固態(tài)硬盤是什么：  
    隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，人們對數(shù)據(jù)信息的存儲需求和速度也在不斷提升，這就誕生了固態(tài)硬盤。固態(tài)硬盤(Solid State Drives)，簡稱固盤，是用固態(tài)電子存儲芯片陣列而制成的硬盤，其芯片的工作溫度范圍很寬，商規(guī)產(chǎn)品（0~70℃）工規(guī)產(chǎn)品（-40~85℃）。雖然成本較高，但也正在逐漸普及到DIY市場。由于固態(tài)硬盤技術(shù)與傳統(tǒng)硬盤技術(shù)不同，所以產(chǎn)生了不少新興的存儲器廠商。廠商只需購買NAND存儲器，再配合適當?shù)目刂菩酒�，就可以制造固態(tài)硬盤了。新一代的固態(tài)硬盤普遍采用SATA-2接口、SATA-3接口、SAS接口、MSATA接口、PCI-E接口、NGFF接口和CFast接口。
    基于閃存的固態(tài)硬盤是固態(tài)硬盤的主要類別，其內(nèi)部構(gòu)造十分簡單，固態(tài)硬盤內(nèi)主體其實就是一塊PCB板，而這塊PCB板上最基本的配件就是控制芯片，緩存芯片（部分低端硬盤無緩存芯片）和用于存儲數(shù)據(jù)的閃存芯片。
    市面上比較常見的固態(tài)硬盤有LSISandForce、Indilinx、JMicron、Marvell、Goldendisk、Samsung以及Intel等多種主控芯片。主控芯片是固態(tài)硬盤的大腦，其作用一是合理調(diào)配數(shù)據(jù)在各個閃存芯片上的負荷，二則是承擔了整個數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，連接閃存芯片和外部SATA接口。不同的主控之間能力相差非常大，在數(shù)據(jù)處理能力。算法，對閃存芯片的讀取寫入控制上會有非常大的不同，直接會導致固態(tài)硬盤產(chǎn)品在性能上差距高達數(shù)十倍。

    Marvell各方面都很強勁，高端大氣上檔次。早期運用企業(yè)級產(chǎn)品，現(xiàn)也用在浦科特、閃迪、英睿達等品牌SSD上。Marvell自身也是一家大型公司，這兩年也沒什么變動，技術(shù)進步也很平穩(wěn)，也沒出過什么主控質(zhì)量問題，未來的前景也值得看好。
SandForce的性能也不錯，它的特點是支持壓縮數(shù)據(jù)，比如一個10M的可壓縮數(shù)據(jù)可能被他壓成5M的寫入硬盤，但還是占用10M的空間，可以提高點速度，最大的特點是會延長SSD的壽命，但是主控CPU占用會高點而且速度會隨著硬盤的使用逐漸小幅度降低。代表型號為SF-2281，運用在包括Intel、金士頓、威剛等品牌的SSD上。相比Marvell公司，SandForce公司這兩年就有點折騰了。被LSI、Avago多次轉(zhuǎn)手之后，SandForce最終于2014年落入機械硬盤廠商希捷的手中。（至于希捷好基友西數(shù)也是通過收購拓展固態(tài)硬盤業(yè)務(wù)，舉債千億收購閃迪，砸鍋賣鐵為君來。收購將于2016年5月12日生效。）
Samsung主控一般只有自家的SSD上使用，性能上也是很強悍的，不會比Marvell差多少。目前三星主控已經(jīng)發(fā)展到第五代MEX，主要運用在三星850EVO、850PRO上。
除了自有SSD主控的公司，在外包主控的市場中，Marvell與SF占據(jù)了90%的份額，留給其他廠商的空間并不多。2016年，來自臺灣主控廠商，智微Jmicron、慧榮Silicon Motion、群聯(lián)Phison三家公司的主控它們的成本低廉相當受SSD廠家歡迎。2012年附近幾年一直是山寨廠商的最愛，如今臺系主控已經(jīng)不滿足于廉價低端市場了，開始在技術(shù)與性能上尋求進一步突破。（目前看起來，混的比較好的是慧榮）
