近年来, SSD发展极为迅速, 整个行业发生了不少变化, 比如新接口, 新标准以及新NAND, 都要求我们重新适应.
但笔者发现现在还有很多朋友对固态硬盘不是很了解, 选购固态硬盘时不是看价格和容量, 就是看最大读写速度, 对于其他隐性功能完全不在乎, 购买后才追悔莫及, 所以今天笔者就为大家全面科普一下固态硬盘的相关知识, 让大家购买时做到心中有数, 按需选择.
首先还是从SSD的结构来说起, SSD最基本的组成部件分为: 主控芯片, 闪存芯片, 固件算法, 下面我们分别阐述三者的工作职责和性能影响.
SSD结构
1, 主控
常见主控品牌: 慧荣, 群联, Marvell, 三星, 瑞昱
SSD主控本质是一颗处理器, 主要基于ARM架构, 这和手机处理器有相似的一面. 也有部分SSD厂家的主控采用RISC架构, 使其具备CPU级别的运算能力.
就目前来讲, SSD主控芯片的运算能力由制造工艺, 核心面积的大小 (晶体管数量) , 核心的数量, 频率决定.
其具体作用表现在, 一是合理调配数据在各个闪存芯片上的负荷, 让所有的闪存颗粒都能够在一定负荷下正常工作, 协调和维护不同区块颗粒的协作.
二则是承担了整个数据中转, 连接闪存芯片和外部SATA接口, 三则是负责固态硬盘内部各项指令的完成, 诸如trim, CG回收, 磨损均衡.
可以说, 一款主控芯片的好坏直接决定了固态硬盘的实际体验和使用寿命.
主控芯片的技术门槛较高, 所以主控品牌比较少, 目前主流主控品牌有慧荣, 群联, Marvell, 三星.
慧荣/群联: 慧荣和群联是两家台湾主控公司, 其主控成本低廉, 受到很多国产SSD的欢迎, 涉及厂家包括但不限于: 浦科特, 七彩虹, 影驰, 台电, 光威, 铭瑄等.
Marvell主控: Marvell隶属于高端系列, 早期产品只用于企业级, 现在应用在浦科特, 闪迪, 英睿达固态硬盘中. 技术实力雄厚, 主控质量稳定, 但是相应的固态硬盘的价格也比较昂贵.
三星主控: 三星主控只用在自家的SSD产品中, 技术实力强悍. 可以这么说, 在SATA接口SSD中, 三星860PRO读写速度最快, 在NVMe固态硬盘中, 三星960PRO读写速度最快.
瑞昱主控: 同样是台系品牌, 是一家新晋主控品牌, 七彩虹部分SSD采用瑞昱主控方案.
SSD大厦根基: 闪存颗粒篇
2, 闪存颗粒
闪存颗粒, 又称闪存, 是一种非易失性存储器, 即在断电的情况下依旧可以保存已经写入的数据, 而且是以固定的区块为单位, 而不是以单个的字节为单位.
根据用途和规格不同, 闪存颗粒有很多不同的变种, 今天我们主要讨论的是用于固态硬盘等存储设备中的, 最为常用的NAND闪存颗粒.
NAND闪存颗粒, 是闪存家族的一员, 最早由日立公司于1989年研制并推向市场, 由于NAND闪存颗粒有着功耗更低, 价格更低和性能更佳等诸多优点, 成为了存储行业最为重要的存储原料.
根据NAND闪存中电子单元密度的差异, 又可以分为SLC (单层次存储单元) , MLC (双层存储单元) 以及TLC(三层存储单元), 此三种存储单元在寿命以及造价上有着明显的区别.
闪存颗粒
SLC (单层式存储) , 单层电子结构, 写入数据时电压变化区间小, 寿命长, 读写次数在10万次以上, 造价高, 多用于企业级高端产品.
MLC (多层式存储) , 使用高低电压的而不同构建的双层电子结构, 寿命长, 造价可接受, 多用民用高端产品, 读写次数在5000左右.
TLC (三层式存储) , 是MLC闪存延伸, TLC达到3bit/cell. 存储密度最高, 容量是MLC的1.5倍. 造价成本最低, 使命寿命低, 读写次数在1000~2000左右, 是当下主流厂商首选闪存颗粒.
3D NAND (多层数存储) , 3D NAND是一种新兴的闪存类型, 通过把内存颗粒堆叠在一起来解决2D或者平面NAND闪存带来的限制. 目前64层3D NAND已经问世, 诸如东芝TR200, 三星860PRO (V-NAND) 采用的就是64层闪存颗粒.
目前能生产闪存颗粒的颗粒制造商为三星, 东芝, 闪迪, 英特尔, SK海力士, 美光等六家, 它们六家的闪存产能几乎占据了NAND闪存市场近9成的市场比重, 几乎所有的工艺的创造和升级, 都是由这么几家原厂所主导.
这里有必要为大家科普一下TLC闪存颗粒固态硬盘寿命的内容. TLC闪存颗粒问世之时, 有些用户认为TLC颗粒寿命很差并为此争论不休.
