給大家介紹的第一款是KC600 SSD固態(tài)硬盤，512GB的讀取速度可達(dá)550MB/s，擁有更快的啟動(dòng)、加載和傳輸速度；采用3D NAND技術(shù)突破平面NAND閃存限制，在更小的空間內(nèi)可以容納更高的存儲(chǔ)，降低能耗的同時(shí)還會(huì)帶來性能的大幅提升；并且，KC600 SSD固態(tài)硬盤支持完整的安全套件，包括AES 256位硬件加密、TCG Opal和eDrive。目前售價(jià)569元。

金士頓(Kingston) 512GB SATA3 SSD固態(tài)硬盤 KC600系列

京東價(jià)：539.00

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第二款是A2000 SSD固態(tài)硬盤，目前售價(jià)429元。這款固態(tài)硬盤充分發(fā)揮了NVMe PCle的高速性能，500GB讀取速度可達(dá)2200MB/s，在系統(tǒng)啟動(dòng)速度、響應(yīng)速度、加載速度、文件傳輸速度、多任務(wù)處理上都有大幅提升。并且，作為自加密硬盤，它同樣支持完整的安全套件，可提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)保護(hù)。

金士頓(Kingston) 500GB SSD固態(tài)硬盤 M.2接口(NVMe協(xié)議) A2000系列

京東價(jià)：459.00

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第三款是KC2000 SSD固態(tài)硬盤，目前售價(jià)629元。這款固態(tài)硬盤500GB的讀取速度可達(dá)3200MB/s，讀寫速度更是驚人，工作效率可得到顯著提升，同樣擁有周全的數(shù)據(jù)加密保護(hù)。并且適用于臺(tái)式機(jī)、工作站和高性能計(jì)算機(jī)等多種設(shè)備，穩(wěn)固耐用且安靜環(huán)保，還擁有較好的散熱能力。

金士頓(Kingston) 500GB SSD固態(tài)硬盤 M.2接口(NVMe協(xié)議) KC2000系列

京東價(jià)：619.00

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這三款固態(tài)硬盤都非常不錯(cuò)，性能出色，安全又有保障，并且價(jià)格十分優(yōu)惠，感興趣的朋友可以點(diǎn)擊上方鏈接進(jìn)行選購。

是少數(shù)派與國民好物 aigo 聯(lián)合推出的信息儲(chǔ)存設(shè)備的科普系列文章。作為國內(nèi)早期的存儲(chǔ)設(shè)備制造商及佼佼者，感謝 aigo 對(duì)本文提供的一系列支持，包括但不限于技術(shù)知識(shí)指導(dǎo)、市場難尋的老物件以及作者用于拆解介紹的最新產(chǎn)品等。

我們希望通過最簡潔通俗的描述，帶領(lǐng)大家了解信息儲(chǔ)存設(shè)備的基本原理，知道那些復(fù)雜的參數(shù)，如何挑選購買適合自己的存儲(chǔ)設(shè)備，又是如何更好地使用，更安全穩(wěn)定地保存我們的數(shù)據(jù)，以及未來我們能夠用上什么技術(shù)。 另本系列雖然與 aigo 聯(lián)合發(fā)起，但所有內(nèi)容不涉及任何品牌指導(dǎo)或要求的商業(yè)營銷。

在上一章我?guī)Т蠹覐奈⒂^的晶體管到宏觀的閃存顆粒，讓大家詳細(xì)了解了固態(tài)硬盤的原理和結(jié)構(gòu)。那么這一章我們就綜合上一章學(xué)到的知識(shí)來介紹一下我們選購和使用固態(tài)硬盤時(shí)需要了解到的一些參數(shù)，以及如何測試固態(tài)硬盤的實(shí)際性能和速度，相關(guān)的性能參數(shù)又代表著什么。

固態(tài)硬盤的參數(shù)解讀

在介紹各個(gè)參數(shù)之前，我想先推薦一個(gè)比較好用的查看硬盤信息（機(jī)械硬盤和固態(tài)硬盤都可以，比較好用）的軟件給大家 —— CrystalDiskInfo，看名字大家都應(yīng)該能猜到它是和 CrystalDiskMark 同一家出的軟件，完美繼承了它家軟件的特點(diǎn)：界面簡單，功能簡潔好用，有二次元皮膚。

可以看到無論是固態(tài)硬盤還是之前介紹的機(jī)械硬盤，它都能讀取到比較詳細(xì)的信息，基本可以覆蓋我們下面要介紹到的參數(shù)了。

固態(tài)硬盤的尺寸

不同于機(jī)械硬盤基本上快大一統(tǒng)成 SATA 接口，只有少部分企業(yè)級(jí)在用一些特殊的接口，固態(tài)硬盤在接口方面可謂是群魔亂舞，不同接口對(duì)應(yīng)的協(xié)議和最終的速度也是各不相同。不過等到固態(tài)硬盤發(fā)展到像機(jī)械硬盤那么成熟之后，這個(gè)現(xiàn)象也會(huì)逐漸消失，比如現(xiàn)在 M.2 接口就逐漸成為固態(tài)硬盤接口的主流，估計(jì)以后能像 Type-C 那樣統(tǒng)一固態(tài)硬盤領(lǐng)域。

目前固態(tài)硬盤的尺寸也像接口那樣五花八門。為了跟之前的硬盤位硬盤架通用，早前固態(tài)硬盤通常會(huì)設(shè)計(jì)成跟 2.5 寸機(jī)械硬盤一樣大，用的也是 SATA 接口。

使用 SATA 接口的固態(tài)硬盤大部分被設(shè)計(jì)成和機(jī)械硬盤通用尺寸和接口。如果你手邊剛好有一個(gè) SATA 固態(tài)硬盤，我非常鼓勵(lì)你試一下把它拆開來，大部分固態(tài)硬盤的外殼都沒有螺絲，直接用卡扣固定，拆下來之后你就會(huì)發(fā)現(xiàn)，其實(shí)真正儲(chǔ)存和電路部分只有一小塊，剩下的都是空的：

甚至有些商家還會(huì)給空空的地方貼一些海綿或者配重塊，來讓整塊固態(tài)硬盤手感好一點(diǎn)。外殼純粹就是為了兼容筆記本或者臺(tái)式機(jī)里的 2.5 寸硬盤位。

因?yàn)?SATA 接口和走 SATA/AHCI 協(xié)議的接口速度上限被限定在 700MB/S 左右，所以新的固態(tài)硬盤都會(huì)選擇使用 M.2 接口或者直接插 PCIe 槽。

我們?cè)谫徺I NVMe 固態(tài)硬盤或者把它們裝到電腦主板上時(shí)，通常都會(huì)看到類似于 22XX 4 個(gè)數(shù)字的參數(shù)，這個(gè)就表示固態(tài)硬盤的尺寸。

22=22mm，也就是固態(tài)硬盤寬度是 2.2 厘米的意思，后面兩個(gè)數(shù)字就是固態(tài)硬盤的長度，通常會(huì)有 20，42，60，80 等常見長度，以毫米為單位。我們購買的時(shí)候一定要先看看自己設(shè)備上的 M.2 接口預(yù)留出了多少空間，免得太長放不進(jìn)去。

至于 2220 長度的固態(tài)硬盤估計(jì)大部分人都沒見過，在早前比較常用，如果你現(xiàn)在在筆記本或者其他地方找到這個(gè)接口，大部分時(shí)候其實(shí)是給 WiFi 模塊用的。

在有些設(shè)備上還會(huì)使用 mSATA 固態(tài)硬盤，雖然它的缺口和 NVMe 固態(tài)硬盤一樣，但是寬度比較寬，所以接口是不通用的。

固態(tài)硬盤的接口協(xié)議

在介紹機(jī)械硬盤結(jié)構(gòu)原理的那一章，我們已經(jīng)了解到接口，協(xié)議，和總線的聯(lián)系和區(qū)別。這一章我們介紹固態(tài)硬盤接口時(shí)可以順便稍微復(fù)習(xí)相關(guān)的知識(shí)，同時(shí)拓展介紹一下它們仨。

先來簡單復(fù)習(xí)一下：

• 總線：計(jì)算機(jī)設(shè)備里各個(gè)部件之間交換數(shù)據(jù)（傳輸電信號(hào)等）的通道，這個(gè)通道每秒能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量就叫做帶寬。
• 協(xié)議：雙方交換數(shù)據(jù)的規(guī)則，比如如何識(shí)別對(duì)方的身份、如何建立斷開連接、編碼解碼方式（也就是電信號(hào)怎么傳輸接收）等等。
• 接口：讓兩個(gè)設(shè)備之間可以通過特殊的形狀物理連接起來。

機(jī)械硬盤一般使用的就是 SATA 總線或者，然后使用 SATA/AHCI 協(xié)議來和設(shè)備其他部件溝通，但放在固態(tài)硬盤上事情就有一些復(fù)雜了。在本小節(jié)開頭，我們也提到目前固態(tài)硬盤的接口協(xié)議等等種類還比較多，也讓很多用戶稀里糊涂買到了不適合自己的固態(tài)硬盤或者速度沒有達(dá)到設(shè)備上限的固態(tài)硬盤，浪費(fèi)了額外的時(shí)間和性能。

我們先來說一下總線，目前我們民用儲(chǔ)存設(shè)備常見到的總線有 SATA 總線、PCIe 總線和企業(yè)級(jí) SAS 總線（如果你用一些服務(wù)器主板的話，可能會(huì)有）。之前我們了解到 SATA 總線一般是給機(jī)械硬盤使用，而且速度上限比較低，而 SAS 總線又是企業(yè)級(jí)使用比較多，那么除了低速的固態(tài)硬盤走 SATA 總線，現(xiàn)代的 NVMe 固態(tài)硬盤一般都是走 PCIe 總線了。

而協(xié)議方面目前民用的也是只有比較少的幾個(gè)，SATA/AHCI 協(xié)議，MVMe 協(xié)議，SCSI 協(xié)議（同樣是企業(yè)級(jí)服務(wù)器用的比較多），沒錯(cuò)，我們常看到的 NVMe 固態(tài)硬盤中的 NVMe 指的就是這個(gè)硬盤使用的協(xié)議。高效的協(xié)議能讓總線滿效率運(yùn)行，跑滿總線的帶寬，這也是 NVMe 固態(tài)硬盤能那么快的原因。

和簡單的總線協(xié)議不同，固態(tài)硬盤接口方面可就復(fù)雜多了。最基礎(chǔ)的就是我們常見的 SATA 接口，還有為了筆記本等便攜式設(shè)備引申出來的 mSATA 接口，還有固態(tài)硬盤專享的 M.2（NGFF） 接口，SATA Express（SATAe） 接口，PCIe 接口，甚至還有不常見的走 SAS 總線的 SAS 接口與 U.2，AIC 接口等等，這些接口各自走前面的 3 個(gè)總線和協(xié)議，大概像是這個(gè)樣子：

怎么樣？是不是覺得很復(fù)雜？沒關(guān)系，接下來我就來帶你實(shí)際從不同接口的固態(tài)硬盤出發(fā)，簡簡單單就記住它們的關(guān)系。

在逐個(gè)介紹之前我先說一下總體情況，和機(jī)械硬盤物理速度上限較低，所以不太需要考慮協(xié)議和總線速度的情況不同，對(duì)固態(tài)硬盤，特別是對(duì)現(xiàn)代高端固態(tài)硬盤來講，不同接口協(xié)議總線已經(jīng)開始可以限制固態(tài)硬盤的速度發(fā)揮了。

這里又要重新強(qiáng)調(diào)一下之前講過的木桶效應(yīng)，固態(tài)硬盤最終速度取決于接口協(xié)議總線最慢的部分。但通常廠家都會(huì)保證速率和協(xié)議達(dá)到要求，才會(huì)推出對(duì)應(yīng)的固態(tài)硬盤，所以我們使用的時(shí)候，通常只需要保證它走的總線速率足夠就可以滿速運(yùn)行。