    主控芯片旁邊是緩存芯片，固態(tài)硬盤和傳統(tǒng)硬盤一樣需要高速的緩存芯片輔助主控芯片進行數(shù)據(jù)處理。這里需要注意的是，有一些廉價固態(tài)硬盤方案為了節(jié)省成本，省去了這塊緩存芯片，這樣對于使用時的性能會有一定的影響。
    除了主控芯片和緩存芯片以外，PCB板上其余的大部分位置都是NAND Flash閃存芯片了。NAND Flash閃存芯片又分為SLC（單層單元）MLC（多層單元）以及TLC（三層單元)NAND閃存。
    NAND閃存中存儲的數(shù)據(jù)是以電荷的方式存儲在每個NAND存儲單元內(nèi)的，SLC、MLC及TLC就是存儲的位數(shù)不同。單層存儲與多層存儲的區(qū)別在于每個NAND存儲單元一次所能存儲的“位元數(shù)”。
SLC（Single-Level Cell）單層式存儲每個存儲單元僅能儲存1bit數(shù)據(jù)，同樣，MLC（Multi-Level Cell）可儲存2bit數(shù)據(jù)，TLC(Trinary-Level)可儲存3bit數(shù)據(jù)。一個存儲單元上，一次存儲的位數(shù)越多，該單元擁有的容量就越大，這樣能節(jié)約閃存的成本，提高NAND的生產(chǎn)量。但隨之而來的是，向每個單元存儲單元中加入更多的數(shù)據(jù)會使得狀態(tài)難以辨別，并且可靠性、耐用性和性能都會降低。
SLC的固態(tài)硬盤目前市面上沒有，一是太貴，二是MLC足夠了。
中高端SSD還是MLC的天下。但是MLC也有很大區(qū)別。最好的是Enterprise Synch MLC（企業(yè)級同步MLC），可靠性和壽命針對企業(yè)級市場做了優(yōu)化。之后就是Synch/Toggle MLC（同步顆粒），其中Toggle MLC多為東芝出品，當然Toggle陣營中也有企業(yè)級閃存，與企業(yè)級同步MLC對應(yīng)。SSD中應(yīng)用比較多的其實還有Asynch MLC（異步顆粒），價格便宜量又足，不過性能比同步顆粒差。
由于TLC需要更精確的控制電壓，那么寫入數(shù)據(jù)當然也會花費更多的時間；同樣的，由于需要識別8種信號，而MLC只需要識別4種，所以TLC會花更多時間來讀取數(shù)據(jù)。但是和SLC比起來，MLC就被完爆了，因為SLC的電壓組合只有1和0兩種，與MLC的4種電壓組合比起來，SLC會花費更少的時間來識別信號，同時對電壓控制的要求變低：上電就是1，斷電就是0，這也就解釋了SLC的性能為何最好。
TLC閃存優(yōu)點是成本低，但是帶來的考驗也更大。容納的電位多了可以提升容量，但也使得整個過程更復雜，需要更精確的電壓控制，Program過程所需時間更多，因此寫入性能也會大幅下降，所以現(xiàn)在的TLC SSD都啟用了SLC Cache模式提升寫入速度，否則那個寫入速度是很難讓人接受的；讀取，特別是隨機讀取性能也會受影響，因為需要花更多的時間從八種電信號狀態(tài)中區(qū)分所需數(shù)據(jù)。另外TLC相鄰的存儲單元也會產(chǎn)生電荷干擾，20nm工藝之后，Cell單元之間的干擾現(xiàn)象更加嚴重，如果數(shù)據(jù)長時間不刷新的話就會出現(xiàn)像之前三星840 Evo那樣的讀取舊文件會掉速的現(xiàn)象。
