6.6　硬盘中的新贵
——固态硬盘

固态硬盘（Solid State Disk）是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元（Flash芯片）组成。固态硬盘的接口在规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘完全相同。还有一种使用DRAM存储的固态硬盘，但应用非常少。这一节我们主要介绍Flash芯片阵列组成的SSD固态硬盘，如图6-19所示。

6.6.1　固态硬盘的内部结构

SSD硬盘内部主要由PCB、控制芯片、缓存芯片、Flash芯片（闪存）组成，如图6-20所示。

SSD硬盘内部构造十分简单，主体其实就是一块PCB，而这块PCB上最基本的配件就是控制芯片、缓存芯片（部分低端硬盘无缓存芯片）和用于存储数据的闪存芯片，如图6-21所示。

主控芯片是固态硬盘的大脑，其作用是合理调配数据在各个闪存芯片上的负荷，并承担整个数据中转，连接闪存芯片和外部SATA或PCI-E接口。不同的主控芯片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。

6.6.2　固态硬盘的接口

固态硬盘有SATA和PCI-E两种接口，虽然理论上PCI-E接口要比SATA传输速度更快，但由于都已经超过硬盘内部速度的上限，所以使用中感觉差别不大，如图6-22所示。

6.6.3　固态硬盘与机械硬盘的性能

1.固态硬盘的优点

1）读写速度快。采用闪存作为存储介质，读取速度比机械硬盘更快。固态硬盘不用磁头，寻道时间几乎为0。持续写入的速度非常惊人，固态硬盘持续读写速度超过了550MB/s。与机械硬盘的100MB/s（实际只有几十MB/s）的速度相比，这速度着实相当可观的。

固态硬盘的快绝不仅仅体现在持续读写上，随机读写速度快才是固态硬盘速度的真正体现，这最直接地体现在绝大部分的日常操作中。与之相关的还有极低的存取时间，机械硬盘最快也要14ms左右，而固态硬盘则小于0.1ms。图6-23展示了固态硬盘与机械硬盘的速度对比。

2）物理特性好，低功耗、无噪声、抗震动、低热量、体积小、工作温度范围大。固态硬盘没有机械马达和风扇，工作时噪声值为0分贝。基于闪存的固态硬盘在工作状态下能耗和发热量较低。内部不存在任何机械活动部件，不会发生机械故障，也不怕碰撞、冲击、振动。典型的硬盘驱动器只能在5～55℃范围内工作，而大多数固态硬盘可在-10~70℃环境下工作。固态硬盘比同容量机械硬盘体积小、重量轻。图6-24展示了固态硬盘与机械硬盘功耗对比。

2.固态硬盘的缺点

1）容量小是固态硬盘最突出的缺点，目前机械硬盘最大已经达到12TB容量，而固态硬盘由于其结构的关系，最大也只有4TB。

2）价格昂贵。目前市场上，知名品牌的产品中，1TB固态硬盘售价800多元，这个价格可以购买两块2TB的机械硬盘了。

3.关于寿命

固态硬盘闪存具有擦写次数限制的问题，这也是许多人诟病其寿命短的原因。闪存完全擦写一次叫作1次P/E，因此闪存的寿命以P/E作单位。目前闪存芯片寿命约是1万～10万次P/E。一般可使用5~10年。

6.6.4　主流固态硬盘

固态硬盘的主要品牌有三星、Intel、镁光、威刚、金士顿、OCZ、金胜、海盗船等。下面介绍两款固态硬盘的主流产品。

1.三星系列固态硬盘

传统硬盘由于速度的问题，严重阻碍了电脑整体性能的提升。而固态硬盘的兴起，有可能解决这一问题。三星固态硬盘主板包括860 EVO系列、970 EVO系列等。

860 EVO系列延续原厂主控、闪存、缓存、固件的四位一体优势。860 EVO系列主要有250GB、500GB、1TB、4TB几种容量，其采用S4LN045X01-8030（MEX）主控芯片，属于ARM架构的三核处理器，具备强悍的多任务、多路数据读写传输能力。接口类型为SATA3.0，缓存为512MB、1GB、4GB几种规格，写入速度为520MB/s。图6-25展示了三星860 EVO 1TB固态硬盘。

2.美光固态硬盘

美光科技是著名的美国芯片制造商，在固态硬盘领域拥有领先的技术优势。美光M550系列采用Marvell88SS9189－BLD2主控芯片、20nm ONFI3.0 MLC闪存，大约6%～7%的闪存容量作为OP冗余缓存，用于坏块替换、损耗均衡、循环和垃圾回收。目前，市场上美光M550系列拥有256GB、512GB、1TB和512G等不同容量的产品。图6-26展示了美光的固态硬盘。