SATA/mSATA/SATAe 接口固態(tài)硬盤

SATA 接口是大部分人剛用上固態(tài)硬盤，甚至現(xiàn)在機(jī)箱里面唯一的固態(tài)硬盤接口類型。固態(tài)硬盤剛開始普及民用的時(shí)候算是比較貴重的數(shù)碼產(chǎn)品，每 GB 比起機(jī)械硬盤甚至要貴上好幾十倍。

這導(dǎo)致那個(gè)時(shí)候沒什么人用固態(tài)硬盤，加上那個(gè)時(shí)候固態(tài)硬盤速度也沒有現(xiàn)在那么快，還沒突破 SATA 總線上限，所以主板廠商并不會(huì)專門設(shè)計(jì)一個(gè)專供固態(tài)硬盤使用的接口。那個(gè)時(shí)候的固態(tài)硬盤只能是繼續(xù)使用 SATA 接口，使用 SATA3.0 協(xié)議。

同時(shí)那個(gè)年代的計(jì)算機(jī)機(jī)箱通常只設(shè)計(jì)了給機(jī)械硬盤的硬盤位，所以就像我們上面提到的即使固態(tài)硬盤的儲(chǔ)存顆粒只有小小的一顆，也是要用一個(gè) 2.5 或者 3.5 寸硬盤那么大的殼子來包住它。

固態(tài)硬盤的全面普及最早是在筆記本上，之前筆記本放機(jī)械硬盤的做法是把 SATA 接口焊在主板上，然后在主板上留一個(gè) 2.5 寸機(jī)械硬盤那么大小的位置。但固態(tài)硬盤本身只有很小的一個(gè)，也不需要機(jī)械硬盤那么高的供電，沒有必要用 SATA 這個(gè)電源部分就占了一半的接口，跟沒有必要留 2.5 寸機(jī)械硬盤那么大的位置，加上那個(gè)時(shí)候超極本超薄本等輕薄設(shè)備的概念興起，所以主板廠商就設(shè)計(jì)出了 mSATA 接口。

它和我們現(xiàn)在見到的 M.2 接口已經(jīng)非常相似了，不過仍然是走的 SATA 協(xié)議和總線，你可以把它理解為 SATA 接口的迷你版，畢竟 mSATA 就是 mini SATA 的縮寫，這個(gè)時(shí)候廠商終于可以把固態(tài)做到合適的大小。

不過到現(xiàn)在這個(gè)接口基本上已經(jīng)沒有什么筆記本在使用，都用上了更新的 M.2 接口，如果新筆記本里面還有這個(gè)接口，通常上面插的都是無線網(wǎng)卡而不是固態(tài)硬盤。倒是很多移動(dòng)固態(tài)硬盤內(nèi)部還在使用 mSATA 接口轉(zhuǎn) USB，畢竟大部分人對(duì)于移動(dòng)硬盤的速度需求并不高，能超越 SATA 速率的 USB3.2/USB4 也還沒有普及，廠商沒必要用上對(duì)硬件要求更高的協(xié)議和接口。

另外英特爾還推出過一個(gè)叫做 SATA Express 的接口，他可以直接插兩個(gè) SATA 來走 SATA 協(xié)議，也可以用整個(gè)接口走 PCIe*1/2，不過這個(gè)東西接口還是太大，速度上限提升也不高，只出過幾款對(duì)應(yīng)的主板，連支持的設(shè)備都沒有出就夭折了。

隨著固態(tài)硬盤的速度越來越高，這兩個(gè)接口已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足日益加快的固態(tài)硬盤，所以廠商必須設(shè)計(jì)一個(gè)專門用于固態(tài)硬盤，并且可以直接與速度最快的 PCIe 總線交流的接口。

M.2（NGFF） /PCIe 接口固態(tài)硬盤

專門用于固態(tài)硬盤，并且可以與速度最快的 PCIe 總線交流的接口，說的就是我們今天常見的 M.2 接口了。M.2 是我們比較常聽說的名字，但它其實(shí)叫做 NGFF（Next Generation Form Factor），翻譯成中文就是次世代接口，后來被改名叫 M.2，可能是覺得這個(gè)接口不可能一直次世代吧。「2」就是第二代的意思，「M」則是我們下面提到的 M.KEY，表明接口的形狀，中間用點(diǎn)隔開表示它們倆是不同的參數(shù)。

M.2 接口作為現(xiàn)在和未來的主流接口，自然有向后兼容，既可以使用 SATA 協(xié)議也可以使用 NVMe 協(xié)議，由于支持協(xié)議眾多并且接口復(fù)雜，M.2 接口通過接口上的缺口來確定協(xié)議類型，由于不同缺口像鑰匙那樣，所以叫做 KEY，M.2 接口有從 ABCDEFGHJKLM 這么多種 KEY，KEY 對(duì)不上是插不進(jìn)去對(duì)應(yīng)接口的（真就鑰匙唄……）。不過倒不用擔(dān)心太過復(fù)雜，因?yàn)?/span>我們?nèi)粘Ｖ荒芸吹絻煞N：M KEY 和 B KEY。

如果我們觀察自己的 NVMe 固態(tài)硬盤，會(huì)發(fā)現(xiàn)缺口都在右邊，這個(gè)就是 M Key，如果插槽右邊有對(duì)應(yīng)的突出就可以插進(jìn)去，通常它們就是使用 NVMe 協(xié)議走 PCIe 總線。

而 B KEY 的缺口則是在左邊，插進(jìn)對(duì)應(yīng)的插槽之后通常只能走 SATA 總線。另外還有同時(shí)有兩個(gè)缺口的固態(tài)硬盤，這種就是 B&M KEY，既可以走 SATA 總線也可以走 PCIe 總線。不過一般來講這種類型都是 SATA 或者 PCIe*2 居多，速度上限不高。

主板上的位置寸土寸金，所以一般我們現(xiàn)在看到的主板只會(huì)保留 M KEY 的 M.2 接口。大家購買固態(tài)硬盤的時(shí)候也要認(rèn)清是哪種 KEY，如果是新設(shè)備建議只購買 M KEY 的固態(tài)硬盤，免得到時(shí)候插不進(jìn)去或者插進(jìn)去卻只能走 SATA 總線。

A/E KEY 就是我們上面提到 2220 這種無線網(wǎng)卡比較常用的 M.2 接口所用的 KEY 類型。

NVMe 協(xié)議中的 NVM 其實(shí)就是我們之前提到的非易失性儲(chǔ)存器英文，整個(gè)名字可以簡單理解為非易失性儲(chǔ)存器控制協(xié)議。

既然 M.2 接口的高速固態(tài)硬盤使用的是 NVMe 協(xié)議走 PCIe 總線，有些廠商干脆就把固態(tài)硬盤做成 PCIe 接口，插到 PCIe 插槽插使用。這就是 PCIe 固態(tài)硬盤，用的一般也是 NVMe 協(xié)議。

其它接口：SAS/AIC/U.2 接口

上面介紹的都是我們?nèi)粘１容^常見的一些固態(tài)硬盤接口類型，下面簡單介紹一下比較少見的接口，這些接口一般都是企業(yè)級(jí)或者服務(wù)器使用比較多，如果我們使用服務(wù)器主板的話，還是有機(jī)會(huì)看見的。

SAS 和 U.2 這些都是 SATA 接口改過來的接口，目的就是為了兼容 SATA 硬盤的同時(shí)能夠用上其他協(xié)議總線。比如 SAS 就可以有服務(wù)器常見的 SCSI 總線，U.2 可以用 NVMe 協(xié)議走 PCIe 總線。

SATA 硬盤可以插到 SAS 和 U.2 接口上，反過來 SAS 硬盤和 U.2 硬盤則不能插到 SATA 接口上。

AIC 就是 PCIe Add in Card 的意思，其實(shí)就和 PCIe 固態(tài)差不多，也可以直接插在 PCIe 接口上使用，主要是因?yàn)榉?wù)器上有很多設(shè)備都比較老，用不了其他接口，插PCIe 是最直接的。

接口兼容性與速度上限

接下來我通過實(shí)際的例子來說一下不同接口的固態(tài)硬盤的速度上限，首先 SATA 這類接口就不用說了，加上損耗最高 600MB/S。

• 接下來你再看你設(shè)備上的 M.2 接口，如果是 B KEY，還要在看主板說明書。
• 如果主板說明書上沒有寫明這個(gè)接口支持 PCIe×2 總線，那么無論你買啥，只要能插進(jìn)去，最高速度都不超過 600MB/S。
• 如果主板說明書上寫明這個(gè)接口支持 PCIex2 總線，那么就要購買同樣支持 PCIex2 的 B KEY/B&M KEY 的固態(tài)硬盤，插上去之后最高速度大概能來到 1GB/S 左右。

• 如果你設(shè)備的 M.2 接口是 M KEY，還是要查看主板說明書。
• 一般來講筆記本的 M.2 接口都有可能向下兼容走 SATA 總線，但臺(tái)式機(jī)主板上的 M.2 接口一般只支持走 PCIe 總線。一定要先看主板說明書再購買對(duì)應(yīng)的固態(tài)硬盤。
• 如果接口兼容 SATA，那么有兩個(gè)缺口的 B&M KEY 固態(tài)硬盤能插進(jìn)去，此時(shí)速度上限就是 600MB/S。
• 如果插入 M KEY 的固態(tài)硬盤，具體的速度上限就由它使用的 PCIe 傳輸模式?jīng)Q定，通過前面推薦的 CrystalDiskInfo 就可以看到固態(tài)硬盤正在使用的傳輸模式和支持的傳輸模式。

比如常見的 NVMe 固態(tài)硬盤走 PCIe 3.0x4，那么速度上限就是 4GB/S，如果是比較貴的 PCIe4.0 NVMe 固態(tài)硬盤速度上限則是 PCIe4.04 也就是 8GB/S。

固態(tài)硬盤的顆粒與主控

雖然固態(tài)硬盤使用的接口協(xié)議總線決定了讀寫速度的上限，但固態(tài)硬盤實(shí)際能跑多快，還是要看顆粒的質(zhì)量還有主控算法。

SLC/MLC/TLC/QLC 顆粒

這幾個(gè)名詞算是我們購買固態(tài)硬盤，或者看其他人評(píng)測時(shí)最常提到的參數(shù)了，如果是后兩個(gè)顆粒，通常還伴隨著對(duì)廠家的鄙視。但實(shí)際上它們都是什么呢？

其實(shí)通常人們?cè)谒麄兒竺婕由项w粒是不太嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模?/span>因?yàn)樗鼈儚奈锢砩隙际怯蔁o數(shù)相同的浮柵晶體管組成的 NAND 閃存顆粒。無論是 SLC 還是 MLC 還是后面幾個(gè)，它們用的儲(chǔ)存單元都是一樣一樣的浮柵晶體管，而區(qū)別在于每個(gè)浮柵晶體管組成的儲(chǔ)存單元，它的狀態(tài)數(shù)量（其它科普常用層數(shù)來表示）不一樣。

再上一章，我們已經(jīng)用 TLC 來演示現(xiàn)代固態(tài)硬盤 NAND 閃存顆粒的原理，通過給儲(chǔ)存單元閾值電壓，檢測電路是否導(dǎo)通來讀取儲(chǔ)存單元里面的數(shù)據(jù)。其它的幾個(gè)類型也是類似：

