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進階DIY大神必看:解讀SSD中的專業術語

對於固態硬碟,相信同學們已經非常了解了。說起固態硬碟的優點也非常簡單,就一個字「快」!如果有人問你什麼是M.2,什麼是NVMe?相信你不一定能回答的上來,所以今天就為大家科普一下SSD中的專業術語,讓大家進階成DIY大神。

關於產品介面:SATA/M.2/PCIe

目前,市面上銷售的消費級固態硬碟產品中,大都是SATA介面或是M.2介面(包括PCIe)。

先說SATA介面,其本質就是從傳統機械硬碟時代繼承下來的,最為主流的硬碟介面形態。由於脫胎於傳統機械盤,SATA介面具有極強的兼容性,幾乎所有種類的主板都能完美支持,也是目前市面上銷售量和普及量最廣泛的硬碟介面。

標準SATA介面

在固態硬碟時代,SATA介面一直保持著最高出貨量和市佔率,也是一般網友朋友裝機首選的固態類型。與傳統機械盤時代不同的是,裝載固態硬碟的SATA介面在性能標準上,一般採用最高級別SATA Ⅲ,理論最高速度為6Gbps。

根據目前實際的應用情況而言,減去傳輸損耗,大部分基於SATA介面的固態硬碟的最終讀取性能應該在500MB/S以上,換句話說就是「在SATA Ⅲ下,固態硬碟的讀取速度低於500MB/S的,都是垃圾。」

再說M.2介面,所謂M.2介面就是為固態硬碟應運而生的新介面。根據固態硬碟大小,M.2介面的卡槽會有2280/2256等諸多尺寸,目前主流的M.2介面固態大小几乎都是2280尺寸。

M.2介面形態

M.2介面本質上,可以理解為PCIe插槽,根據固態硬碟執行的傳輸協議不同,其傳輸性能也有著巨大的差異。正是有著傳輸協議的不同,M.2介面內部又可以簡單劃分為走PCIe通道的M.2介面和不走PCIe通道的M.2介面。

也就是說,在M.2介面的世界中,根據傳輸協議的不同還有著不同介面之分,這點尤其需要我們注意,這也是諸多不良商家最喜歡進行文字遊戲欺瞞消費者的地方,執行PCIe通道的M.2介面在性能和造價上遠超普通M.2介面,但是二者在外觀形態上幾乎沒有多少區別。

消費者在選購M.2介面產品時,一定要通過資料查詢和再三確認,是否高價買了非PCIe通道的M.2介面產品。

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關於傳輸協議:AHCI/NVMe

上文我們說到,根據傳輸協議不同,M.2介面產品的性能和造價有著巨大的差異。其實,在固態硬碟行業發展至今,最為主流的傳輸協議,其實也就有兩種。一種是AHCI協議,另一種是NVMe協議。

所謂AHCI,全稱為串列ATA高級主控介面/高級主機控制器介面,是在Intel的指導下,由多家公司聯合研發的介面標準,它允許存儲驅動程序啟用高級串列ATA功能。

對於AHCI協議的意義和功能,我們作為普通消費者無需進行詳細了解,唯一需要注意的是,在挑選和使用SATA介面固態硬碟的時候,一定要在主板設置中開啟AHCI模式。

主板設置中打開AHCI模式

這是因為,開啟AHCI模式後,能夠大幅縮短硬碟無用的尋道次數和縮短數據查找時間,這樣能讓多任務下的磁碟能夠發揮全部的性能和效應。根據相關性能測試,在AHCI模式開啟後,大約可增加30%的固態硬碟讀寫性能。

目前,市面上主流的SATA介面產品全都僅支持AHCI模式,同時部分M.2介面產品也支持AHCI。

另外一個傳輸協議便是,近年來出於風口浪尖、代表著未來性能走向的NVMe協議。

所謂NVMe協議,是一種基於非易失性存儲器的傳輸規範,NVMe規範由包含90多家公司在內的工作小組所定製,Intel是主要領頭人,小組成員包括美光、戴爾、三星、Marvell、NetAPP、EMC、IDT等公司。

主板上支持NVMe協議的M.2插槽

此規範目的在於充分利用PCI-E通道的低延時以及並行性,還有當代處理器、平台與應用的並行性,在可控制的存儲成本下,極大的提升固態硬碟的讀寫性能,降低由於AHCI介面帶來的高延時,徹底解放SATA時代固態硬碟的極致性能。

