固态硬盘(SSD)扫盲

固态硬盘(solid-state drive,简称SSD)早已不是新生事物。不管是网上卖整机的厂商还是自购配件组装电脑的用户,基本都会把SSD作为首选,与之相对的机械硬盘( hard disk drive,简称HDD)通常都会被当成仓库盘来对待。



为了方便理解,我们用表格的形式简单区分一下两种硬盘的异同(以2.5寸产品为例),然后主要针对SSD做一些说明。

上图可以看出,除去价格因素,SSD基本呈现全面碾压态势。这主要是由两者不同的数据储存方式造成。


正文

插曲讲完,我们进入正题。对大部分PC硬件来说,行业认可的分类标准从来都不止一个。从不同纬度来认识SSD才能够对这部分有更加深刻的了解。

分类标准一:接口形式

按照这一纬度可以把常见的SSD分为三类:SATA接口、M.2接口、PCIE接口。

下文所得结论是在控制变量(接口种类)的基础上得出来的,默认其他条件均相同。

SATA接口的2.5英寸固态硬盘与目前市面上的机械硬盘在接口方面没有区别,都是一个供电接口一个SATA3.0数据接口。这种类型的固态硬盘也是SSD诞生初期的形态。


M.2接口的固态硬盘是近几年各个电脑厂商最喜欢用的一类产品,使用时直接插到主板接口上并用螺丝固定即可。无论是体积、安装便利程度都要好于传统2.5寸固态硬盘。

有一点要注意的是,M.2接口同时支持SATA和PCIE两种通道,如果占用的是主板SATA总线,他的性能与传统固态硬盘并无明显差别,而占用主板PCIE总线的M.2接口SSD才是表现更优秀的产品。同学们在购买的时候需要甄别。



PCIE接口的固态硬盘是目前桌面级SSD的顶级产品,理论传输速度要比SATA接口的固态硬盘高3-6倍,性能更加优秀,容量更大,因此价格也更加昂贵。

分类标准二:颗粒类型

随着前段时间英特尔正式推出自家QLC固态硬盘产品660P和760P,SSD的存储颗粒类型再次引起了广泛讨论。印象中上一次大规模讨论这个话题还是6年多之前三星推出全球首款TLC固态硬盘840的时候。

在讲这部分内容前我们还是先控制变量,下文要举的例子都约定每一块SSD有着相同数量的储存单元(cell)。



SLC(Single-Level Cell)是固态硬盘诞生初期的形态,每个储存单元只储存1bit的电位,即这个单元只有0和1两种状态。SLC颗粒虽然是SSD的始祖,但它同时也是同等条件下速度最快、寿命最高、稳定性最强、容量最小,价格最昂贵的产品。因为这些特点,民用市场基本见不到SLC颗粒了,这种产品是企业用户的首选。




MLC(Multi-Level Cell)的出现是革命性的,这类颗粒正式宣布SSD的价格终于可以被平民玩家所接受。MLC顾名思义,每个储存单元可以储存2bit的电位值,即这个单元可以有00、01、10、11总共4种状态,大大提升了同条件下的数据存储量。它速度很快、寿命很高、稳定性很强、容量一般,价格比较高。因为这些特点,MLC颗粒正式为SSD正名。遗憾的是由于比较高的生产成本和不准确的价格定位,目前市面上MLC产品已经不是装机首选。



TLC(Trinary-Level Cell)的出现也算得上一场革命。如果没有多年前三星冒天下之大不韪把旗下TLC产品的价格强行拉升到MLC的价格区间,相信也不会有如今这么多排斥TLC颗粒的用户。当然这也跟TLC诞生初期的颗粒品控和主控芯片不完善导致的表现极差有关系。TLC每个存储单元可以储存3bit的电位值,所以每个cell就会有000、001、010、011、100、101、110、111总共8种状态。TLC颗粒速度一般、寿命一般、稳定性一般、容量比较大,价格亲民。随着3D NAND技术的应用和主控芯片的不断完善,TLC已经成为了目前SSD市场的绝对霸主。






QLC(Quad-Level Cell)的相关特点在经过上面的讲解之后,相信聪明的同学已经自己总结过了,每单元存储4bit信息,共有16种状态。作为一种新生事物,QLC还需要我们给予足够的耐心和市场考验,如果QLC产品能将SSD的价格区间再往下拉扯一大截,相信也会对SSD的普及产生重大影响。

分类标准三:传输协议

上文中我们提到了SSD会有不同的总线占用,对于这部分内容还是要结合硬盘产品的传输协议来进行辅助消化。所谓传输协议也可以称为传输规范、传输标准,意思是数据传输的方式。

①IDE协议是很老旧的机械硬盘的传输协议,没有讨论的必要。
②AHCI协议虽然表现更好,单也是针对机械硬盘而诞生的,不深入讨论。
③SATA协议是我们目前所应用最广泛的传输协议,传输速度更快,执行效率高,还支持热插拔,目前市面上绝大部分硬盘还是使用SATA协议,目前SATA 3.X已经基本满足了民用市场的所有需求。
④NVMe协议是专门为闪存产品开发的传输协议,是目前SSD产品传输协议的最优解,能充分发挥SSD的产品性能同时降低延迟。是M.2接口的固态硬盘首选协议。

结语

到此为止,有关固态硬盘的扫盲就结束了。如果同学们对更深层次的知识还想了解更多的话,可以继续关注我们后面的讲解或者自行搜索相关知识补课。

对普通用户来说,购买建议是优先购买大厂M.2接口支持NVMe协议走PCIE总线的TLC颗粒产品,如果对存储容量还有更高需求,可以再购买SATA接口的TLC或者QLC产品作为存储盘。


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