NAND閃存101：什麼是SSD

SSD 和 HDD 的區別

作者群聯 | 2021 年 4 月 20 日 | 全部, NAND閃存101, 技術

固態硬盤 (SSD) 是傳統硬盤的現代替代品。其設計使其速度更快、更可靠，而且這些優勢還在不斷增強。雖然 SSD 的成本通常高於傳統硬盤，但價格差距仍在縮小。

SSD 的工作原理

SSD 的主要特點是它的運行方式與傳統硬盤完全不同。這些較舊的驅動器包含帶有磁性塗層的光盤（或“盤片”）。驅動器還有一個稱為磁頭的部件，它在光盤上移動，並將盤片的微小各個部分排列到磁北或南，代表二進制代碼的 1 和 0。原則上，它與光盤的概念大致相同，其中激光區分平坦空間和凹坑。

SSD 使用 NAND 閃存技術，該技術也用於 USB 記憶棒和相機存儲卡。簡而言之，NAND 閃存涉及定位電子以寫入數據，然後檢測這些電子以讀取數據。特定位置上電子的存在或不存在對應於二進制數據的 0 或 1。此過程中使用的晶體管設計意味著 NAND 閃存即使在設備關閉時也可以存儲數據。

的優點和缺點

與傳統硬盤相比，SSD 的主要優勢是什麼？它有兩個同樣重要的優點：速度和可靠性，這兩個優點都源於沒有移動部件。無需等待驅動器磁頭移動到正確的位置即可讀取或寫入數據，這提高了一般操作和設備啟動時的速度。也無需擔心頭部機構磨損。

沒有移動部件還意味著 SSD 更安靜，功耗更低，並且不會產生與傳統驅動器一樣多的熱量。

另一個好處是 SSD 比傳統硬盤更小、更輕，特別是由於其薄度，使其在筆記本電腦和筆記本電腦中特別具有優勢。它還提供更多外形尺寸，使其適用於製造時的大多數設備以及後來的升級。
SSD 的主要缺點是每千兆字節，它的成本仍然比傳統驅動器高。本指南稍後介紹的增強型 SSD 技術正在幫助縮小這一差距。

還有一個關鍵因素可能是有利的，也可能是不利的，具體取決於您的觀點。傳統硬盤驅動器不會真正刪除已刪除的數據，而是分配可用空間以供將來使用。這可能意味著據稱已刪除的文件可以部分或完全恢復，特別是在刪除後不久。

相比之下，最近刪除的 SSD 數據會被重置相關存儲空間的電荷有效地“擦除”，從而幾乎不可能檢索已刪除的數據。這就是觀點的來源：如果您想阻止其他人檢索數據，那麼這很好，但如果您需要自己檢索數據，那就不太好了。

接口和外形尺寸

對不同 SSD 型號進行分類的主要方法是根據它們與主機設備（例如計算機）交換數據的接口。兩個主要選擇是：

SATA III：這與傳統硬盤使用的接口相同。這意味著與計算機的兼容性更高，但最大傳輸速度更慢。

PCIe：這與圖形卡使用的接口相同。它提供比 SATA 快得多的速度，但實際好處可能無法證明每個用例的額外成本都是合理的。

一些 SSD 使用 NVMe。這不是一個界面，而是一個通過 PCIe 傳輸數據的系統。它不僅可以加快傳輸速度，還可以減少延遲，這意味著傳輸可以更快地開始。

SSD 最常見的設計是 2.5 英寸型號（通常使用 SATA）和更長、更窄的附加卡（通常使用 PCIe）。

第三種設計 M.2 比其他兩種更小，但與 SATA 和 PCIe 兼容。這使得它對於便攜式計算機和設備特別有用。

多層單元

第一個 SSD 有一個簡單的限制：每個“單元”只能存儲一位數據，即 0 或 1，因此在不增加驅動器物理大小的情況下，您可以做的就是增加容量。

後來的模型使用多級單元技術。這涉及到使兩種不同的電流以不同的電壓流過同一個電池。這意味著該單元現在可以處於四種不同的電子定位組合之一，分別代表 00、01、10 和 11，因此可以存儲兩位數據。

該技術隨後發展到三級單元（每個單元三位數據），現在發展到四級單元（每個單元四位數據）。反過來，這意味著相同大小的 SSD 的存儲容量是兩倍、三倍甚至四倍。

然而，這些好處也有一些限制。簡而言之，通過的電壓越多意味著磨損越大，從而壽命越短。同時，單個細胞中電子定位的更多可能組合需要計算機更多的時間來檢查錯誤，從而在一定程度上降低了性能。對於需要大量寫入磁盤或延遲是關鍵因素的設置，效果最為顯著。

維護

長期使用硬盤的用戶可能還記得對磁盤進行碎片整理的重要性。簡而言之，這意味著在物理上重新排列驅動器上的文件以消除浪費的空間，從而減少驅動器磁頭必須移動的平均距離，從而提高性能。

對於 SSD，這樣的碎片整理不僅是不必要的，而且潛在有害。由於沒有移動部件，數據的物理排列沒有任何區別。移動文件會造成不必要的磨損。更糟糕的是，它可能會干擾驅動器均衡技術，在該技術中，計算機有意設置文件的位置，以減少某些單元比其他單元更頻繁地寫入的程度。驅動器均衡的目標是延長任何單個電池磨損之前的時間。

相反，Windows 等操作系統使用 SSD 的設置和命令，稱為修剪。這有助於跟踪哪些數據需要刪除，並確保更有效地進行刪除，從而減少不必要的寫入和擦除。