眾所周知的是，隨著固態(tài)硬盤從被發(fā)明的那一天起,，機(jī)械硬盤就注定會(huì)被淘汰掉,。就像是當(dāng)時(shí)機(jī)械硬盤淘汰掉軟盤一樣。而由于三星等半導(dǎo)體廠商強(qiáng)行操控價(jià)格,，過去的兩年里固態(tài)硬盤的價(jià)格一路飛漲，一定程度上緩解了機(jī)械硬盤被淘汰的困境,。最近看到3-D產(chǎn)能擴(kuò)大而導(dǎo)致的固態(tài)硬盤價(jià)格回落,，但是也有很多不明真相的小白被忽悠著買了垃圾，我決定以我知道的一些淺薄知識(shí)和能查證的一些資料給大家梳理一下選購固態(tài)硬盤的點(diǎn),。

首先介紹一下固態(tài)硬盤是什么,。固態(tài)硬盤英文名Solid State Drives，直譯就是固態(tài)硬盤,，簡稱SSD,。它是采用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列制成的硬盤，由控制單元和存儲(chǔ)單元組成,，其中儲(chǔ)存單元分為FLASH芯片和DRAM芯片兩種?，F(xiàn)在之所以價(jià)格都降下來了，是因?yàn)樾峦懂a(chǎn)的3D閃存產(chǎn)能上升,，導(dǎo)致芯片價(jià)格下降,。這里我只說一下flash芯片的產(chǎn)品，因?yàn)镈RAM的產(chǎn)品普及率并不及flash芯片,。

當(dāng)前選購固態(tài)硬盤就6個(gè)主要屬性,，容量,，緩存芯片，主控芯片,，讀寫速度,，顆粒類型，接口類型,。但是一般選購的時(shí)候,，在容量相同的情況下，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)有多個(gè)價(jià)位的可以選擇,。比如說現(xiàn)在240G的固態(tài)硬盤,，上到800下到200，你都能找到相應(yīng)的產(chǎn)品,。除去蘋果專用的奇葩SSD,，我應(yīng)該怎樣選擇相應(yīng)的產(chǎn)品呢？這里要看的就是其主控芯片,，顆粒類型以及接口類型,。

閃存芯片的工作溫度范圍非常寬，商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是0~70℃,。但是這并不意味著固態(tài)硬盤不需要散熱,，其實(shí)SSD正常工作溫度應(yīng)該是在40℃到50℃之間，因?yàn)闇囟热绻俑?，就?huì)加劇電子躍遷現(xiàn)象,，輕則導(dǎo)致?lián)p壞引起丟失數(shù)據(jù)，嚴(yán)重就會(huì)損壞硬盤,。所以不要說為何外太空甚至是飛機(jī)上不采用SSD儲(chǔ)存了,，SSD很嬌貴的,。

雖然SSD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，也由于三星等半導(dǎo)體巨頭操控市場,，所以產(chǎn)生了不少新興的存儲(chǔ)器廠商,，上一次SSD價(jià)格還只有1元/G的時(shí)候，能選擇的廠商也就是三星/東芝/聯(lián)想/閃迪/金士頓等廠家,，現(xiàn)在價(jià)格重新回歸1元/G的時(shí)候,，我發(fā)現(xiàn)市場上多了很多以前從未聽說過的牌子，比如建興/創(chuàng)見/金泰克等等,，甚至連曾經(jīng)做機(jī)械硬盤一霸的西部數(shù)據(jù)也開始涉足SSD制造,。

為何現(xiàn)在多了這樣多的牌子呢,？因?yàn)樵谶@個(gè)領(lǐng)域廠商只需購買NAND存儲(chǔ)器，再配合適當(dāng)?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,、CFast接口和SFF-8639接口。大家比較常見的接口就是SATA接口以及PCI-E接口了,。同時(shí)因?yàn)镾ATA接口的理論速率限制,，導(dǎo)致所有的采用SATA接口的固態(tài)硬盤都只能限速到600Mb/s以下，這并不是硬盤性能不夠好,，而是接口本身的限制,。但是即使是采用PCI接口，如果不支持最新的Nvme協(xié)議,，一樣也是不能跑到最高速,。

