众家话SSD：固态硬盘热点问题解析
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作为电脑主要存储设备的硬盘，虽然在IT技术的发展长河中不如CPU、主板、显卡的变化大，但依然有着自己的进化方式。现在固态硬盘方兴未艾，代表了硬盘划时代的升级。可以看到，许多厂家都已经开始推固态硬盘，而且还会有更多厂家加入生产它的队伍中来，这必将加速固态硬盘的普及以及增大应用范围。目前许多消费者对固态硬盘持观望态度，并有一些问题待释，我们邀请了金士顿大中国区数码产品经理王立平、宇瞻产品线工程师胡善富和台电产品经理朱健，就固态硬盘一些关键性的问题进行解析，相信大家可以更深刻地了解这种新兴的存储硬件。
小贴士：什么是固态硬盘？
固态硬盘（Solid State Disk）是由控制模块和固态存储模块（DRAM或Flash芯片）组成的硬盘。它的接口规范和定义、功能及使用方法与传统硬盘相同。固态硬盘的防震能力、可靠性、随机访问速度以及适用温度范围都要比传统硬盘更好，几乎没有噪音。适合应用于车载、工控、视频监控、网络终端等领域。
一、技术篇
Q：固态硬盘与传统硬盘在内部结构上有什么不同？
A：传统硬盘的内部比较复杂，由布满各种芯片的电路板、磁头和磁盘组成，容量越大磁盘数量越多，它是通过磁头和磁盘转动将信息存储在磁盘中。而固态硬盘十分轻巧，它的内部结构很简单，仅由一块较大的电路板组成。在电路板上有存储介质、主控芯片、缓存芯片和接口等。目前常见的固态硬盘采用的存储介质都是NAND型闪存颗粒，容量越大闪存越多。
由于固态硬盘内部不存在任何机械运动部件，不会发生机械故障，就不怕碰撞、冲击和振动，即使在恶劣环境下也不会影响正常使用，采用固态硬盘的笔记本在发生意外掉落或与硬物碰撞时几乎不会出现数据丢失的问题。
Q：固态硬盘采用的闪存有几种类型？
A：目前固态硬盘采用的闪存一种是SLC（Single Level Cell，单层储存单元），包括三星、现代、美光以及东芝都是此技术的使用者，另一种则是MLC（Multi Level Cell，多层储存单元）。
采用SLC技术的闪存数据的写入是通过对浮置闸极的电荷加电压，然后可以通过源极即可将所储存的电荷消除，通过这样的方式，就可以储存一个信息单元（即一个Cell）。在一次读写中，SLC高低不同的电荷值就是“1”或“0”，它能提供快速的读取和存储。因为只需要一组高低电压来驱动，所以SLC的电压可以做到很低。
MLC是采用较高的电压驱动，通过不同电位的电荷在一个Cell中存储两组信息，即“00、01、11、10”，这样就可以存储两倍于同制程SLC的内容，拥有成本与良品率的优势。
Q：SLC与MLC Flash在速度、使用寿命方面有什么区别？
A：因为SLC在写入数据时电压变化的区间小，所以速度快，目前所有的超高速固态硬盘都采用SLC类型的Flash芯片。同时，SLC Flash的寿命较长，而且出现坏Cell的几率较小。不过一个Cell只能存储一组数据，无法在相同的颗粒体积上实现较高的存储密度，所以只能提高制程工艺才能满足用户在容量方面的要求。
MLC在存储时要更精确地控制每个Cell的电压，在读写时就需要更长的充电和CRC校验时间来保证数据的可靠性，它对于电力的消耗较多而速度较慢。因为电压变化更频繁，MLC Flash的使用寿命远低于SLC，这是MLC最要命的缺点。
Q：请问固态硬盘在提高使用寿命方面使用了什么技术？
A：如果频繁写入某个Cell就会导致快速老化，特别是在文件分配表部分，每次新的写入都需更新这个区域，导致它的磨损很大。因此各个固态硬盘厂商都在固件中采用了平均抹写区块技术（Wear-Leveling），也就是负载平衡的优化方式，将读写各个Cell的次数平均化。负载平衡分为动态平衡和静态平衡两种，前者是将所有Cell都进行写操作，从而让数据尽量写进写入次数少的区块；后者是在一些Cell使用率有差别时，把写入次数少的静态数据转到写入次数多的Cell。使用静态和动态相结合的负载平衡，可以让固态硬盘寿命更长。
二、性能篇
Q：固态硬盘的速度比传统硬盘快多少？固态硬盘的速度由哪些因素决定？