• SLC=Single Level Cell，指的是通過一個(gè)閾值電壓區(qū)分 0, 1 兩種狀態(tài)的儲(chǔ)存單元，這樣一個(gè)儲(chǔ)存單元就能儲(chǔ)存 1bit 的數(shù)據(jù)。
• MLC=Multi Level Cell，指的是通過三閾值電壓區(qū)分 00, 10, 01, 11 四種狀態(tài)的儲(chǔ)存單元，這樣一個(gè)儲(chǔ)存單元就能儲(chǔ)存 2bit 的數(shù)據(jù)。
• TLC=Triple Level Cell，指的是通過七個(gè)閾值電壓區(qū)分 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111 八種狀態(tài)的儲(chǔ)存單元，這樣一個(gè)儲(chǔ)存單元就能儲(chǔ)存 3bit 的數(shù)據(jù)。
• QLC=Quadruple Level Cell，指的是通過十五個(gè)閾值電壓區(qū)分 0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000, 1001, 1010, 1011, 1100, 1101, 1110, 1111 十六個(gè)狀態(tài)的儲(chǔ)存單元，這樣一個(gè)儲(chǔ)存單元就能儲(chǔ)存 4bit 的數(shù)據(jù)。

現(xiàn)在連 PLC 都快出來了，按照上面的原理一個(gè)儲(chǔ)存單元就能儲(chǔ)存 5bit 的數(shù)據(jù)。

這樣做的好處自然顯而易見，同樣面積的儲(chǔ)存單元，QLC 比起 SLC 能夠存放 4 倍的數(shù)據(jù)，也就是說閃存顆粒的密度提升了 4 倍，這已經(jīng)是很驚人的差距了，同一塊閃存顆粒如果全做 QLC 可以有 1000GB 容量，那么 TLC 只有 750G， MLC 只有 500G，SLC 更是只有 256G 了。

而且由于數(shù)據(jù)密度提高，相同容量的 TLC 固態(tài)價(jià)格也和數(shù)據(jù)密度一樣是 SLC 的 1/4 左右，也就是說便宜同時(shí)還變大碗。這聽起來好像很美好，那么為什么大家都那么抵制使用 TLC /QLC 儲(chǔ)存單元的固態(tài)硬盤呢？

多層儲(chǔ)存單元的缺陷

首先就是一個(gè)儲(chǔ)存單元上，分的閾值電壓越多讀取的時(shí)候就要越多次，比如 TLC 讀取一次一頁的數(shù)據(jù)就要輪流給 7 個(gè)閾值電壓，每給一次閾值電壓都要一個(gè)個(gè)檢測儲(chǔ)存單元是否導(dǎo)通，而 SLC 只要一個(gè)閾值電壓檢測一次，每多一個(gè)需要檢測的閾值電壓，讀取速度就會(huì)慢很多倍。

多個(gè)閾值電壓也會(huì)帶來讀取困難后果，上一章我們也講到不能無限細(xì)分預(yù)置電壓去無限提高容量密度。即使只做到 TLC 的級(jí)別也會(huì)帶來閾值電壓區(qū)間過小的問題，因?yàn)槲覀兺鶅?chǔ)存單元寫入數(shù)據(jù)的時(shí)候，并不能精確控制電子量，如果閾值電壓過小電子量又剛好卡在中間，那么數(shù)據(jù)到底是 010 還是隔壁的 011呢？這個(gè)時(shí)候就需要 ECC 糾錯(cuò)算法的加入，通過校驗(yàn)數(shù)據(jù)糾正這個(gè)儲(chǔ)存單元上的信息然后重新寫入正確的數(shù)據(jù)，這一步又大大減慢了讀取速度。

1. 寫入的時(shí)候也是這樣，閾值電壓越多，儲(chǔ)存單元儲(chǔ)存數(shù)據(jù)需要的電子量要求就越精準(zhǔn)，自然就越容易出錯(cuò)。出錯(cuò)的時(shí)候又要 ECC 糾錯(cuò)算法來校驗(yàn)重新寫入正確數(shù)據(jù)，寫入速度也被拉慢了。
2. 閾值電壓變的設(shè)置對(duì)儲(chǔ)存單元的壽命也有影響，先不說上面提到反復(fù)寫入影響到的壽命，我們知道每一次寫入都會(huì)對(duì)包括浮柵的絕緣層造成物理損傷，而閃存顆粒又是每一次寫入數(shù)據(jù)都需要先擦除對(duì)應(yīng)塊再寫入數(shù)據(jù)，這樣時(shí)間長了浮柵里面保存的電子就會(huì)越來越容易穿過漏洞逐漸增多的絕緣層「越獄」跑掉。

對(duì)于 SLC 而言，0,1 兩個(gè)狀態(tài)相差的電子量很多，即時(shí)跑掉一點(diǎn)也不影響讀取；不過當(dāng)?shù)?QLC 這種，每個(gè)狀態(tài)之間電子量差很小，只需要有一點(diǎn)點(diǎn)電子從浮柵中跑出來，就會(huì)讓這個(gè)儲(chǔ)存單元讀取的數(shù)據(jù)變成另一個(gè)狀態(tài)。而當(dāng)寫入后短時(shí)間內(nèi)電子跑掉的量大于兩個(gè)數(shù)據(jù)狀態(tài)之間的差，主控就會(huì)認(rèn)定這個(gè)儲(chǔ)存單元已經(jīng)掛掉了。清楚了原理之后，我們很容易就能發(fā)現(xiàn)比起 SLC，MLC/TLC/QLC 等等越多層的儲(chǔ)存單元掛掉需要的時(shí)間越來越短。

1. 多層儲(chǔ)存單元還會(huì)帶來其它問題，比如數(shù)據(jù)可靠性不足，對(duì)保存環(huán)境要求更高等等。

從 MLC 到 QLC，容量密度越來越高，價(jià)格越來越便宜的同時(shí)，以上提到的缺點(diǎn)也會(huì)越來越嚴(yán)重。簡單總結(jié)就是，在對(duì)比之下 SLC 讀寫速度最快，數(shù)據(jù)保存最穩(wěn)定可靠，壽命最長，對(duì)比之下我們才知道 SLC 除了數(shù)據(jù)密度低和貴，真的是哪哪都好。這也不怪大眾批評(píng)廠商用 TLC/MLC 是「偷工減料」了。

正確看待多層儲(chǔ)存單元

看完上面的部分，很多人可能就覺得哎呀，我一定要花很多錢去上 SLC/MLC 固態(tài)硬盤，不然總感覺用不了多久也不可靠。

但其實(shí)沒有必要，我覺得只要在商品詳情和包裝盒上標(biāo)明儲(chǔ)存單元類型（雖然基本沒有廠商這么干），然后容量價(jià)格比的確夠低，那么大家還是值得根據(jù)自己的需求去購買的（雖然現(xiàn)在市面上基本沒有全盤 SLC 的民用產(chǎn)品了，很快估計(jì)連全盤 MLC 的產(chǎn)品廠家都不會(huì)再生產(chǎn)了）。

現(xiàn)在廠商都會(huì)使用 DRAM 或者將固態(tài)硬盤的一部分空間模擬成 SLC 來加當(dāng)做緩存來解決 TLC/QLC 的速度問題，而且即使是 QLC，只要容量足夠大并且有一個(gè)好的主控，那么我們?nèi)粘Ｊ褂妹總€(gè)儲(chǔ)存單元的擦寫數(shù)據(jù)可以控制得很低，只要你不是每天 24 小時(shí)不停在寫入，基本上也有十幾年的壽命（詳細(xì)的參數(shù)在下面會(huì)介紹）。所以最后還是要看個(gè)人的需求，如果的確對(duì)數(shù)據(jù)可靠性和速度有很高要求，并且價(jià)格不敏感，那的確不要考慮 QLC 甚至是 TLC，感覺大部分時(shí)候都可以，具體的我會(huì)在選購那章詳細(xì)介紹。

說實(shí)話基本很少見硬盤顆粒壞掉的，一般都是主控先壞，不然也不會(huì)有那么多廠家回收固態(tài)顆粒再當(dāng)做新的賣了。

當(dāng)然也不是說就能無腦買了，某些無良廠商會(huì)用回收或者質(zhì)量差的反正就很垃圾的顆粒和主控弄成全盤 QLC，然后配上一丁點(diǎn)高質(zhì)量 DRAM 或者 SLC 緩存當(dāng)做高配固態(tài)賣，這種固態(tài)硬盤無論是緩?fù)馑俣冗€是壽命，可靠性都一塌糊涂。。

即使是大廠也經(jīng)常會(huì)有偷換顆粒這種新聞，所以我們買之前也要搜一下固態(tài)型號(hào)，看看有沒有相關(guān)的黑歷史；另外相同類型的顆粒在廠家那邊還會(huì)有原廠顆粒、黑片、白片等區(qū)別，詳細(xì)的我會(huì)在選購那章展開講。

簡單查看固態(tài)硬盤上的顆粒類型

說了這么多，也來到了實(shí)戰(zhàn)的環(huán)節(jié)。這一節(jié)我就來教教大家怎么看自己固態(tài)硬盤用了什么類型的閃存顆粒，閃存顆粒的質(zhì)量怎么樣。

各位可以拿出自己的固態(tài)硬盤來觀察一下，或者購買對(duì)應(yīng)固態(tài)硬盤之前先網(wǎng)上搜一下對(duì)應(yīng)的照片，閃存顆粒上面一般會(huì)有一些編碼。當(dāng)然有一些廠家也會(huì)使用沒有編碼的閃存顆粒，或者把閃存顆粒上的編碼絲印刮掉，這種的話想要了解顆粒的具體參數(shù)，就只能去咨詢廠家了（除非你把閃存顆粒從電路板上拆下來，接上 AlcorMP 這類的軟件進(jìn)行查看編號(hào)）。

一般來講，不同廠家使用不同顆粒的編碼差別會(huì)很大，比如正規(guī)的大廠一般會(huì)在顆粒上帶有晶圓廠的 Logo，自家的品牌或者產(chǎn)地容量等等。

但一般我們只需要關(guān)注底下或者唯一的編碼就行，說實(shí)話，閃存顆粒作為和芯片一樣的高精尖技術(shù)，目前（文章發(fā)表時(shí)）地球上也只有三星、海力士、東芝、鎂光、西部數(shù)據(jù)（閃迪）、我們國家的長江存儲(chǔ)占據(jù)了絕大部分閃存顆粒市場，基本上你能看到的固態(tài)都逃不掉以上幾家的顆粒。

如果閃存顆粒上只有一個(gè)編號(hào)沒有其他信息，那么大概率是自封的閃存顆粒。自封閃存顆粒只有生產(chǎn)出來是在原廠，后續(xù)的封裝檢測均由企業(yè)自行完成，所以并不是自封就是不好，品質(zhì)取決于企業(yè)的技術(shù)和良心。

如果是原廠閃存顆粒，我們就可以使用 SSD-Z 或者 FlashMaster 這類的應(yīng)用去獲得詳細(xì)的儲(chǔ)存單元類型和顆粒生產(chǎn)信息。但如果是自封閃存顆粒，只能是拿著這個(gè)固態(tài)的型號(hào)或者編碼去問客服或者谷歌一下，沒錯(cuò)就是這樣子，因?yàn)樵瓘S顆粒還好，但是現(xiàn)在固態(tài)很多都用上了自封顆粒，也沒辦法用 flash.top 或者 FlashMaster 這類的應(yīng)用去查詢。

目前比較好用的檢測自封閃存顆粒的方法是使用俄羅斯人 Ochkin Vadim 開發(fā)的 Flash ID 檢測工具 來曲線救國，這個(gè)工具利用的是固態(tài)硬盤主控讀取閃存顆粒序列號(hào)的命令，獲得閃存顆粒序列號(hào)后再和內(nèi)置的數(shù)據(jù)庫對(duì)比得到閃存顆粒真正的編碼。

