对于固态硬盘相信电脑爱好者朋友已经不再陌生

对于固态硬盘相信电脑爱好者朋友已经不再陌生，自去年机械硬盘生产基地泰国遭洪灾重创以来，至今高价硬盘阴影仍然还没褪去。至此高价机械硬盘已成为PC产品最大的痛，由此也让更多用户了解到了固态硬盘，固态硬盘是目前性能最出色的硬盘，并且并未受洪灾影响，因此越来越受用户关注，对于固态硬盘很多人都不够了解，甚至认为是最新研发的产品，其实这些都相当片面或不准确，下面笔者带大家一起去了解下固态硬盘的前世今生。多少年以来，我们装在电脑机箱里面的硬盘都是砖块形状的机械硬盘。然而时至今日，硬盘的发展却明显落后于其它硬件，逐渐成为电脑性能的瓶颈之一。直到SSD固态硬盘的出现，才让硬盘真正进入到高速发展的时代。一：固态硬盘的诞生史话说当年IBM公司1956年发明的世界上第一块硬盘，仅有5MB的存储空间，却由50多块24英寸的碟片组成，所占体积在现今人对电脑的理解来看就是不可想象的。但传统硬盘，也就是机械硬盘的主要物理结构就是从那时确定，并一直沿用至今。世界上第一块机械硬盘的诞生机械硬盘必须有类似老式黑胶留声机一般的机械结构，磁头，悬架，转轴和盘片。因此遗憾的是，由于机械架构的存在，硬盘不能像CPU那样通过改进制造工艺，在一定的空间内放置更多的晶体管提高性能。经过50多年的风风雨雨，目前硬盘的主轴转速基本没有太大的提高空间了，主流的7200RPM也不知道多久没有提高了。其实这里并不是厂家不愿意提高，而是已经接近到理论值，再高硬盘质量与稳定性就没保证，就像一张一百分的试卷考到97分，再想高就很难了，道理也类似，也正应为如此才有固态硬盘的研发。世界上第一块固态硬盘的诞生在上世纪七十年代，StorageTek公司(现在的SunStorageTek)开发了第一个固态硬盘驱动器。早期固态硬盘的缺陷如价格昂贵、性能不稳定，以及当时高性能市场需求尚未崛起，致使它来去匆匆无声无息。世界上第一款固态硬盘出现于1989年，不过由于其价格过于高昂因此在当时只限应用于非常特别的市场比如医疗、工作以及军用市场。实际上虽然当时其1M大小的闪存换算下来的价格已经达到了3500美元，但是其性能却要远低于当时的普通硬盘产品，不过凭借其独有的特性却使得闪存硬盘在军用、航空以及医疗领域获得了长足的发展。自从07年七月IBM在其刀片式服务器上部署SanDiskSSD，固态硬盘再一次走进人们的视线。所以SSD固态硬盘早已不是个新生事物，算起来也有23岁了。如果以人类年龄来估算，固态硬盘应该也到了风华正茂的年华了吧，而事实上也正是这样。阅读到这里，相信大家对于固态硬盘的概念大家想必都已经不再陌生了。SSD(SolidStateDrive)中文就是：固态硬盘，SSD由控制单元和存储单元（FLASH芯片）组成，简单的说就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘。目前的硬盘（ATA或SATA）都是磁碟型的，数据就储存在磁碟扇区里，而固态硬盘数据则储存在芯片里。二：固态硬盘的分类目前固态硬盘主要可分为2大类，分别为：基于闪存原理的固态硬盘；另一种为基于DRAM原理的固态硬盘。其中基于闪存原理的固态硬盘也是我们最常见的，下面详解介绍下。⒈）基于闪存原理的固态硬盘基于闪存原理的固态硬盘是采用FLASH芯片作为存储介质，这也是我们通常所说的固态硬盘。它的外观可以被制作成多种模样，例如：笔记本硬盘、微硬盘、存储卡、优盘等样式。这种固态硬盘最大的优点就是可以移动，而且数据保护不受电源控制，能适应于各种环境，但是使用寿命不是很高，价格相对便宜，因此更适合于个人用户使用。基于闪存原理的固态硬盘⒉）基于DRAM原理的固态硬盘基于DRAM的固态硬盘是采用DRAM作为存储介质，目前应用范围比较窄。