最關(guān)鍵的是閃存壽命直線下降，MLC的P/E次數(shù)至少還有3000-5000次，而TLC公認的P/E指標是1000次，好點的可能做到1500次，依然比MLC差很多。但各種極限測試也都證明：正常家用，TLC 120g 固態(tài)的來說用個10年左右也是不成問題，所以不必糾結(jié)壽命。更別提很多壽命更長MLC的SSD。
目前全球生產(chǎn)NAND閃存芯片的廠商屈指可數(shù)：1三星、2東芝、3閃迪、4鎂光（英睿達）、5海力士、6英特爾。其中三星市場占有率第一，東芝顆粒應(yīng)用最廣泛。另外還有英特爾、美光、三星、閃迪多用在自家產(chǎn)品。海力士的量則主要是供給移動市場為主。（不過在DRAM內(nèi)存市場上，主要的玩家就剩下三星、SK Hynix及美光三家了）
NAND閃存不僅有SLC、MLC和TLC類型之分，為了進一步提高容量、降低成本，NAND的制程工藝也在不斷進步，從早期的50nm一路狂奔到目前的15/16nm，但NAND閃存跟處理器不一樣，先進工藝雖然帶來了更大的容量，但NAND閃存的制程工藝是雙刃劍，容量提升、成本降低的同時可靠性及性能都在下降，因為工藝越先進，NAND的氧化層越薄，可靠性也越差，廠商就需要采取額外的手段來彌補，但這又會提高成本，以致于達到某個點之后制程工藝已經(jīng)無法帶來優(yōu)勢了。
相比之下，3D NAND解決問題的思路就不一樣了，為了提高NAND的容量、降低成本，廠商不需要費勁心思去提高制程工藝了，轉(zhuǎn)而堆疊更多的層數(shù)就可以了，這樣一來3D NAND閃存的容量、性能、可靠性都有了保證了，比如東芝的15nm NAND容量密度為1.28Gb/mm2，而三星32層堆棧的3D NAND可以輕松達到1.87Gb/mm2，48層堆棧的則可以達到2.8Gb/mm2。
由于已經(jīng)向垂直方向擴展NAND密度，那就沒有繼續(xù)縮小晶體管的壓力了，所以三星、Intel和美光可以使用相對更舊的工藝來生產(chǎn)3D NAND閃存，做成3D NAND MLC或者3D NAND TLC�，F(xiàn)在三星已經(jīng)就這樣做了，850 Pro是3D MLC，850 Evo是3D TLC。使用舊工藝的好處就是P/E擦寫次數(shù)大幅提升，而且電荷干擾的情況也因為使用舊工藝而大幅減少。
三星、SK Hynix、東芝/閃迪、Intel/美光這四大NAND豪門都已經(jīng)涉足3D NAND閃存了。三星最早量產(chǎn)了3D NAND，其他幾家公司在3D NAND閃存量產(chǎn)上要落后三星至少2年時間。這四大豪門的3D NAND閃存所用的技術(shù)不同，堆棧的層數(shù)也不一樣，而Intel在常規(guī)3D NAND閃存之外還開發(fā)了新型的3D XPoint閃存，它跟目前的3D閃存有很大不同，屬于殺手锏級產(chǎn)品。
Intel本來就是做存儲技術(shù)起家的。雖然現(xiàn)在的主業(yè)是處理器，但存儲技術(shù)從來沒放松。根據(jù)Intel官方說法，3D XPoint閃存各方面都超越了目前的內(nèi)存及閃存，性能是普通顯存的1000倍，可靠性也是普通閃存的1000倍，容量密度是內(nèi)存的10倍，而且是非易失性的，斷電也不會損失數(shù)據(jù)。由于還沒有上市，而且Intel對3D XPoint閃存口風很嚴。Intel準備在2016年開始推出基于3D XPoint技術(shù)的存儲產(chǎn)品，內(nèi)存容量可達6TB，值得關(guān)注。
傳統(tǒng)的平面NAND閃存現(xiàn)在還談不上末路，主流工藝是15/16nm，但10/9nm節(jié)點很可能是平面NAND最后的機會了，而3D NAND閃存還會繼續(xù)走下去，目前的堆棧層數(shù)不過32-48層，廠商們還在研發(fā)64層甚至更高層數(shù)的堆棧技術(shù)。3D NAND閃存在容量、速度、能效及可靠性上都有優(yōu)勢。
