硬碟有機械硬碟(HDD)和固態硬碟(SSD)之分,
機械硬碟

機械硬碟即是傳統普通硬碟,主要由:盤片,磁頭,盤片轉軸及控制電機,磁頭控制器,資料轉換器,介面,快取等幾個部分組成,機械硬碟中所有的盤片都裝在一個旋轉軸上,每張盤片之間是平行的,在每個盤片的存盤面上有一個磁頭,磁頭與盤片之間的距離比頭發絲的直徑還小,所有的磁頭聯在一個磁頭控制器上,由磁頭控制器負責各個磁頭的運動,磁頭可沿盤片的半徑方向運動,加上盤片每分鐘幾千轉的高速旋轉,磁頭就可以定位在盤片的指定位置上進行資料的讀寫操作,硬碟作為精密設備,塵埃是其大敵,必須完全密封,

固態硬碟

固態硬碟(Solid State Disk或Solid State Drive),也稱作電子硬碟或者固態電子盤,是由控制單元和固態存盤單元(DRAM或FLASH芯片)組成的硬碟,由于固態硬碟的技術與傳統硬碟的技術不同,所以產生了不少新興的存盤器廠商,廠商只需購買NAND顆粒,再配適當的控制芯片,撰寫主控制器代碼,就制造了固態硬碟,固態硬碟的介面規范和定義、功能及使用方法上與機械硬碟的相同,在產品外形和尺寸上也與機械硬碟一致,由于固態硬碟沒有機械硬碟的旋轉介質,因而抗震性極佳,其芯片的作業溫度范圍很寬(-40~85攝氏度),目前廣泛應用于軍事、車載、工控、視頻監控、網路監控、網路終端、電力、醫療、航空等、導航設備等領域,目前由于成本較高,還在逐漸普及到DIY市場,
固態硬碟的存盤介質分為兩種,一種是采用閃存(FLASH芯片)作為存盤介質,另外一種是采用DRAM作為存盤介質,最新還有英特爾的XPoint顆粒技術,
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基于閃存的固態硬碟(IDEFLASH DISK、Serial ATA Flash Disk):采用FLASH芯片作為存盤介質,這也是通常所說的SSD,它的外觀可以被制作成多種模樣,例如:筆記本硬碟、微硬碟、存盤卡、U盤等樣式,這種SSD固態硬碟最大的優點就是可以移動,而且資料保護不受電源控制,能適應于各種環境,適合于個人用戶使用,壽命較長,根據不同的閃存介質有所不同,SLC閃存普遍達到上萬次的PE,MLC可達到3000次以上,TLC也達到了1000次左右,最新的QLC也能確保300次的壽命,普通用戶一年的寫入量不超過硬碟的50倍總尺寸,即便最廉價的QLC閃存,也能提供6年的寫入壽命,可靠性很高,高品質的家用固態硬碟可輕松達到普通家用機械硬碟十分之一的故障率,
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基于DRAM的固態硬碟:采用DRAM作為存盤介質,應用范圍較窄,它仿效傳統硬碟的設計,可被絕大部分作業系統的檔案系統工具進行卷設定和管理,并提供工業標準的PCI和FC介面用于連接主機或者服務器,應用方式可分為SSD硬碟和SSD硬碟陣列兩種,它是一種高性能的存盤器,理論上可以無限寫入,美中不足的是需要獨立電源來保護資料安全,DRAM固態硬碟屬于比較非主流的設備,
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基于3D XPoint的固態硬碟:原理上接近DRAM,但是屬于非易失存盤,讀取延時極低,可輕松達到現有固態硬碟的百分之一,并且有接近無限的存盤壽命,缺點是密度相對NAND較低,成本極高,多用于發燒級臺式機和資料中心,
基于閃存的固態硬碟是固態硬碟的主要類別,其內部構造十分簡單,固態硬碟內主體其實就是一塊PCB板,而這塊PCB板上最基本的配件就是控制芯片,快取芯片(部分低端硬碟無快取芯片)和用于存盤資料的閃存芯片,
- 主控芯片:市面上比較常見的固態硬碟有LSISandForce、Indilinx、JMicron、Marvell、Phison、Sandisk、Goldendisk、Samsung以及Intel等多種主控芯片,主控芯片是固態硬碟的大腦,其作用一是合理調配資料在各個閃存芯片上的負荷,二則是承擔了整個資料中轉,連接閃存芯片和外部SATA介面,不同的主控之間能力相差非常大,在資料處理能力、演算法,對閃存芯片的讀取寫入控制上會有非常大的不同,直接會導致固態硬碟產品在性能上差距高達數倍,
- 快取顆粒:主控芯片旁邊是快取顆粒,固態硬碟和傳統硬碟一樣需要高速的快取芯片輔助主控芯片進行資料處理,這里需要注意的是,有一些廉價固態硬碟方案為了節省成本,省去了這塊快取芯片,這樣對于使用時的性能會有一定的影響,尤其是小檔案的讀寫性能和使用壽命上,
- 閃存芯片:除了主控芯片和快取芯片外,PCB板上其余大部分位置都是NAND Flash閃存芯片,
NAND Flash閃存芯片又分為SLC(Single-Level Cell,單層單元) 、MLC(Multi-Level Cell,雙層單元)、TLC(Trinary-Level Cell,三層單元) 、QLC(Quad-Level Cell,四層單元)這四種規格,另還有一種eMLC(Enterprise Multi-Level Cell,企業多層單元)是MLC NAND閃存的一個“增強型”的版本,它在一定程度上彌補了SLC和MLC之間的性能和耐久差距,
兩者區別
- 防震抗摔性:機械硬碟都是磁碟型的,資料儲存在磁碟扇區里,而固態硬碟是使用閃存顆粒(即記憶體、MP3、U盤等存盤介質)制作而成,所以SSD固態硬碟內部不存在任何機械部件,這樣即使在高速移動甚至伴隨翻轉傾斜的情況下也不會影響到正常使用,而且在發生碰撞和震蕩時能夠將資料丟失的可能性降到最小,相較機械硬碟,固硬占有絕對優勢,
- 資料存盤速度:機械硬碟的速度約為120MB/S,SATA協議的固態硬碟速度約為500MB/S,NVMe協議(PCIe 3.0×2)的固態硬碟速度約為1800MB/S,NVMe協議(PCIe 3.0×4)的固態硬碟速度約為3500MB/S,
- 功耗:固態硬碟的功耗上也要低于機械硬碟,
- 重量:固態硬碟在重量方面更輕,與常規1.8英寸硬碟相比,重量輕20-30克,
- 噪音:由于固硬屬于無機械部件及閃存芯片,所以具有了發熱量小、散熱快等特點,而且沒有機械馬達和風扇,
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