固态硬盘存储技术揭秘 SATA3和M.2型SSD怎么选

PChome | 编辑: 顾亦飞 2017-11-29 05:00:00原创 返回原文

现在升级电脑首选的硬件是什么?当然是SSD了。SSD在这么多年的演变中,现在出现了几种主流的接口,并且推出了大量的存储技术。了解了固态硬盘的小秘密之后,你就可以买到最适合你的那款SSD,并从此告别电脑卡顿。

·还记得世界上第一块硬盘吗?

现在,硬盘的种类也是层出不穷,容量达到了十几TB,一下就比MB、GB等单位高出了一个档次。而SSD的出现,更是让存储的速度达到了新的高度。现在SSD已经成为了笔记本、台式机等电脑用户的首选更换硬件之一了,即使你不懂电脑,你在听到朋友推荐之后,也会逐渐了解到加装SSD的好处,比如SSD使你的电脑启动速度、应用加载速度更快,还可以使你的文件传输速度更迅速。

笔者在介绍SSD之前对硬盘的历史也比较好奇,于是便调查了一下最初的硬盘是什么样的。

当时的硬盘其实和现在长的实在是相差甚远,而且当时的硬盘可是你想象不到的“大”。1956年的5MB硬盘,外观上看和现在一台超级计算机一样大。这是当时IBM发明的硬盘RAMAC 350,这“台”硬盘是历史上第一块硬盘。想想自己那么多小电影,怎么能存在这么小的硬盘里呢?太委屈电影中的漂亮女主角了。

1956年的5MB硬盘(图中的大箱子)

硬盘在经历了这么多年的演变,现在也拥有了大量的规格、技术,就连SSD也开始将接口分为了SATA、M.2、PCIe等等。这就不免使很多人感到迷惑:这么多复杂的接口和规格,我的电脑到底该选什么样的SSD呢?

·固体硬盘的概述 机械硬盘甘拜下风

SSD,英文名为“Solid-state Drive”,中文名为固态硬盘。其主体为一块PCB板,而内部的构造比机械硬盘简单,就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘,由控制单元和存储单元(FLASH芯片、DRAM芯片)组成。控制单元中会采用各厂商自主研发的控制芯片,比如Intel的PC29AS21AA0、三星的S3C49RBX01-YH80等,其作用一是可以合理调配数据在各个闪存芯片上的负荷,二是承担了整个数据中转,成为了连接闪存芯片和外部SATA接口的桥梁;而存储单元现在一般会搭载缓存芯片和闪存芯片,缓存芯片的主要作用是辅助主控芯片进行数据处理,NAND Flash闪存芯片则占据了PCB板上的大部分区域,负责读取数据和写入数据。这样的组合大幅度缩减了硬盘的体积,同时还给我们的电脑提供了多余的空间。通过这两块区域中的芯片,我们就可以在该硬盘中存储大量的数据,同时提升数据传输的速度。

SSD内部构造

以前机械硬盘的构造是:一块用来存储数据的盘片+磁头,通过一定的算法来实现数据的存储和读取。由于有盘片、磁头这种精密的元件,所以机械硬盘如果没有足够坚固的外壳和稳定性,那么里面的这些元件就很容易损坏。同理,大多数移动硬盘也是采用了同机械硬盘相同的构造,只是更换了接口,移动硬盘的损坏大多数都是来源于碰撞,使用这类存储硬件的时候必须特别小心。

机械硬盘内部构造

而固态就不会有这些担忧了,因为其内部基本以芯片为主,芯片的体积、重量比盘片小得多,这也就是为什么固态硬盘比机械硬盘轻而耐摔的原因。

笔者在这里还是提醒各位,电脑的硬件尽量都不要乱摔,否则就...

前几年SSD刚开始流行的时候,很多人喜欢拿固态硬盘和机械硬盘二者的读写性能相比,通过这样的对比之后,我们可以发现固态硬盘比机械硬盘的读写性能要高一大截。证明了机械硬盘确实没有办法在读写性能上同固态硬盘相抗衡。现在机械硬盘也只能在容量上占据一定的上风,因为受到存储芯片技术的限制,现在SSD的容量还是没有办法做的太大。而且人们一直吐槽的机械硬盘噪音大,因为其内部有机械马达风扇等元件,现在SSD内部只有芯片,不会制造很大的噪音(这才是重点)。

机械硬盘已经被固态硬盘打的节节败退,但是现在固态硬盘中的战争也非常激烈。而什么样的固态适合我们购买,我们需要多做点研究。

·SSD接口繁多 SATA3和M.2怎么选

现在SSD的外观开始出现了两种主流的设计,分别为SATA3接口、2.5寸型SSD和M.2型SSD,这两款固态硬盘从实用性上来说比PCIe接口、mSATA接口要强,所以笔者今天重点来说SATA3和M.2接口之间的区别。

采用SATA3接口的SSD

从外观上其实就不难看出,采用SATA3接口和M.2接口的SSD在外观上区别非常明显,SATA3接口的SSD尺寸更大,而采用M.2接口的SSD尺寸非常小巧,mSATA接口的SSD则比M.2型还要小一半以上。

采用mSATA接口的SSD

SATA3接口自07年推出之后,一直服役到了现在,这款接口在机械硬盘和SSD上都能被广泛使用。作为串行数据传输接口,SATA3在传输速度上比上一代SATA2肯定要快很多。但是由于SATA3接口的技术过于成熟,所以现在这款接口已进入了瓶颈期,从带宽就可以看出,SATA3接口最高为6Gbps带宽,M.2等新接口已经达到了10Gbps甚至32Gbps带宽,相差甚远。

