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[系统] 固态硬盘 SSD科普贴,购买SSD要知道的常识

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[LV.9]九级电脑高手

id 发表于 2019-02-21 07:30:00
<-!原标题:干货!史上最全SSD科普贴,教你科学购买SSD ->
SSD发展极为迅速,整个行业发生了不少变化,比如新接口、新标准以及新NAND,都要求我们重新适应。但笔者发现现在还有很多朋友对固态硬盘不是很了解,选购固态硬盘时不是看价格和容量,就是看最大读写速度,对于其他隐性功能完全不在乎,购买后才追悔莫及,所以今天笔者就为大家全面科普一下固态硬盘的相关知识,让大家购买时做到心中有数,按需选择。
首先还是从SSD的结构来说起,SSD最基本的组成部件分为:主控芯片、闪存芯片、固件算法,下面我们分别阐述三者的工作职责和性能影响。

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SSD结构
1、主控
常见主控品牌:慧荣、群联、Marvell、三星、瑞昱
SSD主控本质是一颗处理器,主要基于ARM架构,这和手机处理器有相似的一面。也有部分SSD厂家的主控采用RISC架构,使其具备CPU级别的运算能力。
就目前来讲,SSD主控芯片的运算能力由制造工艺、核心面积的大小(晶体管数量)、核心的数量、频率决定。
其具体作用表现在,一是合理调配数据在各个闪存芯片上的负荷,让所有的闪存颗粒都能够在一定负荷下正常工作,协调和维护不同区块颗粒的协作,二则是承担了整个数据中转,连接闪存芯片和外部SATA接口,三则是负责固态硬盘内部各项指令的完成,诸如trim、CG回收、磨损均衡。
可以说,一款主控芯片的好坏直接决定了固态硬盘的实际体验和使用寿命。
主控芯片的技术门槛较高,所以主控品牌比较少,目前主流主控品牌有慧荣、群联、Marvell、三星。
慧荣/群联:慧荣和群联是两家台湾主控公司,其主控成本低廉,受到很多国产SSD的欢迎,涉及厂家包括但不限于:浦科特、七彩虹、影驰、台电、光威、铭瑄等。
Marvell主控:Marvell隶属于高端系列,早期产品只用于企业级,现在应用在浦科特、闪迪、英睿达固态硬盘中。技术实力雄厚,主控质量稳定,但是相应的固态硬盘的价格也比较昂贵。
三星主控:三星主控只用在自家的SSD产品中,技术实力强悍。可以这么说,在SATA接口SSD中,三星860PRO读写速度最快,在NVMe固态硬盘中,三星960PRO读写速度最快。
瑞昱主控:同样是台系品牌,是一家新晋主控品牌,七彩虹部分SSD采用瑞昱主控方案。
SSD大厦根基:闪存颗粒篇
2、闪存颗粒
闪存颗粒,又称闪存,是一种非易失性存储器,即在断电的情况下依旧可以保存已经写入的数据,而且是以固定的区块为单位,而不是以单个的字节为单位。
根据用途和规格不同,闪存颗粒有很多不同的变种,今天我们主要讨论的是用于固态硬盘等存储设备中的、最为常用的NAND闪存颗粒。
NAND闪存颗粒,是闪存家族的一员,最早由日立公司于1989年研制并推向市场,由于NAND闪存颗粒有着功耗更低、价格更低和性能更佳等诸多优点,成为了存储行业最为重要的存储原料。根据NAND闪存中电子单元密度的差异,又可以分为SLC(单层次存储单元)、MLC(双层存储单元)以及TLC(三层存储单元),此三种存储单元在寿命以及造价上有着明显的区别。

