少數(shù)派和國民號物aigo共同推出的信息存儲設(shè)備的科普系列文章。

作為國內(nèi)早期的存儲設(shè)備制造商及佼佼者，感謝 aigo 對本文提供的一系列支持，包括但不限于技術(shù)知識指導(dǎo)、市場難尋的老物件以及作者用于拆解介紹的最新產(chǎn)品等。

我們希望通過最簡潔通俗的描述，帶領(lǐng)大家了解信息儲存設(shè)備的基本原理，知道那些復(fù)雜的參數(shù)，如何挑選購買適合自己的存儲設(shè)備，又是如何更好地使用，更安全穩(wěn)定地保存我們的數(shù)據(jù)，以及未來我們能夠用上什么技術(shù)。 另本系列雖然與 aigo 聯(lián)合發(fā)起，但所有內(nèi)容不涉及任何品牌指導(dǎo)或要求的商業(yè)營銷。

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在上一章我?guī)Т蠹覐奈⒂^的晶體管到宏觀的閃存顆粒，讓大家詳細(xì)了解了固態(tài)硬盤的原理和結(jié)構(gòu)。那么這一章我們就綜合上一章學(xué)到的知識來介紹一下我們選購和使用固態(tài)硬盤時需要了解到的一些參數(shù)，以及如何測試固態(tài)硬盤的實際性能和速度，相關(guān)的性能參數(shù)又代表著什么。

固態(tài)硬盤的參數(shù)解讀

在介紹各個參數(shù)之前，我想先推薦一個比較好用的查看硬盤信息（機(jī)械硬盤和固態(tài)硬盤都可以，比較好用）的軟件給大家 —— CrystalDiskInfo，看名字大家都應(yīng)該能猜到它是和 CrystalDiskMark 同一家出的軟件，完美繼承了它家軟件的特點：界面簡單，功能簡潔好用，有二次元皮膚。

CrystalDiskInfo 的界面

可以看到無論是固態(tài)硬盤還是之前介紹的機(jī)械硬盤，它都能讀取到比較詳細(xì)的信息，基本可以覆蓋我們下面要介紹到的參數(shù)了。

固態(tài)硬盤的尺寸

不同于機(jī)械硬盤基本上快大一統(tǒng)成 SATA 接口，只有少部分企業(yè)級在用一些特殊的接口，固態(tài)硬盤在接口方面可謂是群魔亂舞，不同接口對應(yīng)的協(xié)議和最終的速度也是各不相同。不過等到固態(tài)硬盤發(fā)展到像機(jī)械硬盤那么成熟之后，這個現(xiàn)象也會逐漸消失，比如現(xiàn)在 M.2 接口就逐漸成為固態(tài)硬盤接口的主流，估計以后能像 Type-C 那樣統(tǒng)一固態(tài)硬盤領(lǐng)域。

目前固態(tài)硬盤的尺寸也像接口那樣五花八門。為了跟之前的硬盤位硬盤架通用，早前固態(tài)硬盤通常會設(shè)計成跟 2.5 寸機(jī)械硬盤一樣大，用的也是 SATA 接口。

aigo 的 2.5 英寸 SATA 固態(tài)硬盤與機(jī)械硬盤的大小對比

使用 SATA 接口的固態(tài)硬盤大部分被設(shè)計成和機(jī)械硬盤通用尺寸和接口。如果你手邊剛好有一個 SATA 固態(tài)硬盤，我非常鼓勵你試一下把它拆開來，大部分固態(tài)硬盤的外殼都沒有螺絲，直接用卡扣固定，拆下來之后你就會發(fā)現(xiàn)，其實真正儲存和電路部分只有一小塊，剩下的都是空的：

拆開的 SATA 固態(tài)硬盤，實際儲存部分只有一小塊

甚至有些商家還會給空空的地方貼一些海綿或者配重塊，來讓整塊固態(tài)硬盤手感好一點。外殼純粹就是為了兼容筆記本或者臺式機(jī)里的 2.5 寸硬盤位。

因為 SATA 接口和走 SATA/AHCI 協(xié)議的接口速度上限被限定在 700MB/S 左右，所以新的固態(tài)硬盤都會選擇使用 M.2 接口或者直接插 PCIe 槽。