采用M.2接口的SSD

M.2原名为NGFF接口,起初该接口是为超极本量身定做的新接口标准,因其比SATA3接口更先进,所以现在该接口已被各大主板、电脑厂家广泛使用。M.2接口可以同时支持SATA及PCI-E通道,采用该接口的SSD部分还支持NVMe标准,支持新协议之后存储速度会有进一步的提升。所以从性能、兼容性上来说,这款新接口的出现已经可以取代mSATA和SATA3了。

从传输损耗来说,M.2接口传输损耗比SATA少很多,因为其接口不需要外部线路连接。而单从实用性来说,M.2的一大优势就是减少装机的困难,不需要考虑走线、硬盘如何固定等问题。此外,SATA3接口需要一根硬盘连接线连接至主板,并通过电源线供电才可使用,不像M.2直接接入主板,利用主板总供电线路供电。

但是,为什么SATA3型的SSD还是那么畅销,而且还能不断推陈出新呢?笔者认为原因有两点,第一是M.2型SSD成本比SATA3型的SSD高,毕竟硬盘越小,越考验制作的工艺,所以新技术+高端的工艺必然会让M.2型的SSD贵一些;第二点原因则是很多电脑用户的主板还是老主板,不支持M.2接口,所以为了想要为老电脑更换SSD,只能购买SATA3型的SSD。

选完接口类型了,笔者这里还要再揭秘一些深度的SSD知识,那就是存储技术上的一些花样。

·存储技术现在有哪些新花样?

·NAND Flash闪存芯片介绍 闪存单元比较重要

NAND是一种传统的非易失性闪存技术,一块NAND存储器+适当的控制芯片,就可以制造固态硬盘了。NAND Flash闪存芯片现在共有三种单元,分别为TLC、MLC、SLC,TLC = Trinary-Level Cell,MLC = Multi-Level Cell,SLC = Single-Level Cell。如果将存储单元比作篮子,数据比作苹果,那么TLC就是必须要在一个篮子里装3个苹果,MLC则是在一个篮子里装2个苹果,SLC则在一个篮子里装1个苹果。别看TLC能装那么多苹果,它装的速度是最慢的,以此类推,SLC的装载速度最快。也就是说每个单位需要存入的数据越少,SSD的存储效率越高。所以,TLC是存储技术中最廉价的一种,MLC比TLC稍好,而SLC最好。

但是,SLC的存储效率高了,寿命就比MLC、TLC小很多。折中一点的话,现在购买采用MLC存储单元的SSD最好,因为其使用寿命和性能都比较适中。

·3D堆叠技术兴起 从此芯片不“限高”

3D NAND堆叠技术也是近期非常新潮的存储技术,既然该技术带有3D开头的名称,那么它与普通2D NAND堆叠的SSD到底有何不同呢?

我们可以将这种3D存储技术比作盖大楼,以前的2D NAND存储芯片限高,只能在一个平面上堆叠,现在采用了3D堆叠技术之后,限高政策取消了,楼层可以不断往上盖,最终形成了一个立体的存储空间。平面上的数据存储空间有限,立体的存储空间则更广。3D堆叠技术也为SSD多年来容量提升慢的问题提供了解决方案,但是3D堆叠的SSD在生产成本上会比采用2D堆叠技术的SSD还要高。

·如何购买最适合你的SSD? 价格最重要

如今电脑用户对SSD的需求越来越多,不管你在办公、设计还是游戏领域,SSD确实能起到对电脑性能、速度的明显提升。承载系统的载体首先就是硬盘,在加载系统的时候,硬盘要是读写速度太慢,肯定会导致系统的启动慢;而当你想快速加载某些应用、游戏时,机械硬盘速度就会特别慢,SSD则能在加载时间上缩短一半以上,采用新存储技术、单元的SSD甚至能秒开一些资源环境大的应用、游戏。总之,为电脑升级的首选就是更换一块合适的SSD。

那么SSD因为存储技术上的不同,总会有价格上的差异,当你在选择固态硬盘的时候,你需要注意这么几点:

1.明确自己的预算,如果预算足够,可以入手M.2接口、支持NVMe协议的SSD,在满足这两点的前提下,选择大容量的即可,这样你在存储硬件上的花费可能会在1000-2000元左右;如果预算不够,那么建议入手SATA3接口、2.5寸的SSD,容量则可以选择主流的128GB、256GB,这时你的花费会减少一半,大概在400-600元。

2.为了升级自家的电脑,提升系统运行速度,那么你一定要注意将系统装在SSD当中,虽然已经有很多人已经知道这一点,但还是会有人犯错。

3.看不懂那些技术规格不要紧,看完这篇文章之后你一定会有点收获。如果你对存储技术已经掌握的炉火纯青了,那么笔者建议你可以为其他不懂这些的人多做SSD的推荐和建议。

Intel傲腾SSD P4800X

最近Intel还推出了一种具有黑科技的傲腾SSD,型号为P4800X,这款P4800X采用了Intel的3D XPoint技术和PCIe接口,该产品结合了传统的内存和SSD两者的特性,使用了非易失性闪存,既可以在关机状态下继续保持数据不丢失,又兼顾了传统内存的访问速度。但是其价格非常昂贵,不属于普通消费者能承受的范畴。普通消费者应先考虑固态硬盘的性价比,看清售价和规格,再按自己需求购买,这样SSD就比较好选了。

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