隨著固態硬盤的崛起,價格也是越來越低,裝機搭配一塊固態硬盤成為了幾乎所有電腦的標配。PC電腦硬件之間的木桶效應,本來機械硬盤時代的短板被固態硬盤彌補了一段,但是固態硬盤的結構簡單,制造技術低,如果你愿意,自己也能DIY一塊固態硬盤,然而這也間接導致市場魚龍混雜,如何選購成為了一個難題。但是不用擔心,因為有一句經典的話可以解決任何問題,加錢可以解決你百分之99的問題,如果不能解決,可能是錢加的不夠多。
我以前也寫了簡單的固態硬盤的選購,也寫過一篇評測,還是覺得加錢真的什么都不是事,雖然這樣,但是還是為了那些喜歡再深入一些的小伙伴寫下這篇文章。
內部組成
SSD簡單說由五部分構成:主控芯片,閃存,外置緩存顆粒,PCB板以及外殼。
主控:主控類似于CPU進行固態硬盤的內部運算,主控很重要。
閃存:存儲小姐姐的地方。
外置緩存:某些型號沒有外置緩存,有些集成在主控內部,有些特殊設計不需要很大緩存所以沒有,類似于內存。
SLC緩存:大幅提升固態硬盤爆發速度的技術。
PCB板:把主控、閃存顆粒、外置緩存顆粒等其他芯片焊接在上面的的板子,類似于主板。
外殼,鐵殼子或者塑料盒子。
一 閃存顆粒(最灰色的地方)
1 閃存顆粒廠商
三星鎂光海力士東芝等等,最大的就是三家,三星、英特爾(鎂光,合作建廠)、東芝。其他顆粒也有美光的大S顆粒,還有其他的一些封裝廠,例如威剛,群聯。能生產顆粒最重要的晶圓的就是那么最大的三家,其他廠家要么生產的少,要么就是拿生產的晶圓自己封裝成你所能看到的閃存顆粒。
2 顆粒類型
眾所周知的SLC、MLC、TLC、QLC以及特殊的3D Xpoint閃存顆粒。
3 顆粒的簡單原理
不同的閃存顆粒簡單點說就是單位面積儲存的數據不同,增加儲存的數據量,可以增加單位面積的數據儲存上限,但是會造成壽命和性能的降低。
SLC顆粒:NAND閃存的始祖,具有十萬次的P/E壽命,(就是十萬次擦寫壽命,就是相當于把盤寫滿,然后刪除),同時具有很高的速度,但是成本高,單位密度低,民用幾乎看不到。
MLC顆粒:具有3000——10000次的P/E壽命,速度表現尚可,不過主流市場現在也很少了,能買到的要么二手,要么大船貨,已經基本退出了主流市場,但是還是可以買到的,價格中等。
TLC顆粒:具有500-1000次的P/E壽命,速度較慢,但是有SLC緩存的加持,短時間速度表現也很不錯,加上有很多針對TLC的主控芯片,為2TLC普及添磚加瓦。家用主流市場現在幾乎都是TLC顆粒,但是商用或者大型數據處理中心還是以MLC,SLC為主。
QLC顆粒:最近出現的顆粒,在市場上還是較少的,但是壽命和速度表現較差,暫時不推薦,如果日后技術成熟了,買來作為倉庫還是不錯的。
Intel 3D xpoint顆粒:具有極高的壽命,民用可以作為傳家寶級別,介于DRAM和NAND之間的速度,第一代約有1%DRAM的速度,但是那也比NAND強非常多,隨機讀寫性能碾壓NAND。
原理:閃存顆粒原理很復雜,后面如果大家有興趣我可以把我以前看過的資料搬運過來,簡單點說就是閃存顆粒如果要數據讀寫,需要將電子穿過一個類似電容的場,不然電子亂跑,加電壓以后電子順著場做運動穿過電容中間的二氧化硅,然后讀寫數據。就像一道水閘,加電壓水閘降低,水就流過去了。(可能不是很準確,但是這是我能想到的最簡單的方法,有點硬核),這里附上一張網上找到的圖,幫助理解。
SLC閃存有0、1兩種狀態,可以表示1bit數據;MLC閃存有11、10、01、00四種狀態,可以表示2bit數據;TLC閃存有111、110、101、100、011、010、001、000八種狀態,可以表示3bit數據,說這些和耐用性有什么關系呢?問題在于,閃存單元每次編程或擦除的電子穿越過程都會導致硅氧化物的損耗。這東西本來就只有區區10納米的厚度,每進行一次電子穿越就會變薄一些。也正因為如此,硅氧化物越來越薄,耐用性自然就更差了。