換言之,NVMe協議的誕生就是為了從傳輸協議出發,進一步提升固態硬碟的實際讀寫性能,提高產品傳輸效率。

一般來說,基於NVMe協議的固態硬碟在讀寫性能上都遠遠超過了SATA介面極限的6Gbps,接近1000MB/S。

除此之外,目前支持NVMe協議的固態硬碟在介面類型上,也幾乎都是M.2介面,走PCIe通道的,也就是說所有基於SATA介面的固態硬碟都無法支持NVMe協議傳輸協議,無法享受全新協議帶來的極限性能。

在這一點上,我們可以根據產品的最大讀取速度是否超過600MB/S作為簡單依據,進行協議判斷。

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關於核心元件:快閃記憶體/主控

最後我們再聊簡單聊聊固態硬碟的核心元件,快閃記憶體顆粒和主控晶元。

快閃記憶體顆粒,又稱快閃記憶體,是一種非易失性存儲器,即在斷電的情況下依舊可以保存已經寫入的數據,而且是以固定的區塊為單位,而不是以單個的位元組為單位。

根據用途和規格不同,快閃記憶體顆粒有很多不同的變種,今天我們主要討論的是用於固態硬碟等存儲設備中的、最為常用的NAND快閃記憶體顆粒。

NAND快閃記憶體顆粒,是快閃記憶體家族的一員,最早由日立公司於1989年研製並推向市場,由於NAND快閃記憶體顆粒有著功耗更低、價格更低和性能更佳等諸多優點,成為了存儲行業最為重要的存儲原料。

根據NAND快閃記憶體中電子單元密度的差異,又可以分為SLC(單層次存儲單元)、MLC(雙層存儲單元)以及TLC(三層存儲單元),此三種存儲單元在壽命以及造價上有著明顯的區別。

SLC(單層式存儲),單層電子結構,寫入數據時電壓變化區間小,壽命長,讀寫次數在10萬次以上,造價高,多用於企業級高端產品。

MLC(多層式存儲),使用高低電壓的而不同構建的雙層電子結構,壽命長,造價可接受,多用民用高端產品,讀寫次數在5000左右。

TLC(三層式存儲),是MLC快閃記憶體延伸,TLC達到3bit/cell。存儲密度最高,容量是MLC的1.5倍。 造價成本最低, 使命壽命低,讀寫次數在1000~2000左右,是當下主流廠商首選快閃記憶體顆粒。

快閃記憶體顆粒選原廠

隨著時代發展,NAND快閃記憶體顆粒的技術突飛猛進,並且逐漸形成了幾大超大規模的專業快閃記憶體顆粒製造商,這些能夠直接切割晶圓和分離出NAND快閃記憶體顆粒的廠商,一般稱之為快閃記憶體顆粒原廠。

它們分別是三星、東芝、閃迪、英特爾、SK海力士、美光等六家顆粒製造商,據統計它們六家的快閃記憶體產能幾乎佔據了NAND快閃記憶體市場近9成的市場比重,幾乎所有的工藝的創造和升級,都是由這麼幾家原廠所主導。

我們在挑選固態硬碟的時候,可以從快閃記憶體顆粒出發,盡量選擇以上六大原廠生產的快閃記憶體顆粒的固態硬碟。

至於主控晶元,顧名思義就如同PC中的CPU,相當於固態硬碟的大腦,承擔著指揮、運算以及協調的作用。

其具體作用表現在,一是合理調配數據在各個快閃記憶體晶元上的負荷,讓所有的快閃記憶體顆粒都能夠在一定負荷下正常工作,協調和維護不同區塊顆粒的協作,二則是承擔了整個數據中轉,連接快閃記憶體晶元和外部SATA介面,三則是負責固態硬碟內部各項指令的完成,諸如trim、CG回收、磨損均衡。

主控晶元看廠商

鑒於目前各大主控晶元廠商在絕對性能上的差異並不明顯,主要的幾大主控晶元廠商,慧榮、群聯、Marvell、以及三星、東芝自家研發等都是比較優質的選擇,唯一需要注意的是主控晶元的老舊和穩定性問題。

我們在選擇固態硬碟主控時,可以根據通過網路查詢到底有多少廠商採用此款主控方案,進行簡答判斷,畢竟作為高度壟斷的行業,固態硬碟廠商可供選擇的方案也就寥寥數家,多數廠商都在使用的主控方案,雖不能說一定是最佳方案,但一定是最為穩妥的方案。

小結:

從介面到協議,再到核心控制項,希望這些固態硬碟產品的常識可以在一定程度上幫助大家,在選購固態硬碟的時候,提供參考,避免因不了解而上當受騙,畢竟固態硬碟產品正處高位,被騙還是會肉疼。


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