2D的TLC閃存由于各種問題是不會成為主流的，基本上只會有低價入門級的SSD會使用，現(xiàn)在的TLC SSD很多都是試驗性產(chǎn)品，但是等到3D TLC大批量產(chǎn)后，它將會成為未來的主力。
    固態(tài)硬盤的存儲介質(zhì)分為兩種，一種是采用閃存（FLASH芯片）作為存儲介質(zhì)，另外一種是采用DRAM作為存儲介質(zhì)。
    基于閃存的固態(tài)硬盤
    基于閃存的固態(tài)硬盤（IDEFLASH DISK、SerialATA Flash Disk）：采用FLASH芯片作為存儲介質(zhì)，這也是我們通常所說的SSD。它的外觀可以被制作成多種模樣，例如：筆記本硬盤、微硬盤、存儲卡、U盤等樣式。這種SSD固態(tài)硬盤最大的優(yōu)點就是可以移動，而且數(shù)據(jù)保護不受電源控制，能適應(yīng)于各種環(huán)境。
    基于DRAM的固態(tài)硬盤
    基于DRAM的固態(tài)硬盤：采用DRAM作為存儲介質(zhì)，應(yīng)用范圍較窄。它仿效傳統(tǒng)硬盤的設(shè)計，可被絕大部分操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)工具進行卷設(shè)置和管理，并提供工業(yè)標準的PCI和FC接口用于連接主機或者服務(wù)器。應(yīng)用方式可分為SSD硬盤和SSD硬盤陣列兩種。它是一種高性能的存儲器，而且使用壽命很長，美中不足的是需要獨立電源來保護數(shù)據(jù)安全。DRAM固態(tài)硬盤屬于比較非主流的設(shè)備。

    固態(tài)硬盤(Solid State Drive)用固態(tài)電子存儲芯片陣列而制成的硬盤，由控制單元和存儲單元(FLASH芯片、DRAM芯片)組成。固態(tài)硬盤在接口的規(guī)范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤的完全相同，在產(chǎn)品外形和尺寸上也完全與普通硬盤一致。被廣泛應(yīng)用于軍事、車載、工控、視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)終端、電力、醫(yī)療、航空、導航設(shè)備等領(lǐng)域。
    固態(tài)硬盤的品牌眾多，目前市面上比較受歡迎的固態(tài)硬盤有：三星 、影馳 、金士頓 、Intel 、威剛、浦科特、特科芯、臺電、閃迪、東芝等（排名不分先后）
    作為新興產(chǎn)品，具有以下特點：
    1、讀寫速度快。采用閃存作為存儲介質(zhì)，讀取速度相對機械硬盤更快。固態(tài)硬盤不用磁頭，尋道時間幾乎為0。持續(xù)寫入的速度非常驚人，固態(tài)硬盤廠商大多會宣稱自家的固態(tài)硬盤持續(xù)讀寫速度超過了500MB/s！
    固態(tài)硬盤的快絕不僅僅體現(xiàn)在持續(xù)讀寫上，隨機讀寫速度快才是固態(tài)硬盤的終極奧義，這最直接體現(xiàn)在絕大部分的日常操作中。與之相關(guān)的還有極低的存取時間，最常見的7200轉(zhuǎn)機械硬盤的尋道時間一般為12-14毫秒，而固態(tài)硬盤可以輕易達到0.1毫秒甚至更低！
    2、防震抗摔性：傳統(tǒng)硬盤都是磁碟型的，數(shù)據(jù)儲存在磁碟扇區(qū)里。而固態(tài)硬盤是使用閃存顆粒（即mp3、U盤等存儲介質(zhì)）制作而成，所以SSD固態(tài)硬盤內(nèi)部不存在任何機械部件，這樣即使在高速移動甚至伴隨翻轉(zhuǎn)傾斜的情況下也不會影響到正常使用，而且在發(fā)生碰撞和震蕩時能夠?qū)��?shù)據(jù)丟失的可能性降到最小。相較傳統(tǒng)硬盤，固態(tài)硬盤占有絕對優(yōu)勢。
