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什么是固态硬盘?

固态硬盘 (SSD) 是一种基于半导体的存储设备,它通常使用 NAND 闪存来保存持久数据。借助高速闪存,固态技术正在改变存储设备。

每个 NAND 闪存芯片均由一个块阵列(也称为网格)构成,且每个块内均有一个存储单元阵列(称为页面或扇区)。每个单元中存储的位数可能有所不同,而这些单元也通常被归类为单位单元(即“单级单元”或“SLC”)、2 位单元和 3 位单元(即“多级单元/MLC”和“三级单元/TLC”)或 4 位单元(“QLC”)。每种单元类型也有其优点和缺点。SLC 以其可靠性、高速度和价格而著称,而 QLC 的优势则在于价格更低廉。每个网格均可存储 256 KB 到 4 MB 之间的数据。中央处理单元 (CPU) 会充当所有内存读取或写入作业的控制器。由于它们尺寸很小且功率要求低,因而非常适合笔记本电脑、平板电脑和智能手机。

固态硬盘 (SSD) 试图通过使用非易失性固态内存来模仿 HDD,但它们的速度却比传统硬盘驱动器或软盘要快得多。HDD 具有固有的延迟和访问时间,而这源于盘片旋转和读/写磁头移动所产生的机械延迟。由于固态硬盘 (SSD) 不含移动部件,因此访问和存储数据的延迟和时间均会大幅缩短。

根据 Gartner(ibm.com 外部链接)的报道,固态硬盘 (SSD)正成为支持结构化数据工作负载的首选存储平台,而这得益于围绕 NAND 闪存和存储级内存 (SCM) 技术的相关创新。它们预计,到 2025 年将有超过 40% 的本地 IT 存储管理与支持活动会被“托管存储即服务”所取代;而 2021 年时,该比例还不到 5%。

闪存存储

闪存存储(也称为闪存)是一种使用闪存芯片来写入和存储数据的固态技术。闪存存储解决方案的范围可从 USB 驱动器到企业级阵列。全闪存阵列旨在最大限度地提高和加快性能,而不受存储区域网络 (SAN) 传统功能的限制。它们更适合多云环境和存储协议例,如 NVMe。由于大多数现代固态硬盘 (SSD) 均基于闪存技术,因此闪存存储有可能会成为固态系统的代名词。

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固态硬盘 (SSD) 的类型

顾名思义,内置固态硬盘会安装在计算机内部,并直接连接到其主板。另一方面,外置 SSD 会像外置硬盘一样插入(通常会插入 USB 3.0 端口),且用途相似。内置 SSD 可通过标准 SATA、IDE 和 m.2 进行连接。外置 SSD 则采用 USB、eSATA 和 Thunderbolt 连接。

固态硬盘 (SSD) 的外形主要有两种:

- mSATA IIISATA III 和传统 SSD:虽然 SATA SSD 可能最为常见,但它更像是一种传统技术,因为它的设计目的是安装在硬盘驱动器的位置。换言之,您可能需要托架适配器或机箱,具体则取决于您的设备(例如,台式电脑)。虽然易于安装可促进固态硬盘 (SSD) 的采用,但随着 PCIe 和 NVMe SSD 的引入,此接口正被逐步淘汰。相比之下,mSATA III、SATA III 和传统固态硬盘 (SSD) 的速度时间有限,且其吞吐量低于市面上较新版本的 SSD。

- PCIe 和 NVMe 固态硬盘 (SSD):此类采用较新外形的 固态硬盘 (SSD)(如 U.2 与 M.2 SSD)使用名为“非易失性内存标准 (NVMe)”的接口协议,而该协议由 NVM Express 工作组中的各家公司(如 Samsung、Intel 和 Seagate)联合开发。NVMe 可与“外围组件互连标准”(又名 PCI Express 或 PCIe)共同提供较高的数据传输速度(读取速度超过 3,000 MB/s)。由于延迟更短,此类固态硬盘 (SSD) 非常适合游戏玩家和他们的 PlayStation。此类固态硬盘 (SSD) 通常配有散热器以防止过热。

固态硬盘与硬盘驱动器的比较

IBM 的硬盘历史可追溯到 20 世纪 50 年代的 IBM 650 RAMAC 硬盘驱动器。硬盘驱动器 (HDD) 使用旋转的磁盘和机械写磁头来操控数据。其最为常见的外形尺寸为 2.5 与 3.5 英寸硬盘,并分别用于笔记本电脑和台式机。虽然大多数 HDD 利用 SATA 接口(也称为串行 ATA),但您也可能会遇到用于特殊用途的串行连接 SCSI (SAS) 或光纤通道连接。

不同于 HDD,固态硬盘 (SSD) 不含任何会导致其速度减慢的移动部件,因此 SDD 的高吞吐量极具吸引力。但是,固态用户往往会在存储容量上做出妥协。虽然大容量固态硬盘 (SSD) 已面市,但较之 HDD,用户需要支付更高的价格。

很多组织正采用混合方法,以便将闪存的速度与硬盘驱动器的容量相结合。平衡的基础架构可确保企业针对不同的存储需求采用正确的技术,从而提供一种可从传统 HDD 过渡而无需彻底转向闪存的较为经济的方式。

固态硬盘 (SSD) 的优点和缺点
优点:

- 高性能:固态硬盘 (SSD) 采用闪存系统,因而速度比硬盘驱动器更快,且是运行应用程序、启动 Windows 或 Mac 操作系统或是传输文件的理想选择。但是,随着存储容量的减少,固态硬盘 (SSD) 的速度可能会越来越慢。

- 易于使用:固态硬盘 (SSD) 易于安装,且不含任何活动部件。它们的尺寸和重量也使其极其便携性,因而对 Mac Book 和 iPad 等流行移动设备极具吸引力。

- 耐用性和可靠性:过高的每分钟转速 (RPM) 引起的热问题和机械磨损会导致 HDD 随着时间的推移而老化和降级,且易受到振动、跌落和颠簸的影响。

缺点:

- 写入次数有限:固态硬盘 (SSD) 的主要缺点在于写入次数有限。但是,磨损平衡和超量配置等技术却有助于企业级固态硬盘 (SSD) 承受多年的连续使用。

-成本:虽然固态硬盘 (SSD) 的每存储单元(即,以千兆字节 (GB) 或太字节 (TB) 为单位)成本高于 HDD,但 SSD 的能耗却更低。与 HDD 不同,固态硬盘 (SSD) 不会耗尽电力来启动磁盘,因而其产品设计可为公司节省能源成本。

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