(bào)廢了,當(dāng)所有閃存顆粒的 UBER 都達(dá)到一定程度,那么這個(gè)固態(tài)硬盤(pán)就報(bào)廢了。

    其實(shí)不僅是寫(xiě)入,每個(gè)閃存塊如果讀取多了也會(huì)讓里面的電子量改變,從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)出錯(cuò),這個(gè)問(wèn)題叫做讀干擾

    這里也可以看出 TLC/QLC 由于狀態(tài)太多,更加容易出現(xiàn)糾錯(cuò)算法都糾錯(cuò)不來(lái)的錯(cuò)誤。

    控制緩存/模擬 SLC 緩存

    我們前面也有提到固態(tài)硬盤(pán)廠商為了成本與性能之間做個(gè)權(quán)衡,會(huì)在固態(tài)硬盤(pán)上放一個(gè) DRAM 顆粒或者讓一部分閃存顆粒模擬 SLC 來(lái)做緩存,讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的時(shí)候先寫(xiě)入緩存,空閑的時(shí)候再讓緩存寫(xiě)入其他速度沒(méi)那么快的顆粒。

    用 DRAM 作緩存通常是 1GB:1MB,這種方式比較好理解,為了防止斷電掉數(shù)據(jù),很多固態(tài)硬盤(pán)也加上了電容來(lái)給斷電之后有時(shí)間讓緩存數(shù)據(jù)寫(xiě)到閃存顆粒上,所以 DRAM 緩存沒(méi)啥缺點(diǎn)。但是現(xiàn)在很多固態(tài)硬盤(pán)已經(jīng)是沒(méi)有 DRAM 緩存,所以我們仔細(xì)講講動(dòng)態(tài)模擬 SLC 緩存。

    上面我們也學(xué)到了 SLC 和其它類(lèi)型儲(chǔ)存單元物理上使用的是一樣的浮柵儲(chǔ)存單元,所以廠家就想到干脆犧牲一部分容量把 MLC/TLC/QLC 固態(tài)硬盤(pán)的一部分模擬成 SLC,把這部分 SLC 當(dāng)做緩存來(lái)用。這樣廠商就能節(jié)省下一個(gè)比較貴的 DRAM 顆粒同時(shí)讓固態(tài)硬盤(pán)又能小一點(diǎn)點(diǎn),總體成本下降不少(至于售價(jià)降不降,那就看廠商的良心了)。很多業(yè)內(nèi)人士和評(píng)測(cè)博主都不會(huì)給沒(méi)有 DRAM 的固態(tài)硬盤(pán)太好的評(píng)價(jià),因?yàn)?DRAM 緩存和 SLC 緩存兩者的速度差別實(shí)在太大,同時(shí)用閃存顆粒的一部分用來(lái)做緩存也會(huì)讓閃存顆粒壽命更短。

    當(dāng)固態(tài)硬盤(pán)使用 DRAM 時(shí),主控還負(fù)責(zé)動(dòng)態(tài)調(diào)整 SLC 緩存的空間。畢竟如果固定用一塊地方做 SLC 緩存,每次讀取寫(xiě)入數(shù)據(jù)都要過(guò)這部分,質(zhì)量再好的閃存顆粒也會(huì)瞬間暴斃。所以主控一般會(huì)動(dòng)態(tài)分配不用的塊作為 SLC 緩存,用一段時(shí)間之后再清除 SLC 緩存上的所有數(shù)據(jù)恢復(fù)成 TLC/QLC 等其它類(lèi)型(這個(gè)過(guò)程一般叫做升/降級(jí))

    SLC 緩存除了速度不夠快,還有另一個(gè)顯著的缺點(diǎn),那就是緩存容量會(huì)隨著固態(tài)硬盤(pán)剩余容量而減少。比如一個(gè) 256G 的 QLC 固態(tài)硬盤(pán),廠商如果分配 30GB 的 SLC 緩存,那就要占用 30*4=120GB 的 QLC 空間,當(dāng)用戶把這塊固態(tài)硬盤(pán)用到 256-130+30=156GB 以后,剩下的空間就不足以分配這么多的 SLC緩存。

    良心點(diǎn)的廠商還會(huì)額外加點(diǎn)空間補(bǔ)回來(lái),沒(méi)良心的廠商直接就破罐子破摔,畢竟用戶用到 156GB 以后可以通過(guò)減少 SLC 緩存容量的方式讓用戶繼續(xù)裝數(shù)據(jù),不過(guò)這樣子固態(tài)硬盤(pán)速度就會(huì)越來(lái)越慢,最后變成 QLC 的真實(shí)速度。很多垃圾固態(tài)硬盤(pán)被人戲稱為大號(hào) U 盤(pán),就是沒(méi)有緩存以后實(shí)際速度會(huì)降到連 U 盤(pán)都不如,甚至順序?qū)懭攵贾挥袔?MB,甚至比不過(guò)機(jī)械硬盤(pán)

    雜牌「大號(hào) U 盤(pán)」固態(tài)硬盤(pán)的緩?fù)馑俣龋瑘D片來(lái)源:什么值得買(mǎi)@blackocean

    另外現(xiàn)在還有 HMB 等類(lèi)似的技術(shù),原理就是支持的操作系統(tǒng)可以將運(yùn)行內(nèi)存分出一部分來(lái)當(dāng)做固態(tài)硬盤(pán)的緩存,這樣既不用 DRAM 顆粒節(jié)省成本,也避免了 SLC 緩存的缺點(diǎn)。不過(guò)目前好像只有 NVMe 固態(tài)硬盤(pán)加上 WIN10 1709 以上版本才能開(kāi)啟這個(gè)技術(shù)

    我手上的西部數(shù)據(jù) SN550 宣傳頁(yè)面就著重宣傳了這個(gè)技術(shù)

    OP 空間

    看完上面那這部分,細(xì)心的朋友可能就會(huì)發(fā)現(xiàn),固態(tài)硬盤(pán)除了用戶數(shù)據(jù)外,還有很多額外的數(shù)據(jù)要裝 —— FTL 映射表、糾錯(cuò)用的校驗(yàn)碼、SLC 緩存等等。

    所以廠商通常會(huì)把固態(tài)硬盤(pán)的實(shí)際容量做得比標(biāo)稱容量大,根據(jù)良心程度大 5%~30% 不等,也就是說(shuō) 256G 的固態(tài)硬盤(pán)真正空間甚至能有 332GB。多出來(lái)的這部分空間就叫做 OP 空間(OP=Over Provisioning,就是額外提供的意思)。

    這部分空間也是動(dòng)態(tài)的,由主控進(jìn)行調(diào)整。除了放我們上面說(shuō)的那些額外數(shù)據(jù)外,當(dāng)部分儲(chǔ)存單元壞掉的時(shí)候,主控還負(fù)責(zé)把 OP 空間里面的容量釋放到正常用量里,保證用戶能使用的總?cè)萘坎蛔儭A硗?/span>多出一部分空間來(lái)平衡擦除次數(shù),也可以一定程度上延長(zhǎng)固態(tài)硬盤(pán)的壽命,如果有 30% 容量的 OP 空間甚至可以將固態(tài)硬盤(pán)壽命延長(zhǎng) 50% 以上。