至于如何分辨閃存顆粒是原廠顆粒，黑片，白片還是工程版，各家原廠顆粒的命名規(guī)則和具體的方法，最終確定一個(gè)顆粒的品質(zhì)。這個(gè)過程并沒有準(zhǔn)確百分百的方法，具體的我會(huì)留到選購這一章再講。

其實(shí)最好的方法還是直接問對(duì)應(yīng)品牌的客服。一般客服都會(huì)反饋給工程師，然后得到結(jié)果，一次不行實(shí)在想知道的話可以問多幾次，一般都會(huì)有回復(fù)。

主控/SSD 控制器

從物理狀態(tài)來講，其實(shí)顆粒的擦寫次數(shù)并不高，所以主控好不好非常重要。主控的水平關(guān)乎同一個(gè)顆粒下的讀取寫入速度，還有壽命等，甚至比閃存顆粒的質(zhì)量更加重要。使用相同閃存顆粒的兩個(gè)固態(tài)硬盤，如果一個(gè)用好主控，一個(gè)用一般的主控，不僅讀寫速度能相差幾倍，壽命甚至能相差 10 倍。

主控又被稱為 SSD 控制器，本質(zhì)上就是一個(gè)小型處理器，甚至?xí)卸鄠€(gè)核心，也像真正的 CPU 那樣有 SRAM 緩存。和閃存顆粒不同，固態(tài)硬盤的主控芯片有很多廠商在做，國外知名的有三星（Samsung）、慧榮科技（Silicon Motion）、群聯(lián)（Phison）、Marvell（馬牌），國內(nèi)則有華瀾微(Sage)、國科微（GOKE）、聯(lián)蕓科技(MAXIO）、得一微電子（YEESTOR）、英韌科技（InnoGrit）、憶芯科技（StarBlaze）、大唐存儲(chǔ)（DATSSD）、大普微電子(DapuStor) 等等多家，雖然目前技術(shù)還不如國外主控，但也在不斷追趕。

主控里面也是會(huì)有一個(gè)小的操作系統(tǒng)，很多發(fā)燒友的「開卡」操作就是給掉盤或者給主控壞掉的固態(tài)硬盤修好后換上新主控刷入新 ROM（固件）的操作。

以 NVMe 固態(tài)硬盤為例，主控主要做以下幾個(gè)工作：

這就是主控最主要的工作，如 NVMe 固態(tài)硬盤往往需要性能比較強(qiáng)的多核處理器，就是因?yàn)?NVMe 協(xié)議的隊(duì)列長度和深度都比較大，還支持亂序執(zhí)行。主控除了像上一章我們提到的那樣控制數(shù)據(jù)寫入讀出之外，還要同時(shí)執(zhí)行 FTL 算法，調(diào)度算法，緩存算法等等下面提到的工作。

FTL（FlashTranslation Layer） 算法

FTL 算法也就是上一章我們提到的物理地址轉(zhuǎn)換成邏輯地址的算法，主控會(huì)將不同頁物理位置轉(zhuǎn)換成一個(gè)邏輯編碼組成一張映射表，而且每次寫入還要實(shí)時(shí)更新每一個(gè)邏輯扇區(qū)的狀態(tài)。這樣做的好處是文件系統(tǒng)不需要關(guān)注實(shí)際的物理設(shè)備是機(jī)械硬盤還是固態(tài)硬盤，只需要發(fā)送相同的邏輯扇區(qū)讀寫指令，剩下的就交給機(jī)械硬盤或者固態(tài)硬盤的主控來處理。

映射表本身也是儲(chǔ)存在閃存顆粒上的。

不同的 FTL 算法也會(huì)顯著影響固態(tài)硬盤的 4K 讀寫速度，由于映射表本身需要頻繁讀寫，所以固態(tài)硬盤通電后映射表通常是要放到緩存上，也就是要占用緩存空間。如果 FTL 按頁映射，那么 4K 讀寫速度就會(huì)比較好，但是映射表會(huì)很大，占用很多緩存空間；如果 FTL 按塊映射，雖然不會(huì)占用太多緩存空間，但是 4K 讀寫速度會(huì)比按頁映射差，實(shí)際固態(tài)硬盤主控 FTL 算法一般是兩者的混合。

垃圾回收機(jī)制/TRIM 回收指令

另外，我們之前學(xué)到閃存顆粒上的塊如果不是空的需要先擦除才能寫入，而且每次產(chǎn)出都會(huì)對(duì)對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)存單元造成物理的磨損。所以 FTL 算法還要保證每次寫入的都是新的塊而不需要先擦除老的塊，以減少擦寫次數(shù)提高塊的壽命。

但這樣就會(huì)造成原本塊上的相同數(shù)據(jù)變成無效（先把原本塊的內(nèi)容讀出來，再和新的數(shù)據(jù)合并寫到另外一個(gè)地方，但沒有擦掉原本的塊，只是在 FTL 表上把原來的塊標(biāo)注為可擦除），所以主控還負(fù)責(zé)等到這些有無效數(shù)據(jù)塊累積到一定的數(shù)量時(shí)，再一次性地把這些塊擦除（不同的垃圾回收算法會(huì)稍有不同），得到可用的空白閃存塊，這個(gè)過程就是垃圾回收，也是主控和 FTL 算法的主要工作。

另外固態(tài)還有一個(gè)類似的專有機(jī)制叫做 TRIM，這個(gè)機(jī)制更加極致，如果系統(tǒng)（比如 WIN10）檢測到固態(tài)硬盤支持這個(gè)指令，那么刪除數(shù)據(jù)的時(shí)候根本不會(huì)發(fā)出刪除指令，只會(huì)建立那個(gè)部分的磁盤快照（在空白塊建立快照的速度比擦除那一塊再寫入要快得多），然后把這個(gè)快照交給主控，主控就會(huì)在空閑時(shí)按照這個(gè)快照去慢慢擦除對(duì)應(yīng)的塊，等擦除完成再通知系統(tǒng)，這樣下次系統(tǒng)需要寫個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)候就可以直接寫入對(duì)應(yīng)的塊了。

大部分系統(tǒng)都是默認(rèn)開啟這項(xiàng)功能，以 Windows 為例，我們可以通過在命令行里面輸入 fsutil behavior query disabledeletenotify 來查看 TRIM 有沒有開啟。其他系統(tǒng)也可以搜索一下類似的指令，想要關(guān)閉的話也可以通過類似的指令關(guān)閉。

通過垃圾回收還有 TRIM 指令，不僅可以大大提升固態(tài)硬盤的寫入速度，還能讓所有塊的擦除次數(shù)盡量平均，最大化延長閃存顆粒的壽命。

控制通道和隊(duì)列

為了優(yōu)化性能，固態(tài)硬盤會(huì)將閃存顆粒安置在多個(gè)通道上，每個(gè)通道都有一條 I/O 總線來接收輸出數(shù)據(jù)，每個(gè)通道也有一個(gè)獨(dú)立的通道控制器負(fù)責(zé)和主控通訊，并把主控不斷發(fā)過來的讀取寫入命令弄成隊(duì)列，然后一條條交給對(duì)應(yīng)的閃存顆粒執(zhí)行。

因?yàn)楣虘B(tài)硬盤不像機(jī)械硬盤有機(jī)械結(jié)構(gòu)，分出多條通道就意味著可以同時(shí)執(zhí)行多條指令，保證固態(tài)能發(fā)揮最高性能。而且通道控制器生成的隊(duì)列也有深度參數(shù)，也就是一條隊(duì)列能有多少條命令排隊(duì)，現(xiàn)代的 NVMe 固態(tài)硬盤使用的 NVMe 協(xié)議可以支持到幾萬條隊(duì)列，每一個(gè)隊(duì)列更是有幾萬個(gè)命令深度，所以可以同時(shí)支持上億條讀寫命令，這也是 NVMe 固態(tài)硬盤順序讀取能達(dá)到 8GB/S 的重要原因。

糾正 bit 翻轉(zhuǎn)錯(cuò)誤的 ECC 算法

檢查并修正閃存顆粒上儲(chǔ)存單元的錯(cuò)誤也是主控非常重要的一個(gè)工作。如果我們查看閃存顆粒針對(duì)企業(yè)的說明書，會(huì)發(fā)現(xiàn)上面還有一個(gè)重要的名詞 —— （R）BER（Raw Bit Error Rate），也就是 bit 翻轉(zhuǎn)率。

上一章和這一章我們都多次提到，浮柵中的電子是會(huì)慢慢穿過絕緣層「越獄」跑掉的，這會(huì)導(dǎo)致讀取時(shí)讀到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，比如 SLC 一個(gè)儲(chǔ)存單元寫入了代表 0 的電子量，因?yàn)榻^緣層磨損太嚴(yán)重，時(shí)間太久，或者環(huán)境溫度太高等原因，里面的電子慢慢跑掉了大部分，那么在讀取到這個(gè)儲(chǔ)存單元的數(shù)據(jù)就會(huì)變成 0，那就是所謂的 bit 翻轉(zhuǎn)。

BER 指的是一個(gè)儲(chǔ)存單元出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率，RBER 指的是沒有糾錯(cuò)算法時(shí)一個(gè)儲(chǔ)存單元出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率。為了防止錯(cuò)誤的發(fā)生，每次寫入數(shù)據(jù)時(shí)主控都會(huì)將額外的校驗(yàn)碼寫到閃存頁的額外儲(chǔ)存區(qū)中，然后定時(shí)用校驗(yàn)碼配合 ECC 糾錯(cuò)算法檢查錯(cuò)誤，如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)儲(chǔ)存單元發(fā)生了錯(cuò)誤，糾錯(cuò)算法就會(huì)用校驗(yàn)碼算出這個(gè)儲(chǔ)存單元正確的數(shù)據(jù)重新寫入。

由于需要經(jīng)常糾錯(cuò)，并且每次都有大量的儲(chǔ)存單元需要檢測，一般會(huì)在主控內(nèi)做一個(gè)專門用來糾錯(cuò)的硬件 —— 糾錯(cuò)碼引擎，包含很多編碼器和解碼器，也是可以并行計(jì)算提高效率。

RBER 是衡量閃存顆粒品質(zhì)的一個(gè)重要特性，也會(huì)隨著閃存顆粒擦寫次數(shù)的增加造成絕緣層磨損而變差，呈指數(shù)分布。

當(dāng)一個(gè)儲(chǔ)存單元經(jīng)過糾錯(cuò)算法糾錯(cuò)之后，很快又再次出錯(cuò)，這個(gè)儲(chǔ)存單元就相當(dāng)于沒救了，UBER（Uncorrectable Bit Error Rate）就是指發(fā)生不可糾正錯(cuò)誤的幾率，當(dāng) UBER 大到一定程度我們就可以說這個(gè)閃存顆粒報(bào)廢了，當(dāng)所有閃存顆粒的 UBER 都達(dá)到一定程度，那么這個(gè)固態(tài)硬盤就報(bào)廢了。

其實(shí)不僅是寫入，每個(gè)閃存塊如果讀取多了也會(huì)讓里面的電子量改變，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)出錯(cuò)，這個(gè)問題叫做讀干擾。

這里也可以看出 TLC/QLC 由于狀態(tài)太多，更加容易出現(xiàn)糾錯(cuò)算法都糾錯(cuò)不來的錯(cuò)誤。

控制緩存/模擬 SLC 緩存

我們前面也有提到固態(tài)硬盤廠商為了成本與性能之間做個(gè)權(quán)衡，會(huì)在固態(tài)硬盤上放一個(gè) DRAM 顆粒或者讓一部分閃存顆粒模擬 SLC 來做緩存，讀寫數(shù)據(jù)的時(shí)候先寫入緩存，空閑的時(shí)候再讓緩存寫入其他速度沒那么快的顆粒。