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SLC(单层式存储),单层电子结构,写入数据时电压变化区间小,寿命长,读写次数在10万次以上,造价高,多用于企业级高端产品。
MLC(多层式存储),使用高低电压的而不同构建的双层电子结构,寿命长,造价可接受,多用民用高端产品,读写次数在5000左右。
TLC(三层式存储),是MLC闪存延伸,TLC达到3bit/cell。存储密度最高,容量是MLC的1.5倍。造价成本最低,使命寿命低,读写次数在1000~2000左右,是当下主流厂商首选闪存颗粒。
3DNAND(多层数存储),3DNAND是一种新兴的闪存类型,通过把内存颗粒堆叠在一起来解决2D或者平面NAND闪存带来的限制。目前64层3DNAND已经问世,诸如东芝TR200,三星860PRO(V-NAND)采用的就是64层闪存颗粒。
目前能生产闪存颗粒的颗粒制造商为三星、东芝、闪迪、英特尔、SK海力士、美光等六家,它们六家的闪存产能几乎占据了NAND闪存市场近9成的市场比重,几乎所有的工艺的创造和升级,都是由这么几家原厂所主导。
这里有必要为大家科普一下TLC闪存颗粒固态硬盘寿命的内容。TLC闪存颗粒问世之时,有些用户认为TLC颗粒寿命很差并为此争论不休。其实现在TLC的寿命已经有了很好的优化,日常使用5-10年完全没有问题。另外现在MLC颗粒固态硬盘已经基本退出市场,不花大价钱你也买不到。
3、固件算法
SSD固件是确保SSD性能的非常重要的一部分,主要用于驱动控制器。很多朋友疑问?SSD有什么需要驱动的?这要从SSD的结构说起,虽然SSD看起来结构比HDD要简单很多,但实际上机制却要比HDD复杂。例如,SSD需要通过FTL层和系统进行直接对话,闪存一定要在完全擦除后再能重新写入数据,所以SSD需要Trim来把闪存重新“擦干净。再比如,SSD需要一个非常完善的平衡写入算法,让所有的颗粒都均衡的被消耗,不至于导致有一部分颗粒写入寿命耗尽,而其他颗粒未使用的情况。固件中算法非常多,错误校正码(ECC),坏块管理,垃圾回收算法等等,所以,SSD固件的编写难度,可见一斑。

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TRIM
SSD固件的好坏尤为重要,相同主控和相同颗粒的两款产品,因其固件不同,可能导致完全不一样的使用寿命和读写性能,。可以负责任的告诉大家,一款固态硬盘中颗粒对性能的影响约为60%,而固件的影响就会占到20%以上。
高品质算法优秀的固件不仅仅是一项非常艰难的工作,而且也需要让闪存和主控之间达到完美的兼容,需要掌握闪存颗粒和主控等多项先进的技术。固件的品质越好,整个SSD的品质也就越出色。
目前来看,能够独立开发固件的SSD厂商少,仅有三星、Intel、闪迪、英睿达、浦科特、东芝等,这是大厂带来的技术优势。
当然,在固态硬盘固件出现BUG影响SSD正常使用时,这些SSD厂商也会很快的发布新的更新固件,而小厂商一般没有后续更新,也不具备这种技术实力。
SSD的SATA接口与M.2接口
了解了SSD的基本结构后,我们再来看固态硬盘的接口。目前SSD的主流接口分为,SATA3.0、M.2、PCI-E三种,U.2和mSATA目前并不多见,这里不过多介绍。
SATA和M.2或PCI-E的主要区别在于:二者采用不同的通道。
可以把两种通道理解成两辆相同的汽车,PCI-E通道的汽车就像是在高速上行驶,而SATA通道的汽车就像是在崎岖山路上行驶,你说哪个速度快?