    一些玩固態(tài)硬盤(pán)的發(fā)燒友,所謂的開(kāi)盤(pán)其中一部分操作就是用特殊的工廠軟件把這部分空間開(kāi)出來(lái),獲得額外的免費(fèi)容量。想折騰手上又剛好有空閑固態(tài)硬盤(pán)的朋友可以自己去找下對(duì)應(yīng)品牌的工廠軟件玩一下。

    東芝的固態(tài)硬盤(pán)管理軟件可以很方便地調(diào)整 OP 空間

    至于我們?nèi)绾尾榭淳彺嫒萘亢?OP 空間大小,OP 空間一般需要對(duì)應(yīng)品牌的工廠軟件才能看到,緩存容量則是要通過(guò)實(shí)際測(cè)試跑出來(lái),下面實(shí)際測(cè)試部分,我會(huì)仔細(xì)教大家怎么做。

    主控協(xié)議 ONFI/Toggle

    至于閃存顆粒接口標(biāo)準(zhǔn)和主控之間的交互協(xié)議目前則有 ONFI/Toggle 兩種,廠商也圍繞這兩個(gè)協(xié)議組成了聯(lián)盟,ONFI 協(xié)議聯(lián)盟主要有英特爾,鎂光,海力士;Toggle 協(xié)議主要有三星和東芝,ONFI 協(xié)議主要就是為了對(duì)抗三星東芝的壟斷而誕生的,背后也有一段故事。這個(gè)協(xié)議的具體還有它們背后的故事,我在這里就不細(xì)說(shuō)了,感興趣的朋友可以看看相關(guān)文獻(xiàn)里面的內(nèi)容,或者自己去找找。

    看到這里我們已經(jīng)了解的主控經(jīng)常用的工作內(nèi)容,算法越高級(jí)每個(gè)部分效率越好,而更高級(jí)的算法對(duì)主控性能的要求就更高。相信大家對(duì)主控性能和算法質(zhì)量的重要性有了更加深刻的理解。

    就像 CPU 需要散熱風(fēng)扇一樣,現(xiàn)在固態(tài)硬盤(pán)主控性能日益提升,和顆粒產(chǎn)生的熱量一起已經(jīng)需要散熱馬甲來(lái)壓住,等以后甚至還要給固態(tài)硬盤(pán)專門(mén)準(zhǔn)備散熱風(fēng)扇了。

    溫度上來(lái)后 PCIe4.0 的固態(tài)硬盤(pán)速度立馬就下去了

    其它固態(tài)硬盤(pán)參數(shù)

    P/E(Program/Erase Cycle) 循環(huán)擦寫(xiě)次數(shù)

    在固態(tài)硬盤(pán)部分,我們反復(fù)介紹到擦除對(duì)閃存顆粒壽命的影響響,實(shí)際上有專門(mén)的參數(shù)去量化固態(tài)硬盤(pán)的壽命,就是 P/E

    一個(gè) P/E 就是將整個(gè)固態(tài)硬盤(pán)上所有的塊擦除一次,如果一塊固態(tài)硬盤(pán)產(chǎn)品參數(shù)上寫(xiě)著 10000 P/E,那就意味著將這塊固態(tài)硬盤(pán)產(chǎn)出 1 萬(wàn)次后,里面的儲(chǔ)存單元將無(wú)法儲(chǔ)存電子,也就是這個(gè)固態(tài)硬盤(pán)的壽命。

    通常 SLC 固態(tài)硬盤(pán)的 P/E 在 100000 次以上,MLC 固態(tài)硬盤(pán)在 10000 次,TLC 固態(tài)硬盤(pán)在 3000 次,現(xiàn)在越來(lái)越多的 QLC 固態(tài)硬盤(pán)更是只有可憐的 1000 次以下(金士頓 Kingston,2021.04)

    聽(tīng)起來(lái)是不是比想象中要少多了,有些朋友甚至?xí)岩?QLC 固態(tài)硬盤(pán)到底能用多久。但上面我們介紹主控工作內(nèi)容的時(shí)候,所有工作內(nèi)容最后要實(shí)現(xiàn)的效果,幾乎都有減少塊磨損這一項(xiàng),為了減少磨損做的操作統(tǒng)一起來(lái)叫做磨損均衡

    原本 P/E 指的是每個(gè)儲(chǔ)存單元擦寫(xiě)一次,但因?yàn)橛心p均衡在,優(yōu)秀的 FTL 算法和 OP 空間讓每個(gè)儲(chǔ)存單元都能盡量平均擦寫(xiě),所以 P/E 就變成了將整個(gè)固態(tài)硬盤(pán)上所有的塊擦寫(xiě)一次。

    我們用實(shí)際場(chǎng)景來(lái)看看,假如一個(gè) 512G 的固態(tài)硬盤(pán),每天寫(xiě)入 20G 的數(shù)據(jù),那么:

    • SLC 固態(tài)硬盤(pán)理論壽命在 512*100000/20≈7000 年。
    • MLC 固態(tài)硬盤(pán)理論壽命在 512*10000/20≈700 年。
    • TLC 固態(tài)硬盤(pán)理論壽命在 512*3000/20≈200 年。
    • QLC 固態(tài)硬盤(pán)理論壽命在 512*1000/20≈70 年。
    • 以后普及的 PLC 固態(tài)硬盤(pán)如果按照現(xiàn)在技術(shù)理論壽命在 512*35/20≈2年。

    看起來(lái)是不是除了 PLC 以外還好,但所有類(lèi)型的固態(tài)硬盤(pán)實(shí)際壽命都會(huì)更長(zhǎng)。首先每日 20G 的寫(xiě)入量,即使以系統(tǒng)盤(pán)來(lái)講也算是比較多的,除非你天天安裝卸載很多軟件游戲,或者高清影音文件,不然用不了那么多。

    其次按照上面的計(jì)算,大家有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)容量越大壽命越長(zhǎng),所以如果你用的是大容量的固態(tài)硬盤(pán),無(wú)論是什么類(lèi)型的顆粒基本都不用擔(dān)心壽命的問(wèn)題。所以很多人買(mǎi)固態(tài)硬盤(pán)關(guān)注 P/E 循環(huán)擦寫(xiě)次數(shù),其實(shí)沒(méi)有太大意義

    當(dāng)然,如果按照另外一種計(jì)算方法就會(huì)比較驚悚,那就是連續(xù)寫(xiě)入,就是 24 小時(shí)不斷寫(xiě)文件進(jìn)去固態(tài)硬盤(pán),按照這種計(jì)算方法 QLC 只需要三天就會(huì)掛掉。這種場(chǎng)景民用領(lǐng)域比較小眾,但還是有的,比如掛 PT 下載或者做監(jiān)控和直播,這種情況就千萬(wàn)不要選擇 SLC 以外的固態(tài)硬盤(pán)了。