它仿效传统硬盘的设计、可被绝大部分操作系统的文件系统工具进行卷设置和管理，并提供工业标准的PCI和FC接口用于连接主机或者服务器。它是一种高性能的存储器，而且使用寿命很长，美中不足的是需要独立电源来保护数据安全，因此广泛用户工业、医疗等要求比较苛刻的场合。基于DRAM的固态硬盘由于DRAM固态硬盘属于比较非主流的设备，所以接下来我们谈到的固态硬盘还是以基于闪存的固态硬盘，也就是大家比较容易购买、也是目前我们所看到最多的固态硬盘产品,如果您对后者感兴趣不妨百度搜索相关资料查找下，这里不过多涉及。三：固态硬盘规格参数虽然固态硬盘从诞生至今已经有20多年的历史了，但固态硬盘被大家都关注所提及的还就只是从2011年下半期期以来。这主要是因为固态硬盘由于当前技术还不算十分成熟，硬盘容量与价格相对较贵。但由于2011年泰国洪灾重创普通（机械）硬盘基地，导致价格翻番，因此很多用户觉得机械硬盘价格涨价过于坑爹，翻番好几倍，价格可以媲美固态硬盘了，性能却大大不如固态硬盘。也正是因为这些原因，固态硬盘才犹如一夜爆红，各大固态硬盘厂家也开始齐力推固态硬盘，目前固态硬盘价格已经逐渐下降，容量也将慢慢提升，因此势必成为未来的主流。当前固态硬盘品怕也已经有了很多，如今有Intel、镁光、OCZ、威刚、浦科特、金士顿、奥瑞科、金胜等数十家。各路品牌意味着市面上我们能够买到的固态硬盘产品也是琳琅满目。固态硬盘结构图从上图可以看到，固态硬盘的PCB板是由闪存颗粒、1颗控制芯片及1颗缓存芯片组成。所以主控芯片和闪存颗粒成为了固态硬盘的决定性因素（因为有些主控方案不需要缓存颗粒，因此缓存颗粒不构成决定性因素），也是我们消费者购买固态硬盘首先要考虑的。国内主流固态硬盘规格参数从上图可以看出，SandForce的主控芯片凭借着出色的性价比依旧在主流市场上占据着十分大的份额，Intel主控芯片拥有先进的性能受到专业用户和企业用户的喜爱，而更高端还有Marvell的高性能产品坐镇，几大芯片厂商都在不断尝试为自己的芯片产品寻找最合适的定位。在研发力度上，支持原生SATA6Gbps的主控有Marvell、SandForce和Indilinx三家。关于闪存颗粒闪存芯片除了主控芯片和缓存芯片以外，PCB板上其余的大部分位置都是NANDFlash闪存芯片了。NANDFlash闪存芯片又分为SLC（单层单元）和MLC（多层单元）NAND闪存：1.SLC全称是单层式储存(SingleLevelCell），因为结构简单，在写入数据时电压变化的区间小，所以寿命较长，传统的SLCNAND闪存可以经受10万次的读写。而且因为一组电压即可驱动，所以其速度表现更好，目前很多高端固态硬盘都是都采用该类型的Flash闪存芯片。2.MLC全称是多层式储存（MultiLeveledCell），它采用较高的电压驱动，通过不同级别的电压在一个块中记录两组位信息，这样就可以将原本SLC的记录密度理论提升一倍。作为目前在固态硬盘中应用最为广泛的MLCNAND闪存，其最大的特点就是以更高的存储密度换取更低的存储成本，从而可以获得进入更多终端领域的契机。不过，MLC的缺点也很明显，其写入寿命较短，读写方面的能力也比SLC低，官方给出的可擦写次数仅为1万次。闪存颗粒除了MLC/SLC的区别，目前固态硬盘采用的闪存颗粒还有着25/34nm制程、同步/异步、ONFI/ToggleMode等等不同。不同闪存颗粒数据传输率有着很大的差异，异步ONFI颗粒只有50MT/s（Intel或者Micron早期颗粒），同步ONFI2.x颗粒则可以达到133MT/s~200MT/s（Intel或者Micron颗粒），异步TogglyDDR1.0颗粒也可以达到133MT/s~200MT/s（TOSHIBA或者Samsung颗粒）。