用 DRAM 作緩存通常是 1GB：1MB，這種方式比較好理解，為了防止斷電掉數(shù)據(jù)，很多固態(tài)硬盤也加上了電容來給斷電之后有時(shí)間讓緩存數(shù)據(jù)寫到閃存顆粒上，所以 DRAM 緩存沒啥缺點(diǎn)。但是現(xiàn)在很多固態(tài)硬盤已經(jīng)是沒有 DRAM 緩存，所以我們仔細(xì)講講動(dòng)態(tài)模擬 SLC 緩存。

上面我們也學(xué)到了 SLC 和其它類型儲(chǔ)存單元物理上使用的是一樣的浮柵儲(chǔ)存單元，所以廠家就想到干脆犧牲一部分容量把 MLC/TLC/QLC 固態(tài)硬盤的一部分模擬成 SLC，把這部分 SLC 當(dāng)做緩存來用。這樣廠商就能節(jié)省下一個(gè)比較貴的 DRAM 顆粒同時(shí)讓固態(tài)硬盤又能小一點(diǎn)點(diǎn)，總體成本下降不少（至于售價(jià)降不降，那就看廠商的良心了）。很多業(yè)內(nèi)人士和評(píng)測博主都不會(huì)給沒有 DRAM 的固態(tài)硬盤太好的評(píng)價(jià)，因?yàn)?DRAM 緩存和 SLC 緩存兩者的速度差別實(shí)在太大，同時(shí)用閃存顆粒的一部分用來做緩存也會(huì)讓閃存顆粒壽命更短。

當(dāng)固態(tài)硬盤使用 DRAM 時(shí)，主控還負(fù)責(zé)動(dòng)態(tài)調(diào)整 SLC 緩存的空間。畢竟如果固定用一塊地方做 SLC 緩存，每次讀取寫入數(shù)據(jù)都要過這部分，質(zhì)量再好的閃存顆粒也會(huì)瞬間暴斃。所以主控一般會(huì)動(dòng)態(tài)分配不用的塊作為 SLC 緩存，用一段時(shí)間之后再清除 SLC 緩存上的所有數(shù)據(jù)恢復(fù)成 TLC/QLC 等其它類型（這個(gè)過程一般叫做升/降級(jí)）。

SLC 緩存除了速度不夠快，還有另一個(gè)顯著的缺點(diǎn)，那就是緩存容量會(huì)隨著固態(tài)硬盤剩余容量而減少。比如一個(gè) 256G 的 QLC 固態(tài)硬盤，廠商如果分配 30GB 的 SLC 緩存，那就要占用 30*4=120GB 的 QLC 空間，當(dāng)用戶把這塊固態(tài)硬盤用到 256-130+30=156GB 以后，剩下的空間就不足以分配這么多的 SLC緩存。

良心點(diǎn)的廠商還會(huì)額外加點(diǎn)空間補(bǔ)回來，沒良心的廠商直接就破罐子破摔，畢竟用戶用到 156GB 以后可以通過減少 SLC 緩存容量的方式讓用戶繼續(xù)裝數(shù)據(jù)，不過這樣子固態(tài)硬盤速度就會(huì)越來越慢，最后變成 QLC 的真實(shí)速度。很多垃圾固態(tài)硬盤被人戲稱為大號(hào) U 盤，就是沒有緩存以后實(shí)際速度會(huì)降到連 U 盤都不如，甚至順序?qū)懭攵贾挥袔?MB，甚至比不過機(jī)械硬盤。

另外現(xiàn)在還有 HMB 等類似的技術(shù)，原理就是支持的操作系統(tǒng)可以將運(yùn)行內(nèi)存分出一部分來當(dāng)做固態(tài)硬盤的緩存，這樣既不用 DRAM 顆粒節(jié)省成本，也避免了 SLC 緩存的缺點(diǎn)。不過目前好像只有 NVMe 固態(tài)硬盤加上 WIN10 1709 以上版本才能開啟這個(gè)技術(shù)。

OP 空間

看完上面那這部分，細(xì)心的朋友可能就會(huì)發(fā)現(xiàn)，固態(tài)硬盤除了用戶數(shù)據(jù)外，還有很多額外的數(shù)據(jù)要裝 —— FTL 映射表、糾錯(cuò)用的校驗(yàn)碼、SLC 緩存等等。

所以廠商通常會(huì)把固態(tài)硬盤的實(shí)際容量做得比標(biāo)稱容量大，根據(jù)良心程度大 5%~30% 不等，也就是說 256G 的固態(tài)硬盤真正空間甚至能有 332GB。多出來的這部分空間就叫做 OP 空間（OP=Over Provisioning，就是額外提供的意思）。

這部分空間也是動(dòng)態(tài)的，由主控進(jìn)行調(diào)整。除了放我們上面說的那些額外數(shù)據(jù)外，當(dāng)部分儲(chǔ)存單元壞掉的時(shí)候，主控還負(fù)責(zé)把 OP 空間里面的容量釋放到正常用量里，保證用戶能使用的總?cè)萘坎蛔儭Ａ硗?/span>多出一部分空間來平衡擦除次數(shù)，也可以一定程度上延長固態(tài)硬盤的壽命，如果有 30% 容量的 OP 空間甚至可以將固態(tài)硬盤壽命延長 50% 以上。

一些玩固態(tài)硬盤的發(fā)燒友，所謂的開盤其中一部分操作就是用特殊的工廠軟件把這部分空間開出來，獲得額外的免費(fèi)容量。想折騰手上又剛好有空閑固態(tài)硬盤的朋友可以自己去找下對(duì)應(yīng)品牌的工廠軟件玩一下。

至于我們?nèi)绾尾榭淳彺嫒萘亢?OP 空間大小，OP 空間一般需要對(duì)應(yīng)品牌的工廠軟件才能看到，緩存容量則是要通過實(shí)際測試跑出來，下面實(shí)際測試部分，我會(huì)仔細(xì)教大家怎么做。

主控協(xié)議 ONFI/Toggle

至于閃存顆粒接口標(biāo)準(zhǔn)和主控之間的交互協(xié)議目前則有 ONFI/Toggle 兩種，廠商也圍繞這兩個(gè)協(xié)議組成了聯(lián)盟，ONFI 協(xié)議聯(lián)盟主要有英特爾，鎂光，海力士；Toggle 協(xié)議主要有三星和東芝，ONFI 協(xié)議主要就是為了對(duì)抗三星東芝的壟斷而誕生的，背后也有一段故事。這個(gè)協(xié)議的具體還有它們背后的故事，我在這里就不細(xì)說了，感興趣的朋友可以看看相關(guān)文獻(xiàn)里面的內(nèi)容，或者自己去找找。

看到這里我們已經(jīng)了解的主控經(jīng)常用的工作內(nèi)容，算法越高級(jí)每個(gè)部分效率越好，而更高級(jí)的算法對(duì)主控性能的要求就更高。相信大家對(duì)主控性能和算法質(zhì)量的重要性有了更加深刻的理解。

就像 CPU 需要散熱風(fēng)扇一樣，現(xiàn)在固態(tài)硬盤主控性能日益提升，和顆粒產(chǎn)生的熱量一起已經(jīng)需要散熱馬甲來壓住，等以后甚至還要給固態(tài)硬盤專門準(zhǔn)備散熱風(fēng)扇了。

其它固態(tài)硬盤參數(shù)

P/E（Program/Erase Cycle） 循環(huán)擦寫次數(shù)

在固態(tài)硬盤部分，我們反復(fù)介紹到擦除對(duì)閃存顆粒壽命的影響響，實(shí)際上有專門的參數(shù)去量化固態(tài)硬盤的壽命，就是 P/E。

一個(gè) P/E 就是將整個(gè)固態(tài)硬盤上所有的塊擦除一次，如果一塊固態(tài)硬盤產(chǎn)品參數(shù)上寫著 10000 P/E，那就意味著將這塊固態(tài)硬盤產(chǎn)出 1 萬次后，里面的儲(chǔ)存單元將無法儲(chǔ)存電子，也就是這個(gè)固態(tài)硬盤的壽命。

通常 SLC 固態(tài)硬盤的 P/E 在 100000 次以上，MLC 固態(tài)硬盤在 10000 次，TLC 固態(tài)硬盤在 3000 次，現(xiàn)在越來越多的 QLC 固態(tài)硬盤更是只有可憐的 1000 次以下（金士頓 Kingston，2021.04）。

聽起來是不是比想象中要少多了，有些朋友甚至?xí)岩?QLC 固態(tài)硬盤到底能用多久。但上面我們介紹主控工作內(nèi)容的時(shí)候，所有工作內(nèi)容最后要實(shí)現(xiàn)的效果，幾乎都有減少塊磨損這一項(xiàng)，為了減少磨損做的操作統(tǒng)一起來叫做磨損均衡。

原本 P/E 指的是每個(gè)儲(chǔ)存單元擦寫一次，但因?yàn)橛心p均衡在，優(yōu)秀的 FTL 算法和 OP 空間讓每個(gè)儲(chǔ)存單元都能盡量平均擦寫，所以 P/E 就變成了將整個(gè)固態(tài)硬盤上所有的塊擦寫一次。

我們用實(shí)際場景來看看，假如一個(gè) 512G 的固態(tài)硬盤，每天寫入 20G 的數(shù)據(jù)，那么：

• SLC 固態(tài)硬盤理論壽命在 512*100000/20≈7000 年。
• MLC 固態(tài)硬盤理論壽命在 512*10000/20≈700 年。
• TLC 固態(tài)硬盤理論壽命在 512*3000/20≈200 年。
• QLC 固態(tài)硬盤理論壽命在 512*1000/20≈70 年。
• 以后普及的 PLC 固態(tài)硬盤如果按照現(xiàn)在技術(shù)理論壽命在 512*35/20≈2年。

看起來是不是除了 PLC 以外還好，但所有類型的固態(tài)硬盤實(shí)際壽命都會(huì)更長。首先每日 20G 的寫入量，即使以系統(tǒng)盤來講也算是比較多的，除非你天天安裝卸載很多軟件游戲，或者高清影音文件，不然用不了那么多。

其次按照上面的計(jì)算，大家有沒有發(fā)現(xiàn)容量越大壽命越長，所以如果你用的是大容量的固態(tài)硬盤，無論是什么類型的顆粒基本都不用擔(dān)心壽命的問題。所以很多人買固態(tài)硬盤關(guān)注 P/E 循環(huán)擦寫次數(shù)，其實(shí)沒有太大意義。

當(dāng)然，如果按照另外一種計(jì)算方法就會(huì)比較驚悚，那就是連續(xù)寫入，就是 24 小時(shí)不斷寫文件進(jìn)去固態(tài)硬盤，按照這種計(jì)算方法 QLC 只需要三天就會(huì)掛掉。這種場景民用領(lǐng)域比較小眾，但還是有的，比如掛 PT 下載或者做監(jiān)控和直播，這種情況就千萬不要選擇 SLC 以外的固態(tài)硬盤了。

其實(shí)固態(tài)硬盤寫入還有一種叫做寫入放大的問題，首先就是上面提到的空閑時(shí) GC 垃圾回收還有 TRIM 機(jī)制造成的無效數(shù)據(jù)搬運(yùn)，增加擦寫次數(shù)的問題；另外當(dāng)用戶使用固態(tài)硬盤大部分容量之后（比如 512GB 用了 400G），只剩下一小部分可用空間來裝新數(shù)據(jù)，如果這個(gè)時(shí)候用戶就不動(dòng)前面這 400GB 然后不斷刪除再寫入新數(shù)據(jù)，這個(gè)時(shí)候主控再怎么做磨損均衡，也只能把數(shù)據(jù)寫在那 100GB 的閃存塊里，導(dǎo)致這 100GB 閃存塊擦寫次數(shù)要比剩下的 400G 多得多。就會(huì)讓固態(tài)硬盤實(shí)際壽命短不少，剩下這部分空間也容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷糾錯(cuò)導(dǎo)致讀寫速度下降，這也是固態(tài)硬盤使用容量多之后掉速的原因之一。