    其實(shí)固態(tài)硬盤(pán)寫(xiě)入還有一種叫做寫(xiě)入放大的問(wèn)題,首先就是上面提到的空閑時(shí) GC 垃圾回收還有 TRIM 機(jī)制造成的無(wú)效數(shù)據(jù)搬運(yùn),增加擦寫(xiě)次數(shù)的問(wèn)題;另外當(dāng)用戶使用固態(tài)硬盤(pán)大部分容量之后(比如 512GB 用了 400G),只剩下一小部分可用空間來(lái)裝新數(shù)據(jù),如果這個(gè)時(shí)候用戶就不動(dòng)前面這 400GB 然后不斷刪除再寫(xiě)入新數(shù)據(jù),這個(gè)時(shí)候主控再怎么做磨損均衡,也只能把數(shù)據(jù)寫(xiě)在那 100GB 的閃存塊里,導(dǎo)致這 100GB 閃存塊擦寫(xiě)次數(shù)要比剩下的 400G 多得多。就會(huì)讓固態(tài)硬盤(pán)實(shí)際壽命短不少,剩下這部分空間也容易出現(xiàn)錯(cuò)誤,不斷糾錯(cuò)導(dǎo)致讀寫(xiě)速度下降,這也是固態(tài)硬盤(pán)使用容量多之后掉速的原因之一

    寫(xiě)入量參數(shù):TBW/DWPD

    與其關(guān)注 P/E,寫(xiě)入量更為重要,這點(diǎn)是有廠商背書(shū)的。雖然民用固態(tài)硬盤(pán)一般不會(huì)標(biāo)出預(yù)計(jì)寫(xiě)入量,但企業(yè)級(jí)固態(tài)都會(huì)標(biāo)出 TBW/DWPD,而且會(huì)以這個(gè)作為保修的標(biāo)準(zhǔn)之一

    TBW(TB Write)就是固態(tài)硬盤(pán)的總寫(xiě)入量,一般都會(huì)寫(xiě)在廠商保修條款里面:

    單位就是 TB,一般保修年限和 TBW 以先到的為準(zhǔn)。TBW 單位是 TB,別以為普通用戶用不了這么多,這里放個(gè)只挖了幾個(gè)月虛擬貨幣的固態(tài)硬盤(pán)參數(shù)給大家開(kāi)開(kāi)眼:

    挖了幾個(gè)月礦的西部數(shù)據(jù) SN550,讀寫(xiě)都快 1200TB 的固態(tài)硬盤(pán)你見(jiàn)過(guò)嗎

    更別說(shuō)企業(yè)用戶了,所以對(duì)于寫(xiě)入量更大的企業(yè)用戶還有另外一個(gè)參數(shù) DWPD,這個(gè)參數(shù)代表每天全盤(pán)寫(xiě)入次數(shù),也就是每天寫(xiě)滿多少個(gè)硬盤(pán)容量。

    DWPD 一般只有用料十足賣(mài)的賊貴的企業(yè)級(jí)固態(tài)才敢這么標(biāo),民用級(jí)固態(tài)可不敢這么玩,拿我們上面舉例的 512GB QLC 固態(tài)來(lái)講,與普通企業(yè)級(jí)硬盤(pán) 10DWPD 也就是每天寫(xiě) 10 個(gè)盤(pán)容量來(lái)算:512*150/5120=15 天,半個(gè)月就能把這個(gè)盤(pán)干廢了,所以知道為什么買(mǎi)二手硬盤(pán)要小心小心再小心了吧。而企業(yè)級(jí)固態(tài)這么玩還能有幾年的保修時(shí)長(zhǎng),足以看出顆粒和主控品質(zhì)的差距。

    三星關(guān)于 DWPD 和 TBW 的介紹

    TBW 除以固態(tài)硬盤(pán)本身的容量就可以轉(zhuǎn)換為 P/E 次數(shù),DWPD 乘以保修時(shí)長(zhǎng)大概就可以得到 TBW。

    總體來(lái)講,一塊閃存顆粒或者說(shuō)固態(tài)硬盤(pán)的壽命是以顆粒類(lèi)型為基底,好的顆粒質(zhì)量和主控算法能在此基礎(chǔ)上讓壽命延長(zhǎng)。

    查看固態(tài)硬盤(pán)壽命

    看到這里很多朋友是不是已經(jīng)迫不及待想知道自己固態(tài)硬盤(pán)的剩余壽命了,其實(shí)固態(tài)硬盤(pán)主控都幫我們統(tǒng)計(jì)好了讀取和寫(xiě)入量。使用 CrystalDiskInfo 這類(lèi)軟件就可以直接看到總寫(xiě)入量和讀取量,然后再查看你的固態(tài)硬盤(pán)對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品參數(shù),結(jié)合顆粒類(lèi)型就可以算出這個(gè)固態(tài)硬盤(pán)的健康程度和剩余壽命。另外說(shuō)一下 CrystalDiskInfo 左邊的健康度其實(shí)大概也是這么算出來(lái)的,不過(guò)偏向保守,實(shí)際數(shù)值會(huì)比這個(gè)差,CrystalDiskInfo 顯示 60% 以下基本就可以當(dāng)做壽命快到了。

    CrystalDiskInfo 的健康度和總寫(xiě)入讀取量

    按照我用來(lái)做系統(tǒng)盤(pán)的普通 NVMe 固態(tài)硬盤(pán)來(lái)講,已經(jīng)使用了得有兩三年了吧,目前寫(xiě)入量 18401GB,換算成 P/E 大概是 71,按照 TLC P/E 來(lái)講才消耗了 14% 的壽命。這就是我一個(gè)日常用戶大概的使用情況,所以說(shuō)與其擔(dān)心顆粒壽命不如擔(dān)心一下主控能不能挨這么久,畢竟大部分固態(tài)壞掉的都是主控,顆粒還能被廠商回收起來(lái)再次利用。

    相關(guān)文獻(xiàn):

    [1]. 固態(tài)硬盤(pán)的主要尺寸標(biāo)準(zhǔn)可以參考全球網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存工業(yè)協(xié)會(huì) SNIA 的介紹。
    [2]. NVMe 協(xié)議以及對(duì)應(yīng)控制器的詳細(xì)情況,可以參考這份 NVM Express 官方的開(kāi)發(fā)者文檔。
    [3]. 查看儲(chǔ)存顆粒詳細(xì)參數(shù)可以上 https://www.flashinfo.top/ 這個(gè)網(wǎng)站或者使用 FlashMaster,另外這里也放一份俄羅斯人 Ochkin Vadim 制作的 Flash ID 讀取工具。
    [4]. 閃存顆粒的生產(chǎn)過(guò)程可以看一下鎂光官方在 YouTube 上傳的視頻「Making Memory Chips – Process Steps」。
    [5]. ONFI 與 Toggle 協(xié)議的介紹可以查看各自的官方文檔「ONFI Specifications」和 「TOSHIBA memory Toggle DDR1.0 Technical Data Sheet」。
    [6]. 各家固態(tài)硬盤(pán)更新固件,還有開(kāi)盤(pán)的工具:鎧俠(東芝)固態(tài)硬盤(pán)固件管理工具 Kioxia Storage Utilities,三星固態(tài)硬盤(pán)管理工具 Samsung SSD Magician Software,西部數(shù)據(jù)固態(tài)硬盤(pán)管理工具 WD SSD Dashboard。
    [7]. 未來(lái)我們能買(mǎi)到的便宜的 PLC 顆粒的介紹。
    [8]. 關(guān)于我們常看見(jiàn)的 BiCS4 3D NAND 名詞可以參考鎧俠(東芝)官方的介紹

