SSD固态硬盘组件和组成

在我们的第一篇名为“固态硬盘的好处”的文章中,我们简要介绍了SSD和硬盘驱动器之间的比较,并描述了这种升级的好处。

接下来,我们将对SSD组件进行描述,并对每个组件的用途有所了解。本文不仅将为您对SSD的理解打下坚实的基础,而且还将帮助您做出最终决定并为工作选择合适的SSD。如果它有助于您的购买决定,那一定是件好事吗?

每个SSD都有许多始终存在的组件。我们将在下一篇文章中介绍各种不同的SSD尺寸,但是在大多数情况下,总是有一块印刷电路板(PCB),其中包含用于连接计算机,SSD控制器和许多NAND模块的接口闪存芯片。

我们选择本文重点介绍OWC Mercury Electra 6G SSD,因为它是典型的2.5英寸笔记本电脑外形,也是当今最常见的笔记本电脑。

SATA接口

SATA接口在左上方最好看,它由一个金色连接器组成,可以轻松连接到笔记本电脑或台式机。无需担心SATA的定义和修订版本,消费者只真正需要了解所有SATA SSD都是向后和向前兼容的,并且任何一个都可以毫无疑问地达到预期的目的。使用的大多数计算机系统都是SATA 2,而较新的系统现在具有SATA 3功能。

两者之间的区别在于将数据从SSD传输到计算机的速度以及在应用程序的情况下执行的速度。通常,SATA 2 SSD只能以每秒280兆字节(MB / s)的速度传输速度,而新SATA 3驱动器在单外形笔记本电脑或台式机SATA 3 SSD中的传输速度最高可以达到550MB / s。让我们看一下两个典型的基准,左边的一个描述Sandisk Ultra SATA 2 SSD性能,右边的一个描述Corsair Force Series GT SATA 3 SSD。

我们可以看到这些不是峰值结果,这在很大程度上是基准软件的错误。但是,一个重要的发现是SATA 3通常会使SATA 2的性能提高一倍。

SSD处理器或控制器

SSD处理器(或更常用的是控制器)是SSD的灵魂。它是从存储中提取信息,翻译然后将其发送到SATA接口以传输到计算机系统的引擎。这是典型的SSD在数据传输中比硬盘快5-6倍的唯一原因,也是我们看到从SSD信息检索(磁盘访问)开始的起点大约增加90倍的原因到硬盘驱动器。

我们的第一篇文章解释了与机械移动,定位和从硬盘驱动器检索数据相比,如何通过SSD中连续的数据流如此快速地获得访问速度,就像管道一样。与仅具有一条信息检索路径的硬盘驱动器不同,典型的SSD可以具有多达8条旅行路径或“通道”,这是它们更常用的路径。因此,如果您可以再次参考上面的OWC SSD,您会注意到它们是16个用于存储的NAND闪存芯片。这意味着每两个都有自己的通道“或高速公路”,通过该通道发送和接收信息。

处理器类型

在当今的SSD环境中,有两种常见的处理器,它们的存储方式不同。第一个利用压缩来存储数据的方法,无疑是最受欢迎的方法,而唯一一家完善它的公司名为SandForce(最近由LSI收购)。在观察性能基准时,可以轻松识别SandForce SSD,因为它可以实现几乎相等的读写传输速度,而其他人则无法做到。这仅是可能的,因为SandForce能够达到1到.6的写入比率,从而实现几乎相等的读取和写入性能。

您会注意到,与右侧的Intel 510 SATA 3 SSD相比,左侧的“ SandForce驱动” OCZ Vertex SATA 3 SSD具有更高的顺序读取和写入分数。

 

处理器类型(续)

除三星和英特尔外,所有消费类SSD公司都将SandForce处理器纳入其SSD系列中,尽管有证据表明三星将很快为发烧友发布包含SandForce SF-2281处理器的520系列SSD。

另一系列的处理器是不使用压缩的处理器,它们在Marvell,Intel,Samsung和一些知名度较低的名称(如JMicron和Phison)制造的处理器中很常见。下图是使用Marvell 9174控制器的Crucial M4 512GB SATA 3 SSD。

