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介面具有極強的相容性, 幾乎所有種類的主板都能完美支援, 也是目前市面上銷售量和普及量最廣泛的硬碟介面.
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.
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, 它允許存儲驅動程式啟用高級串列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.
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介面產品全都僅支援AHCI模式, 同時部分M.2介面產品也支援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.
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, 目前支援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援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.
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片. 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.
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. 至於主控晶片, 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片上的負荷, 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, 連接快閃記憶體晶片和外部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.
鑒於目前各大主控晶片廠商在絕對性能上的差異並不明顯, 主要的幾大主控晶片廠商, 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片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.
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.