其实现在TLC的寿命已经有了很好的优化, 日常使用5-10年完全没有问题. 另外现在MLC颗粒固态硬盘已经基本退出市场, 不花大价钱你也买不到.
固件算法: 大厂技术优势
3, 固件算法
SSD固件是确保SSD性能的非常重要的一部分, 主要用于驱动控制器. 很多朋友疑问? SSD有什么需要驱动的? 这要从SSD的结构说起.
虽然SSD看起来结构比HDD要简单很多, 但实际上机制却要比HDD复杂. 例如, SSD需要通过FTL层和系统进行直接对话, 闪存一定要在完全擦除后再能重新写入数据, 所以SSD需要Trim来把闪存重新 '擦干净.
再比如, SSD需要一个非常完善的平衡写入算法, 让所有的颗粒都均衡的被消耗, 不至于导致有一部分颗粒写入寿命耗尽, 而其他颗粒未使用的情况.
固件中算法非常多, 错误校正码 (ECC) , 坏块管理, 垃圾回收算法等等, 所以, SSD固件的编写难度, 可见一斑.
TRIM
SSD固件的好坏尤为重要, 相同主控和相同颗粒的两款产品, 因其固件不同, 可能导致完全不一样的使用寿命和读写性能.
可以负责任的告诉大家, 一款固态硬盘中颗粒对性能的影响约为60%, 而固件的影响就会占到20%以上.
高品质算法优秀的固件不仅仅是一项非常艰难的工作, 而且也需要让闪存和主控之间达到完美的兼容, 需要掌握闪存颗粒和主控等多项先进的技术 . 固件的品质越好, 整个SSD的品质也就越出色.
目前来看, 能够独立开发固件的SSD厂商少, 仅有三星, Intel, 闪迪, 英睿达, 浦科特, 东芝等, 这是大厂带来的技术优势.
当然, 在固态硬盘固件出现BUG影响SSD正常使用时, 这些SSD厂商也会很快的发布新的更新固件, 而小厂商一般没有后续更新, 也不具备这种技术实力.
SSD的SATA接口与M.2接口
了解了SSD的基本结构后, 我们再来看固态硬盘的接口. 目前SSD的主流接口分为, SATA 3.0, M.2, PCI-E三种, U.2和mSATA目前并不多见, 这里不过多介绍.
SATA和M.2或PCI-E的主要区别在于: 二者采用不同的通道.
可以把两种通道理解成两辆相同的汽车, PCI-E通道的汽车就像是在高速上行驶, 而SATA通道的汽车就像是在崎岖山路上行驶 , 你说哪个速度快?
不同接口固态硬盘速度表
从上图中我们可以看到, 目前主流的SATA 3.0通道的最大传输速度为6Gbps, 实际速度最大为560MB/s, SATA通道已经无法满足固态硬盘日益增长的读写速度, 所以PCI-E固态硬盘应运而生.
但是有些读者可能有疑问, 为什么我的固态硬盘是M.2接口的, 但是速度并不快呢? M.2最初叫做NGFF, 全名是Next Generation Form Factor. 这个接口很特殊, 同时支持SATA和PCI-E两个通道, 很容易让人误解.
其实并不是所有的M.2固态硬盘读写速度都很快, 如果是采用SATA通道的M.2接口固态硬盘, 读写速度不会超过550MB/s. 还
要注意的是, 主板厂商的M.2接口有的选择了CPU原生的PCI-E通道, 有的是通过PCH南桥扩展出来的, 这可能对固态硬盘的速度产生影响.
速度对比
下面我们看一下两种固态硬盘速度对比:
左图为SATA固态硬盘, 右图为PCI-E固态硬盘
两者的AS SSD跑分速度差距明显, 无论是连续读写, 还是4K测试, PCI-E固态硬盘都远远领先SATA固态硬盘, 综合得分PCI-E固态硬盘高出SATA固态硬盘三倍有余.
为了帮助大家理解, 笔者将各种接口以及速度对比绘制成表格, 这样就可以一目了然.
不同接口固态硬盘协议
看到这你可能会发现PCI-E有很多好处, 但并不是每个人都适合购买. 因为PCI-E SSD闪存颗粒和主控的原因, PCI-E的SSD价格都非常昂贵.
比如250GB SATA协议的SSD价格在500元左右, 而同样容量的PCI-E协议的SSD售价却高达800元. 并且于PCI-E会占用总线通道, 入门以及中端平台CPU通道数较少, 都不太适合添加PCI-E固态硬盘, 只有Z370, 或者X299这样的旗舰级平台, 才能充分发挥PCI-E固态硬盘的性能.
软件生态也很重要
很多同学认为固态硬盘自带软件没什么用, 但其实用好它也能为你带来不少便利. 比如很多SSD自带的SSD系统迁移软件, 在系统运行中, 只需要简单操作几步就可以将系统完整的迁移到另一个SSD中, 免去重装系统的麻烦.