    測(cè)試固態(tài)硬盤(pán)的實(shí)際性能

    了解完對(duì)應(yīng)的參數(shù)之后,我們就來(lái)到了實(shí)際測(cè)試環(huán)節(jié)了。在這個(gè)環(huán)節(jié)使用的軟件和基本參數(shù)反映的意義與機(jī)械硬盤(pán)部分都差不多,有一些在固態(tài)硬盤(pán)特性加持下會(huì)有一些不同。

    但我們需要知道的是,和機(jī)械硬盤(pán)直接跑就能獲得比較準(zhǔn)確的速度不同,固態(tài)硬盤(pán)在不同負(fù)載和扇區(qū)大小的情況下,性能都會(huì)有明顯的差別。除此以外,不同的文件系統(tǒng),不同的CPU,不同的內(nèi)存主板供電,甚至是不同操作系統(tǒng)的格式化方法等等都會(huì)影響到固態(tài)硬盤(pán)的實(shí)際性能,有時(shí)候帶寬足夠固態(tài)硬盤(pán)也會(huì)跑不出標(biāo)稱的性能,最重要的還是散熱,不同的散熱對(duì)高端固態(tài)硬盤(pán)的性能有巨大的影響

    也正因?yàn)槿绱斯虘B(tài)硬盤(pán)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法,一直都眾說(shuō)紛紜,特別是行業(yè)聯(lián)盟或者業(yè)內(nèi)給出的測(cè)試方法往往過(guò)于復(fù)雜,要求很高,對(duì)于普通用戶不太適用。這種復(fù)雜程度也讓固態(tài)硬盤(pán)的國(guó)標(biāo)測(cè)試方法直到最近才出來(lái)(GB/T 36355-2018,2019 年生效)

    固態(tài)盤(pán)測(cè)試國(guó)標(biāo) GB/T 36355-2018 封面

    但國(guó)標(biāo)測(cè)試方法對(duì)普通用戶而言還是有點(diǎn)復(fù)雜,所以通常用戶自己使用的時(shí)候,只需要按照我下面給的方法測(cè)試一下,接近標(biāo)稱性能就足夠了,不過(guò)這種波動(dòng)也成為很多無(wú)良廠商混用主控,偷偷更換內(nèi)存顆粒的借口。

    測(cè)試環(huán)境:AMD 5600X + 華碩 B550M-PRO + 海盜船復(fù)仇者 8G*2 3200Mhz,室溫 27℃ 空閑固態(tài)硬盤(pán)無(wú)散熱馬甲(吐槽一下華碩主板 PCIe3.0 M.2 接口有散熱馬甲,PCIe4.0 M.2 接口反而沒(méi)有就離譜),新建簡(jiǎn)單卷關(guān)閉文件壓縮。

    空盤(pán)、半盤(pán)、滿盤(pán)測(cè)試

    測(cè)試方法簡(jiǎn)單總結(jié)就是:空盤(pán),半盤(pán),和滿盤(pán)測(cè)試。在這部分我們依舊使用 ASS SSD Benchmark 和 CrystalDiskMark 這兩款軟件。

    注意,以下測(cè)試基本都是最極端的情況,實(shí)際使用情況會(huì)比測(cè)試結(jié)果好

    我們以 aigo 性價(jià)比 SATA 固態(tài)硬盤(pán) S500 和高端 NVMe4.0 固態(tài)硬盤(pán) P7000 為例:

    首先是兩個(gè)盤(pán)剛剛格式化之后,或者容量為空的時(shí)候,開(kāi)始用兩個(gè)測(cè)試軟件跑一次測(cè)試。

    SATA 固態(tài)硬盤(pán) S500 空盤(pán)測(cè)試結(jié)果

    NVMe4.0 固態(tài)硬盤(pán) P7000 空盤(pán)測(cè)試結(jié)果

    接下來(lái)我們可以用手頭上的大文件,比如電影或者游戲安裝包等等來(lái)把硬盤(pán)的容量用到一半,接下來(lái)再進(jìn)行同樣的測(cè)試。

    SATA 固態(tài)硬盤(pán) S500 半盤(pán)測(cè)試結(jié)果

    NVMe4.0 固態(tài)硬盤(pán) P7000 半盤(pán)測(cè)試結(jié)果

    最后我們把所有的固態(tài)硬盤(pán)容量用到只剩 50GB 左右,再進(jìn)行最后一次測(cè)試。

    SATA 固態(tài)硬盤(pán) S500 滿盤(pán)測(cè)試結(jié)果

    NVMe4.0 固態(tài)硬盤(pán) P7000 滿盤(pán)測(cè)試結(jié)果

    如果你只想測(cè)試不同容量下的日常速度,每次填滿到目標(biāo)容量之后等待 0.5~1 個(gè)小時(shí)讓緩存容量恢復(fù)(上面測(cè)試就是這種);如果你想測(cè)試固態(tài)硬盤(pán)緩存外的極限速度,那么這幾次測(cè)試過(guò)程最好是連續(xù)的,另外如果你想獲得更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),可以把軟件跑的數(shù)據(jù)量從 1GB 提升到 10GB,但是測(cè)試時(shí)間會(huì)長(zhǎng)很多很多。

    測(cè)試過(guò)程從頭到尾不要讓其它硬盤(pán)占用帶寬,同時(shí)建議打開(kāi) CrystalDiskInfo 或者類(lèi)似軟件來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)看固態(tài)硬盤(pán)溫度,如果溫度過(guò)高,性能低就不關(guān)固態(tài)硬盤(pán)本身的事了,需要我們自己加強(qiáng)散熱。

    之所以我們要這樣測(cè)試,是因?yàn)?/span>廠商對(duì)于固態(tài)硬盤(pán)通常標(biāo)注的都是空盤(pán) 1GB 測(cè)試容量下連續(xù)讀取的速度,也就是最理想情況下最好的那個(gè)數(shù)據(jù)。我們?nèi)粘J褂没旧喜粫?huì)有這種良好的場(chǎng)景(比如你不會(huì)買(mǎi)一個(gè)固態(tài)硬盤(pán)一直讓它空著吧,也不會(huì)每天都只復(fù)制單個(gè) 1GB 左右的文件吧)。

    我們分為空盤(pán),半盤(pán)和滿盤(pán)來(lái)進(jìn)行測(cè)試,不僅可以模擬日常使用固態(tài)硬盤(pán)各個(gè)階段的實(shí)際場(chǎng)景,滿盤(pán)容量加上連續(xù)的測(cè)試也可以讓 DRAM 和 SLC 緩存都被用完,測(cè)出真正的緩?fù)馑俣?/span>,看看廠商的顆粒主控質(zhì)量。

    如果一個(gè)固態(tài)硬盤(pán)跑分和官方標(biāo)稱的速度差不多,并且空盤(pán)半盤(pán)滿盤(pán)三個(gè)狀態(tài)下跑分速度都沒(méi)有明顯掉速,或者只有滿盤(pán)狀態(tài)下才會(huì)有不嚴(yán)重的掉速,那么這個(gè)盤(pán)的質(zhì)量還是很不錯(cuò)的。如果半盤(pán)的情況下開(kāi)始掉速,但不嚴(yán)重,那么這個(gè)盤(pán)的質(zhì)量還可以。如果半盤(pán)或者寫(xiě)入量大一點(diǎn)就開(kāi)始嚴(yán)重掉速,那么這個(gè)固態(tài)硬盤(pán)的質(zhì)量就需要好好考慮了。

