计算机硬件科普——硬盘

固态硬盘（SSD）

• SSD最基本的组成部件为：主控，闪存，固件算法。
  1、主控：负责固态硬盘里所有数据的管理，如果说SSD是一个大型仓库， 那么主控就相当于仓库的管理员，它负责给进出仓库的每一个货物编号，并放到相应的货架上。就目前来讲，SSD主控芯片的运算能力由制造工艺‘核心面积大小（晶体管数量）、 核心数量、频率来决定。可以说，一款主控芯片的好坏直接决定了SSD的实际体验和使用寿命。

  目前主要主控芯片有：马牌marvell, 三星， intel

  2、闪存颗粒，又称闪存，是一种非易失性存储器，即在断电的情况下依旧可以保存已经写入的数据，而且是以固定的区块为单位，而不是以单个的字节为单位。

  NAND闪存颗粒，是闪存家族的一员，最早由日立公司于1989年研制并推向市场，由于NAND闪存颗粒有着功耗更低、价格更低和性能更佳等诸多优点，成为了存储行业最为重要的存储原料。

  根据NAND闪存中电子单元密度的差异，又可以分为SLC、MLC、以及TLC。

  • SLC(single): 每个存储颗粒放1bit数据，写入数据时电压变化区间小，寿命长，读写次数在10万次以上，造价高，多用于企业级高端产品。
  • MLC(multi): 每个存储颗粒放2bit数据， 使用高低电压的而不同构建的双层电子结构，寿命长，造价可接受，多用民用高端产品，读写次数在5000左右。
  • TLC(triple): 每个存储颗粒放3bit数据， 存储密度最高，容量是MLC的1.5倍。 造价成本最低， 使命寿命低，读写次数在1000~2000左右，是当下主流厂商首选闪存颗粒。
  • 三者差别： 固态硬盘相当于一个超大的仓库， 每个存储颗粒就是一个货架，SLC货架上摆放一个货物，MLC货架上摆放两个货物，TLC货架上摆放三个货物。由于SLC的货架上只有一个货物，所以找到这个货物所用的时间更少， 也不容易出错。相比之下，TLC货架上有三个货物，每次找货物还要对比一番，速度自然就慢，而且对该存储颗粒的访问次数响应也变多，所以寿命也会低很多。
    
    3、固件算法：SSD需要一个非常完善的平衡写入算法，让所有的颗粒都均衡的被消耗，不至于导致有一部分颗粒写入寿命耗尽，而其他颗粒未使用的情况。固件中算法非常多，错误校正码（ECC），坏块管理，垃圾回收算法等等，所以，SSD固件的编写难度，可见一斑。高品质算法优秀的固件不仅仅是一项非常艰难的工作，而且也需要让闪存和主控之间达到完美的兼容，需要掌握闪存颗粒和主控等多项先进的技术 。固件的品质越好，整个SSD的品质也就越出色。

• 电脑中的数据最终的目的都是要到达CPU，让CPU去处理。想到CPU就得有路和路口。下面就来讨论接口和数据总线（通道）的内容
  
  1、如上图， 首先硬盘是需要接到主板上的，所以提供了两个接口， SATA接口和M.2接口。把他们比作两扇门，SATA门比较小 ， M.2门比较大。
  2、其次有两条路， SATA路和PCIE路， SATA是小路，PCIE路是大路。从SATA进来只能走SATA路，而从M.2口进来可以走SATA路也可以走PCIE路。
  3、然后是去目的地的方式，常见的方式有AHCI和NVME。AHCI可以理解为骑自行车去， NVME可以理解为开汽车去。其中由于SATA路太窄，所以不能跑汽车也就是不支持NVME协议。而且，PCIE路跑AHCI速度照样上不来，可以理解为高速公路上不让自行车跑。
  

• 总结：
  1、容量：若无特殊要求，SSD首选256GB, 当然经费充足越大越好了。
  2、接口：推荐M.2， PCIE路
  3、品牌: 三星， 金士顿，东芝， intel

补充：
1、缓存：DDR(相当于内存条), 作用：当SSD某个时间写入量太大，可以作为临时存储介质。
SLC缓存：为什么有些TLC硬盘在跑分的时候和MLC, SLC差别并不大呢，因为此时用到的是SLC缓存，当SLC缓存慢了之后就又回到TLC的速度，这就是为什么使用TLC硬盘在传输大文件的时候会出现明显的掉帧现象。
2、闪存（用电子存储数据），硬盘（用磁性记录数据）。
3、SSD和U盘读写速度差别很大的原因：主控