在支持最新的NVMe協(xié)議和PCI-E接口以及MLC芯片的SSD上,，其讀寫速度最高能跑到3.4G/s，要知道現(xiàn)在多數(shù)內(nèi)存讀寫速度也就是維持在20GB/s到50GB/s之間,。雖然現(xiàn)在最高速度的SSD也就勉強(qiáng)達(dá)到了3.4G/s,，這也算是內(nèi)存讀寫速度的十分之一甚至是五分之一了。如果多塊SSD組一個(gè)RAID,，那樣真的會(huì)頂?shù)浆F(xiàn)有硬件支持上限了,，所謂的非易失性內(nèi)存普及的時(shí)代估計(jì)也就來到了，到時(shí)候也就不再區(qū)分儲(chǔ)存內(nèi)存和運(yùn)行內(nèi)存了,。

內(nèi)存讀寫速度

所謂的電子產(chǎn)品買新不買舊,，說的就是接口的限制以及支持協(xié)議的限制。

1.閃存芯片

閃存芯片在固態(tài)中是儲(chǔ)存數(shù)據(jù)單元,，它的好壞直接決定SSD的使用壽命,。就像是一個(gè)倉庫，你的物品放在倉庫里,，其倉庫的穩(wěn)定性以及使用壽命都是由建材決定的,，閃存芯片就是這個(gè)倉庫的建材。

需要說明的閃存的壽命指的是寫入(擦寫)的次數(shù),，不是讀出的次數(shù),，因?yàn)樽x取對(duì)芯片的壽命影響不大,。

NOR Flash 和 NAND Flash是現(xiàn)在市場上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。Intel于1988年首先開發(fā)出NOR Flash 技術(shù),，徹底改變了原先由EPROM(Electrically Programmable Read-Only-Memory電可編程序只讀存儲(chǔ)器)和EEPROM(電可擦只讀存儲(chǔ)器Electrically Erasable Programmable Read – Only Memory)一統(tǒng)天下的局面,。緊接著，1989年,，東芝公司發(fā)表了NAND Flash 結(jié)構(gòu),，強(qiáng)調(diào)降低每比特的成本，有更高的性能,，并且像磁盤一樣可以通過接口輕松升級(jí),。NOR Flash 的特點(diǎn)是芯片內(nèi)執(zhí)行（XIP ，eXecute In Place）,，這樣應(yīng)用程序可以直接在Flash閃存內(nèi)運(yùn)行,，不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。NOR 的傳輸效率很高,，在1~4MB的小容量時(shí)具有很高的成本效益,，但是很低的寫入和擦除速度大大影響到它的性能。NAND的結(jié)構(gòu)能提供極高的單元密度,，可以達(dá)到高存儲(chǔ)密度,，并且寫入和擦除的速度也很快。應(yīng)用NAND的困難在于Flash的管理和需要特殊的系統(tǒng)接口,。通常讀取NOR的速度比NAND稍快一些,，而NAND的寫入速度比NOR快很多，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮這些情況,。

現(xiàn)在的閃存芯片類型為NAND FLASH,，而NAND FLASH主要分為SLC（單層單元）、MLC（多層單元）,、以及TLC（三層單元),，當(dāng)然，現(xiàn)在新的技術(shù)推廣出來的就是QLC,。

其中,，SLC是最頂級(jí)的產(chǎn)品，成本高,、容量小,、速度快。SLC英文全稱(Single Level Cell——SLC)即單層式儲(chǔ)存 ,。主要由三星,、海力士,、美光、東芝等使用,。

其后的就是MLC,，成本相對(duì)較低、容量大,、速度快,。MLC英文全稱（Multi Level Cell——MLC)即多層式儲(chǔ)存。主要由東芝,、Renesas,、三星使用。

然后是TLC,，成本低,、容量更大、速度更慢,。 TLC = Triple-Level Cell,，即3 bit per cell架構(gòu)。TLC芯片技術(shù)是SLC和MLC技術(shù)的延伸,，最早期NAND Flash技術(shù)架構(gòu)是SLC(Single-Level Cell),。

最后是QLC。 QLC = Quad-Level Cell架構(gòu),，即4bit/cell,，支持16充電值，速度最慢壽命最短,，目前中技術(shù)上在研發(fā)階段,，但是intel、三星電子等廠商都已經(jīng)取得了不錯(cuò)的進(jìn)展,。但在SSD應(yīng)用中目前仍不現(xiàn)實(shí) ,。

相對(duì)于SLC來說，MLC的容量大了100%,，壽命縮短為SLC的1/10,。相對(duì)于MLC來說，TLC的容量大了50%,，壽命縮短為MLC的1/20,。