    HD Tune Pro:測(cè)出緩?fù)馑俣群途彺嫒萘?/h1>

    上一個(gè)測(cè)試,算上填滿容量的時(shí)間需要蠻久的,特別是當(dāng)一些固態(tài)硬盤(pán)緩?fù)馑俣缺容^慢的時(shí)候,整個(gè)過(guò)程還是挺煎熬的。而且要進(jìn)行 5,6 個(gè)步驟,還挺麻煩。如果你想要簡(jiǎn)單直接一點(diǎn)就能測(cè)出最好的速度和緩?fù)馑俣龋槺氵€能大概估算出緩存容量,那么可以試試使用 HD Tune Pro。

    HD Tune Pro 界面

    HD Tune Pro 原本是為測(cè)試機(jī)械硬盤(pán)而設(shè)計(jì)的,所以對(duì)于固態(tài)硬盤(pán)的測(cè)試數(shù)據(jù)僅供參考。但它有一個(gè)優(yōu)點(diǎn),可以設(shè)置自動(dòng)寫(xiě)入不同類(lèi)型的文件直到達(dá)到特定的硬盤(pán)容量來(lái)測(cè)試。并且測(cè)試的結(jié)果有很明確直觀的圖表,這樣就很方便,我們看出緩存內(nèi)和緩存外的速度,通過(guò)跌下來(lái)的那一瞬間,我們還可以判斷出固態(tài)硬盤(pán)大概的緩存容量

    SATA 固態(tài)硬盤(pán) S500 寫(xiě)速度與緩存容量

    SATA 固態(tài)硬盤(pán) S500 讀速度與緩存容量

    NVMe4.0 固態(tài)硬盤(pán) P7000 寫(xiě)速度與緩存容量

    NVMe4.0 固態(tài)硬盤(pán) P7000 讀速度與緩存容量

    HD Tune Pro 的使用有一點(diǎn)需要注意,就是需要硬盤(pán)沒(méi)有被格式化而且沒(méi)有分區(qū),不然選擇寫(xiě)入的時(shí)候就會(huì)提示寫(xiě)入已被禁用。如果已經(jīng)建好分區(qū)卷,可以在 Windows 的磁盤(pán)管理里面選擇對(duì)應(yīng)的磁盤(pán)右鍵選擇刪除卷就可以了。另外軟件默認(rèn)的塊大小是 64KB,與其他測(cè)試軟件對(duì)比時(shí)塊大小要對(duì)應(yīng)才可以

    對(duì)應(yīng)的固態(tài)硬盤(pán)要未分配才行

    實(shí)際復(fù)制測(cè)試

    很多同學(xué)覺(jué)得這樣子測(cè)試耗時(shí)也比較長(zhǎng),不如我直接拿大文件來(lái)復(fù)制粘貼測(cè)試算了。雖然這樣子也能測(cè)試出實(shí)際的使用場(chǎng)景,但前提是你必須保證大文件所在的原始盤(pán)讀取速度要大于目標(biāo)盤(pán)的寫(xiě)入速度,無(wú)論你是測(cè) 4K 還是連續(xù)讀寫(xiě)都是一樣。比如極端一點(diǎn),你從一個(gè)機(jī)械硬盤(pán)復(fù)制 50GB 的電影到 NVMe 固態(tài),那么你測(cè)出來(lái)的寫(xiě)入速度就只有 100MB/S 左右,之所以使用測(cè)試軟件,就是因?yàn)?/span>測(cè)試軟件它的測(cè)試文件是生成在運(yùn)行內(nèi)存里的,速度保證能達(dá)到最快

    保證原始盤(pán)比目標(biāo)盤(pán)快的情況下,我們只需要在原始盤(pán)準(zhǔn)備大約 30~50G 的單個(gè)文件和 1000 個(gè)小文件(比如圖片或者小說(shuō)),就可以通過(guò)反復(fù)復(fù)制查看緩存內(nèi)與緩存外的速度了。

    空盤(pán)情況下,如果速度再?gòu)?fù)制某個(gè)文件的時(shí)候突然掉下來(lái),那么這時(shí)候查看固態(tài)硬盤(pán)已用容量,大概就是固態(tài)硬盤(pán)緩存的大小了。

    測(cè)試緩?fù)馑俣鹊囊饬x

    有些朋友可能會(huì)問(wèn)了,我們?nèi)粘J褂霉虘B(tài)硬盤(pán)基本都沒(méi)有這么大的文件或者這么長(zhǎng)時(shí)間的讀寫(xiě),那么測(cè)試緩?fù)馑俣群途彺嫒萘窟€有意義嗎?

    不管我們自己跑,還是查看別人的評(píng)測(cè),緩存容量都是很有必要測(cè)試的一項(xiàng),雖然一般緩存我們用戶日常也夠用了,通常也不會(huì)有很多寫(xiě)入超過(guò)緩存大小文件的場(chǎng)景。不過(guò)如果是電影文件或者安裝系統(tǒng)游戲的時(shí)候,還是有可能跑出真實(shí)速度,所以我們平時(shí)也是要測(cè)試固態(tài)硬盤(pán)緩存外速度的,如果緩存外的速度特別爛,那這個(gè)固態(tài)用料和廠商的良心也好不到哪里去。而且首先既然緩存是比較快的,那么同樣價(jià)格買(mǎi)到的固態(tài)硬盤(pán),緩存容量和緩存外速度自然是越大越好

    上面幾種測(cè)試方法,一般都是給用戶或者媒體簡(jiǎn)單測(cè)試一下使用的,想要查看更詳細(xì)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)或者做更專業(yè)的測(cè)試,可以使用 FIO 等這類(lèi)專業(yè)的儲(chǔ)存設(shè)備測(cè)試軟件,不過(guò)它們通常沒(méi)有安裝包下載,需要自己根據(jù)使用平臺(tái)去編譯源代碼,使用的時(shí)候也是要用命令行,普通用戶用我推薦的軟件方法去測(cè)試就足夠了。

    相關(guān)文獻(xiàn):

    [1]. 英睿達(dá) Crucial 官方的簡(jiǎn)單固態(tài)硬盤(pán)測(cè)試方法。
    [2]. 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 36355-2018《信息技術(shù) 固態(tài)盤(pán)測(cè)試方法》
    [3]. 希捷科技 Seagate 的固態(tài)硬盤(pán)性能測(cè)試方法。
    [4]. JEDEC 固態(tài)技術(shù)學(xué)會(huì)發(fā)表的固態(tài)硬盤(pán)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和固態(tài)硬盤(pán)負(fù)載測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。

    機(jī)械硬盤(pán)和固態(tài)硬盤(pán)的優(yōu)缺點(diǎn)及使用場(chǎng)景

    到這里你已經(jīng)基本上了解完了機(jī)械硬盤(pán)和固態(tài)硬盤(pán)的原理結(jié)構(gòu),還有常見(jiàn)的參數(shù)。這一小節(jié)我們就來(lái)對(duì)比一下它們兩個(gè)之間的優(yōu)缺點(diǎn),以及推薦的使用場(chǎng)景。

