硬件知識：固態硬盤相關知識介紹

今天就爲大家全面科普一下固態硬盤的相關知識，讓大家購買時做到心中有數，按需選擇。

首先還是從SSD的結構來說起，SSD最基本的組成部件分爲：主控芯片、閃存芯片、固件算法，下面我們分別闡述三者的工作職責和性能影響。

SSD結構

1、主控

常見主控品牌：羣聯、Marvell、三星、瑞昱、慧榮

SSD主控本質是一顆處理器，主要基於ARM架構，這和手機處理器有相似的一面。也有部分SSD廠家的主控採用RISC架構，使其具備CPU級別的運算能力。

目前來講，SSD主控芯片的運算能力由製造工藝、核心面積的大小（晶體管數量）、核心的數量、頻率決定。

其具體作用表現在，一是合理調配數據在各個閃存芯片上的負荷，讓所有的閃存顆粒都能夠在一定負荷下正常工作，協調和維護不同區塊顆粒的協作，二則是承擔了整個數據中轉，連接閃存芯片和外部SATA接口，三則是負責固態硬盤內部各項指令的完成，諸如trim、CG回收、磨損均衡。

可以說，一款主控芯片的好壞直接決定了固態硬盤的實際體驗和使用壽命。

主控芯片的技術門檻較高，所以主控品牌比較少，目前主流主控品牌有慧榮、羣聯、Marvell、三星。

慧榮/羣聯：慧榮和羣聯是兩家臺灣主控公司，其主控成本低廉，受到很多國產SSD的歡迎，涉及廠家包括但不限於：浦科特、七彩虹、影馳、臺電、光威、銘瑄等。

2、固件算法

SSD固件是確保SSD性能的非常重要的一部分，主要用於驅動控制器。

SSD有什麼需要驅動的？

這要從SSD的結構說起，雖然SSD看起來結構比HDD要簡單很多，但實際上機制卻要比HDD複雜。

例如，SSD需要通過FTL層和系統進行直接對話，閃存一定要在完全擦除後再能重新寫入數據，所以SSD需要Trim來把閃存重新“擦乾淨。

再比如，SSD需要一個非常完善的平衡寫入算法，讓所有的顆粒都均衡的被消耗，不至於導致有一部分顆粒寫入壽命耗盡，而其他顆粒未使用的情況。

固件中算法非常多，錯誤校正碼（ECC），壞塊管理，垃圾回收算法等等。

TRIM

SSD固件的好壞尤爲重要，相同主控和相同顆粒的兩款產品，因其固件不同，可能導致完全不一樣的使用壽命和讀寫性能，。可以負責任的告訴大家，一款固態硬盤中顆粒對性能的影響約爲60%，而固件的影響就會佔到20%以上。

高品質算法優秀的固件不僅僅是一項非常艱難的工作，而且也需要讓閃存和主控之間達到完美的兼容，需要掌握閃存顆粒和主控等多項先進的技術 。固件的品質越好，整個SSD的品質也就越出色。

目前來看，能夠獨立開發固件的SSD廠商少，僅有三星、Intel、閃迪、英睿達、浦科特、東芝等，這是大廠帶來的技術優勢。

當然，在固態硬盤固件出現BUG影響SSD正常使用時，這些SSD廠商也會很快的發佈新的更新固件，而小廠商一般沒有後續更新，也不具備這種技術實力。

3、SSD的SATA接口與M.2接口

瞭解SSD的基本結構後，我們再來看固態硬盤的接口。目前SSD的主流接口分爲，SATA 3.0、M.2、PCI-E三種，U.2和mSATA目前並不多見，這裏不過多介紹。

SATA和M.2或PCI-E的主要區別在於：二者採用不同的通道。

可以把兩種通道理解成兩輛相同的汽車，PCI-E通道的汽車就像是在高速上行駛，而SATA通道的汽車就像是在崎嶇山路上行駛，你說哪個速度快？

不同接口固態硬盤速度表

從上圖中我們可以看到，目前主流的SATA 3.0通道的最大傳輸速度爲6Gbps，實際速度最大爲560MB/s，SATA通道已經無法滿足固態硬盤日益增長的讀寫速度，所以PCI-E固態硬盤應運而生。

爲什麼我的固態硬盤是M.2接口的，但是速度並不快呢？

M.2最初叫做NGFF，全名是Next Generation Form Factor。這個接口很特殊，同時支持SATA和PCI-E兩個通道，很容易讓人誤解。其實並不是所有的M.2固態硬盤讀寫速度都很快，如果是採用SATA通道的M.2接口固態硬盤，讀寫速度不會超過550MB/s。還要注意的是，主板廠商的M.2接口有的選擇了CPU原生的PCI-E通道，有的是通過PCH南橋擴展出來的，這可能對固態硬盤的速度產生影響。

4、速度對比

下面我們看一下兩種固態硬盤速度對比：

左圖爲SATA固態硬盤，右圖爲PCI-E固態硬盤

兩者的AS SSD跑分速度差距明顯，無論是連續讀寫、還是4K測試，PCI-E固態硬盤都遠遠領先SATA固態硬盤，綜合得分PCI-E固態硬盤高出SATA固態硬盤三倍有餘。

爲了幫助大家理解，下面將各種接口以及速度對比繪製成表格，這樣就可以一目瞭然。

不同接口固態硬盤協議

看到這你可能會發現PCI-E有很多好處，但並不是每個人都適合購買。因爲PCI-E SSD閃存顆粒和主控的原因，PCI-E的SSD價格都非常昂貴。

比如250GB SATA協議的SSD價格在500元左右，而同樣容量的PCI-E協議的SSD售價卻高達800元。並且於PCI-E會佔用總線通道，入門以及中端平臺CPU通道數較少，都不太適合添加PCI-E固態硬盤，只有Z370，或者X299這樣的旗艦級平臺，才能充分發揮PCI-E固態硬盤的性能。

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