與SLC比較MLC的優(yōu)勢：鑒于目前市場主要以SLC和MLC儲(chǔ)存為主，我們多了解下SLC和MLC儲(chǔ)存,。SLC架構(gòu)是0和1兩個(gè)值,，而MLC架構(gòu)可以一次儲(chǔ)存4個(gè)以上的值，因此MLC架構(gòu)的儲(chǔ)存密度較高,，并且可以利用老舊的生產(chǎn)程備來提高產(chǎn)品的容量,，無須額外投資生產(chǎn)設(shè)備,，擁有成本與良率的優(yōu)勢。與SLC相比較,，MLC生產(chǎn)成本較低,，容量大。如果經(jīng)過改進(jìn),，MLC的讀寫性能應(yīng)該還可以進(jìn)一步提升,。與SLC比較MLC的缺點(diǎn)：MLC架構(gòu)有許多缺點(diǎn)，首先是使用壽命較短,，SLC架構(gòu)可以寫入10萬次,，而MLC架構(gòu)只能承受約1萬次的寫入。其次就是存取速度慢,，在目前技術(shù)條件下,，MLC芯片理論速度只能達(dá)到6MB左右。SLC架構(gòu)比MLC架構(gòu)要快速三倍以上,。再者,，MLC能耗比SLC高，在相同使用條件下比SLC要多15%左右的電流消耗,。雖然與SLC相比,，MLC缺點(diǎn)很多，但在單顆芯片容量方面,，目前MLC還是占了絕對(duì)的優(yōu)勢,。由于MLC架構(gòu)和成本都具有絕對(duì)優(yōu)勢，能滿足2GB,、4GB,、8GB甚至更大容量的市場需求。

以前很多玩家認(rèn)為TLC就是小垃圾,，其實(shí)不然,，如今一般的TLC的壽命大約有1000次P/E（P/E為一次完整的擦寫），那1000次P/E看起來少,，但是實(shí)際是什么樣子的,？ 舉個(gè)例子：假設(shè)固態(tài)容量為120G，那么可擦寫的總數(shù)據(jù)量為120*1000 =120000G,，假如你喜歡每天瘋狂下載電影,，用完之后覺得索然無味就刪除，這期間使用的數(shù)據(jù)為100G,，則可用天數(shù)為120000 / 100=1200,，1200 / 365≈3.3年，3年基本就要換電腦了吧,？何況正常情況下每天擦寫也不會(huì)有100G,。

雖然能上MLC甚至SLC當(dāng)然不會(huì)選擇TLC，但是對(duì)TLC請(qǐng)不要有太大偏見,，因?yàn)?，現(xiàn)在這個(gè)價(jià)格下，能買得起的也就是TLC的了,。

目前主要的NAND閃存廠商有：海力士,、三星、鎂光,、TOSHIBA,、Intel、SanDisk,，這六家占據(jù)了NAND閃存近9成供應(yīng)量,，而這六家有能力直接切割晶圓和分離出NAND閃存顆粒的廠商，一般稱之為閃存顆粒原廠,，相當(dāng)于機(jī)械鍵盤里面的Cherry的地位,。

所以，不同于機(jī)械硬盤,。前兩年固態(tài)硬盤一路漲價(jià),，只是因?yàn)槿堑膎ote7爆炸事故導(dǎo)致的財(cái)報(bào)利潤下降之后，利用它自身在半導(dǎo)體市場上的壟斷地位強(qiáng)行操控價(jià)格,，提高售價(jià),。當(dāng)然人家的理由很合適，就是當(dāng)時(shí)2-D工廠退產(chǎn),，3-D產(chǎn)能還沒跟上,。

當(dāng)作為原料供應(yīng)商之一的三星都漲價(jià)并且市場上還沒有多余的選擇的時(shí)候,，下游廠商能選擇的也只有被迫漲價(jià)，這個(gè)事情與挖礦導(dǎo)致的顯卡漲價(jià)是完全不同的,。近期由于反壟斷調(diào)查以及3- D產(chǎn)能跟上了,，SSD價(jià)格自然就回落了。

而芯片又分：正片,、白片,、黑片。

正片：閃存通過了全部產(chǎn)品測試,，然后激光打標(biāo)了產(chǎn)品信息,。也就是有質(zhì)量保證的閃存片。 白片：在測試時(shí)部分測試未通過的閃存芯片。這些閃存芯片再經(jīng)過一些測試后,，如果不影響使用,，就打標(biāo)并和正片一樣流向市場，白片在消費(fèi)市場很普遍,，而且正規(guī)渠道的白片性能也并不差,。
黑片：大多數(shù)測試沒有通過，基本報(bào)廢的,，連標(biāo)識(shí)也沒有的閃存芯片,。