    以下討論的優(yōu)缺點(diǎn)均截止于文章發(fā)布前,討論的設(shè)備僅限民用普及的儲(chǔ)存設(shè)備。

    尺寸

    尺寸方面固態(tài)硬盤(pán)十分占優(yōu),即使是 2.5 英寸機(jī)械硬盤(pán)制作成的移動(dòng)硬盤(pán),加上保護(hù)措施等外殼仍然會(huì)比銀行卡大上不少。而固態(tài)硬盤(pán)只需要將顆粒和電路板集成度做高,就可以做得非常小,即使是比較大的 2280 NVMe 固態(tài)硬盤(pán)加上外殼,體積仍然只有機(jī)械硬盤(pán)的幾分之一。

    所以固態(tài)硬盤(pán)十分適合放到筆記本,平板等等便攜式設(shè)備里面。而機(jī)械硬盤(pán)現(xiàn)在的用途越來(lái)越偏向大容量的存儲(chǔ)設(shè)備,比如臺(tái)式機(jī)和 NAS。

    價(jià)格/容量

    儲(chǔ)存設(shè)備價(jià)格通常是以每 GB 多少元為標(biāo)準(zhǔn)。

    機(jī)械硬盤(pán)方面,隨著 16TB 甚至 18TB 機(jī)械硬盤(pán)的出現(xiàn),讓機(jī)械硬盤(pán)的每 GB 價(jià)格降到了一毛多左右,這個(gè)價(jià)格是固態(tài)硬盤(pán),暫時(shí)還追不上來(lái)的。

    但是通過(guò)使用 QLC 顆粒還有其他一些技術(shù),固態(tài)硬盤(pán)的價(jià)格也迅速下降,現(xiàn)在每 GB 價(jià)格低的也只有 5 毛不到。

    容量方面也是類(lèi)似,目前機(jī)械硬盤(pán)的容量在 20TB 左右,而固態(tài)在 8-12TB,雖然未來(lái)兩個(gè)類(lèi)型都會(huì)有廠商推出更大容量的產(chǎn)品(機(jī)械硬盤(pán)和固態(tài)硬盤(pán)都有 100TB 的產(chǎn)品問(wèn)世了),但高容量都會(huì)帶來(lái)一些妥協(xié)的問(wèn)題,比如機(jī)械硬盤(pán)的疊瓦和固態(tài)硬盤(pán)的顆粒速度與壽命。

    寫(xiě)入/讀取

    這方面就是固態(tài)硬盤(pán)的天下了,機(jī)械硬盤(pán)的機(jī)械結(jié)構(gòu)決定了它的速度達(dá)不到太快,每次讀取和寫(xiě)入都需要幾次等待和物理移動(dòng),完成每次請(qǐng)求都要幾十毫秒;固態(tài)硬盤(pán)的全電氣化和量子隧穿效應(yīng)讓讀寫(xiě) I/O 速度可以達(dá)到納秒級(jí)別。

    另外也大家有沒(méi)有發(fā)現(xiàn),因?yàn)樽x寫(xiě)都是相同的機(jī)械結(jié)構(gòu)和類(lèi)似的原理,機(jī)械硬盤(pán)是不分讀取寫(xiě)入速度的,讀取和寫(xiě)入通常都差不多;而固態(tài)硬盤(pán)因?yàn)樽x寫(xiě)原理和實(shí)現(xiàn)方法稍有不同,導(dǎo)致讀取和寫(xiě)入速度通常都是不一樣的。

    耐用性與數(shù)據(jù)恢復(fù)

    耐用性方面也是固態(tài)硬盤(pán)比較占優(yōu)勢(shì),還是因?yàn)楣虘B(tài)硬盤(pán)沒(méi)有機(jī)械結(jié)構(gòu),所以不會(huì)因?yàn)檎饎?dòng)跌落影響工作,把機(jī)械硬盤(pán)的磁頭臂離盤(pán)面只有幾十納米,工作的時(shí)候一旦跌落或者有大的震動(dòng),磁頭臂很容易就刮到盤(pán)面,直接把觸碰部分的數(shù)據(jù)報(bào)廢。即使機(jī)械硬盤(pán)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的壽命比較長(zhǎng),但日常使用的情況下,機(jī)械硬盤(pán)和固態(tài)硬盤(pán)的壽命都是以 10 年為單位,所以這方面不用太多考慮。

    但數(shù)據(jù)恢復(fù)方面是機(jī)械硬盤(pán)的強(qiáng)項(xiàng),一來(lái)是機(jī)械硬盤(pán)刪除數(shù)據(jù)不是直接刪除,而是先標(biāo)記對(duì)應(yīng)區(qū)域可以寫(xiě)入。這樣在這塊區(qū)域沒(méi)有新的數(shù)據(jù)寫(xiě)入之前原本的數(shù)據(jù)還在上面,可以通過(guò)特殊的方法提取出來(lái)。即使有新的數(shù)據(jù)覆蓋寫(xiě)入,之前的磁顆粒還會(huì)殘留一些「數(shù)據(jù)陰影」在上面,技術(shù)比較高的數(shù)據(jù)恢復(fù)公司還是有可能恢復(fù)數(shù)據(jù)(詳細(xì)內(nèi)容會(huì)在數(shù)據(jù)恢復(fù)章節(jié)介紹)。

    固態(tài)硬盤(pán)就不一樣了,寫(xiě)入之前需要先擦除塊,擦除之后塊上的所有儲(chǔ)存單元的電子都跑掉了,加上垃圾回收機(jī)制和 TRIM 功能會(huì)在空閑時(shí)把塊擦除,所以一旦數(shù)據(jù)被覆蓋,除非第一時(shí)間拔出固態(tài)硬盤(pán)斷電,不然基本上是沒(méi)有可能恢復(fù)回來(lái)了。SLC 可能還有牛逼的數(shù)據(jù)恢復(fù)公司根據(jù)殘留電子量推斷原來(lái)的數(shù)據(jù),MLC 以上的多層儲(chǔ)存單元基本上沒(méi)戲了。

    掉速

    機(jī)械硬盤(pán)和固態(tài)硬盤(pán)都會(huì)掉速,但是原因卻不一樣。機(jī)械硬盤(pán)掉速主要是在文件碎片方面,而固態(tài)硬盤(pán)掉速主要?jiǎng)t是因?yàn)榫彺妗5词构虘B(tài)硬盤(pán)用到緩存外,我們?nèi)粘E龅奖容^多的情景 —— 4K 讀寫(xiě)能力仍然好于大部分機(jī)械硬盤(pán)。

    機(jī)械硬盤(pán)換固態(tài)硬盤(pán)的提升

    很多人認(rèn)為把機(jī)械硬盤(pán)換成固態(tài)硬盤(pán),然后把系統(tǒng)裝在固態(tài)硬盤(pán)里,只是提升了開(kāi)機(jī)速度,但其實(shí)除了開(kāi)機(jī)速度和復(fù)制文件變快,整個(gè)系統(tǒng)的反應(yīng)都會(huì)因此提升。原因部分是因?yàn)楣虘B(tài)硬盤(pán)更快的讀寫(xiě)速度,但更直接的原因是固態(tài)硬盤(pán)更高的 I/O 數(shù)