因此在通道数相同的前提下，闪存颗粒传输率更高的固态硬盘更容易突破500MB/s的持续读取速度。四：固态硬盘的发展方向与前景目前固态硬盘发展十分迅速，不仅有针对笔记本、台式电脑、以及超级本开发的固态硬盘，未来还可能为平板电脑等移动平台产品开发固态硬盘。除了我们常见的2.5英寸、SATA接口的固态硬盘以外，由于人们对存储性能的不断追求。更快更大的固态硬盘已经出现，OCZ在CES2012的展台就展示了一片采用PCI-E2.0x16接口，搭载了16颗SandForceSF-2582主控芯片并配置了热管散热器，最高可支持总容量为16TB的NAND闪存芯片的固态硬盘。可以说固态硬盘做到了机械硬盘做不到的事情。因为固态硬盘的存储介质是闪存芯片，因此符合摩尔定律，也就是说随着时间的推移，芯片的价格会不断下降，容量和性能却会断提升。这让停滞了多年的机械硬盘垂直记录技术情何以堪。最后为大家总结一下固态硬盘的几大特点，也就是优点介绍过不少，以下就简单汇总下吧。⒈）固态硬盘读取速度快！固态硬盘最大亮点莫过于读取速度快，这也是用户所关注的。现在的固态硬盘厂商大多会宣称自家的固态硬盘持续读写速度超过了500MB/s云云，这相对机械硬盘的100MB/s的速度着实是相当可观的，相当于普通机械硬盘速度的好几倍。固态硬盘读取速度可持续高达500M/s普通硬盘与固态硬盘读取写入速度对比（右为固态硬盘数据）固态硬盘的快绝不仅仅体现在持续读写上，随机读写速度快才是固态硬盘的终极奥义，这最直接体现在绝大部分的日常操作中。与之相关的还有极低的存取时间，目前机械硬盘最快也要14毫秒左右，而固态硬盘可以轻易达到0.1毫秒甚至更低。固态硬盘和普通硬盘的区别⒉）综合条件更出色固态硬盘其它一些参数方面，诸如低功耗、无噪音、抗震动、低热量、体积小、工作温度范围大等固态硬盘均有更强的优越性，这是普通机械硬盘所无法比拟的。因此固态硬盘也更适合适用与对硬盘速度与环境要求更高的工业、医疗等设备产品中。固态硬盘存在的几点不足：⒊）容价比低什么是容价比，就是硬盘的容量与价格之间的关闭，目前固态硬盘的普遍容量均无法与普通硬盘相比。普通硬盘目前最低主流均已经达到了500G，而固态硬盘容量则普遍停留在100G以内，并且价格相当，因此对比一下固态硬盘容价比和低。例如：当前1TB机械硬盘750元，平均0.75元/GB。120GB固态硬盘一般在1300元甚至更高，平均10.8元/GB，因此这点固态硬盘并无优势。⒋）固态硬盘有使用寿命限制固态硬盘闪存具有擦写次数限制的问题，这也是许多人诟病其寿命短的所在。闪存完全擦写一次叫做1次P/E，因此闪存的寿命就以P/E作单位。34nm的闪存芯片寿命约是5000次P/E，而25nm的寿命约是3000次P/E。是不是看上去寿命更短了？理论上是这样没错，但随着SSD固件算法的提升，新款SSD都能提供更少的不必要写入量。再来一个具体的例子，一款120G的固态硬盘，要写入120G的文件才算做一次P/E。普通用户夸正常使用，即使每天写入50G，平均2天完成一次P/E，那么一年就有180次P/E。大家可以自行计算3000个P/E能用几年，相信到那时候，固态硬盘早就被你换成别的什么新奇玩意了。固态硬盘寿命计算因此有人说固态硬盘寿命短，其实是片面的，实际计算起来，固态硬盘依然可以使用很长一段时间，因此相比机械硬盘，这点差距其实并不大，只是理论说有寿命限制，对于一般用户来说其实完全可以不计较这些。尽管目前固态硬盘技术还受到容量与高价影响笼罩，但随着固态硬盘日益被用户关注，相信不久固态硬盘将会解决这些瓶颈问题。从目前超级本普遍采用SSD固态硬盘来看，商家首选已经是固态硬盘，对于大众用户来说，目前已经处于机械硬盘与固态硬盘的过渡期，短期内依然是两者共存，不过随着固态硬盘技术的进步，不可否认，固态硬盘将逐渐成为未来主流。