所以，在選購SSD的時(shí)候,，首先看的就是這個(gè)牌子到底是不是用的正片,。過去兩年里固態(tài)價(jià)格高漲時(shí)候，有些無良商家以黑片打磨之后組裝低價(jià)出售,，其中以某Color的新聞?dòng)葹橐俗⒛浚?br>
選購建議：能買京東就不買淘寶,，能買你聽說過的牌子就不買你沒聽過的牌子，能買MLC就不買TLC甚至是QLC,。至于更細(xì)致的價(jià)格及容量選購,，就不是我能一一推薦的了。

三：接口類型
當(dāng)前SSD主要采用SATA-2,、SATA-3,、MSATA、PCI-E,、M.2（NGFF）,，其他如：SAS、CFast,、U.2之類比較小眾的接口就不詳細(xì)說明,。
談各個(gè)接口的理論傳輸速度其實(shí)意義不大，使用什么協(xié)議和通道才決定有什么樣的速度,。舉個(gè)例子：建興V5G,，M.2接口走sata3通道也只有500m/s左右的讀取和寫入。
但是,，能上PCI-E的就上PCI-E吧,，畢竟，SATA接口的理論速度都限制了硬盤讀寫速度,。

四：協(xié)議類型
目前常見的協(xié)議有：AHCI和NVME,。
NVMe協(xié)議規(guī)定了主控和主機(jī)的通信的模式,，也規(guī)定了PCI-Express lane作為通信方式，也就是規(guī)定使用PCIE通道作為物理接口，專門為閃存類存儲(chǔ)設(shè)計(jì)的協(xié)議,，基于同樣使用PCI-E通道的M.2接口開發(fā),。 AHCI只規(guī)定了如何通信，沒有規(guī)定具體的物理接口,。

NVM Express（NVMe）,，或稱非易失性內(nèi)存主機(jī)控制器接口規(guī)范(Non-Volatile Memory express),,，是一個(gè)邏輯設(shè)備接口規(guī)范,。他是與AHCI類似的、基于設(shè)備邏輯接口的總線傳輸協(xié)議規(guī)范（相當(dāng)于通訊協(xié)議中的應(yīng)用層）,，用于訪問通過PCI-Express（PCIe）總線附加的非易失性內(nèi)存介質(zhì),，雖然理論上不一定要求 PCIe 總線協(xié)議。此規(guī)范目的在于充分利用PCI-E通道的低延時(shí)以及并行性,，還有當(dāng)代處理器,、平臺(tái)與應(yīng)用的并行性，在可控制的存儲(chǔ)成本下,，極大的提升固態(tài)硬盤的讀寫性能,，降低由于AHCI接口帶來的高延時(shí)，徹底解放SATA時(shí)代固態(tài)硬盤的極致性能,。

迄今為止發(fā)布的NVMe規(guī)范包括：

1.0e（2013年1月）

1.1b（2014年7月）

1.2（2014年11月）

1.2a（2015年10月）

1.2b（2016年6月）

1.2.1（2016年6月）

1.3（2017年5月）

1.3a（2017年10月）

當(dāng)然,，每個(gè)物理接口都有其對(duì)應(yīng)使用的協(xié)議，例如SATA接口的SATA協(xié)議,。

選購建議就是,，要是你的電腦支持NVMe協(xié)議，那就直選這個(gè),，要是不支持的話,，那就還是選SATA的，反正沒了這個(gè)協(xié)議,，一般的高速性能你也發(fā)揮不出來,。

五：主控芯片
主控芯片是SSD的大腦，其作用一是合理調(diào)配數(shù)據(jù)在各個(gè)閃存芯片上的負(fù)荷,，二則是承擔(dān)了整個(gè)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn),。很多玩家在選擇SSD時(shí)往往只看顆粒類型，忽視了真正決定SSD速度的主控,。一個(gè)主控的好壞從根本上決定了一塊SSD的數(shù)據(jù)處理能力,、算法、對(duì)閃存的讀寫能力以及使用的協(xié)議,。不同主控之間的區(qū)別很大,，會(huì)直接導(dǎo)致SSD在性能上的差距。
目前主要的主控廠商有：東芝、Marvell,、慧榮（SMI）,、三星、群聯(lián)（Phison）,、智微（JMicron）等,。
其中三星的主控僅供自家的SSD使用。

這個(gè)東西決定了是否能夠真正發(fā)揮你買的顆粒的性能,，這也就解釋了為什么同一批次的閃存芯片,，有的產(chǎn)品速度快價(jià)格高，有的產(chǎn)品速度慢價(jià)格低,。SSD主控其實(shí)就是一顆處理器,，處理器的運(yùn)算能力也就決定這顆主控的性能。根據(jù)ZOL上面的測評(píng)：