    3、數(shù)據(jù)存儲速度：固態(tài)硬盤相對傳統(tǒng)硬盤在存取速度上有著飛躍性的提升。
    4、低功耗：功耗固態(tài)硬盤的功耗上要低于傳統(tǒng)硬盤。
    5、低熱量：由于固態(tài)硬盤采用無機械部件的閃存芯片，所以具有了發(fā)熱量小、散熱快等特點�；�于閃存的固態(tài)硬盤在工作狀態(tài)下能耗和發(fā)熱量較低（但高端或大容量產(chǎn)品能耗會較高）。典型的硬盤驅(qū)動器只能在5到55攝氏度范圍內(nèi)工作。而大多數(shù)固態(tài)硬盤可在-10~70攝氏度工作。
    6、重量：固態(tài)硬盤在重量方面更輕，與常規(guī)1.8英寸硬盤相比，重量輕20-30克。固態(tài)硬盤比同容量機械硬盤體積小、重量輕。
    7、噪音小：沒有機械馬達和風扇，工作噪音值為0分貝。傳統(tǒng)硬盤就要遜色很多。
    8、容量：固態(tài)硬盤標準2.5寸目前最大容量為2TB(Solidata 深圳實憶科技推出全球首款單碟2.5寸MLC工業(yè)級2TB固態(tài)硬盤)，與傳統(tǒng)硬盤相差并不大,但相當價位時容量相差較大.
    9、使用壽命：固態(tài)硬盤閃存具有擦寫次數(shù)限制的問題，這也是許多人詬病其壽命短的所在。閃存完全擦寫一次叫做1次P/E，因此閃存的壽命就以P/E作單位。34nm的閃存芯片壽命約是5000次P/E，而25nm的壽命約是3000次P/E。隨著SSD固件算法的提升，新款SSD都能提供更少的不必要寫入量。一款120G的固態(tài)硬盤，要寫入120G的文件才算做一次P/E。普通用戶正常使用，即使每天寫入50G，平均2天完成一次P/E，3000個P/E能用20年，到那時候，固態(tài)硬盤早就被替換成更先進的設(shè)備了(在實際使用中，用戶更多的操作是隨機寫，而不是連續(xù)寫，所以在使用壽命內(nèi)，出現(xiàn)壞道的機率會更高)。另外，雖然固態(tài)硬盤的每個扇區(qū)可以重復擦寫100000次(SLC)，但某些應(yīng)用，如操作系統(tǒng)的LOG記錄等，可能會對某一扇區(qū)進行多次反復讀寫，而這種情況下，固態(tài)硬盤的實際壽命還未經(jīng)考驗。不過通過均衡算法對存儲單元的管理，其預期壽命會延長。SLC有10萬次的寫入壽命，成本較低的MLC，寫入壽命僅有1萬次,而廉價的TLC閃存則更是只有可憐的500-1000次。
    固態(tài)硬盤還是有壽命的，有使用限制。為了延長固態(tài)硬盤的使用壽命，我們在平時的使用中一定要注意保養(yǎng)和使用：
    1、不要使用碎片整理
    碎片整理是對付機械硬盤變慢的一個好方法，但對于固態(tài)硬盤來說這完全就是一種“折磨”。
    消費級固態(tài)硬盤的擦寫次數(shù)是有限制，碎片整理會大大減少固態(tài)硬盤的使用壽命。其實，固態(tài)硬盤的垃圾回收機制就已經(jīng)是一種很好的“磁盤整理”，再多的整理完全沒必要。Windows的“磁盤整理”功能是機械硬盤時代的產(chǎn)物，并不適用于SSD。
    除此之外，使用固態(tài)硬盤最好禁用win7的預讀(Superfetch)和快速搜索(Windows Search)功能。這兩個功能的實用意義不大，而禁用可以降低硬盤讀寫頻率。
    2、小分區(qū) 少分區(qū)
