认识SSD：为什么这么快

前边简单介绍了HDD的基本构造和工作原理，当然，关于硬盘的详细解析还有很多很多内容，不过我想我已经说清楚了HDD的最大弊端所在，它的物理移动：磁头移动和盘片转动造成了读写速度慢，越是不连续的文件，读写速度就越慢。这个对不连续的文件进行读写的操作，我们称之为随机读写，实际上，我们在日常使用中绝大多数硬盘读写操作都是随机类型的，而SSD与HDD的最大差异就在于随机读写速度。这就是由SSD的基本构造决定的。

Nand Flash的晶圆

SSD的系统接口、供电部分，以及驱动方式都与HDD没有差别，其主要改变是构成单元和物理工作方式。SSD的内部构造包括PCB板、主控制器芯片和闪存芯片，有些产品还会有缓存。SSD最基本的单位就是闪存芯片，英文名字叫做Nand Flash，这是一种非易失性内存芯片，通过充电、放点的方式写入和擦除数据，速度相当快。由于在读写操作中完全通过电路来传输信号，因此不会存在类似HDD那样移动磁头、旋转盘片等动作，因此大大减少了处理时间。然而，Nand Flash也分为几种，目前消费级SSD甚至不少企业级SSD都是用MLC（多层单元）闪存，这种闪存的写入性能不如SLC（单层单元）闪存，寿命也较之短很多，但是价格要低很多。就算这样，目前SSD的成本也没有降低到人人都能接受的程度，价格仍然是影响SSD进一步普及的障碍。

切割后的Nand Flash芯片

一块SSD是由多个Nand flash闪存颗粒组成的，我们可以将每一个闪存颗粒看作是一个独立的存储单位，然后由主控制器将他们做了一个RAID并联。也就是说SSD的读写是“多线程”的，每次的工作并不会只局限于一个颗粒之上，主控可以让数据分解并同时在不同颗粒上进行写入，这样以来速度自然会更快了。这也是SSD速度快的原因之一。当然，主控要做的事情远非这么简单。

SSD的心脏：主控制器介绍

 SSD闪存也是有最小操作单元的，和机械硬盘相比，Nand Flash的一个比较特殊的区别是写入与擦出操作最小单位不同，写入最小单位为4KB,这个4KB大小的单元称之为“页”（Page），而擦除则为512KB，叫做“块”（Block）。也就是说，在空白单元上写入，可以以页为单位来进行，但是若要删除这个数据，就需要将整个块进行擦除操作。并且当有一个块中的数据需要删除时，会先对需要删除的数据进行标记而非真正物理擦出，然后当再次需要在同一物理位置写入之时，会将有效数据保留，复制到新的块上，然后擦写原来的块。听起来似乎很复杂，简单的说，SSD的写入机制就是原本需要写入1MB大小的数据，实际操作量是会大于这个数值的，具体是多少，就要看主控制器的算法是否具备高效率，而实际随机写入速度则取决于运算速度是否够快。

最为流行的SF-2281主控芯片

和HDD的相同之处是，SSD也需要逻辑地址来管理，然而操作系统的逻辑地址最小单位是512B，SSD的最小写入单位则是4KB，这其中就需要CPU、芯片组和主控制器依次工作。除此之外，主控制器还要负责分配每个闪存芯片的任务量，全盘闪存状态的监控，各个块的管理，数据校验等等，工作相当多而繁杂，这也是为什么在一些新主控上会使用到ARM双核心处理器，因为主控的性能会直接影响到SSD的速度。

主控和闪存，谁更重要？

关于主控和闪存，并非寥寥几行字可以完全详细说清楚的。不过我们现在已经对他们有了基本的认知：闪存是基本存储单元，而主控制器则是SSD的心脏，负责运算和任务分配，两者的结合才是一款SSD性能的真正体现。那么，主控和闪存，到底哪个更重要呢？

常见的Intel闪存

答案其实是显而易见的，两者都重要。如果主控能力不足，会无法完全发挥闪存高速存取的特性，而如果闪存品质较低，那么主控再强也无济于事。不过目前市场上SSD主控方案基本只有两大类：SandForce出品的SF-2281系列主控好Marvell出品的88SS9174主控，市面上90%以上的产品都采用上述两款主控。闪存芯片方面，目前Nand Flash芯片同样分为两大阵营：镁光、Intel、海力士使用ONFI标准闪存，分为同步和异步两种，同步闪存的速度更快。而三星、东芝、Sandisk则使用了Toggle DDR标准。这两种标准的接口、传输速率都不一样，当然，抛离主控是无法对比两者谁的性能更好的，此外不同制造商的闪存之间也多少存在差异。此外，闪存还会依据体质在出厂后划分为不同的等级，性能也有好坏之分。

东芝闪存近来表现出色

目前，两大主控对两大阵营的闪存芯片都兼容，也就是说会产生四种组合：SF/Marvell主控分别搭配ONFI/TOGGLE闪存。对于实际产品来说，目前的SSD产品大部分都不会在包装、说明书上注明主控品牌型号和闪存类型及等级，这样以来，实际上消费者在实际使用之前，是根本无法对一款SSD有基本认知的，当然，也有一些品牌会在包装上清楚注明使用了Intel同步闪存颗粒，或者SF-2281主控，但是这样做的厂商还真是不多。所以，在消费者对固态硬盘进行选购之时，首先以来的还是品牌，也就是品牌知名度、口碑等。