    我們?nèi)粘T诓僮飨到y(tǒng)上運(yùn)行軟件游戲,除了操作系統(tǒng)在不斷的調(diào)用系統(tǒng)目錄里面的各種庫(kù)文件,軟件和游戲本身也在不停的訪問(wèn)自己安裝目錄里面的文件。

    比如我們 Chrome 瀏覽器訪問(wèn)少數(shù)派首頁(yè),表面上看只是一個(gè)網(wǎng)頁(yè),但瀏覽器需要加載很多個(gè)腳本文件、樣式文件、還有網(wǎng)頁(yè)上的每一張圖片等等的各種資源。

    這些資源不僅數(shù)量眾多,其實(shí)容量也不小,用瀏覽器的開(kāi)發(fā)者模式就可以看到,每加載一個(gè)網(wǎng)頁(yè)就要往硬盤(pán)上寫(xiě)入幾十 MB 的數(shù)據(jù)。資源被加載后,瀏覽器會(huì)先把它們放在硬盤(pán)上的一個(gè)緩存目錄里面,等全部加載完再運(yùn)行上面的代碼并圖片顯示出來(lái)。之前我們學(xué)到這幾百個(gè)小文件考驗(yàn)的是什么?沒(méi)錯(cuò)就是 4k 讀寫(xiě)能力,而固態(tài)硬盤(pán)的同樣時(shí)間內(nèi)完成的 I/O 請(qǐng)求是機(jī)械硬盤(pán)的幾百倍甚至幾千倍,所以同樣的幾百個(gè)資源,放到緩存目錄和讀取用時(shí)只是機(jī)械硬盤(pán)的幾百分之一甚至幾千分之一,最后我們用戶感受到的效果是什么 —— 就是加載網(wǎng)頁(yè)變快了

    你看機(jī)械硬盤(pán)換成固態(tài)硬盤(pán)甚至能讓網(wǎng)頁(yè)加載變快。不僅如此,打開(kāi)關(guān)閉軟件、登錄退出軟件、加載保存工程文件、游戲加載地圖等等日常操作都會(huì)變快不少,綜合到用戶體驗(yàn)上就是感覺(jué)整個(gè)系統(tǒng)反應(yīng)都變快了。

    不同類(lèi)型硬盤(pán)的適合人群和應(yīng)用場(chǎng)景

    中和機(jī)械硬盤(pán)和固態(tài)硬盤(pán)的優(yōu)缺點(diǎn),以及日常使用人群的用途,我來(lái)給大家講講不同類(lèi)型硬盤(pán)適合的人群和場(chǎng)景。

    機(jī)械硬盤(pán)

    影音發(fā)燒友和不放到本地就不放心的用戶,那么非常推薦使用機(jī)械硬盤(pán),更便宜同時(shí)容量更大,盡量不要使用固態(tài)硬盤(pán),因?yàn)轭l繁寫(xiě)入顆粒壽命本來(lái)就短,而喜歡下載用戶很快把剩余容量用到很小,反復(fù)擦寫(xiě)剩下的部分導(dǎo)致固態(tài)硬盤(pán)壽命更加短。

    省錢(qián)專家/辦公用戶,不是所有用戶都需要很快的速度,如果你的需求只是組一臺(tái)用來(lái)辦公或者輕度影音娛樂(lè)的電腦,不玩游戲,偶爾看看電影,那么固態(tài)硬盤(pán)也是一個(gè)不必要的選項(xiàng),畢竟垃圾固態(tài)硬盤(pán)便宜,小容量的機(jī)械硬盤(pán)更便宜。

    工程專業(yè)/安防監(jiān)控,工程專業(yè)的學(xué)生或者業(yè)內(nèi)人員往往會(huì)有一大堆像鬼那么大的工程文件,這個(gè)時(shí)候同時(shí)滿足大容量?jī)?yōu)先和 4K 讀寫(xiě)能力沒(méi)有那么重要兩個(gè)條件,機(jī)械硬盤(pán)就是一個(gè)不錯(cuò)的選擇;另外像是安防監(jiān)控這些需要不停連續(xù)讀寫(xiě),容量滿之后還要滾動(dòng)擦寫(xiě)的領(lǐng)域,上面我們已經(jīng)提到了固態(tài)硬盤(pán)連續(xù)讀寫(xiě)壽命能有多短,機(jī)械硬盤(pán)就是唯一選擇。

    NAS 和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù),這是機(jī)械硬盤(pán)另一個(gè)典型的應(yīng)用場(chǎng)景,就是容量大 + 斷電保存 + 數(shù)據(jù)安全,畢竟固態(tài)硬盤(pán)一旦出錯(cuò)或者誤刪除里面的數(shù)據(jù)基本就不用期待著能找回來(lái)了。同時(shí)機(jī)械硬盤(pán)的磁化是永久的,同時(shí)固態(tài)硬盤(pán)斷電之后閃存顆粒里面的電子會(huì)慢慢流失,QLC 固態(tài)硬盤(pán)在實(shí)際生活中往往幾年后就會(huì)開(kāi)始丟失數(shù)據(jù)。

    可以使用像 aigo H809 這樣的 2TB 移動(dòng)機(jī)械硬盤(pán),不僅花一點(diǎn)錢(qián)能裝很多數(shù)據(jù),也能隨時(shí)帶走。

    aigo H809 2TB 移動(dòng)機(jī)械硬盤(pán)

    SATA/低速固態(tài)

    經(jīng)常出差的商務(wù)辦公人士,他們的數(shù)據(jù)比較重要也比較多,同時(shí)經(jīng)常出差,最好就是把筆記本里面的機(jī)械硬盤(pán)全部換成固態(tài)硬盤(pán),防止經(jīng)常旅途中的忘記休眠或者關(guān)機(jī)筆記本的意外和震動(dòng)讓機(jī)械硬盤(pán)損壞。但他們的關(guān)注點(diǎn)主要在數(shù)據(jù)安全上,不想要 U 盤(pán)那么慢的速度但也沒(méi)有很多大文件需要經(jīng)常復(fù)制,特別是商務(wù)人士換設(shè)備的頻率比較低,用上最新設(shè)備的比例很低,這個(gè)時(shí)候 SATA 接口的固態(tài)硬盤(pán)就是一個(gè)很實(shí)惠的選擇。

    固態(tài)硬盤(pán)當(dāng)移動(dòng)硬盤(pán)用的人,很多人需要更高速度更耐用的移動(dòng)硬盤(pán),同時(shí)現(xiàn)在除了雷電接口其它接口的速率上限往往不高,即使是 USB3.1 接口速度上限也只有 1.25GB/S,用 SATA 接口的固態(tài)硬盤(pán)加上硬盤(pán)盒作為移動(dòng)硬盤(pán)使用就很合適。其實(shí)市面上很多固態(tài)移動(dòng)硬盤(pán)產(chǎn)品就是這樣做的,拆開(kāi)外殼以后就是完整的一個(gè) SATA 固態(tài)硬盤(pán)。

