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2.4 信息存储技术

2.4.1 存储技术概述

1.信息技术与存储技术

现代社会的重要特征是信息快速流动与广泛共享,这种流动与共享建立于发达的信息技术基础上。综观信息技术发展,有两次浪潮:第一次以处理技术为中心,以处理器的发展为核心动力,产生了计算机工业,促使计算机迅速普及与广泛应用;第二次以传输技术为中心,以网络的发展为核心动力,通过网络方便地获取和传输信息。两次浪潮极大地加速了信息数字化进程,并引发了目前的第三次浪潮——存储技术。实际上,信息处理、传输和存储都是信息技术的重要方面,但存储技术一直处于后台,被处理技术和传输技术所掩盖。

21世纪,人类步入信息时代、网络时代,无论信息处理技术多么先进,都必须将信息存储于介质中,信息和信息技术本身都依托于存储介质而存在,特别是网络应用的迅速增长更增加了对信息存储产品的需求量和信息存储技术的安全性、可靠性要求。目前,存储技术已成为信息技术领域的发展热点。究其原因,主要有以下两个方面。

① 应用需求的牵引。数字化、网络化对海量信息的存储提出了高要求:多媒体、流媒体的广泛应用需要大容量视频、音频存储空间;便携式移动存储开辟了数据交换的全新途径,为DC、DV、MP3、MP4播放器等数字化设备迅速普及注入了强劲的助推剂。鉴于数据破坏可能造成的灾难性后果,存储方案考虑的因素中,灾难恢复/事务连续性、存储管理、存储整合等所占比例不断增加。

② 技术进步的推动。信息存储技术的广泛应用是推动其发展的重要因素。存储介质技术、存储体系结构、存储管理软件、存储接口技术等的迅猛发展使存储产品多样化。精密机械技术、纠错容错技术、信号处理技术等的重大突破,使存储厂商能制造出更先进的产品,提高了磁、光、半导体等存储介质的单位存储密度,大容量、高性能、高可靠的存储系统为各种应用提供了多样性选择。

2.存储技术现状

存储技术现状主要有以下4点。

① 移动存储逐步普及。产品的通用性、可互操作性和价格的降低,为移动存储打开了巨大市场,支持热插拔的闪存、移动硬盘等已广泛使用。

② 网络存储高速发展。推动网络存储的主要因素是数据共享和数据安全,高速、安全的网络基础设施为网络存储提供了保障,通过网络将存储系统和客户端设备连接起来,用户可以方便地使用相关软件存取、管理数据。

③ 虚拟存储技术发展迅速。虚拟存储技术正逐渐成为共享存储管理的主流技术,它将不同接口协议的物理存储设备整合成一个虚拟存储空间,根据需要为主机创建并提供等效于本地逻辑设备的虚拟存储卷。通过动态管理存储空间,虚拟存储技术避免了存储空间无效占用,有效提高了存储设备的利用率。

④ 存储管理软件重要性不断增加。存储管理软件能有效节省管理人员的时间,实现存储管理的自动化,确保关键信息的可用性、可访问性和可靠性。存储虚拟化、存储资源管理、数据迁移和灾难恢复等存储应用的实现,都离不开存储管理软件。

3.数据存储应用特点

数据存储的应用呈现以下特点。

① 数据成为最宝贵的财富。数据是信息的符号,其价值取决于信息的价值。由于越来越多有价值的信息转变为数据,数据的价值越来越高。在很多情况下,数据比存储系统设备本身的价值高得多,尤其对金融、电信、商业、社保和军事等部门更是如此。数据丢失对许多用户而言影响无法估量,甚至是毁灭性的。因此,信息存储系统可靠性与可用性、数据备份与灾难恢复能力是首先需要考虑的。

② 数据总量呈爆炸性增长。人类在信息活动中不断产生数字化信息,如流媒体、数字电视、数字影像、事务处理、电子商务、数据仓库与挖掘等,造成数据总量呈几何级数增长。网络技术的进步,特别是互联网及Web应用的推广,增强了信息生产能力,使信息的服务更为全球化。信息技术的飞速发展推动了存储需求的与日俱增,这就要求现代存储系统应具备良好的可扩展性,且这种扩展是不中断当前业务的动态扩展。这些都对数据存储系统容量、动态可扩展性提出了挑战。