寫入量參數(shù)：TBW/DWPD

與其關(guān)注 P/E，寫入量更為重要，這點(diǎn)是有廠商背書的。雖然民用固態(tài)硬盤一般不會(huì)標(biāo)出預(yù)計(jì)寫入量，但企業(yè)級(jí)固態(tài)都會(huì)標(biāo)出 TBW/DWPD，而且會(huì)以這個(gè)作為保修的標(biāo)準(zhǔn)之一。

TBW（TB Write）就是固態(tài)硬盤的總寫入量，一般都會(huì)寫在廠商保修條款里面：

單位就是 TB，一般保修年限和 TBW 以先到的為準(zhǔn)。TBW 單位是 TB，別以為普通用戶用不了這么多，這里放個(gè)只挖了幾個(gè)月虛擬貨幣的固態(tài)硬盤參數(shù)給大家開開眼：

更別說企業(yè)用戶了，所以對(duì)于寫入量更大的企業(yè)用戶還有另外一個(gè)參數(shù) DWPD，這個(gè)參數(shù)代表每天全盤寫入次數(shù)，也就是每天寫滿多少個(gè)硬盤容量。

DWPD 一般只有用料十足賣的賊貴的企業(yè)級(jí)固態(tài)才敢這么標(biāo)，民用級(jí)固態(tài)可不敢這么玩，拿我們上面舉例的 512GB QLC 固態(tài)來講，與普通企業(yè)級(jí)硬盤 10DWPD 也就是每天寫 10 個(gè)盤容量來算：512*150/5120=15 天，半個(gè)月就能把這個(gè)盤干廢了，所以知道為什么買二手硬盤要小心小心再小心了吧。而企業(yè)級(jí)固態(tài)這么玩還能有幾年的保修時(shí)長，足以看出顆粒和主控品質(zhì)的差距。

TBW 除以固態(tài)硬盤本身的容量就可以轉(zhuǎn)換為 P/E 次數(shù)，DWPD 乘以保修時(shí)長大概就可以得到 TBW。

總體來講，一塊閃存顆粒或者說固態(tài)硬盤的壽命是以顆粒類型為基底，好的顆粒質(zhì)量和主控算法能在此基礎(chǔ)上讓壽命延長。

查看固態(tài)硬盤壽命

看到這里很多朋友是不是已經(jīng)迫不及待想知道自己固態(tài)硬盤的剩余壽命了，其實(shí)固態(tài)硬盤主控都幫我們統(tǒng)計(jì)好了讀取和寫入量。使用 CrystalDiskInfo 這類軟件就可以直接看到總寫入量和讀取量，然后再查看你的固態(tài)硬盤對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品參數(shù)，結(jié)合顆粒類型就可以算出這個(gè)固態(tài)硬盤的健康程度和剩余壽命。另外說一下 CrystalDiskInfo 左邊的健康度其實(shí)大概也是這么算出來的，不過偏向保守，實(shí)際數(shù)值會(huì)比這個(gè)差，CrystalDiskInfo 顯示 60% 以下基本就可以當(dāng)做壽命快到了。

按照我用來做系統(tǒng)盤的普通 NVMe 固態(tài)硬盤來講，已經(jīng)使用了得有兩三年了吧，目前寫入量 18401GB，換算成 P/E 大概是 71，按照 TLC P/E 來講才消耗了 14% 的壽命。這就是我一個(gè)日常用戶大概的使用情況，所以說與其擔(dān)心顆粒壽命不如擔(dān)心一下主控能不能挨這么久，畢竟大部分固態(tài)壞掉的都是主控，顆粒還能被廠商回收起來再次利用。

相關(guān)文獻(xiàn)：

[1]. 固態(tài)硬盤的主要尺寸標(biāo)準(zhǔn)可以參考全球網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存工業(yè)協(xié)會(huì) SNIA 的介紹。
[2]. NVMe 協(xié)議以及對(duì)應(yīng)控制器的詳細(xì)情況，可以參考這份 NVM Express 官方的開發(fā)者文檔。
[3]. 查看儲(chǔ)存顆粒詳細(xì)參數(shù)可以上 https://www.flashinfo.top/ 這個(gè)網(wǎng)站或者使用 FlashMaster，另外這里也放一份俄羅斯人 Ochkin Vadim 制作的 Flash ID 讀取工具。
[4]. 閃存顆粒的生產(chǎn)過程可以看一下鎂光官方在 YouTube 上傳的視頻「Making Memory Chips – Process Steps」。
[5]. ONFI 與 Toggle 協(xié)議的介紹可以查看各自的官方文檔「ONFI Specifications」和 「TOSHIBA memory Toggle DDR1.0 Technical Data Sheet」。
[6]. 各家固態(tài)硬盤更新固件，還有開盤的工具：鎧俠（東芝）固態(tài)硬盤固件管理工具 Kioxia Storage Utilities，三星固態(tài)硬盤管理工具 Samsung SSD Magician Software，西部數(shù)據(jù)固態(tài)硬盤管理工具 WD SSD Dashboard。
[7]. 未來我們能買到的便宜的 PLC 顆粒的介紹。
[8]. 關(guān)于我們常看見的 BiCS4 3D NAND 名詞可以參考鎧俠（東芝）官方的介紹

測試固態(tài)硬盤的實(shí)際性能

了解完對(duì)應(yīng)的參數(shù)之后，我們就來到了實(shí)際測試環(huán)節(jié)了。在這個(gè)環(huán)節(jié)使用的軟件和基本參數(shù)反映的意義與機(jī)械硬盤部分都差不多，有一些在固態(tài)硬盤特性加持下會(huì)有一些不同。

但我們需要知道的是，和機(jī)械硬盤直接跑就能獲得比較準(zhǔn)確的速度不同，固態(tài)硬盤在不同負(fù)載和扇區(qū)大小的情況下，性能都會(huì)有明顯的差別。除此以外，不同的文件系統(tǒng)，不同的CPU，不同的內(nèi)存主板供電，甚至是不同操作系統(tǒng)的格式化方法等等都會(huì)影響到固態(tài)硬盤的實(shí)際性能，有時(shí)候帶寬足夠固態(tài)硬盤也會(huì)跑不出標(biāo)稱的性能，最重要的還是散熱，不同的散熱對(duì)高端固態(tài)硬盤的性能有巨大的影響。

也正因?yàn)槿绱斯虘B(tài)硬盤的標(biāo)準(zhǔn)測試方法，一直都眾說紛紜，特別是行業(yè)聯(lián)盟或者業(yè)內(nèi)給出的測試方法往往過于復(fù)雜，要求很高，對(duì)于普通用戶不太適用。這種復(fù)雜程度也讓固態(tài)硬盤的國標(biāo)測試方法直到最近才出來（GB/T 36355-2018，2019 年生效）

但國標(biāo)測試方法對(duì)普通用戶而言還是有點(diǎn)復(fù)雜，所以通常用戶自己使用的時(shí)候，只需要按照我下面給的方法測試一下，接近標(biāo)稱性能就足夠了，不過這種波動(dòng)也成為很多無良廠商混用主控，偷偷更換內(nèi)存顆粒的借口。

測試環(huán)境：AMD 5600X + 華碩 B550M-PRO + 海盜船復(fù)仇者 8G*2 3200Mhz，室溫 27℃ 空閑固態(tài)硬盤無散熱馬甲（吐槽一下華碩主板 PCIe3.0 M.2 接口有散熱馬甲，PCIe4.0 M.2 接口反而沒有就離譜），新建簡單卷關(guān)閉文件壓縮。

空盤、半盤、滿盤測試

測試方法簡單總結(jié)就是：空盤，半盤，和滿盤測試。在這部分我們依舊使用 ASS SSD Benchmark 和 CrystalDiskMark 這兩款軟件。

注意，以下測試基本都是最極端的情況，實(shí)際使用情況會(huì)比測試結(jié)果好。

我們以 aigo 性價(jià)比 SATA 固態(tài)硬盤 S500 和高端 NVMe4.0 固態(tài)硬盤 P7000 為例：

首先是兩個(gè)盤剛剛格式化之后，或者容量為空的時(shí)候，開始用兩個(gè)測試軟件跑一次測試。

接下來我們可以用手頭上的大文件，比如電影或者游戲安裝包等等來把硬盤的容量用到一半，接下來再進(jìn)行同樣的測試。

最后我們把所有的固態(tài)硬盤容量用到只剩 50GB 左右，再進(jìn)行最后一次測試。

如果你只想測試不同容量下的日常速度，每次填滿到目標(biāo)容量之后等待 0.5~1 個(gè)小時(shí)讓緩存容量恢復(fù)（上面測試就是這種）；如果你想測試固態(tài)硬盤緩存外的極限速度，那么這幾次測試過程最好是連續(xù)的，另外如果你想獲得更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，可以把軟件跑的數(shù)據(jù)量從 1GB 提升到 10GB，但是測試時(shí)間會(huì)長很多很多。

測試過程從頭到尾不要讓其它硬盤占用帶寬，同時(shí)建議打開 CrystalDiskInfo 或者類似軟件來實(shí)時(shí)監(jiān)看固態(tài)硬盤溫度，如果溫度過高，性能低就不關(guān)固態(tài)硬盤本身的事了，需要我們自己加強(qiáng)散熱。

之所以我們要這樣測試，是因?yàn)?/span>廠商對(duì)于固態(tài)硬盤通常標(biāo)注的都是空盤 1GB 測試容量下連續(xù)讀取的速度，也就是最理想情況下最好的那個(gè)數(shù)據(jù)。我們?nèi)粘Ｊ褂没旧喜粫?huì)有這種良好的場景（比如你不會(huì)買一個(gè)固態(tài)硬盤一直讓它空著吧，也不會(huì)每天都只復(fù)制單個(gè) 1GB 左右的文件吧）。

我們分為空盤，半盤和滿盤來進(jìn)行測試，不僅可以模擬日常使用固態(tài)硬盤各個(gè)階段的實(shí)際場景，滿盤容量加上連續(xù)的測試也可以讓 DRAM 和 SLC 緩存都被用完，測出真正的緩?fù)馑俣?/span>，看看廠商的顆粒主控質(zhì)量。

如果一個(gè)固態(tài)硬盤跑分和官方標(biāo)稱的速度差不多，并且空盤半盤滿盤三個(gè)狀態(tài)下跑分速度都沒有明顯掉速，或者只有滿盤狀態(tài)下才會(huì)有不嚴(yán)重的掉速，那么這個(gè)盤的質(zhì)量還是很不錯(cuò)的。如果半盤的情況下開始掉速，但不嚴(yán)重，那么這個(gè)盤的質(zhì)量還可以。如果半盤或者寫入量大一點(diǎn)就開始嚴(yán)重掉速，那么這個(gè)固態(tài)硬盤的質(zhì)量就需要好好考慮了。

HD Tune Pro：測出緩?fù)馑俣群途彺嫒萘?/h1>

上一個(gè)測試，算上填滿容量的時(shí)間需要蠻久的，特別是當(dāng)一些固態(tài)硬盤緩?fù)馑俣缺容^慢的時(shí)候，整個(gè)過程還是挺煎熬的。而且要進(jìn)行 5，6 個(gè)步驟，還挺麻煩。如果你想要簡單直接一點(diǎn)就能測出最好的速度和緩?fù)馑俣龋槺氵€能大概估算出緩存容量，那么可以試試使用 HD Tune Pro。

