計(jì)算機(jī)硬件之固態(tài)硬盤(pán)

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1、固態(tài)硬盤(pán)百科名片固態(tài)硬盤(pán)（SolidStateDisk或SolidStateDrive），也稱作電子硬盤(pán)或者固態(tài)電子盤(pán)，是由控制單元和固態(tài)存儲(chǔ)單元（DRAM或FLASH芯片）組成的硬盤(pán)。由于固態(tài)硬盤(pán)沒(méi)有普通硬盤(pán)的旋轉(zhuǎn)介質(zhì)，因而抗震性極佳。簡(jiǎn)介固態(tài)硬盤(pán)的接口規(guī)范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤(pán)的相同，在產(chǎn)品外形和尺寸上也與普通硬盤(pán)一致。其芯片的工作溫度范圍很寬（-40~85℃）。目前廣泛應(yīng)用于軍事、車載、工控、視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)終端、電力、醫(yī)療、航空等、導(dǎo)航設(shè)備等領(lǐng)域。目前由于成本較高，正在逐漸普及到DIY市場(chǎng)。由于固態(tài)硬盤(pán)技術(shù)與傳統(tǒng)硬盤(pán)技術(shù)不同，所以產(chǎn)生了不少新興的存儲(chǔ)器廠商。廠商只

2、需購(gòu)買NAND存儲(chǔ)器，再配合適當(dāng)?shù)目刂菩酒?，就可以制造固態(tài)硬盤(pán)了。新一代的固態(tài)硬盤(pán)普遍采用SATA-2接口。[1][2]分類固態(tài)硬盤(pán)的存儲(chǔ)介質(zhì)分為兩種，一種是采用閃存（FLASH芯片）作為存儲(chǔ)介質(zhì)，另外一種是采用DRAM作為存儲(chǔ)介質(zhì)?；陂W存的固態(tài)硬盤(pán)（IDEFLASHDISK、SerialATAFlashDisk）：采用FLASH芯片作為存儲(chǔ)介質(zhì)，這也是我們通常所說(shuō)的SSD。它的外觀可以被制作成多種模樣，例如：筆記本硬盤(pán)、微硬盤(pán)、存儲(chǔ)卡、優(yōu)盤(pán)等樣式。這種SSD固態(tài)硬盤(pán)最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以移動(dòng)，而且數(shù)據(jù)保護(hù)不受電源控制，能適應(yīng)于各種環(huán)境，但是使用年限不高，適合于個(gè)人用戶使用。在基于閃存的固態(tài)硬

3、盤(pán)中，存儲(chǔ)單元又分為兩類：SLC（SingleLayerCell單層單元）和MLC（Multi-LevelCell多層單元）。SLC的特點(diǎn)是成本高、容量小、但是速度快，而MLC的特點(diǎn)是容量大成本低，但是速度慢。MLC的每個(gè)單元是2bit的，相對(duì)SLC來(lái)說(shuō)整整多了一倍。不過(guò)，由于每個(gè)MLC存儲(chǔ)單元中存放的資料較多，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，出錯(cuò)的幾率會(huì)增加，必須進(jìn)行錯(cuò)誤修正，這個(gè)動(dòng)作導(dǎo)致其性能大幅落后于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的SLC閃存。此外，SLC閃存的優(yōu)點(diǎn)是復(fù)寫(xiě)次數(shù)高達(dá)100000次，比MLC閃存高10倍。此外，為了保證MLC的壽命，控制芯片都校驗(yàn)和智能磨損平衡技術(shù)算法，使得每個(gè)存儲(chǔ)單元的寫(xiě)入次數(shù)可以平均分?jǐn)偅_(dá)到