主板上的 M.2 接口

我們在購買 NVMe 固態(tài)硬盤或者把它們裝到電腦主板上時，通常都會看到類似于 22XX 4 個數(shù)字的參數(shù)，這個就表示固態(tài)硬盤的尺寸。

22=22mm，也就是固態(tài)硬盤寬度是 2.2 厘米的意思，后面兩個數(shù)字就是固態(tài)硬盤的長度，通常會有 20，42，60，80 等常見長度，以毫米為單位。我們購買的時候一定要先看看自己設(shè)備上的 M.2 接口預(yù)留出了多少空間，免得太長放不進(jìn)去。

M.2 接口上通常也會標(biāo)注出長度數(shù)字

至于 2220 長度的固態(tài)硬盤估計大部分人都沒見過，在早前比較常用，如果你現(xiàn)在在筆記本或者其他地方找到這個接口，大部分時候其實是給 WiFi 模塊用的。

在有些設(shè)備上還會使用 mSATA 固態(tài)硬盤，雖然它的缺口和 NVMe 固態(tài)硬盤一樣，但是寬度比較寬，所以接口是不通用的。

金士頓 Kingston 的 mSATA 固態(tài)硬盤，圖片來源：Amazon

固態(tài)硬盤的接口協(xié)議

在介紹機(jī)械硬盤結(jié)構(gòu)原理的那一章，我們已經(jīng)了解到接口，協(xié)議，和總線的聯(lián)系和區(qū)別。這一章我們介紹固態(tài)硬盤接口時可以順便稍微復(fù)習(xí)相關(guān)的知識，同時拓展介紹一下它們仨。

先來簡單復(fù)習(xí)一下：

• 總線：計算機(jī)設(shè)備里各個部件之間交換數(shù)據(jù)（傳輸電信號等）的通道，這個通道每秒能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量就叫做帶寬。
• 協(xié)議：雙方交換數(shù)據(jù)的規(guī)則，比如如何識別對方的身份、如何建立斷開連接、編碼解碼方式（也就是電信號怎么傳輸接收）等等。
• 接口：讓兩個設(shè)備之間可以通過特殊的形狀物理連接起來。

機(jī)械硬盤一般使用的就是 SATA 總線或者，然后使用 SATA/AHCI 協(xié)議來和設(shè)備其他部件溝通，但放在固態(tài)硬盤上事情就有一些復(fù)雜了。在本小節(jié)開頭，我們也提到目前固態(tài)硬盤的接口協(xié)議等等種類還比較多，也讓很多用戶稀里糊涂買到了不適合自己的固態(tài)硬盤或者速度沒有達(dá)到設(shè)備上限的固態(tài)硬盤，浪費了額外的時間和性能。

比如看起來是 M.2 接口的 B Key 固態(tài)只能走 SATA 協(xié)議

我們先來說一下總線，目前我們民用儲存設(shè)備常見到的總線有 SATA 總線、PCIe 總線和企業(yè)級 SAS 總線（如果你用一些服務(wù)器主板的話，可能會有）。之前我們了解到 SATA 總線一般是給機(jī)械硬盤使用，而且速度上限比較低，而 SAS 總線又是企業(yè)級使用比較多，那么除了低速的固態(tài)硬盤走 SATA 總線，現(xiàn)代的 NVMe 固態(tài)硬盤一般都是走 PCIe 總線了。

這三種總線的速度，上面是 PCIe 總線，下面是 SATA 和 SAS 總線，圖片來源：維基百科

而協(xié)議方面目前民用的也是只有比較少的幾個，SATA/AHCI 協(xié)議，MVMe 協(xié)議，SCSI 協(xié)議（同樣是企業(yè)級服務(wù)器用的比較多），沒錯，我們?？吹降?NVMe 固態(tài)硬盤中的 NVMe 指的就是這個硬盤使用的協(xié)議。高效的協(xié)議能讓總線滿效率運行，跑滿總線的帶寬，這也是 NVMe 固態(tài)硬盤能那么快的原因。