硅氧化物損耗得差不多之后,原子鍵就會斷裂,部分電子可能會在穿越過程中被困在氧化物中,導致負電荷積累,使得閃存單元再次編程的時候抵消控制柵極的部分電壓。擦寫時間也會因此延長,因為在達到何時的電壓之前需要更長時間、更高的加壓。主控制器是無法改變編程和擦寫電壓的。如果原本設計的電壓值工作異常,主控就會嘗試不同的電壓,這自然需要時間,也會給硅氧化物帶來更多壓力。
簡單地說,SLC的電壓狀態最少,可以容忍電壓的更大變化,MLC的四種狀態也基本可以接受,TLC的八種就太多了,電壓可變余地很小。在不清楚確切的所需電壓之時,就不得不將同樣的電壓分成八份(SLC、MLC分別只要兩份和四份)。在使用過程中,編程和擦寫一個TLC閃存單元所需要的時間也越來越長,最終達到嚴重影響性能、無法接受的地步,閃存區塊也就廢了。(這段網上找到的,我覺得寫的不錯,講的很清楚明白)
4 顆粒封裝
其實顆粒并不是所看到的一個大黑片,里面其實是一個晶圓小塊,然后外面是黑色樹脂包裹保護以及一些走線
整體過程是:晶圓廠挑選晶圓——切割——再次檢測——封裝。
晶圓第一步挑選完后會有一部分被淘汰,這部分通過某些渠道流出,下游廠商切割,屏蔽壞的部分,成為黑片。
第二步切割以后,將切壞了的淘汰,被下游封裝廠得到,封裝后成為白片,例如大S顆粒,白片比黑片好,不是不能用,但這是好的白片,差的白片一般用去做儲存卡,U盤等,但是還是有廠商做固態硬盤。差的白片和黑片差不多,白片不能一棒子打死,但是也不能直接武斷同意。
第三步再次檢測后留下的就是正片,正片廠商封裝完成后就成為了我們看到的顆粒。
二 主控
如果將顆粒比作馬,那么主控就是鞭子,驅使管理顆粒。沒有主控,顆粒只能是莽夫。一個好的固態硬盤,一般主控也不會很差。主控廠商有三星(對,又是三星),Intel,慧榮,美滿(Marvell,也稱馬牌),群聯(phison),智威等。
一般三星的主控只用在自家的固態硬盤上,Intel研究出來也是只給自己家企業級固態用。
主控功能
SLC緩存:將TLC變成只儲存1bit的數據,那么這塊就成為了SLC緩存,但是畢竟TLC終究是TLC,緩存用完后便會原形畢露。
TRIM:TRIM,垃圾回收機制,因為固態硬盤和機械硬盤寫入擦除方式不同,固態硬盤寫入數據最小是page頁,擦除就是block塊,類似于寫入是可以寫入1KB數據,但是擦除時不能只擦除1KB,需要擦除100KB(舉例,實際不是這樣的大小)。所以需要把部分沒用的數據挪到一起,湊夠一個塊,然后一次擦除。七彩虹有一款SL500就沒有這個功能,我用過,那是一個陽光明媚的下午,我用著PSXD的整機,關機以后卻發現再也打不開了,然后通過排除,確定問題是固態,嗯,就是這樣,那臺電腦我只用了半年,10次P/E都沒到,現在它的配件應該隨著咸魚散落到了全國各地。固態應該進入了垃圾堆,早知道我把顆粒留下來說不動以后能做個U盤,都怪當初年少無知。。。。。。
磨損均衡:一個塊不能一直擦除寫入,需要大家雨露均沾,不然一直用一個塊,容易用壞了,這就是磨損均衡。
三 接口以及協議
接口決定了速度的上限,不管你固態實際多快。
接口:SATA和mSATA,M.2,PCIE這四個常見的
協議:SATA和部分走SATA通道的M.2固態對應AHCI協議。走PCIE通道的M.2就是NVME協議。
1 SATA和mSATA接口
SATA在臺式機上是必定有的一個接口,mSATA在比較老的筆記本上有,大概4年前的應該就是這個接口較多,如果是老的三四代U,稍微好一些的本子應該有這個接口,我的一個本子就有,不過后來少見了,因為有了M.2接口。SATA現在基本是3.0和2.0的較多,理論上2.0是3Gbps,3.0速度6Gbps,能夠達到750MB/S的速度,實際上大部分都是500M/S,也有少于這個的廉價硬盤。
2 M.2接口
關于M.2接口的說明M.2接口有兩種B-key和M-key,后者是走PCIEx4通道,前者x2通道,速度不太一樣,體驗差不多。以前我的這塊金士頓A1000就是Bkey,有兩個缺口,正面看缺口在左邊是Bkey陣腳是6個。下面的PM981是Mkey,缺口在右邊,針腳5個。
3 PCIEx4通道