不同接口固态硬盘速度表

从上图中我们可以看到,目前主流的SATA3.0通道的最大传输速度为6Gbps,实际速度最大为560MB/s,SATA通道已经无法满足固态硬盘日益增长的读写速度,所以PCI-E固态硬盘应运而生。
但是有些读者可能有疑问,为什么我的固态硬盘是M.2接口的,但是速度并不快呢?M.2最初叫做NGFF,全名是NextGenerationFormFactor。这个接口很特殊,同时支持SATA和PCI-E两个通道,很容易让人误解。其实并不是所有的M.2固态硬盘读写速度都很快,如果是采用SATA通道的M.2接口固态硬盘,读写速度不会超过550MB/s。还要注意的是,主板厂商的M.2接口有的选择了CPU原生的PCI-E通道,有的是通过PCH南桥扩展出来的,这可能对固态硬盘的速度产生影响。
速度对比
下面我们看一下两种固态硬盘速度对比:

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左图为SATA固态硬盘,右图为PCI-E固态硬盘
两者的ASSSD跑分速度差距明显,无论是连续读写、还是4K测试,PCI-E固态硬盘都远远领先SATA固态硬盘,综合得分PCI-E固态硬盘高出SATA固态硬盘三倍有余。
为了帮助大家理解,笔者将各种接口以及速度对比绘制成表格,这样就可以一目了然。

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不同接口固态硬盘协议
看到这你可能会发现PCI-E有很多好处,但并不是每个人都适合购买。因为PCI-ESSD闪存颗粒和主控的原因,PCI-E的SSD价格都非常昂贵。比如250GBSATA协议的SSD价格在500元左右,而同样容量的PCI-E协议的SSD售价却高达800元。并且于PCI-E会占用总线通道,入门以及中端平台CPU通道数较少,都不太适合添加PCI-E固态硬盘,只有Z370,或者X299这样的旗舰级平台,才能充分发挥PCI-E固态硬盘的性能。
软件生态也很重要
很多同学认为固态硬盘自带软件没什么用,但其实用好它也能为你带来不少便利。比如很多SSD自带的SSD系统迁移软件,在系统运行中,只需要简单操作几步就可以将系统完整的迁移到另一个SSD中,免去重装系统的麻烦。
下面总结了几大SSD厂商的软件生态和具体功能,大家可以了解一下。

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SamsungSSDMagicianTool
三星:SamsungSSDMagicianTool
功能:基础评分测试,引导U盘来升级固件,迁移系统
浦科特:PlexTurbo、Plexcompressor、Plexvault
功能:PlexTurbo——内存加速、Plexcompressor——压缩数据增加可以究竟、Plexvault——磁盘加密
影驰:XtremeTunerforSSD
功能:检测磁盘状态,提供SSD优化
东芝:StorageUtilities
功能:驱动器信息性能优化器、利用TRIM命令优化东芝固态硬盘的性能等。
金士顿:Toolbox
功能:监视SSD运行状况,例如当前状态和使用情况。还能够查看SSD的数据、型号名称、序列号、固件版本等其他相关信息。还可以通过还软件更新SSD固件。
总体来说,有实力开发软件的SSD厂商仍然以大厂为主,小厂商基本没有SSD软件。
保修时间的博弈
SSD作为一种高精度电子产品,无论实力多么雄厚的大厂,依然会存在一定的损坏率的。所以我们在购买SSD中,售后时长也是一个需要考量的重点因素。
(1)三星:三年起步,最高五年-十年
三星产品基本上全部提供三年质保承诺,三星850EVO质保三年,960PRO质保五年。但是需要注意的是,三星SSD除了时间限制外,还有写入数据限制,比如购买时间超过五年(总写入仅1TB)或者总写入达到75TB,都视为保修结束。