③ 全天候服务成为大势所趋。电子商务和多数网络服务应用中,全天候服务是大势所趋,要求现代数据存储系统具备优异的高可用性。

④ 数据管理和维护集中化、自动化、智能化。传统的数据存储管理、维护多为人工方式。随着数据存储系统日趋复杂,因管理不善造成数据丢失的可能性增加,这就要求现代存储系统易于管理,最好具有自动管理、自动维护功能。同时,对管理维护人员素质要求越来越高。

⑤ 实现多平台的互操作和数据共享。由于历史原因,用户系统中存在多种信息平台,这就要求存储系统实现多平台的互操作和数据共享,具有高度的系统开放性。

4.信息存储介质

存储介质是用来存放信息的载体。凡有两种稳定的物理状态,且两种状态易于识别、转换的物质或元器件均可存储数字信息,这样的介质或元器件称为存储介质或记录介质。显然,存储介质不同,存储机理也各异。按存储原理不同,主要分3种:磁存储器,如磁带、磁盘、硬盘;光存储器,如光盘(CD)、视频光盘(VCD)、可擦写光盘存储器(MO)、小型磁光盘(MD)、数字通用光盘(DVD);半导体存储器,如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪速存储器(Flash ROM)等。它们各有适用的场合:磁存储器综合性能最佳,适合存储经常访问和快速访问的程序、文件;半导体存储器的存取速度最高、携带方便;光存储器价格低廉,是辅助存储器中单位成本最低的。

存取速度、单位价格、存储容量作为评价信息存储系统的主要指标,体现了现代社会对信息的基本需求。近年来,存储技术发展非常迅速,各种新技术、新产品层出不穷,总体上呈现一种类似金字塔的结构:存储速度越快,单位容量成本越高,容量越小;存储速度越慢,单位容量成本越低,容量越大。存储金字塔结构的层次关系如图2-25所示。

例如,计算机存储设备从体系结构上分内存储器和外存储器。内存储器直接与中央处理器(CPU)相连,处于金字塔上层,存取速度与CPU匹配,通常由半导体存储器芯片组成,成本较高,容量较小。大量数据的存储使用外存储器,分几个层次:与内存储器连接的是在线存储器,如硬磁盘机、磁盘阵列等;下一层是近线存储器,由存取速度比硬盘慢的光盘机、光盘库、磁带库等组成;底层是离线存储器,由磁带机和磁带库等组成,存取速度慢,由于可脱机存储、随意更换,故容量几乎无限大。

5.存储介质发展趋势

20世纪90年代,信息技术迅速向数字化、集成化、网络化和智能化方向发展,其中,数字化是主线。随着信息技术的数字化,存储介质发生了根本性变革,变革的主线同样是数字化,数据信息的爆炸性增长推动了存储技术的迅猛发展。1998年,图灵奖获得者Jim Gray提出关于存储技术的定律:从现在起,每18个月,新增的存储量等于有史以来存储量之和。由此可见存储技术发展之迅猛。

图2-25 存储金字塔结构的层次关系

存储技术发展趋势:存储技术由磁存储向磁-光存储、光存储和半导体存储发展;存储方式由模拟向数字发展;存储介质由磁性介质(磁带、磁盘、磁卡)向磁光介质(磁光盘)、光介质(光盘、光带、光卡)和固态介质发展;存储介质形态由带向盘、卡发展。存储器的最终发展目标是大容量、低成本、小型化、微功耗、高速度、高性能及非易失性。

2.4.2 常用存储技术

1.磁存储技术

(1)磁存储技术概述

对铁磁学的研究导致了磁表面存储器(MSM)的诞生。磁存储器主要指磁表面存储器,它用非磁性金属或塑料做基体,在表面涂敷、电镀、沉积或溅射一层很薄的高磁导率、硬矩磁材料的磁面,用磁层的两种剩磁状态存储信息“0/1”。基体和磁层合称为磁存储介质,依存储介质的形状分别称为磁卡存储器、磁带存储器、磁鼓存储器和磁盘存储器。

MSM通过磁存储介质的高速旋转或平移,借助软磁材料制作的磁头实现信息读/写。硬盘存储器结构如图2-26所示,包括磁盘片、电动机、移动臂、磁头等。当存储器工作时,电动机带动磁盘旋转,移动臂在盘上移动,磁头进行读/写操作。由于是机械运动方式,故读/写速度较慢。MSM存储位元是磁层上非常小的磁化区域,存储容量可以很大,且每位的价格较低,因此应用广泛。