    舊機(jī)升級(jí),直到現(xiàn)在仍然有很多人在使用沒(méi)有 M.2 高速儲(chǔ)存接口的設(shè)備,比如給父母用的電腦或者學(xué)校教室用的教學(xué)電腦,雖然不需要很快的讀寫(xiě)速度,但又想提升現(xiàn)有設(shè)備的體驗(yàn)。這個(gè)時(shí)候就可以先上低速固態(tài),低速只是相對(duì)于高端固態(tài)來(lái)講,對(duì)比機(jī)械硬盤(pán)仍然是幾十倍的提升,能夠明顯提升舊設(shè)備的反應(yīng)速度。

    單機(jī)游戲玩家,這是低速固態(tài)硬盤(pán)的一個(gè)經(jīng)典使用場(chǎng)景 —— 儲(chǔ)存不太重要的數(shù)據(jù),同時(shí)對(duì)讀寫(xiě)速度都有要求。單機(jī)游戲容量越來(lái)越大,同時(shí)主機(jī)游戲玩家也在追求更好的游戲體驗(yàn),用低速的固態(tài)硬盤(pán)就能獲得幾百倍與機(jī)械硬盤(pán)的 4K 讀寫(xiě)能力,同時(shí)用較低的價(jià)格獲得較大的容量。

    所以像是 aigo 固態(tài)硬盤(pán) S500 或者 aigo 移動(dòng)固態(tài)硬盤(pán) S7 Pro 這樣子的設(shè)備就很適合上面幾種用戶了。比銀行卡還小的體積加上輕薄機(jī)身,固態(tài)硬盤(pán)不怕摔不怕晃,價(jià)格便宜同時(shí)擁有優(yōu)秀 4K 讀寫(xiě)能力加上 1TB 的大容量,既可以做商務(wù)人士的第二文檔庫(kù),也可以做游戲玩家的移動(dòng)游戲庫(kù)。

    aigo 移動(dòng)固態(tài)硬盤(pán) S7 Pro

    NVMe/高速固態(tài)

    系統(tǒng)盤(pán)/移動(dòng)系統(tǒng)盤(pán),我們用計(jì)算機(jī)就是在用操作系統(tǒng)和各種軟件,所以系統(tǒng)盤(pán)一定要用你預(yù)算以內(nèi)能買(mǎi)到最快的固態(tài)硬盤(pán),插在你主板上最快的接口上。最近所有儲(chǔ)存設(shè)備再快也快不過(guò)處理器和運(yùn)行內(nèi)存,完全沒(méi)有性能過(guò)剩的問(wèn)題,能買(mǎi)多快使用體驗(yàn)就能提升多少。

    攝影師/數(shù)字畫(huà)家,對(duì)于攝影師和數(shù)字畫(huà)家這種,靠影像來(lái)工作的人,隨著工作經(jīng)驗(yàn)的積累帶來(lái)的還有成千上萬(wàn)張圖片。這個(gè)時(shí)候連低速固態(tài)硬盤(pán)都已經(jīng)滿足不了需求,必須上高速固態(tài)硬盤(pán)才能讓工作流變得流暢。

    影視行業(yè)人士/音樂(lè)工作者,對(duì)于影視行業(yè)和音樂(lè)工作者這種專業(yè)領(lǐng)域來(lái)說(shuō),經(jīng)常需要加載大量的素材,不僅容量大數(shù)量還多,對(duì)儲(chǔ)存設(shè)備讀寫(xiě)速度還有 4K 能力都有極高的要求,基本上都是能上多好就上多好,畢竟在專業(yè)領(lǐng)域速度快一點(diǎn),賺錢(qián)就多一點(diǎn)。另外固態(tài)硬盤(pán)還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是安靜,沒(méi)有機(jī)械硬盤(pán)那種咔噠咔噠的讀取聲音,能夠讓創(chuàng)作者更好地集中注意力。

    其實(shí)對(duì)于所有工作需要經(jīng)常和數(shù)字設(shè)備打交道的人來(lái)講,都應(yīng)該選擇盡量快的固態(tài)硬盤(pán)。畢竟效率就是金錢(qián),對(duì)于效率提升賺來(lái)的錢(qián)來(lái)講,高速固態(tài)最大的缺點(diǎn) —— 貴,也就顯得微不足道了。

    重度/職業(yè)游戲玩家,對(duì)于重度游戲玩家和職業(yè)選手來(lái)講,高速固態(tài)就意味著進(jìn)入游戲更快,加載地圖更快,死掉之后重生更快,傳送更快,經(jīng)常玩游戲的話不僅能省下可觀的時(shí)間,也能讓玩游戲更加舒服。現(xiàn)在的游戲也越來(lái)越偏向高速固態(tài)優(yōu)化,像是 PS5 和 XBox 今年都以超高速固態(tài)、無(wú)縫切換地圖和快速恢復(fù)游戲?yàn)橘u(mài)點(diǎn),以后超高速固態(tài)將會(huì)成為游戲玩家的剛需。

    不差錢(qián)的土豪,最后一種自然就是各位不差錢(qián)的土豪了,什么原理結(jié)構(gòu)通通都不重要,直接上最貴的。至少在儲(chǔ)存設(shè)備這個(gè)領(lǐng)域,最貴的就是最好的這句話大部分時(shí)候是適用的,所以各位不差錢(qián)的土豪們直接上最好的就行。

    高速固態(tài)可以試試 aigo 的 P3000/5000 系列高速 NVMe 固態(tài)硬盤(pán),甚至可以直接往 PCIe 槽插一張 P3000A 企業(yè)及固態(tài),什么都不用介紹了,想要用比較低的價(jià)格買(mǎi)到參數(shù)比較頂級(jí)的固態(tài),選這幾個(gè)很 OK。

    aigo P5000

    高速固態(tài)還可以更好地戰(zhàn)未來(lái),比如等未來(lái)微軟的 Direct Storage 普及之后,PCIe4.0 的重要性就會(huì)更加突出,用了一陣子的高速固態(tài)還能發(fā)揮出更高的性能。

    我在查找資料的時(shí)候,居然還發(fā)現(xiàn)有 NVMe 機(jī)械硬盤(pán)這種神奇的東西。大家也可以去搜一下相關(guān)的信息,如果有機(jī)會(huì)我會(huì)把它放到最后一章講一下。

    總結(jié)

    到這里,我用兩章的篇幅給大家非常全面地介紹了固態(tài)硬盤(pán)的原理,結(jié)構(gòu)還有參數(shù),還給大家對(duì)比了一下機(jī)械硬盤(pán)和固態(tài)硬盤(pán)的優(yōu)缺點(diǎn),同時(shí)針對(duì)不同受眾和情景做了推薦。可以說(shuō)看到這里的你,已經(jīng)比絕大部分人都要更加了解固態(tài)硬盤(pán)這個(gè)領(lǐng)域了。

    在下一章,我們將介紹運(yùn)行內(nèi)存、內(nèi)存卡、手機(jī)內(nèi)存芯片等其他存儲(chǔ)設(shè)備的參數(shù)原理,接著就要進(jìn)入大家最感興趣的選購(gòu)和使用的環(huán)節(jié)啦。

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