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(2)Intel:常见五年
Intel的SSD可以说就是靠质保起家的,很多用户买Intel固态硬盘就是因为Intel质保时间比较长,在早期SSD平均寿命很低的时候,Intel便可以做到五年质保,可以其对产品的自信。
(3)金士顿:最低两年,最高五年
相比终身保固的内存条产品,SSD产品分不同的系列提供不同的保固时限,而金士顿本身SSD产品线不少且型号也较为复杂,所以大家还是购买时自己去看,这里就不一一介绍了。
(4)闪迪:三年
闪迪系列本身比较多,常见产品均为三年质保。目前建议大家进入闪迪官方网站后,依次比对自己想要购买的产品系列,查看质保时限吧!
(5)浦科特:三年起步,最高五年
浦科特产品依据不同的产品系列,保固年限划分为三年与五年,各型号保固年限,详如各产品规格所标示,在质保时间上并没有什么新鲜的内容,但其保固方式却比较简单清晰。除通过店家申请保固外,还可以顺丰免费上门取件,更换产品的类别、时间也写得比较清楚,这一点倒是值得称道。
以上几个品牌基本上都是电商平台SSD系列的热销品牌,因而在质保承诺上不会有太大区别,但是显然5年质保的产品会让人更放心一些,不过大多数品牌的三年质保也足够使用。
所以说大家购买SSD时,还是要看看质保时间,不要贪图便宜。此外,千万不可购买山寨SSD产品,然后他们可能也会提出3年换新等质保政策,但谁能保不齐这些厂商还能再活三年呢?
主流品牌产品解读与推荐
说了这么多,最后回到标题,为大家讲解一下SSD应当怎么选。
(1)关于SSD容量
如无特殊要求,购买SSD首选240-256GB,这个区间的SSD容量价格适中,日常使用中装一些常见游戏和软件也足够使用,其他不常使用的照片、文档可以放在机械硬盘中。
(2)关于接口
新平台推荐购买M.2固态硬盘,毕竟新技术,速度也比较快。老平台就不要折腾啦,买了M.2固态硬盘也发挥不了优势,还是乖乖使用SATA固态硬盘吧,价格还要便宜一些。
至于PCI-E接口SSD,体积比较大,优势就是散热比M.2固态硬盘要好很多,大家购买此类SSD时注意自己的主板是否有多余的PCI-E接口,做到心中有数。

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(3)关于品牌
品牌上主要分为三类
第一梯队(来自网上评测, 不分先后排名, 也不保证真实性)
                 三星、Intel、金士顿、浦科特、闪迪、东芝、英睿达等。实力雄厚,产品品质较好,但价格也比较贵。
第二梯队:PNY、影驰、七彩虹、金泰克、台电、光威、阿斯加特、铭瑄等。拥有优势上游资源,其产品品质相对还不错,价格比第一梯队要便宜一些。
第三梯队:山寨品牌。大多数使用拆机片黑片颗粒,品质低劣,价格非常便宜,但使用不久后就会出现各种各样的小问题。

到2019年初为止, 西数、希捷、海康威视、柯达等品牌也相继推出了SSD, 以及一些更高端的企业级固态硬盘, 以上并没有涉及, 价格不等, 可以参照价格和以上数据来参考对比.

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[LV.10]无所不能

id wen131 发表于 2019-03-26 09:37:44
又学习些知识,谢谢。
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[LV.5]五张显卡

id mikejan 发表于 2019-03-01 12:49:43
东芝和闪迪怕了,因为是老掉牙平台买了个金泰克,重要建议丢机械盘没那么容易被全灭。
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[LV.10]无所不能

id 祥哥仔 发表于 2019-02-28 22:28:07
涨知识了,谢谢老大!!!
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[LV.4]四枚内存条

id hjbxxvvqq 发表于 2019-02-28 20:49:44
学习到了,谢谢楼主。。最近也在看固态硬盘。想考虑下,谢谢了。
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[LV.7]七个CPU

id qinghuaran 发表于 2019-02-26 19:16:15
价格决定品质,高端ssd稳定,耐用。
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[LV.Master]顶级配置

id li19731024 发表于 2019-02-26 19:01:30
我也一样 学习学习 很适合我
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签到: Lazy

id 孤独剑698 发表于 2019-02-24 18:26:26
科普了。。学习了。。。谢谢楼主。。
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[LV.3]三流显示器

id 032051 发表于 2019-02-22 13:07:15 手机发帖
谢谢老大,学习了
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