固态硬盘机械硬盘区别 全面扫除性能瓶颈固态硬盘全接触
固态硬盘终于大降价了，大幅度的价格调整让更多的用户能有机会彻底摆脱传统机械硬盘带来的整机性能瓶颈，把整机的效能提升至一个全新的高度。不过，在购买固态硬盘之前，大家对它是否有深入的了解呢？下面，小编将会通过技术讲解和针对性的测试，让大家真正了解这个未来将为大家带来高效率的产品。
全面了解固态硬盘
固态硬盘全称是Solid State Disk，简称SSD。固态硬盘和机械硬盘最大的区别在于，前者使用的是半导体芯片作为存储介质而后者则采用磁碟片，前者是半导体电路结构，而后者则采用的是光磁机械结构。相比传统的机械硬盘，固态硬盘的优点太多了，速度更快、工作噪音低、防震效果好、发热量更小、体积重量更小等等。当然，在容量方面，目前的固态硬盘仍然无法与上TB容量的机械硬盘相比，但目前随着价格的下调，固态硬盘产品已经成功步入了主流市场，成为追求性能的用户们的不二选择。
闪存颗粒与内存颗粒
固态硬盘的存储介质是半导体闪存颗粒。其实一开始大家都会误以为闪存就跟内存一样，但两者虽然都是半导体存储颗粒，但内存的用途侧重高速度，用尽可能高的读写速度来弥补CPU缓存不足、磁盘速度缓慢带来的缺陷。闪存的用途则是侧重于保存数据，对速度的要求没有内存那样敏感（由于存储原理的优势，固态硬盘一般都会比普通硬盘快很多）。所谓易失性存储器，是指在工作通电状态下，存储器可以存储数据，一旦断电，数据就会消失；而非易失性存储器无论在断电还是通电状态下都可以存储数据。
除了易失性和非易失性外，闪存和内存在内部结构上也有很大差别，具体是存储数据结构的单元上，闪存和内存存在根本不同。简单来理解，就是内存使用电容来存储内容，电容充放电速度很快，几乎没有任何消耗，因此内存使用寿命很长；闪存则利用了量子隧道效应，在设计时额外加入了二氧化硅绝缘层，保护栅极中的电荷不会消失。这样的存储原理让闪存有非易失性的优势，但同时带来了闪存存储单元的寿命问题（后文会讲到）。
目前市场上常见的闪存颗粒分为三种，分别是SLC、MLC和TLC。其中速度最快、价格最贵、寿命最长（P/E次数为10000～100000次）的是SLC，这种闪存颗粒每个数据位只能存储一个数据。接下来是MLC，这种闪存颗粒速度相对较慢，价格便宜，寿命一般（P/E次数为5000～10000次），是目前主流固态硬盘的主要颗粒，它的一个数据位可以存储两个数据。最后则是TLC，这种颗粒速度最慢、价格最便宜、寿命最短（P/E次数为在3000次以内），TLC的一个数据位可以存储3个数据，在固态硬盘上比较少见。
固态硬盘的结构
机械硬盘的数据存储功能主要由两大部分组成：存储数据部分由高速旋转的盘片和读写信息的磁头、磁头臂组成；数据控制部分由主控芯片和缓存组成。之所以称其为机械硬盘，是因为一方面磁盘高速旋转，另一方面磁头臂带着磁头在硬盘上运动寻道，也属于机械步骤。这些机械构件配合控制芯片以及一些外围部件，最终带来了硬盘海量的存储能力。
固态硬盘相比机械硬盘，没有磁盘片，没有磁头。它的主要结构也只有两个部分，存储数据部分使用了闪存颗粒，数据传输部分依旧使用了主控芯片和缓存（部分固态硬盘会采用无缓存设计）。其中每个闪存颗粒都拥有完整的数据存储和读取功能，相当于一个小小的硬盘，主控芯片则控制着所有的闪存颗粒读写数据，带来了固态硬盘高速的存取能力。此外，缓存用于存放存储中产生的中间文件，尽可能保证数据读取的稳定和快速。其他的部分比如SATA接口、供电电路、外壳等，目的是给固态硬盘提供一个安全、快速、稳定的工作环境。总的来看，固态硬盘的优势在于闪存颗粒本身。在去掉了机械构件后，硬盘本身完全由物理安全性更好的电器元件组成，因此固态硬盘不怕碰撞、不怕摔，体积小巧重量也很轻，这些结构上的优势，让固态硬盘越来越受到欢迎。
固态硬盘为什么这么快
机固态硬盘采用了闪存颗粒来存储数据。闪存颗粒本身存储原理和机械硬盘完全不同，因此在速度特别是随机读写的表现上要更好。机械硬盘在随机读取数据时，先需要确定数据存放的位置，然后移动磁头臂到相应的区域，再进行读写操作。移动磁头臂等操作是由机械部件完成，因此无论机械硬盘如何进步，代表磁头臂操作等功能的重要参数——寻道时间无法得到有效改善。目前机械硬盘的随机寻道时间大部分都在10ms左右，并且进一步降低寻道时间的希望不大。这就意味着机械硬盘在随机数据读写上的性能不会太好，因为大量的时间都会浪费在寻道这样的操作中。但随机文件读写是人们日常操作中最容易遇到的读写操作，比如操作系统启动、游戏中数据读取、大型软件计算存储等，都涉及随机数据和寻道时间的概念。
相比之下固态硬盘没有这方面的问题。固态硬盘本身读写依靠内部闪存颗粒，闪存颗粒的寻道等操作完全没有任何机械构件，全部都是电路意义上的操作。这样的操作速度极快，时间大约在0.1～0.2ms左右，相比机械硬盘10ms左右的速度快了100倍左右。因此用户最终可以明显感受到使用固态硬盘后系统启动速度变快、游戏不卡了、大型软件操作速度也快多了。随机文件读取的优势，是固态硬盘对存储系统最大的改善。
而固态硬盘的另一速度优势来源于它的多通道设计。控制芯片可以同时读写多颗闪存芯片，虽然每颗闪存颗粒的速度并不算高，但是在多通道技术的翻倍优势下，同时读写为固态硬盘带来了巨大的性能优势。目前市场上的固态硬盘多采用4通道、8通道设计，相当于在固态硬盘内部组建“RAID 0”的磁盘阵列，例如速度为60MB/s的闪存颗粒，在4通道设计下就能获得240MB/s的速度，八通道则能达到480MB/s，轻松撑满SATA 2.0和SATA 3.0接口的带宽非常轻松，更是把内部平均速度只有100MB/s左右的机械硬盘远远甩在身后。
关于固态硬盘的寿命误区
大家时不时会听到说固态硬盘的寿命很短，但事实上这已经不是什么大问题了。一个固态硬盘的寿命年限等于实际容量（GB）和最大P/E次数的乘积除以每年实际写入率（GB/年），设想每天的写入量达到50GB，那么一年写入量大概为18250GB。而一个120GB的MLC闪存固态硬盘则最多能支撑65年多。所以，也许固态硬盘问世之初可能会因为制造工艺问题导致寿命较短，但现在大部分固态硬盘的使用寿命应该都能满足大家的需求了（P/E全称是Program/Erase Cycles，一般译为擦写次数）。而至于固态硬盘的性能下降问题，厂商也早已通过TRIM技术完美解决，目前主流的固态硬盘产品大都支持该技术，所以大家并不用过分担心，而唯一不足的是，因为有了TRIM技术，一旦固态硬盘上的数据被删除就再无法找回。
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