上手先入门！突破性产品SSD知识讲解

SSD可以说是现在电脑上最突破性的产品了，让许多升级后依然觉得电脑很慢的朋友得到了不少解决。然而不少朋友对SSD的认知还是停留在HDD阶段。那么，SSD与传统的HDD到底有什么不同呢?　　

SSD工作原理：

SSD数据处理都要进行加电处理，加电的过程等同于HDD硬盘的数据写入操作，它被成为“Program(编程)”，断电的过程电位恢复，这相当于HDD硬盘的擦除数据，这里成为“Erase(擦除)”，完整的一次P/E循环就是NAND的写入循环，从这里也可以看出SSD要想写入数据就需要恢复默认电位，也就是以“擦除”为前提，这个特性决定了SSD的数据写入方式，也会带来其他的一系列问题。　　

最直接的影响就是SSD寿命，因为P/E循环次数是有限的，浮栅极不像HDD的GMR(巨磁阻尼)效应那样是永久的，存在次数限制。　　

SSD的闪存类型：

SLC的每个存储单元内存储1个Bit，称为单阶存储单元(Single-Level Cell，SLC)，速度最快，耐久度最高，价格也最高。主要用于服务器市场上。　　

MLC的每个存储单元内存储2个Bit，因此叫多阶存储单元(Multi-Level Cell，MLC)，速度比SLC慢，耐久度也比SLC低一些，当价格也降低了，更容易被消费级市场接受。　　

TLC(三阶存储单元，Triple-LevelCell，TLC)的每个存储单元内可以存储3个Bit。由于每个单元可以存储更多的数据，TLC的成本进一步降低，但是随之而来的是写入速度和耐久度的再次降低。当然，现在市场上也有唯一一个采用TLC的SSD：三星的840，当然官方标注其P/E只有1K次，至于是否值得购入各位买家见仁见智。　　

写入放大：

在SSD写入过程中，SSD实际需要写入的数据量跟本机写入的数据量是不一致的，说得专业一点就是SSD写入过程中数据被无谓增加了的，这就是SSD的写入放大(Write Amplification)问题，二者存在一个比值叫做写入放大率(Write Amplification Factor，简称WAF)WAF=SSD实际写入的数据量/本机写入的数据。　　

当前block有63个page写入了数据，还留下4KB空间，此时如果写入4KB数据，理论上正好填满整个block，但是SSD不能直接覆盖写入数据，其他63个page的数据必须先复制到内存中，然后将整个blokc清空，要写入的这个4KB数据会在内存中与前面的63个page中的数据混合到的一起，然后再重新写入到一个block中。　　

按照这个情况，原本只是写入4KB的数据变成了256KB，足足为前者的64倍。当然现在的SSD许多在算法上做了不少优化，写入放大并不会向之前所举的例子这么夸张，而Sandforce在这方面也做得非常之好。　　

AHCI很重要：

AHCI支持NCQ，在开启AHCI之后SSD的各项性能大大提升。其中关闭AHCI时，多队列深度(QD)性能并没有提升(甚至下降)，当开启后则大大不同。而通常日常应用都会在QD1-3之间浮动，那么开启AHCDI后对系统性能提升是有不少的帮助。　　

4K对齐

最初硬盘容量是被切分成每扇区512个字节来进行文件管理和存储的，而现在主流硬盘容量已经攀升到1TB甚至更高，再用老标准去管理现超大容量的硬盘不但显得繁琐，而且降低效率，因此将每个扇区512字节改成每个扇区4096个字节，就是所谓的“4K扇区”。而4K对齐能使SSD性能大大提升。　　

如果知道自己的SSD是4K对齐?那么从AS SSD Benchmark上面可以显示出，如果第一个显示OK即为已开启AHCI(或Raid)，第二个显示OK即为4K对齐。以上图为例我们影驰的Thunder GT128 Pro已经4K对齐且系统开启AHCI了。

其实4K对齐非常简单，只需要拿WINDOWS7以上的系统对硬盘进行格式化就可以了。　　

本次简单先为大家讲解一些SSD基础原理的小知识，那么，我们下次将会为大家带来其他的入门知识。购买一款SSD很容易，如何用好还是需要注意不少细节。　　

闪存的基本组成：

闪存基本由Page、Block、Plane组成，而page是最基本的组成，大小一般是4KB(现在也有不少闪存的Page是8KB的)，每个block通常包含64个page，容量是256KB，也有128个page的，容量就是512KB。接着，多个block(区块)再组成plane，而plane就是就是闪存中的一颗核心了，而我们看到的闪存片其实是多颗die封装在一起的，一般是2-8颗，而整个SSD上则会由多片闪存组成。　　

SSD数据操作：

在系统中，数据写入是以page为单位的，SSD写入新数据擦除原有的数据，但是擦除过程只能以block为单位，要清除就得擦除整个block单元，哪怕只写入了一个page的文件。　　

那么，实际我们只有4B的数据看似只需要写入4B的数据，在HDD里的确只需要覆盖写入4B数据，但是在SSD上则不同，必须得先重新写入8B数据，清空了BLOCK再把这8B数据重新COPY写入一次。实际则是写入了16B数据。　

SSD的OP空间　

OP预留空间(Over-provisioning)是指SSD保留一部分闪存空间留作他用，这部分空间用户不可操作，容量大小一般是由主控决定的。除了第一级OP空间之外，多数主控还支持二级OP空间，具体容量和配置由厂商自己决定，所以128GB闪存作出的SSD有128GB、120GB乃至100GB之分，也就是说OP空间分别是0、7%、28%，其他容量依此类推。　　

简单来说，OP空间可以简单理解为SSD预留的交换空间，从前面的介绍来看，OP空间在GC垃圾回收、WL耗损平衡、减少写入放大等多个方面都有作用。　　

Trim指令：

TRIM是基于SATA控制器的一个指令，一旦有文件删除或者分区格式化，操作系统就会发TRIM指令给SSD主控告诉它某处的数据已经删除了，SSD因而知道那些数据是能动那些不能动的，之后就可以进行清空操作以恢复性能了。当然，清空操作并不是每个主控都会立即进行的。　　

而有了Trim指令后，因为主控已经非常清楚那些数据是没有用的，那么在GC效率大大提高。并且在写入数据不会“撞板”，还能有效减少写入放大，大大提高SSD的寿命。而在Windows7以上的系统都支持Trim指令了，这个功能也得到了普及。　　

相信通过2期解说很多朋友已经了解到SSD许多细节与工作原理，由于SSD工作原理与HDD大不一样，相信这两期解说帮助了不少新手入门的朋友!我们有机会再见!

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