1956年,第一台现代意义的磁盘机(IBM305)由IBM制造,重达一吨,仅能存储5 MB数据。2007年,容量为1 TB的磁盘问世,两者相差20万倍,磁盘存储技术发展之迅猛可见一斑。1979年,IBM推出了第一个薄膜传导磁头技术;20世纪80年代中期,开始采用薄膜磁头;1991年,IBM推出磁阻磁头的写入技术;1997年,Hitachi和IBM推出巨磁阻写入技术(GMR);2000年,Hitachi推出垂直磁存储技术(PMR);目前,IBM已开发出垂直磁存储技术,可将磁存储密度提高6倍以上。这些里程碑式的事件,使磁存储技术成为当前最主要的大容量存储设备。

图2-26 硬盘存储器结构

(2)磁存储基本原理

磁存储基本原理是通过改变磁粒子极性存储数据。每个存储点上的磁场方向代表“0/1”,要读取这些数据,需用电极扫过这个磁场。在磁场作用下,磁性金属内部电子自旋方向发生改变导致电阻改变,从而改变电流的强度,称为“磁阻”效应。

磁存储器信息存储原理如图2-27所示。读取数据时,磁头将存储介质上的磁粒子极性转换成计算机可识别的信号;写入数据时,通过磁头改变盘上数据的磁性,如正、负极分别与“0/1”相对应。要使用硬盘等介质上的数据文件,需依靠操作系统所提供的文件系统功能,它维护着存储介质上所有文件的索引。考虑到效率等方面因素,利用操作系统提供的指令删除文件时,介质上磁粒子极性未真正清除,通过一定的技术手段可以恢复被删除的信息。

图2-27 磁存储器信息存储原理

(3)磁存储技术应用

目前,磁存储是铁磁性材料最重要的应用市场,随着网络的普及、信息的爆炸性增长,磁信息存储市场很大。其中,视频与音频存储占40%,数据存储占60%。磁存储市场包括公共需求如商业、金融、军事、科学、教育、政府部门的信息存储,娱乐需求如录音、录像、游戏的信息存储等,以及个人信息管理等。录音机、录像机、计算机硬盘、软驱等,都是磁存储技术的应用,并促进了相关基础研究的进展。

对个人用户而言,硬盘是最主要的存储设备,计算机操作系统、应用程序和重要的数据资料多存储于硬盘,故要求硬盘容量尽可能大、速度尽可能快;对专业用户而言,由于数据丢失会造成巨大损失,除要求更高的速度、更大的容量之外,对硬盘容错能力和安全性也有很高的要求。硬盘技术正向高容量、高速度和高可靠性发展,目前,500 GB硬盘已广泛使用,如此飞跃主要得益于硬盘存储密度的不断提高。

(4)磁存储技术发展趋势

磁盘存储技术极大地促进了计算技术的发展,也给日常生活带来很大影响。人类离不开信息,更离不开存储,2007年诺贝尔物理学奖颁给两位发现巨磁阻效应的科学家,就是对信息存储重要性的最好认定。巨磁阻磁头技术、垂直磁存储技术、隧穿磁阻磁头等的应用,使硬盘容量短短几年提升了数百倍。但这几项技术已接近极限,进一步提升容量需寻求新技术。

目前,最有希望的是齐整化介质技术(PM)和热辅助磁存储技术(HAMR),很多有实力的公司正在研究,并已取得关键性进展。当然,要实现磁存储系统高数据传输率、低单位价格、高存储容量的要求,还有很长的路要走。

2.光存储技术

(1)光存储技术概述

20世纪80年代初开始发展起来的光存储技术是继磁存储之后的一种重要的信息存储方式。光盘存储器(ODM)与MSM类似,将用于存储的薄层涂敷在基体构成存储介质,不同的是基体圆形薄片由热传导率很小、耐热性很强的有机玻璃制成。存储薄层有非磁性材料和磁性材料两种:前者构成光盘介质;后者构成磁光盘介质。目前,光盘存储器是辅助存储器中单位成本最低的,广泛应用于电子出版物、电子图像管理、档案管理、备份管理等。

信息存储领域,将采用激光进行信息读/写的盘状存储介质称为CD。光存储介质具有其他存储介质无可比拟的优点:存储密度高、容量大、成本低廉、存储寿命长,特别适合大量信息的存储。从激光视盘(LD)到CD,再到DVD,仅二十多年,光存储技术及介质就取得了巨大成就,关键技术日趋成熟、完善,其发展如表2-7所示。