入門級(jí)SSD主打低價(jià)，兼顧主流性能,。它的閃存和主控的采購成本受到嚴(yán)格限制,，該級(jí)別SSD的閃存談不上尖端性能，卻要保證基本的閃存P/E壽命,，匹配強(qiáng)力主控更是白搭,。

六：緩存芯片
緩存芯片是SSD中最容易被忽視的一塊，相比主控和閃存,，緩存的作用并不是很大,，可以說是錦上添花的作用。緩存最大的意義在于進(jìn)行隨機(jī)性讀寫和碎片文件的快速讀寫上,，尤其是大數(shù)量的碎片讀寫,。

SSD有外部緩存優(yōu)勢是性能一致性更好，也就是空盤和滿盤性能差距不會(huì)太大,，缺點(diǎn)是掉電容易丟數(shù)據(jù),，需要額外的掉電保護(hù)電路和在固件中加入掉電保護(hù)邏輯
無緩存優(yōu)勢是掉電相對(duì)不容易丟失數(shù)據(jù)，以及更好的成本控制,，缺點(diǎn)就是4k性能會(huì)比較難看,，而且性能一致性不夠好，不適合高負(fù)載的場合,，比如數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等,。不過總之日常家用沒有任何區(qū)別就是了。

順便提一句,，SSD里面4K對(duì)齊指的是什么,？

自從SSD普及開始,，4K對(duì)齊問題的嚴(yán)重性也在再次提升,。那么首先我們就要明白4K對(duì)齊的原理是什么。我們知道機(jī)械硬盤的讀寫操作一直是以扇區(qū)為單位,，以前每個(gè)扇區(qū)的尺寸都是512字節(jié),，直到近年來，大容量的機(jī)械硬盤的扇區(qū)尺寸提高至4096字節(jié)（我們所說的4KB）,，而電腦文件系統(tǒng)（FAT,、NTFS等），一直都習(xí)慣以512字節(jié)的扇區(qū)單位來操作硬盤,。而SSD的讀寫操作不同機(jī)械硬盤,，SSD讀寫的最小單位叫“頁”(常見尺寸為4KB,，實(shí)際視具體顆粒而定),，閃存顆粒不允許像機(jī)械硬盤一樣覆蓋寫入。因此在有數(shù)據(jù)的地方要寫入新數(shù)據(jù),，就需要先進(jìn)行擦除操作,，而擦除的最小單位是塊（每個(gè)塊都由很多個(gè)頁組成）。

簡單來說寫入一個(gè)4KB的數(shù)據(jù),，實(shí)際運(yùn)行時(shí)會(huì)有兩次寫入操作,，4K對(duì)齊就讓是操作系統(tǒng)的最小分配單元和閃存的一個(gè)頁對(duì)應(yīng)起來，這樣操作系統(tǒng)寫入一個(gè)4KB的數(shù)據(jù),，一次就能完成,。分區(qū)對(duì)齊問題主要影響的就是硬盤的4K存取速度，這也是固態(tài)硬盤多線程傳輸優(yōu)勢的表現(xiàn)之一,。在正常的對(duì)其情況下,，4K讀取速度在合理的差值內(nèi)，但如果不對(duì)齊,，整體讀取以及4K寫入弱勢十分明顯,。SSD的性能好不好就是看讀寫速度夠不夠快，4K對(duì)齊則能夠幫助SSD發(fā)揮最高性能,，讓用戶能夠完全體驗(yàn)到SSD的快捷,。

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好了，到這里相信大家對(duì)于SSD已經(jīng)有一個(gè)初步的了解,，該如何選擇應(yīng)該也不是難事,。對(duì)于618選購SSD升級(jí)自己電腦的時(shí)候，首先看自己的電腦支持哪些接口,，是只支持SATA還是同時(shí)支持M.2,，以及這個(gè)M.2到底有沒有NVMe協(xié)議,，然后才開始看芯片類型到底是MLC還是TLC，以及到底是黑片還是白片,，最后看主控以及緩存,。這一套規(guī)則下來，想必大家也能在亂象百出的SSD練就一雙慧眼買到最適合自己的產(chǎn)品,。

References：

1. SSD百度百科

2. SSD閃存技術(shù)總覽

3. ZOL關(guān)于4K對(duì)齊的介紹

4. ZOL關(guān)于不同主控測試SSD速度文章