[深入理解SSD系列综述 1.5] SSD固态硬盘参数图文解析_选购固态硬盘就像买衣服?
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2024-05-28 17:38:18
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前言

SSD (Solid State Drive),即固态硬盘,通常是一种以半导体闪存(NAND Flash)作为介质的存储设备。SSD 以半导体作为介质存储数据,用纯电子电路实现,没有任何机械设备,这也是和传统机械硬盘(Hard Disk Drive,HDD)最主要的区别。

SSD 长啥样呢?

图片来源 [1]

SSD 的基本结构组成SSD 是用Flash存储芯片阵列组成的硬盘,所以构造比较简单,主要部件为:主控制器和闪存存储芯片。

传统的 HDD 是“马达+磁头+磁盘”的机械结构,而 SSD 则是“闪存介质+主控”的纯半导体芯片存储结构,两者在数据存储介质和读写方式上有着本质区别,这也使得它们在性能、功耗、抗震、噪声、外形、接口等方面也产生了巨大的差异。下面以一款新的SSD参数为例进行探讨。

1.5.1 核心参数

图片来源:ZOL

1.5.1.1 存储容量

常见容量:

  • 256GB

  • 512GB

  • 1TB (1024GB)

  • 2TB (2048G)

容量一般越大越好, 有更多的空间存放数据。但是呢也要靠你的使用需求和预算。

总价

单GB价

速度

搭配机械盘

小容量

建议

大容量

更快

不需要

如果电脑只配一个硬盘, 建议是买512GB 以上。 固态硬盘也可以分区, C 盘一般30~50G 即可, 这样重装系统的时候, 就不用把整个硬盘的数据清除了。

如果买小容量固态硬盘, 建议可以搭配一块机械硬盘额。固态硬盘可以做系统盘, 机械盘可以作为存储盘。

1.5.1.2 性能

毫无疑问,无论是用户主观体验上还是实际测试数据,SSD 在性能方面都可以完全碾压 HDD。尤其是随机读写的性能(IOPS和延迟),二者的差距可达上千倍。

下表列举了各类主流 SSD 和 HDD 的性能数据对比:

图片来源 [1]

1.5.1.3接口

接口分为SATA、mSATA、m.2、u.2、PCI-E等。笔记本电脑用户优先选择M.2固态硬盘,台式机的用户一般购买SATA3接口固态即可,稍微好一点也可以M.2接口的固态硬盘,不过要看下主板上是否有M.2接口支持,但如果你想要极致得性能,也可以选择U.2 和PCIE接口的固态硬盘!

1.5.1.4 缓存

固态硬盘分 带DRAM 与 不带DRAM。有没有缓存的固态硬盘顺序速写的性能差距不大,但是有缓存的情况下4k读写的速度会好上不少。缓存(DRAM)主要是用来储存数据物理地址的映射表,听起来像邮局通过省/市/区/街道来找到你家信箱一样。固态硬盘容量和DRAM缓存,通常需要按照1GB:1MB的比例配置。如果缓存配的容量小了,起到的作用较小。

1.5.1.5 可靠性的指标

- MTBF:Mean Time Between Failure,平均故障间隔时间。该指标反映的是产品的无故障连续运行时间,也是衡量产品可靠性的重要指标。

- UBER:Uncorrectable Bit Error Rate,即:不可修复的错误比特率。该指标描述的是出现数据错误的概率,这个值是越小越好。

- RBER:Raw Bit Error Rate,即:原始错误比特率,该指标反映的是闪存的质量。企业级 SSD 和消费级 SSD 这个指标是不同的。影响 UBER 最核心的因素就是 RBER,后者越低,前者就越低。

平均故障间隔时间一般是统计数据,UBER和 RBER这几个参数一般SSD厂商不展示的,企业级用户可以要求供应商提供。

1.5.2 基本参数

基本参数恰恰是性能和品质的基础。

选购固态硬盘就像买衣服?

一件华丽的衣服, 靠的是什么? 好的布料和好的裁缝。布料是品质的基础,化学纤维的材质和纯棉的材质, 还是纯棉的材质舒服透气。好的裁缝制衣的收口、压线、款型的把握都是炉火纯青。当然再好的衣服, 还要看尺寸是否合身,版型是否符合你的形体, 和你的气质完美匹配。

对于固态硬盘的“布料”是什么? 是闪存颗粒。 固态硬盘的“裁缝”是谁呢? 是主控。好的主控的背后还是一个品牌在给质量背书, 固态硬盘是搭载在电脑主板的, 所以要特别注意接口。

所以在选购固态硬盘时?我们需要了解三点,一是主控,二是闪存颗粒,三是接口。作为小白认准这些,就可以了。 就像买衣服一样, 好的坏的你自己怎么看都看不出来, 怎么摸也不摸不透。但记得买品牌的, 买材质好的,买合身的,就一定对的。