下面总结了几大SSD厂商的软件生态和具体功能, 大家可以了解一下.
Samsung SSD Magician Tool
三星: Samsung SSD Magician Tool
功能: 基础评分测试, 引导U盘来升级固件, 迁移系统
浦科特: PlexTurbo, Plexcompressor, Plexvault
功能: PlexTurbo——内存加速, Plexcompressor——压缩数据增加可以究竟, Plexvault——磁盘加密
影驰: Xtreme Tuner for SSD
功能: 检测磁盘状态, 提供SSD优化
东芝: Storage Utilities
功能: 驱动器信息 性能优化器, 利用TRIM命令优化东芝固态硬盘的性能等.
金士顿: Toolbox
功能: 监视SSD运行状况, 例如当前状态和使用情况. 还能够查看SSD的数据, 型号名称, 序列号, 固件版本等其他相关信息. 还可以通过还软件更新SSD固件.
总体来说, 有实力开发软件的SSD厂商仍然以大厂为主, 小厂商基本没有SSD软件.
保修时间的博弈
SSD作为一种高精度电子产品, 无论实力多么雄厚的大厂, 依然会存在一定的损坏率的. 所以我们在购买SSD中, 售后时长也是一个需要考量的重点因素.
(1) 三星: 三年起步, 最高五年
三星产品基本上全部提供三年质保承诺, 三星850EVO质保三年, 960PRO质保五年. 但是需要注意的是, 三星SSD除了时间限制外, 还有写入数据限制, 比如购买时间超过五年 (总写入仅1TB) 或者总写入达到75TB, 都视为保修结束.
860 PRO
(2) Intel: 常见五年
Intel的SSD可以说就是靠质保起家的, 很多用户买Intel固态硬盘就是因为Intel质保时间比较长, 在早期SSD平均寿命很低的时候, Intel便可以做到五年质保, 可以其对产品的自信.
(3) 金士顿: 最低两年, 最高五年
相比终身保固的内存条产品, SSD产品分不同的系列提供不同的保固时限, 而金士顿本身SSD产品线不少且型号也较为复杂, 所以大家还是购买时自己去看, 这里就不一一介绍了.
(4) 闪迪: 三年
闪迪系列本身比较多, 常见产品均为三年质保. 目前建议大家进入闪迪官方网站后, 依次比对自己想要购买的产品系列, 查看质保时限吧!
(5) 浦科特: 三年起步, 最高五年
浦科特产品依据不同的产品系列, 保固年限划分为三年与五年, 各型号保固年限, 详如各产品规格所标示, 在质保时间上并没有什么新鲜的内容, 但其保固方式却比较简单清晰. 除通过店家申请保固外, 还可以顺丰免费上门取件, 更换产品的类别, 时间也写得比较清楚, 这一点倒是值得称道.
以上几个品牌基本上都是电商平台SSD系列的热销品牌, 因而在质保承诺上不会有太大区别, 但是显然5年质保的产品会让人更放心一些, 不过大多数品牌的三年质保也足够使用.
所以说大家购买SSD时, 还是要看看质保时间, 不要贪图便宜. 此外, 千万不可购买山寨SSD产品, 然后他们可能也会提出3年换新等质保政策, 但谁能保不齐这些厂商还能再活三年呢?
主流品牌产品解读与推荐
说了这么多, 最后回到标题, 为大家讲解一下SSD应当怎么选.
(1)关于SSD容量
如无特殊要求, 购买SSD首选240-256GB, 这个区间的SSD容量价格适中, 日常使用中装一些常见游戏和软件也足够使用, 其他不常使用的照片, 文档可以放在机械硬盘中.
(2)关于接口
新平台推荐购买M.2固态硬盘, 毕竟新技术, 速度也比较快. 老平台就不要折腾啦, 买了M.2固态硬盘也发挥不了优势, 还是乖乖使用SATA固态硬盘吧, 价格还要便宜一些.
至于PCI-E接口SSD, 体积比较大, 优势就是散热比M.2固态硬盘要好很多, 大家购买此类SSD时注意自己的主板是否有多余的PCI-E接口, 做到心中有数.
(3) 关于品牌
品牌上主要分为三类:
第一梯队: 三星, Intel, 闪迪, 金士顿, 浦科特, 东芝, 英睿达等. 实力雄厚, 产品品质较好, 但价格也比较贵.
第二梯队: PNY, 影驰, 七彩虹, 金泰克, 台电, 光威, 阿斯加特, 铭瑄等. 拥有优势上游资源, 其产品品质相对还不错, 价格比第一梯队要便宜一些.
第三梯队: 山寨品牌. 大多数使用拆机片黑片颗粒, 品质低劣, 价格非常便宜, 但使用不久后就会出现各种各样的小问题.
笔者这里推荐大家购买方案是: 在能接受的价格里买最好的, 如果实在没有预算购买SSD, 那么买一款靠谱的机械硬盘也要比山寨SSD强很多.