4、100萬(wàn)小時(shí)故障間隔時(shí)間(MTBF)。基于DRAM的固態(tài)硬盤(pán)：采用DRAM作為存儲(chǔ)介質(zhì)，目前應(yīng)用范圍較窄。它仿效傳統(tǒng)硬盤(pán)的設(shè)計(jì)、可被絕大部分操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)工具進(jìn)行卷設(shè)置和管理，并提供工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的PCI和FC接口用于連接主機(jī)或者服務(wù)器。應(yīng)用方式可分為SSD硬盤(pán)和SSD硬盤(pán)陣列兩種。它是一種高性能的存儲(chǔ)器，而且使用壽命很長(zhǎng)，美中不足的是需要獨(dú)立電源來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)安全。固態(tài)硬盤(pán)的優(yōu)點(diǎn)固態(tài)硬盤(pán)與普通硬盤(pán)比較，擁有以下優(yōu)點(diǎn)：1.啟動(dòng)快，沒(méi)有電機(jī)加速旋轉(zhuǎn)的過(guò)程。2.不用磁頭，快速隨機(jī)讀取，讀延遲極小。根據(jù)相關(guān)測(cè)試：兩臺(tái)電腦在同樣配置的電腦下，搭載固態(tài)硬盤(pán)的筆記本從開(kāi)機(jī)到出現(xiàn)桌面一共只用了18秒，而搭載傳統(tǒng)

5、硬盤(pán)的筆記本總共用了31秒，兩者幾乎有將近一半的差距。3.相對(duì)固定的讀取時(shí)間。由于尋址時(shí)間與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置無(wú)關(guān)，因此磁盤(pán)碎片不會(huì)影響讀取時(shí)間。4.基于DRAM的固態(tài)硬盤(pán)寫(xiě)入速度極快。5.無(wú)噪音。因?yàn)闆](méi)有機(jī)械馬達(dá)和風(fēng)扇，工作時(shí)噪音值為0分貝。某些高端或大容量產(chǎn)品裝有風(fēng)扇，因此仍會(huì)產(chǎn)生噪音。6.低容量的基于閃存的固態(tài)硬盤(pán)在工作狀態(tài)下能耗和發(fā)熱量較低，但高端或大容量產(chǎn)品能耗會(huì)較高。7.內(nèi)部不存在任何機(jī)械活動(dòng)部件，不會(huì)發(fā)生機(jī)械故障，也不怕碰撞、沖擊、振動(dòng)。這樣即使在高速移動(dòng)甚至伴隨翻轉(zhuǎn)傾斜的情況下也不會(huì)影響到正常使用，而且在筆記本電腦發(fā)生意外掉落或與硬物碰撞時(shí)能夠?qū)?shù)據(jù)丟失的可能性降到最小。8.工作溫

6、度范圍更大。典型的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器只能在5到55℃范圍內(nèi)工作。而大多數(shù)固態(tài)硬盤(pán)可在-10~70℃工作，一些工業(yè)級(jí)的固態(tài)硬盤(pán)還可在-40~85℃，甚至更大的溫度范圍下工作（e.g:RunCore軍工級(jí)產(chǎn)品溫度為-55~135℃）。9.低容量的固態(tài)硬盤(pán)比同容量硬盤(pán)體積小、重量輕。但這一優(yōu)勢(shì)隨容量增大而逐漸減弱。直至256GB，固態(tài)硬盤(pán)仍比相同容量的普通硬盤(pán)輕。固態(tài)硬盤(pán)的缺點(diǎn)固態(tài)硬盤(pán)與傳統(tǒng)硬盤(pán)比較，擁有以下缺點(diǎn)：1.成本高。每單位容量?jī)r(jià)格是傳統(tǒng)硬盤(pán)的5~10倍（基于閃存），甚至200~300倍（基于DRAM）。2.容量低。目前固態(tài)硬盤(pán)最大容量遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)硬盤(pán)。傳統(tǒng)硬盤(pán)的容量仍在迅速增長(zhǎng)，據(jù)稱IBM已測(cè)試過(guò)

7、4TB的傳統(tǒng)硬盤(pán)。3.由于不像傳統(tǒng)硬盤(pán)那樣屏蔽于法拉第籠中，固態(tài)硬盤(pán)更易受到某些外界因素的不良影響。如斷電（基于DRAM的固態(tài)硬盤(pán)尤甚）、磁場(chǎng)干擾、靜電等。4.寫(xiě)入壽命有限（基于閃存）。一般閃存寫(xiě)入壽命為1萬(wàn)到10萬(wàn)次，特制的可達(dá)100萬(wàn)到500萬(wàn)次，然而整臺(tái)計(jì)算機(jī)壽命期內(nèi)文件系統(tǒng)的某些部分（如文件分配表）的寫(xiě)入次數(shù)仍將超過(guò)這一極限。特制的文件系統(tǒng)或者固件可以分擔(dān)寫(xiě)入的位置，使固態(tài)硬盤(pán)的整體壽命達(dá)到20年以上