表2-7 光盘存储器的发展

注:DVD和BD的容量均为单面单层的容量。

随着计算机的普及和网络技术的进步,迫切需要高密度、大容量存储介质,光盘能满足海量数据存储的需要,使传统的信息存储、管理、使用方式发生了根本性变化。目前,光存储介质已发展为庞大的光盘家族,形成了极具效益的产业,并以前所未有的速度发展。光盘按存储容量与读/写特性的不同,分为CD、DVD、蓝光(Blu-ray)DVD,如图2-28所示。

图2-28 光盘按存储容量与读/写特性分类

随着光学技术、激光技术、微电子技术、材料科学、细微加工技术、计算机与自动控制技术的发展,光存储技术在存储密度、存储容量、数据传输率、寻址时间等关键方面有巨大发展潜力,在功能多样化、操作智能化方面进展显著,必将成为信息产业支柱技术之一。

(2)光盘基本结构

常用光存储设备有只读光盘(CD-ROM)、可记录式光盘存储器(CD-R)、可改写光盘存储器(CD-RW)、只读式DVD光盘存储器(DVD-ROM)、可改写DVD光盘存储器(DVD-RW)及MO等。其中,CD-ROM多用于电子出版和产品发布;CD-R允许用户写入信息,与CD-ROM兼容;CD-RW使用特殊的相变材料存储信息,写入次数1200~1500次,采用CD-R的格式,与CD-R刻录机通用;MO可重复读/写,具有很高的可靠性、耐久性。此外,还可多台光盘机组合成光盘库、光盘塔和光盘阵列,它们都是大型信息存储设备,应用于大、中型网络系统和档案管理系统。

光存储设备最基本产品是CD。它由光轨组成,光盘上储存的信息按一定规则排列,形状像一条条“轨道”,称为光轨,一张光盘的光轨最多99条。光轨由内至外呈螺旋线形状:数据光盘从目录开始,存储起始地址的多个连续逻辑扇区为一轨;音频光盘,一首歌曲对应一条光轨。常用CD外径为120 mm、厚度为1.2 mm,结构如图2-29所示。

图2-29 CD光盘结构

(3)光盘读写过程

① 写入信息时,信息编码后输入光调制器,调制激光源输出光束的强弱代表“0/1”,将调制后的激光束通过光路写入系统到物镜聚焦,使光束成为光点射到存储介质形成信息坑。为识别数据,定义激光刻出的凹坑代表“1”、无坑凹代表“0”,这样就将信息写入光盘。

② 读取信息时,读光束为未调制的连续波,功率为写入时的1/10。经光路系统后,在存储介质上聚焦成小光点。无凹坑处,入射光大部分返回;有凹坑处,坑深使得反射光与入射光抵消而不返回。这样,根据光束反射能力的差异读取存储信息,该过程如图2-30所示。

通常,DVD用红色激光,HD-DVD、Blu-ray用蓝紫色激光。蓝紫色激光光盘的储存密度大得多,Blu-ray达到单碟双层50 GB;HD-DVD为30 GB,而DVD只有8.5 GB。

(4)蓝光DVD光盘

作为光存储技术重要发展方向,蓝光光盘(Blu-ray Disc)是DVD的下一代光盘格式。Blu-ray命名源自采用的激光波长405 nm刚好是光谱中的蓝光,故得名。但“Blue-ray Disc”在欧美地区口语化,并具有说明性意义,不能构成注册商标申请许可,有关组织去掉字母“e”注册商标。

图2-30 光盘读取信息过程

虽然CD、CD-ROM、DVD-ROM、DVD-R、DVD-RW等曾广泛采用,特别是DVD存储密度及读/写速度较高,但它们都采用红色激光波段读/写数据(CD、DVD分别采用780 nm、650 nm波长红光)。通常,波长越短的激光能在单位面积上存储/读取更多的信息,故蓝光极大地提高了光盘存储容量。2002年2月19日,DVD论坛指导委员会的9个成员,即日本的Sony、Hitachi、Panasonic、Sharp,韩国的Samsung、LG,美国的Pioneer,荷兰的Philips,法国的Thomson Multimedia公司经激烈讨论后,宣布支持采用蓝光DVD存储技术制定出新的高密度DVD标准——Blu-ray Disc,作为当前采用红色激光存储技术的各类DVD标准的取代者。虽然2002年8月,Toshiba、NEC联盟推出的替代技术(HD-DVD)曾对蓝光光盘造成极大威胁,但因多方面原因,2008年2月19日,Toshiba宣布结束HD-DVD所有业务,持续多年的下一代光盘格式之争结束,最终Sony主导的蓝光光盘标准胜出。