HD Tune Pro 界面

HD Tune Pro 原本是為測試機(jī)械硬盤而設(shè)計(jì)的，所以對(duì)于固態(tài)硬盤的測試數(shù)據(jù)僅供參考。但它有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，可以設(shè)置自動(dòng)寫入不同類型的文件直到達(dá)到特定的硬盤容量來測試。并且測試的結(jié)果有很明確直觀的圖表，這樣就很方便，我們看出緩存內(nèi)和緩存外的速度，通過跌下來的那一瞬間，我們還可以判斷出固態(tài)硬盤大概的緩存容量。

SATA 固態(tài)硬盤 S500 寫速度與緩存容量

SATA 固態(tài)硬盤 S500 讀速度與緩存容量

NVMe4.0 固態(tài)硬盤 P7000 寫速度與緩存容量

NVMe4.0 固態(tài)硬盤 P7000 讀速度與緩存容量

HD Tune Pro 的使用有一點(diǎn)需要注意，就是需要硬盤沒有被格式化而且沒有分區(qū)，不然選擇寫入的時(shí)候就會(huì)提示寫入已被禁用。如果已經(jīng)建好分區(qū)卷，可以在 Windows 的磁盤管理里面選擇對(duì)應(yīng)的磁盤右鍵選擇刪除卷就可以了。另外軟件默認(rèn)的塊大小是 64KB，與其他測試軟件對(duì)比時(shí)塊大小要對(duì)應(yīng)才可以。

對(duì)應(yīng)的固態(tài)硬盤要未分配才行

實(shí)際復(fù)制測試

很多同學(xué)覺得這樣子測試耗時(shí)也比較長，不如我直接拿大文件來復(fù)制粘貼測試算了。雖然這樣子也能測試出實(shí)際的使用場景，但前提是你必須保證大文件所在的原始盤讀取速度要大于目標(biāo)盤的寫入速度，無論你是測 4K 還是連續(xù)讀寫都是一樣。比如極端一點(diǎn)，你從一個(gè)機(jī)械硬盤復(fù)制 50GB 的電影到 NVMe 固態(tài)，那么你測出來的寫入速度就只有 100MB/S 左右，之所以使用測試軟件，就是因?yàn)?/span>測試軟件它的測試文件是生成在運(yùn)行內(nèi)存里的，速度保證能達(dá)到最快。

保證原始盤比目標(biāo)盤快的情況下，我們只需要在原始盤準(zhǔn)備大約 30~50G 的單個(gè)文件和 1000 個(gè)小文件（比如圖片或者小說），就可以通過反復(fù)復(fù)制查看緩存內(nèi)與緩存外的速度了。

空盤情況下，如果速度再復(fù)制某個(gè)文件的時(shí)候突然掉下來，那么這時(shí)候查看固態(tài)硬盤已用容量，大概就是固態(tài)硬盤緩存的大小了。

測試緩?fù)馑俣鹊囊饬x

有些朋友可能會(huì)問了，我們?nèi)粘Ｊ褂霉虘B(tài)硬盤基本都沒有這么大的文件或者這么長時(shí)間的讀寫，那么測試緩?fù)馑俣群途彺嫒萘窟€有意義嗎？

不管我們自己跑，還是查看別人的評(píng)測，緩存容量都是很有必要測試的一項(xiàng)，雖然一般緩存我們用戶日常也夠用了，通常也不會(huì)有很多寫入超過緩存大小文件的場景。不過如果是電影文件或者安裝系統(tǒng)游戲的時(shí)候，還是有可能跑出真實(shí)速度，所以我們平時(shí)也是要測試固態(tài)硬盤緩存外速度的，如果緩存外的速度特別爛，那這個(gè)固態(tài)用料和廠商的良心也好不到哪里去。而且首先既然緩存是比較快的，那么同樣價(jià)格買到的固態(tài)硬盤，緩存容量和緩存外速度自然是越大越好。

上面幾種測試方法，一般都是給用戶或者媒體簡單測試一下使用的，想要查看更詳細(xì)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)或者做更專業(yè)的測試，可以使用 FIO 等這類專業(yè)的儲(chǔ)存設(shè)備測試軟件，不過它們通常沒有安裝包下載，需要自己根據(jù)使用平臺(tái)去編譯源代碼，使用的時(shí)候也是要用命令行，普通用戶用我推薦的軟件方法去測試就足夠了。

相關(guān)文獻(xiàn)：

[1]. 英睿達(dá) Crucial 官方的簡單固態(tài)硬盤測試方法。
[2]. 國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 36355-2018《信息技術(shù) 固態(tài)盤測試方法》
[3]. 希捷科技 Seagate 的固態(tài)硬盤性能測試方法。
[4]. JEDEC 固態(tài)技術(shù)學(xué)會(huì)發(fā)表的固態(tài)硬盤測試標(biāo)準(zhǔn)和固態(tài)硬盤負(fù)載測試標(biāo)準(zhǔn)。

機(jī)械硬盤和固態(tài)硬盤的優(yōu)缺點(diǎn)及使用場景

到這里你已經(jīng)基本上了解完了機(jī)械硬盤和固態(tài)硬盤的原理結(jié)構(gòu)，還有常見的參數(shù)。這一小節(jié)我們就來對(duì)比一下它們兩個(gè)之間的優(yōu)缺點(diǎn)，以及推薦的使用場景。

以下討論的優(yōu)缺點(diǎn)均截止于文章發(fā)布前，討論的設(shè)備僅限民用普及的儲(chǔ)存設(shè)備。

尺寸

尺寸方面固態(tài)硬盤十分占優(yōu)，即使是 2.5 英寸機(jī)械硬盤制作成的移動(dòng)硬盤，加上保護(hù)措施等外殼仍然會(huì)比銀行卡大上不少。而固態(tài)硬盤只需要將顆粒和電路板集成度做高，就可以做得非常小，即使是比較大的 2280 NVMe 固態(tài)硬盤加上外殼，體積仍然只有機(jī)械硬盤的幾分之一。

所以固態(tài)硬盤十分適合放到筆記本，平板等等便攜式設(shè)備里面。而機(jī)械硬盤現(xiàn)在的用途越來越偏向大容量的存儲(chǔ)設(shè)備，比如臺(tái)式機(jī)和 NAS。

價(jià)格/容量

儲(chǔ)存設(shè)備價(jià)格通常是以每 GB 多少元為標(biāo)準(zhǔn)。

機(jī)械硬盤方面，隨著 16TB 甚至 18TB 機(jī)械硬盤的出現(xiàn)，讓機(jī)械硬盤的每 GB 價(jià)格降到了一毛多左右，這個(gè)價(jià)格是固態(tài)硬盤，暫時(shí)還追不上來的。

但是通過使用 QLC 顆粒還有其他一些技術(shù)，固態(tài)硬盤的價(jià)格也迅速下降，現(xiàn)在每 GB 價(jià)格低的也只有 5 毛不到。

容量方面也是類似，目前機(jī)械硬盤的容量在 20TB 左右，而固態(tài)在 8-12TB，雖然未來兩個(gè)類型都會(huì)有廠商推出更大容量的產(chǎn)品（機(jī)械硬盤和固態(tài)硬盤都有 100TB 的產(chǎn)品問世了），但高容量都會(huì)帶來一些妥協(xié)的問題，比如機(jī)械硬盤的疊瓦和固態(tài)硬盤的顆粒速度與壽命。

寫入/讀取

這方面就是固態(tài)硬盤的天下了，機(jī)械硬盤的機(jī)械結(jié)構(gòu)決定了它的速度達(dá)不到太快，每次讀取和寫入都需要幾次等待和物理移動(dòng)，完成每次請(qǐng)求都要幾十毫秒；固態(tài)硬盤的全電氣化和量子隧穿效應(yīng)讓讀寫 I/O 速度可以達(dá)到納秒級(jí)別。

另外也大家有沒有發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樽x寫都是相同的機(jī)械結(jié)構(gòu)和類似的原理，機(jī)械硬盤是不分讀取寫入速度的，讀取和寫入通常都差不多；而固態(tài)硬盤因?yàn)樽x寫原理和實(shí)現(xiàn)方法稍有不同，導(dǎo)致讀取和寫入速度通常都是不一樣的。

耐用性與數(shù)據(jù)恢復(fù)

耐用性方面也是固態(tài)硬盤比較占優(yōu)勢，還是因?yàn)楣虘B(tài)硬盤沒有機(jī)械結(jié)構(gòu)，所以不會(huì)因?yàn)檎饎?dòng)跌落影響工作，把機(jī)械硬盤的磁頭臂離盤面只有幾十納米，工作的時(shí)候一旦跌落或者有大的震動(dòng)，磁頭臂很容易就刮到盤面，直接把觸碰部分的數(shù)據(jù)報(bào)廢。即使機(jī)械硬盤儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的壽命比較長，但日常使用的情況下，機(jī)械硬盤和固態(tài)硬盤的壽命都是以 10 年為單位，所以這方面不用太多考慮。

但數(shù)據(jù)恢復(fù)方面是機(jī)械硬盤的強(qiáng)項(xiàng)，一來是機(jī)械硬盤刪除數(shù)據(jù)不是直接刪除，而是先標(biāo)記對(duì)應(yīng)區(qū)域可以寫入。這樣在這塊區(qū)域沒有新的數(shù)據(jù)寫入之前原本的數(shù)據(jù)還在上面，可以通過特殊的方法提取出來。即使有新的數(shù)據(jù)覆蓋寫入，之前的磁顆粒還會(huì)殘留一些「數(shù)據(jù)陰影」在上面，技術(shù)比較高的數(shù)據(jù)恢復(fù)公司還是有可能恢復(fù)數(shù)據(jù)（詳細(xì)內(nèi)容會(huì)在數(shù)據(jù)恢復(fù)章節(jié)介紹）。

固態(tài)硬盤就不一樣了，寫入之前需要先擦除塊，擦除之后塊上的所有儲(chǔ)存單元的電子都跑掉了，加上垃圾回收機(jī)制和 TRIM 功能會(huì)在空閑時(shí)把塊擦除，所以一旦數(shù)據(jù)被覆蓋，除非第一時(shí)間拔出固態(tài)硬盤斷電，不然基本上是沒有可能恢復(fù)回來了。SLC 可能還有牛逼的數(shù)據(jù)恢復(fù)公司根據(jù)殘留電子量推斷原來的數(shù)據(jù)，MLC 以上的多層儲(chǔ)存單元基本上沒戲了。

掉速

機(jī)械硬盤和固態(tài)硬盤都會(huì)掉速，但是原因卻不一樣。機(jī)械硬盤掉速主要是在文件碎片方面，而固態(tài)硬盤掉速主要?jiǎng)t是因?yàn)榫彺妗５词构虘B(tài)硬盤用到緩存外，我們?nèi)粘Ｅ龅奖容^多的情景 —— 4K 讀寫能力仍然好于大部分機(jī)械硬盤。

機(jī)械硬盤換固態(tài)硬盤的提升

很多人認(rèn)為把機(jī)械硬盤換成固態(tài)硬盤，然后把系統(tǒng)裝在固態(tài)硬盤里，只是提升了開機(jī)速度，但其實(shí)除了開機(jī)速度和復(fù)制文件變快，整個(gè)系統(tǒng)的反應(yīng)都會(huì)因此提升。原因部分是因?yàn)楣虘B(tài)硬盤更快的讀寫速度，但更直接的原因是固態(tài)硬盤更高的 I/O 數(shù)。

我們?nèi)粘Ｔ诓僮飨到y(tǒng)上運(yùn)行軟件游戲，除了操作系統(tǒng)在不斷的調(diào)用系統(tǒng)目錄里面的各種庫文件，軟件和游戲本身也在不停的訪問自己安裝目錄里面的文件。

比如我們 Chrome 瀏覽器訪問少數(shù)派首頁，表面上看只是一個(gè)網(wǎng)頁，但瀏覽器需要加載很多個(gè)腳本文件、樣式文件、還有網(wǎng)頁上的每一張圖片等等的各種資源。