1.5.2.1 主控

主控芯片是固态硬盘的大脑,不同的主控之间能力相差非常大,在数据处理 能力,算法,对闪存芯片的读取写入控制上会有非常大的不同,直接会导致固态硬盘产品在性能上差距高达数十倍。目前主流的主控有:Intel主控、SandForce主控、Marvell主控、SMI主控、Phison主控、三星主控等。Elpis 是三星最新的主控。

1.5.2.2 存储介质

闪存颗粒分为SLC、MLC、TLC三种,SLC的性能最好同时寿命也最长,但是价格也是最贵的。目前主流的是TLC, 价格最亲民。这三种闪存颗粒都可以放心选, 现在一种新的QLC 闪存颗粒, 闪存颗粒就是越新的,成本越低,品质越差,一定要慎重。最好是原厂颗粒搭配原厂主控的QLC SSD, 才可以考虑。

1.5.2.3 通道数目

通道是主板和硬盘的通道, 多个通道可以并行工作。去年(2022)我在医院做新冠核酸检测的时候的时候,平常开一个窗口排队排很久, 有一天开了四个窗口发现都不用排队等了。

Gen4x4, 第一个数字4 表示 PCIE4, 第二个数字4 表示4 个通道。

1.5.3 性能参数

1.5.3.1 什么性能更重要呢?

实际使用电脑中, 对于大多数小伙伴而言, 我们每天写入操作少, 读取操作多,更多的是随机读写操作,所以更关注的是 4K 随读写性能。当然如果有一些朋友有些特别的场景,比如视频UP主,处理大视频文件多,更关注的顺序读写。因人而异吧。

1.5.3.2 功耗

关于功耗,业界定义可以分为峰值功耗(Peak Power)、读写功耗(Active Power)、睡眠功耗(Sleep Power)这几类。HDD 与 SSD的功耗如下表所示:

图片来源 [1]

工作功耗HDD 约为 6~8W ,SATA SSD 约为 5W,待机功耗 SSD 可以降低到毫瓦(mW)级别。首先,从 SSD 功耗占比来看,读写功耗主要消耗在闪存上。其次,影响读写功耗的是主控功耗,大约占总功耗的 20%。由于 SSD 具有极高的性能,较比 HDD 来说,相当于单位功耗产生了成百上千倍的性能,所以从这个角度来说 SSD 是属于低功耗的产品。

1.5.4 其他参数

1.5.4.1 SSD 寿命与质保

除了会关注 SSD 的性能参数外,还会关心它的使用寿命。

衡量 SSD 寿命有两个主要的指标:

- DWPD(Drive Writes Per Day),即在 SSD 保质期内,用户每天可以把硬盘写满多少次。比如 DWPD 是1,指的是每天满盘写入 1次 ,以此类推。从应用角度出发,多数应用读多写少,少数应用写多读少,应用不同,对 SSD 的寿命要求也就不同。所以根据应用负载模式又将 SSD 分为读密集型(Read Intensive)和写密集型(Write Intensive)两种。一般来说,DWPD 越高对应硬盘的单价也就越高,需要用户根据实际应用选择。

- TBW(Terabytes Written),在 SSD 的生命周期内可以写入的总的字节数。

- 质保年限: 因为半导体会自然老化, 所以还会限定一个时间期限,不会是终生保质。这比较好理解。

示例:

970 EVO Plus 的TBW保修:250GB SSD为150 TBW, 500GB SSD为300 TBW,1TB SSD为600 TBW,2TB SSD为1200 TBW。 1TBW 是写 1024GB。

* 5年或TBW,以先到期者为准

一般厂商会在保修期内保修, 还有的只修不换,所以在保修期内出问题, 大可以找售后渠道进行维修或更换。但有个很重要的事情, 是保修产品不保数据的额。如果出现故障, 固态硬盘里的数据是极难极难修复的。

良心忠告, 重要的资料一定要备份、备份、备份。重要的事说三遍。

1.5.3 防震能力

HDD 是机械结构,磁头和磁片在发生跌落时接触碰撞会产生物理损坏,而 SSD 内部不存在任何机械部件,因此相比 HDD 更加抗震和耐跌落。

另外,SSD 由于结构上没有马达的高速运转,所以工作状态会比 HDD 更加安静。

小结:

以上通过性能、功耗、可靠性几个维度理解 SSD 最核心指标, 相信大家对于心目中的固态硬盘已经有个映像了吧? 如果有想和我交流的, 请在留言区问我额?

参考:

  1. YAN_RONG_TECHNOLOGY, https://blog.csdn.net/YAN_RONG_TECHNOLOGY/article/details/127803106

  1. http://www.lotpc.com/zjzn/5506.html

  1. https://detail.zol.com.cn/1309/1308473/param.shtml

  1. https://blog.csdn.net/vagrant0407/article/details/127154160

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