蓝光DVD技术规格如表2-8所示。采用波长为405 nm的蓝紫色激光,通过广角镜头上比率为0.85的数字光圈,显著缩小聚焦的光点尺寸,存储容量显著提高。此外,蓝光DVD盘片采用0.1 mm的光学透明保护层,以减少盘片在转动过程中因倾斜而造成的“读/写”失常,盘片数据的读取变得更容易,为提高存储密度提供了可能。

表2-8 蓝光DVD技术规格

蓝光光盘轨道间距为0.32 mm,仅为红光DVD的一半;存储单元——凹槽的最小直径仅0.14 mm,远小于红光DVD的0.4 mm。CD、DVD、Blu-ray Disc单位面积上读/写信息量的差异如图2-31所示。其数据传输速率为36 Mb/s,采用MPEG2压缩方式,与全球数字广播标准兼容。单面单层蓝光DVD存储容量定义为23.3 GB、25 GB和27 GB 3种。

图2-31 CD、DVD、Blu-ray Disc单位面积上读/写信息量的差异

3.固态存储技术

(1)固态存储技术概述

固态存储器(SSD)是采用电子介质“读/写”信息的存储技术,早在存储设备发展之初就引人关注,但当时半导体技术的局限性导致固态存储发展相对缓慢。随着半导体技术的迅猛发展,在磁存储技术相对停滞的今天,固态存储技术以其特有的优势,突破了磁存储的性能瓶颈,且价格逐年降低,从早期主要应用于军事、高性能计算等领域,逐步应用到民用市场,特别是闪速存储器(Flash Memory,简称闪存)单片容量越来越大、价格越来越低,基于Flash的固态存储已成为便携式电子产品主流存储设备,并开始广泛应用于信息领域,有望成为存储技术发展的未来之星。

根据掉电后所存储数据是否仍存在,固态储存器分挥发性和非挥发性两种。前者掉电后所存储数据随之消失,这种存储技术较成熟,是目前半导体存储技术的主流,包括动态随机存储器(DRAM)、静态随机存储器(SRAM)等;后者掉电不影响所存储的数据,包括只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电擦除可编程只读存储器(EEPROM)、Flash存储器,以及新颖的磁性存储器(MRAM)、铁电存储器(FRAM)、相变存储器(OUM)等。上述存储器各有优缺点,广泛应用于各类产品。近年来,便携式电子产品迅猛发展,磁存储、光存储无法满足轻、薄、短、小的要求,半导体存储技术尤其是非挥发性存储器的发展相当迅速。下面主要介绍目前应用广泛的Flash存储器。

(2)闪速存储器Flash

Flash集其他非易失性存储器优点于一身:与EPROM相比较,Flash可电擦除及重复编程,不要特殊的高压;与EEPROM相比较,Flash成本低、密度大,本质上属于EEPROM,能在不加电情况下长期存储信息。其特有的存取速度快、成本低、存储密度高、低功耗、可多次擦写等性能使之广泛运用于许多领域,包括嵌入式系统,如计算机(PC)及外设、移动电话、网络设备、仪器仪表等;图像、语音、数据存储类产品,如DC、DV、数字录音机、个人数字助理(PDA)、U盘等。

根据技术架构不同,Flash存储器分4大类:NOR技术,代表公司Intel,特点是可擦除和写入慢、随机读取快;NAND技术,代表公司Samsung,特点是随机读/写慢、以页为单位连续读/写快;AND技术,代表公司Hitachi,特点是低功耗,价格高;由EEPROM派生的Flash,介于NOR与EEPROM之间。

① NOR技术。NOR技术Flash由Intel和AMD公司主导,出现最早,目前仍受到多数厂商支持。它源于传统的EPROM器件,与其他Flash存储器相比,具有可靠性高、随机读取速度快的优势,在擦除和编程操作较少而直接执行代码的场合,尤其是纯代码存储的应用中使用广泛,如PC基本输入/输出系统(BIOS)、移动电话、PDA等。主要特点:程序和数据可存放在同一芯片,拥有独立的数据总线和地址总线,允许系统快速、直接从Flash读取代码执行,无须先将代码下载至RAM再执行;可单字节编程,但须以块为单位或对整片执行擦除操作;存储器重新编程前需对块或整片进行预编程和擦除操作(耗时数百毫秒),擦除和编程速度较慢,在纯数据存储、文件存储的应用中显得力不从心,但在以写入为主要应用方面仍有市场,如Compact Flash卡多采用该技术。