Marvell处理器通过Crucial / Micron获得了大部分成功,尽管Intel,Corsair和许多其他制造商也都依赖它们。

NAND闪存

NAND闪存的唯一目的是为您的数据提供某种程度的存储,类似于硬盘驱动器的磁盘。在上面看到的Crucial 512GB中,有16个32GB容量的内存模块,总计512GB。通常,所有SSD的容量通常可以直接反映内存模块本身的容量,传统上是4的幂。单个模块本可以低至4GB,现在可以达到64GB。这就是为什么我们通常会看到32、64、128、256、512GB SSD进行广告宣传的原因,尽管在我们对Intel 320系列300GB SATA 2 SSD的评论中可以看到,像英特尔这样的制造商已经走出了人迹罕至的道路,宣传320GB的容量。

非压缩SSD的性能也会受到内存中裸片数量的影响,这就是我们看到不同容量的驱动器具有不同性能规格的原因。最初在Intel X25m 160GB SSD中非常明显,这是一个出色的SSD,尽管其最大写入速度被限制为刚好超过100MB / s的传输速度。

SANDFORCE SSD容量

由于“ SandForce驱动” SSD的驱动器容量与实际情况不符,因此可以很容易地发现它们。尽管我们谈到的容量分别为32、64、128、256和512GB以上,但使用SandForce SSD的公司宣传的产品通常具有30、60、120、240和480GB的容量。这是因为SandForce能够通过其固件和过度配置来提高其产品的性能和使用寿命,过度配置通常会为消费者窃取7%的NAND闪存,为企业窃取高达28%的NAND闪存。

过度供应和DRAM缓存

当SSD首次引入消费者时,容量是一个非常有限的因素,人们很快意识到,当SSD装满时,其性能会大大降低。幸运的是,已经取得了很大的进步,这在很大程度上缓解了这种性能下降,这主要是通过非压缩驱动器的DRAM缓存实现的。我们看到英特尔,三星,Crucial和其他使用Marvell,JMicron和Phison控制器的缓存模块正在使用。

该图片显示了Intel 510 SSD上的Hynix DDR3-1333 SDRAM 128MB缓存。

SandForce不使用缓存,因为它仅出于此目的而控制了预配置的7/28%,并且最终结果是持续的性能和更长的使用寿命。

为了展示先进的固态硬盘及其技术的真正发展方式,“ SandForce驱动的”固态硬盘能够自我监控,如果某个单元/页面/内存块发生故障,则固件实际上会识别出这种情况并将信息交换给一部分固态硬盘。过度配置,然后将其重新映射。与将丢失一些容量并尖叫损坏单元的硬盘驱动器不同,SSD用户永远不会了解维修知识,并且SSD不会遭受任何容量损失。

同步与异步NAND闪存

在过去的几个月中,SSD的选择又增加了另一章,它专门与内存有关。SSD的原始运行是通过同步或切换模式NAND闪存模块发布的,而现在已将SSD引入了异步NAND闪存。现在,许多带有同步或切换模式内存的SSD都带有“ Premium”或“ Enthusiast Edition”之类的词。

两者之间的区别非常简单。利用高级内存的SSD更加昂贵,并且在传输诸如音乐,照片和视频之类的不可压缩文件时性能更好。相反,利用异步NAND闪存的SSD在“纸上”性能较差,但对袖珍书的要求却较低。典型的消费者,甚至专家,都无法分辨两者在日常使用中的区别。我建议便宜的具有“异步”内存的SSD供日常的普通用户使用,而价格昂贵的高级SSD供摄影师,摄像师和音乐行业的相关人员使用。

在较早的报告中,我们比较了两个Corsair SSD,并对澄清和显示同步和异步内存的性能结果做了详尽的工作。它还将显示不同的模块,并说明如何区分两者。

最后的想法和结论

我们应该立刻道歉,因为本文始于一页摘要,但结果却是本文的三倍,目的是尽可能覆盖可能出现的许多问题。尽管很难相信固态驱动器的基本知识,但真正的意义在于速度以及对速度的实现方式的了解。通过这样做,读者可以自己了解SSD可以如何实现其目的,并且还可以使他们以与他们的需求相称的价格为工作选择最佳的SSD。

话虽如此,我有必要补充一点,即无论如何我都不会犯错,我不认为自己是任何行业专家,并且总是乐于接受建设性的回应,以帮助撰写本文。我建议,像大多数读者一样,我四年前坐在今天的大多数地方,那是因为,我对固态硬盘一无所知,并且自从动手以来提供给我的一切,都读过这样的文章以及与固态硬盘制造商的关系。

如果本文是通过众多搜索引擎之一吸引您的,我们应该提到的是,这是我们SSD入门系列文章中的第三篇,旨在帮助我们始终了解固态驱动器。

 

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