這些資源不僅數(shù)量眾多，其實(shí)容量也不小，用瀏覽器的開發(fā)者模式就可以看到，每加載一個(gè)網(wǎng)頁就要往硬盤上寫入幾十 MB 的數(shù)據(jù)。資源被加載后，瀏覽器會(huì)先把它們放在硬盤上的一個(gè)緩存目錄里面，等全部加載完再運(yùn)行上面的代碼并圖片顯示出來。之前我們學(xué)到這幾百個(gè)小文件考驗(yàn)的是什么？沒錯(cuò)就是 4k 讀寫能力，而固態(tài)硬盤的同樣時(shí)間內(nèi)完成的 I/O 請(qǐng)求是機(jī)械硬盤的幾百倍甚至幾千倍，所以同樣的幾百個(gè)資源，放到緩存目錄和讀取用時(shí)只是機(jī)械硬盤的幾百分之一甚至幾千分之一，最后我們用戶感受到的效果是什么 —— 就是加載網(wǎng)頁變快了。

你看機(jī)械硬盤換成固態(tài)硬盤甚至能讓網(wǎng)頁加載變快。不僅如此，打開關(guān)閉軟件、登錄退出軟件、加載保存工程文件、游戲加載地圖等等日常操作都會(huì)變快不少，綜合到用戶體驗(yàn)上就是感覺整個(gè)系統(tǒng)反應(yīng)都變快了。

不同類型硬盤的適合人群和應(yīng)用場景

中和機(jī)械硬盤和固態(tài)硬盤的優(yōu)缺點(diǎn)，以及日常使用人群的用途，我來給大家講講不同類型硬盤適合的人群和場景。

機(jī)械硬盤

影音發(fā)燒友和不放到本地就不放心的用戶，那么非常推薦使用機(jī)械硬盤，更便宜同時(shí)容量更大，盡量不要使用固態(tài)硬盤，因?yàn)轭l繁寫入顆粒壽命本來就短，而喜歡下載用戶很快把剩余容量用到很小，反復(fù)擦寫剩下的部分導(dǎo)致固態(tài)硬盤壽命更加短。

省錢專家/辦公用戶，不是所有用戶都需要很快的速度，如果你的需求只是組一臺(tái)用來辦公或者輕度影音娛樂的電腦，不玩游戲，偶爾看看電影，那么固態(tài)硬盤也是一個(gè)不必要的選項(xiàng)，畢竟垃圾固態(tài)硬盤便宜，小容量的機(jī)械硬盤更便宜。

工程專業(yè)/安防監(jiān)控，工程專業(yè)的學(xué)生或者業(yè)內(nèi)人員往往會(huì)有一大堆像鬼那么大的工程文件，這個(gè)時(shí)候同時(shí)滿足大容量優(yōu)先和 4K 讀寫能力沒有那么重要兩個(gè)條件，機(jī)械硬盤就是一個(gè)不錯(cuò)的選擇；另外像是安防監(jiān)控這些需要不停連續(xù)讀寫，容量滿之后還要滾動(dòng)擦寫的領(lǐng)域，上面我們已經(jīng)提到了固態(tài)硬盤連續(xù)讀寫壽命能有多短，機(jī)械硬盤就是唯一選擇。

NAS 和數(shù)據(jù)倉庫，這是機(jī)械硬盤另一個(gè)典型的應(yīng)用場景，就是容量大 + 斷電保存 + 數(shù)據(jù)安全，畢竟固態(tài)硬盤一旦出錯(cuò)或者誤刪除里面的數(shù)據(jù)基本就不用期待著能找回來了。同時(shí)機(jī)械硬盤的磁化是永久的，同時(shí)固態(tài)硬盤斷電之后閃存顆粒里面的電子會(huì)慢慢流失，QLC 固態(tài)硬盤在實(shí)際生活中往往幾年后就會(huì)開始丟失數(shù)據(jù)。

可以使用像 aigo H809 這樣的 2TB 移動(dòng)機(jī)械硬盤，不僅花一點(diǎn)錢能裝很多數(shù)據(jù)，也能隨時(shí)帶走。

SATA/低速固態(tài)

經(jīng)常出差的商務(wù)辦公人士，他們的數(shù)據(jù)比較重要也比較多，同時(shí)經(jīng)常出差，最好就是把筆記本里面的機(jī)械硬盤全部換成固態(tài)硬盤，防止經(jīng)常旅途中的忘記休眠或者關(guān)機(jī)筆記本的意外和震動(dòng)讓機(jī)械硬盤損壞。但他們的關(guān)注點(diǎn)主要在數(shù)據(jù)安全上，不想要 U 盤那么慢的速度但也沒有很多大文件需要經(jīng)常復(fù)制，特別是商務(wù)人士換設(shè)備的頻率比較低，用上最新設(shè)備的比例很低，這個(gè)時(shí)候 SATA 接口的固態(tài)硬盤就是一個(gè)很實(shí)惠的選擇。

固態(tài)硬盤當(dāng)移動(dòng)硬盤用的人，很多人需要更高速度更耐用的移動(dòng)硬盤，同時(shí)現(xiàn)在除了雷電接口其它接口的速率上限往往不高，即使是 USB3.1 接口速度上限也只有 1.25GB/S，用 SATA 接口的固態(tài)硬盤加上硬盤盒作為移動(dòng)硬盤使用就很合適。其實(shí)市面上很多固態(tài)移動(dòng)硬盤產(chǎn)品就是這樣做的，拆開外殼以后就是完整的一個(gè) SATA 固態(tài)硬盤。

舊機(jī)升級(jí)，直到現(xiàn)在仍然有很多人在使用沒有 M.2 高速儲(chǔ)存接口的設(shè)備，比如給父母用的電腦或者學(xué)校教室用的教學(xué)電腦，雖然不需要很快的讀寫速度，但又想提升現(xiàn)有設(shè)備的體驗(yàn)。這個(gè)時(shí)候就可以先上低速固態(tài)，低速只是相對(duì)于高端固態(tài)來講，對(duì)比機(jī)械硬盤仍然是幾十倍的提升，能夠明顯提升舊設(shè)備的反應(yīng)速度。

單機(jī)游戲玩家，這是低速固態(tài)硬盤的一個(gè)經(jīng)典使用場景 —— 儲(chǔ)存不太重要的數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)讀寫速度都有要求。單機(jī)游戲容量越來越大，同時(shí)主機(jī)游戲玩家也在追求更好的游戲體驗(yàn)，用低速的固態(tài)硬盤就能獲得幾百倍與機(jī)械硬盤的 4K 讀寫能力，同時(shí)用較低的價(jià)格獲得較大的容量。

所以像是 aigo 固態(tài)硬盤 S500 或者 aigo 移動(dòng)固態(tài)硬盤 S7 Pro 這樣子的設(shè)備就很適合上面幾種用戶了。比銀行卡還小的體積加上輕薄機(jī)身，固態(tài)硬盤不怕摔不怕晃，價(jià)格便宜同時(shí)擁有優(yōu)秀 4K 讀寫能力加上 1TB 的大容量，既可以做商務(wù)人士的第二文檔庫，也可以做游戲玩家的移動(dòng)游戲庫。

NVMe/高速固態(tài)

系統(tǒng)盤/移動(dòng)系統(tǒng)盤，我們用計(jì)算機(jī)就是在用操作系統(tǒng)和各種軟件，所以系統(tǒng)盤一定要用你預(yù)算以內(nèi)能買到最快的固態(tài)硬盤，插在你主板上最快的接口上。最近所有儲(chǔ)存設(shè)備再快也快不過處理器和運(yùn)行內(nèi)存，完全沒有性能過剩的問題，能買多快使用體驗(yàn)就能提升多少。

攝影師/數(shù)字畫家，對(duì)于攝影師和數(shù)字畫家這種，靠影像來工作的人，隨著工作經(jīng)驗(yàn)的積累帶來的還有成千上萬張圖片。這個(gè)時(shí)候連低速固態(tài)硬盤都已經(jīng)滿足不了需求，必須上高速固態(tài)硬盤才能讓工作流變得流暢。

影視行業(yè)人士/音樂工作者，對(duì)于影視行業(yè)和音樂工作者這種專業(yè)領(lǐng)域來說，經(jīng)常需要加載大量的素材，不僅容量大數(shù)量還多，對(duì)儲(chǔ)存設(shè)備讀寫速度還有 4K 能力都有極高的要求，基本上都是能上多好就上多好，畢竟在專業(yè)領(lǐng)域速度快一點(diǎn)，賺錢就多一點(diǎn)。另外固態(tài)硬盤還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是安靜，沒有機(jī)械硬盤那種咔噠咔噠的讀取聲音，能夠讓創(chuàng)作者更好地集中注意力。

其實(shí)對(duì)于所有工作需要經(jīng)常和數(shù)字設(shè)備打交道的人來講，都應(yīng)該選擇盡量快的固態(tài)硬盤。畢竟效率就是金錢，對(duì)于效率提升賺來的錢來講，高速固態(tài)最大的缺點(diǎn) —— 貴，也就顯得微不足道了。

重度/職業(yè)游戲玩家，對(duì)于重度游戲玩家和職業(yè)選手來講，高速固態(tài)就意味著進(jìn)入游戲更快，加載地圖更快，死掉之后重生更快，傳送更快，經(jīng)常玩游戲的話不僅能省下可觀的時(shí)間，也能讓玩游戲更加舒服。現(xiàn)在的游戲也越來越偏向高速固態(tài)優(yōu)化，像是 PS5 和 XBox 今年都以超高速固態(tài)、無縫切換地圖和快速恢復(fù)游戲?yàn)橘u點(diǎn)，以后超高速固態(tài)將會(huì)成為游戲玩家的剛需。

不差錢的土豪，最后一種自然就是各位不差錢的土豪了，什么原理結(jié)構(gòu)通通都不重要，直接上最貴的。至少在儲(chǔ)存設(shè)備這個(gè)領(lǐng)域，最貴的就是最好的這句話大部分時(shí)候是適用的，所以各位不差錢的土豪們直接上最好的就行。

高速固態(tài)可以試試 aigo 的 P3000/5000 系列高速 NVMe 固態(tài)硬盤，甚至可以直接往 PCIe 槽插一張 P3000A 企業(yè)及固態(tài)，什么都不用介紹了，想要用比較低的價(jià)格買到參數(shù)比較頂級(jí)的固態(tài)，選這幾個(gè)很 OK。

高速固態(tài)還可以更好地戰(zhàn)未來，比如等未來微軟的 Direct Storage 普及之后，PCIe4.0 的重要性就會(huì)更加突出，用了一陣子的高速固態(tài)還能發(fā)揮出更高的性能。

我在查找資料的時(shí)候，居然還發(fā)現(xiàn)有 NVMe 機(jī)械硬盤這種神奇的東西。大家也可以去搜一下相關(guān)的信息，如果有機(jī)會(huì)我會(huì)把它放到最后一章講一下。

總結(jié)

到這里，我用兩章的篇幅給大家非常全面地介紹了固態(tài)硬盤的原理，結(jié)構(gòu)還有參數(shù)，還給大家對(duì)比了一下機(jī)械硬盤和固態(tài)硬盤的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)針對(duì)不同受眾和情景做了推薦。可以說看到這里的你，已經(jīng)比絕大部分人都要更加了解固態(tài)硬盤這個(gè)領(lǐng)域了。

在下一章，我們將介紹運(yùn)行內(nèi)存、內(nèi)存卡、手機(jī)內(nèi)存芯片等其他存儲(chǔ)設(shè)備的參數(shù)原理，接著就要進(jìn)入大家最感興趣的選購和使用的環(huán)節(jié)啦。