吧PCIEx4固態做到PCIE插卡上,可以增加體積增強散熱以及其他功能,例如斷電保護等。同時也能獲得直通CPU的PCIE通道,獲得更快的速度提升,但是較低的平臺會和顯卡搶占通道,畢竟直通CPU的PCIE通道很珍貴。一般其他的都是南橋提供的,速度比不上直連的。
四 DRAM緩存
SSD的DRAM緩存作用是儲存 映射表數據,有些固態硬盤沒有外置的緩存,但是集成在主控內部,叫做SRAM。映射表數據就像是一個賬本,記錄著顆粒哪些地方儲存著什么數據,哪些是沒用的數據,在垃圾回收時可以方便很多。
這部分緩存還有緩沖作用,如果要在510KB無效空間中存放4KB數據,需要先擦除512KB,再寫入4KB,緩存可以存儲多個4KB數據,等到一定量后一次擦除寫入,減小寫放大。可以可到近乎順序寫入的速度。
五 掉電保護
掉電保護可以保護SSD中正在讀寫的數據,簡單點說就是有一些掉電保護電容,供電時電容充電,意外斷電后電容放電,讓固態硬盤把未完成的數據完成,再映射表中做好記錄,使固態硬盤通電后還能繼續使用。一般民用數據沒那么重要,考慮到成本原因,也是售價原因,家用的沒這個功能,但是PCIE直連CPU的固態硬盤有,但是有一個這類硬件的通用缺點,那就是貴。一般這個功能企業級SSD都有。
六 OP容量
固態硬盤除了能看到的那部分空間,還有一部分隱藏空間,這部分就是OP容量。當部分SSD原來的空間損壞后,這些隱藏的空間頂上去來提升SSD壽命。
七 其他
寫放大:前面提到過,如果要在512KB無效空間中存放4KB數據,需要先擦除512KB,再寫入4KB,這就是寫放大,寫入4KB,卻要擦除512KB,這是128倍的放大,不過一般沒有這么極端,寫放大造成了不必要的擦除,降低壽命。擦一次是這么久,如果是很多次呢,那么浪費的時間就體現在速度上,降低了性能。所以減小寫放大不僅提升性能,還延長壽命。
OP空間:雖然OP空間越大越好,但是高于一定量便沒有意義,購買時一般也不會標注出來,所以不必非常在意。
日常使用:如果沒什么必要,不要經常擦寫固態硬盤,這會降低壽命。所以固態硬盤240G及以下最好就是別分區了,因為單個分區小了,可能需要重新刪除一些東西。這個不完全,基本看個人喜好,只是建議。
通過這篇文章一些東西看出,SSD是有壽命的,而且更短一些,尤其TLC壽命和SLC比都不是一個數量級,所以廠商有很多方法保證SSD壽命。經常擦寫降低壽命,主控不好降低壽命,顆粒不好壽命更低。所以選購這三個方面成為了三個需要考慮的最重要的方面。
所以選購時,你不知道顆粒怎么樣,主控你也不會知道詳細型號,愿意去查可以網上找評測,不愿意,那么加錢。以240G為例,一般1元1G的用著就沒問題,不排除被坑的那種。1元以上1G的就是高性能的范疇,1元1G以下的也能用,但是肯定就不會是好的主控,不會是好的顆粒,正片基本不用想。
八 廢話
每次都喜歡講一些廢話,需求決定了市場,沒有需求就沒有市場,為什么黑片橫行,因為有人用,誰會用,不懂的小白,懂的整機商人。利用信息的不對稱賺取一些黑色利益,沒什么對錯,你有你的理由,我有我的理由,法律也沒說不能賣,我也說了能用,但是總歸是不好的,就像我評測的那塊金勝SSD,入選京東十佳固態硬盤。不懂得人看到這里,想想應該還不錯,那么就買了。
固態硬盤說了這么多,作用是什么,那我告訴你的就是,提升實際體驗,讓你游戲少一些卡退,不要進LOL就卡出來,進游戲快一些,開機快一些,打開應用快一些,提升性能?沒有,不能提升你CPU,GPU速度。你要是覺得沒用,我也懶得和你犟,你花錢的,你說沒用就沒用,和我沒一毛錢的關系。
網上很多流言蜚語,淘寶成天喂小編吃屎的人不在少數,為什么?寫的東西毫無用處,打廣告,誰都是為了生活,我寫一些東西為了過濾一些沒用的東西,不過還是那么一句話,好心救不了想死的鬼,且行且珍惜。
九 廣告
喜歡我的文章留下一個點贊,點贊評論沒有帶來實際利益,只是讓自己內心有一份認同感,被別人承認的感覺其實我挺喜歡的。
承接裝機,也收費回答問題,需要的可以加我QQ群:521151103。可以討論,也可以聯系我裝機。