A：固态硬盘和传统硬盘的速度的区别要视应用而定。固态硬盘的读取速度可达250MB/s，而一块常见SATA硬盘则为100MB/s，在应用程序连续读取大尺寸文件时，固态硬盘的优势有2.5倍左右。由于操作系统主要依赖随机读取小块数据，因此固态硬盘在随机访问可比传统硬盘快100倍。Windows Vista需要大量随机写入的磁盘性能，随机写入速度更快的固态硬盘更为适合，它相对于传统硬盘速度可以提升6倍，最高可以达到240MB/s。
任何固态硬盘的速度都是由主控芯片、闪存带宽、接口速率等共同决定的。由于固态硬盘内部实际上是采用多条并行通道来提升读写速度的，因此主控芯片的性能高低直接导致固态硬盘的表现优劣。目前厂家多数采用SST和JMicron的主控芯片，主控与闪存不断发展，将使固态硬盘速度不断提升。由于SATA2接口的理论速度约为240MB/s，USB 2.0的理论速度不过60MB/s，那么即使闪存带宽再高，也只能受限于接口的速度。随着SATA3标准的推出，固态硬盘将会从中受益。
Q：固态硬盘是怎样提高数据读写速度的？
A：大家都知道传统硬盘可以通过组建RAID 0磁盘阵列的方式来提高速度，而固态硬盘同样也可以通过主板的SATA接口组建RAID。目前厂家还特别设计，直接在固态硬盘内部实现RAID 0。如JMicron的JMB390RAID控制器可以将两颗JMF602B控制芯片联合起来，组成性能更强的SSD RAID存储模式。当然这种多芯片的设计，并不是最理想的，我们更期待着单芯片的解决方案。同时也有厂家在固态硬盘中使用了DRAM颗粒作为高速缓存，它将解决存取的延迟问题。
Q：固态硬盘的功耗比传统硬盘低吗？
A：从表面上看，大家都会认为固态硬盘的功耗比传统硬盘低，其实这不完全正确，因为它的功耗大小还是要由负载情况决定。根据实际测试，目前大多数传统硬盘的空闲功耗为0.5W～1.3W，全负载状态下为2W～4W。但是最大负载只出现在处理大量随机数据需要不断移动磁头时，而在通常使用中这种情况并不总是发生，所以传统硬盘的功耗一般达不到峰值。而固态硬盘只有空闲和全负载两种状态，要么空闲要么处于全负载，全负载为1.5W～3W。所以固态硬盘的功耗有时甚至大于传统硬盘。
但固态硬盘仍然在高负载情况下的功耗表现上有一些优势，比如它内部没有旋转电机，不存在转速升降问题，能够在短时间内完成同样的工作，更早进入休眠状态，因此这些优势让固态硬盘在实际使用中确实比传统硬盘更省电。
三、应用篇
Q：固态硬盘和传统硬盘能否同时使用？如何使用才能合理发挥固态硬盘的性能？
A：固态硬盘和传统硬盘是可以同时使用的，当然首先是你的主板要有足够多的SATA接口，因为固态硬盘是没有IDE接口的。由于目前固态硬盘的价格还比较高，我们建议用户先买一个8GB～16GB的固态硬盘作为系统盘（C盘）来使用，小容量的固态硬盘价格还是可以接受的。将操作系统、应用程序等对读写性能要求较高的数据装入固态硬盘，而不常用的数据如电影、备份文件则存储在传统硬盘中。两种硬盘同时工作，智能平衡负载，能够最大限度地发挥固态硬盘以及系统的性能。
Q：用固态硬盘玩像《孤岛危机》、《失落的星球》等大型游戏会不会卡？
A：由于固态硬盘的读写性能要远胜传统硬盘，因此在相同的配置环境下，采用固态硬盘能够有效缩短游戏载入的时间，对于一些会随时读取关卡数据的游戏来说，固态硬盘的优势体现得更加明显。目前固态硬盘采用的主要接口是SATA，不会造成卡的问题，如果采用的是USB等低速接口，速度可能会受到影响。
Q：固态硬盘的数据安全性怎样？
A：由于内部没有机械部分，固态硬盘的抗震性能更好，在恶劣的使用环境下更能保证其中的数据安全。另外，传统硬盘采用磁盘存储方式，在出现硬件损坏时，也许可以通过恢复技术挽救一部分数据。但如果固态硬盘出现存储芯片损坏，几乎不可能再找回数据，特别是内部采用RAID 0的固态硬盘，如果其中一颗存储芯片坏掉，那么整个硬盘的数据就丢失了。
总结
固态硬盘在内部结构上并不复杂，会有更多厂家有能力生产，而不是如传统硬盘那样只有三四个厂家掌握，因此在激烈的竞争下，它的普及速度将会很快，将成为2009年存储行业的热点。当然，价格也是固态硬盘普及的重要因素，它主要取决于闪存芯片的容量以及价格。我们认为，即使未来闪存价格下调，大容量的固态硬盘走入用户可以接受的范围，但固态硬盘仍是不可能完全取代传统硬盘的，毕竟传统硬盘的性价比会提升更高。未来固态硬盘和传统硬盘将相辅相成，固态硬盘适合运行软件，传统硬盘更加适合存储数据。