② NAND技术。以纯数据/文件存储为主要功能的存储器,近年来新兴应用多以该技术为主,包括Smart Media卡、Compact Flash卡、固态盘的存储介质,正成为闪速磁盘技术的核心,受到Samsung、Toshiba、Fujitsu等公司的支持。主要特点:以页为单位进行读和编程操作,以块为单位进行擦除操作,具有快编程和快擦除的功能,块擦除时间仅2 ms;数据、地址采用同一总线,实现串行读取,但随机读取速度慢且不能按字节随机编程;芯片尺寸小、引脚少,是位成本最低的固态存储器;芯片包含有失效块,失效块不会影响有效块的性能,但设计者需要将失效块在地址映射表中屏蔽起来。

③ AND技术。AND技术是Hitachi公司的专利技术,与NAND一样采用“大多数完好的存储器”概念,是目前数据和文档存储领域占重要地位的闪速存储技术。其内部存在与块大小一致的RAM缓冲区,使得AND技术不至于像其他闪存技术那样写入时性能严重下降,广泛用于移动电话、PDA、DC、DV、便携式音乐播放器等。

④ 由EEPROM派生的Flash。EEPROM具有很高的灵活性,可直接以单字节读/写数据,无须擦除,但存储密度小、单位成本高。若以EEPROM作为闪速存储阵列,则具有EEPROM与NOR技术闪速存储折中的性能特点:读/写灵活性逊于EEPROM,不能直接改写数据,编程前需进行页擦除,但与NOR技术相比具有快速读取、快编程、快擦除等特点;与EEPROM比较,有明显的成本优势;存储密度比EEPROM大,但比NOR技术闪速存储器小。此类存储器的良好性能和成本优势,使其在市场占有一席之地。

存储器发展都具有容量更大、体积更小、功耗更低、速度更快的趋势,这在Flash存储器方面表现得尤为明显。随着半导体工艺的发展,借助先进工艺的优势,闪存容量更大、芯片更小、功耗更低,促进了便携式产品的发展。同时,新技术、新工艺也推动闪存位成本下降,具备取代传统磁盘存储器的潜质。目前,Flash存储器发展异常迅猛,与DRAM和SRAM一起成为半导体存储器市场的3大产品。

(3)关于固态硬盘

固态硬盘也称电子硬盘,是用电子存储芯片阵列制成的硬盘,由控制单元和固态存储单元组成。目前使用的磁盘容量大、价格低,但存在机械磨损,可靠性及耐用性较差,抗冲击、抗振动能力弱,功耗大。随着闪速存储器的迅猛发展,其取代磁盘已成为可能。固态硬盘的接口规范、定义、功能及使用和普通磁盘相同,产品外形和尺寸也一致,包括3.5″、2.5″、1.8″。由于固态硬盘没有磁盘的旋转介质,抗振性极佳,再加上其工作温度范围宽,已成为磁盘未来发展的趋势。

根据存储介质不同,固态硬盘分基于闪存的固态硬盘和基于DRAM的固态硬盘。前者用Flash芯片作为存储介质,移动性好,数据保护不受电源控制,能适应各种环境,但寿命有限,适合笔记本硬盘、移动硬盘、存储卡、U盘等;后者是高性能存储器,寿命长,需独立电源保护数据安全,应用范围较窄,能提供标准接口用于连接主机或服务器,应用方式分SSD硬盘和SSD硬盘阵列两种。

与普通磁盘比较,固态硬盘有以下优点。

① 启动及数据存取速度快。固态硬盘不用磁头,启动及存取速度很快。据测试,同样配置的两台笔记本,采用SSD存储器开机到出现桌面仅需18 s,采用传统磁盘需31 s。

② 防振抗摔。固态硬盘内部没有任何活动部件,不会发生机械故障,也不怕碰撞、冲击、振动,即使高速移动或翻转倾斜也不影响使用,计算机意外掉落或与硬物碰撞时能将数据丢失的可能性降到最小。

③ 工作温度范围宽。磁盘驱动器典型工作范围5~55 ℃,多数固态硬盘可在-10~70 ℃工作,工业级的固态硬盘能在-40~85 ℃范围正常工作。

④ 无噪声。固态硬盘没有机械马达和风扇,工作时没有噪声,且发热量小、散热快。

但固态硬盘在性能、成本、寿命等方面存在局限性。此外,如果芯片损坏,所存储的数据难以恢复,虽然可通过备份解决,但代价较高。 PMqRFX6Wgjt/j2ChR0mF1ldwDiq8dCEx+KUgt7XikFi0v+n+I+FujAqQUCNLD9jF

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