    還是由于固態(tài)硬盤的“垃圾回收機制”。在固態(tài)硬盤上徹底刪除文件，是將無效數(shù)據(jù)所在的整個區(qū)域摧毀，過程是這樣的：先把區(qū)域內(nèi)有效數(shù)據(jù)集中起來，轉(zhuǎn)移到空閑的位置，然后把“問題區(qū)域”整個清除。
    這一機制意味著，分區(qū)時不要把SSD的容量都分滿。例如一塊128G的固態(tài)硬盤，廠商一般會標稱120G，預留了一部分空間。但如果在分區(qū)的時候只分100G，留出更多空間，固態(tài)硬盤的性能表現(xiàn)會更好。這些保留空間會被自動用于固態(tài)硬盤內(nèi)部的優(yōu)化操作，如磨損平衡、垃圾回收和壞塊映射。這種做法被稱之為“小分區(qū)”。
    “少分區(qū)”則是另外一種概念，關(guān)系到“4k對齊”對固態(tài)硬盤的影響。一方面主流SSD容量都不是很大，分區(qū)越多意味著浪費的空間越多，另一方面分區(qū)太多容易導致分區(qū)錯位，在分區(qū)邊界的磁盤區(qū)域性能可能受到影響。最簡單地保持“4k對齊”的方法就是用Win7自帶的分區(qū)工具進行分區(qū)，這樣能保證分出來的區(qū)域都是4K對齊的。
    3、固態(tài)硬盤4K對齊
    一般來說，如果固態(tài)硬盤4K沒對齊好，對硬盤讀取速度影響是很大的，SSD硬盤最大的優(yōu)勢就是擁有傳統(tǒng)硬盤2倍甚至更高的存儲于讀取數(shù)據(jù)，如果沒有4K對齊好，其速度優(yōu)勢無法完全體現(xiàn)。關(guān)于固態(tài)硬盤如何設(shè)置4K對齊，之前也有不少文章介紹過，比如我們可以使用硬盤分區(qū)工具Diskgen軟件(至少是3.7版本以上）對固態(tài)硬盤進行4K對齊，方法如下圖所示，只需要勾選上對齊選項即可。

    4、開啟硬盤AHCI功能
     發(fā)現(xiàn)不少朋友抱怨固態(tài)硬盤4K對齊后，性能還是跟理論速度相差很大，這主要是因為可能還沒有開啟AHCI功能。我們知道通過開啟硬盤的AHCI模式，可以在一定程度上提升固態(tài)硬盤性能。就目前來說，大部分臺式機電腦默認是IDE模式，開啟硬盤AHCI模式需要進入Bios里面設(shè)置開啟。筆記本則大多默認已經(jīng)采用AHCI模式。

    進入Bios開啟硬盤AHCI模式的大致步驟是：重新啟動電腦，啟動電腦時按Del鍵進入BIOS，依次選擇Devices→ATA Drives Setup→Configure SATA as→AHCI，最后按F10鍵保存并退出BIOS。
     BIOS里面開啟AHCI功能是固態(tài)硬盤優(yōu)化的一項必操作項目，當開啟后固態(tài)硬盤可以支持NCQ，當隊列深度（QD）增大，性能也會以幾何級別上升，而IDE則是不支持NCQ，隊列深度增大性能也不會有太大的變化，下面我們通過一組測試數(shù)據(jù)，來看看開啟AHCI功能與沒有開啟AHCI功能情況下，固態(tài)性能速度對比。

    未開啟AHCI功能與開啟AHCI功能對固態(tài)硬盤讀取速度影響還是非常大的，通過開啟AHCI功能可以有效的提升固態(tài)硬盤性能。另外發(fā)現(xiàn)部分朋友電腦在BIOS里開啟AHCI功能后，容易引起電腦藍屏死機，遇到這種問題的朋友則可以再修改下注冊表即可解決。
    5、主板開啟節(jié)能模式導致固態(tài)硬盤性能下降
    通常開通了主板的節(jié)能功能，CPU的頻率會有所降低，這也將導致固態(tài)硬盤的性能下降，因為在節(jié)能時CPU頻率減弱10%，發(fā)送指令時則會慢了10%，因此測試時理論SSD性能會減弱了10%，因此如果想發(fā)揮固態(tài)硬盤最佳性能，主板請不要開啟節(jié)能模式。