和簡單的總線協(xié)議不同，固態(tài)硬盤接口方面可就復(fù)雜多了。最基礎(chǔ)的就是我們常見的 SATA 接口，還有為了筆記本等便攜式設(shè)備引申出來的 mSATA 接口，還有固態(tài)硬盤專享的 M.2（NGFF） 接口，SATA Express（SATAe） 接口，PCIe 接口，甚至還有不常見的走 SAS 總線的 SAS 接口與 U.2，AIC 接口等等，這些接口各自走前面的 3 個總線和協(xié)議，大概像是這個樣子：

機(jī)械硬盤和固態(tài)硬盤不同接口對應(yīng)的總線協(xié)議

怎么樣？是不是覺得很復(fù)雜？沒關(guān)系，接下來我就來帶你實際從不同接口的固態(tài)硬盤出發(fā)，簡簡單單就記住它們的關(guān)系。

在逐個介紹之前我先說一下總體情況，和機(jī)械硬盤物理速度上限較低，所以不太需要考慮協(xié)議和總線速度的情況不同，對固態(tài)硬盤，特別是對現(xiàn)代高端固態(tài)硬盤來講，不同接口協(xié)議總線已經(jīng)開始可以限制固態(tài)硬盤的速度發(fā)揮了。

這里又要重新強(qiáng)調(diào)一下之前講過的木桶效應(yīng)，固態(tài)硬盤最終速度取決于接口協(xié)議總線最慢的部分。但通常廠家都會保證速率和協(xié)議達(dá)到要求，才會推出對應(yīng)的固態(tài)硬盤，所以我們使用的時候，通常只需要保證它走的總線速率足夠就可以滿速運行。

SATA/mSATA/SATAe 接口固態(tài)硬盤

SATA 接口是大部分人剛用上固態(tài)硬盤，甚至現(xiàn)在機(jī)箱里面唯一的固態(tài)硬盤接口類型。固態(tài)硬盤剛開始普及民用的時候算是比較貴重的數(shù)碼產(chǎn)品，每 GB 比起機(jī)械硬盤甚至要貴上好幾十倍。

2013 - 2020 固態(tài)硬盤每 TB 價格走勢

這導(dǎo)致那個時候沒什么人用固態(tài)硬盤，加上那個時候固態(tài)硬盤速度也沒有現(xiàn)在那么快，還沒突破 SATA 總線上限，所以主板廠商并不會專門設(shè)計一個專供固態(tài)硬盤使用的接口。那個時候的固態(tài)硬盤只能是繼續(xù)使用 SATA 接口，使用 SATA3.0 協(xié)議。

同時那個年代的計算機(jī)機(jī)箱通常只設(shè)計了給機(jī)械硬盤的硬盤位，所以就像我們上面提到的即使固態(tài)硬盤的儲存顆粒只有小小的一顆，也是要用一個 2.5 或者 3.5 寸硬盤那么大的殼子來包住它。

殼子里面的主要部分就很小一塊

固態(tài)硬盤的全面普及最早是在筆記本上，之前筆記本放機(jī)械硬盤的做法是把 SATA 接口焊在主板上，然后在主板上留一個 2.5 寸機(jī)械硬盤那么大小的位置。但固態(tài)硬盤本身只有很小的一個，也不需要機(jī)械硬盤那么高的供電，沒有必要用 SATA 這個電源部分就占了一半的接口，跟沒有必要留 2.5 寸機(jī)械硬盤那么大的位置，加上那個時候超極本超薄本等輕薄設(shè)備的概念興起，所以主板廠商就設(shè)計出了 mSATA 接口。

筆記本上的 mSATA 接口，圖片來源：Reddit 用戶

它和我們現(xiàn)在見到的 M.2 接口已經(jīng)非常相似了，不過仍然是走的 SATA 協(xié)議和總線，你可以把它理解為 SATA 接口的迷你版，畢竟 mSATA 就是 mini SATA 的縮寫，這個時候廠商終于可以把固態(tài)做到合適的大小。

不過到現(xiàn)在這個接口基本上已經(jīng)沒有什么筆記本在使用，都用上了更新的 M.2 接口，如果新筆記本里面還有這個接口，通常上面插的都是無線網(wǎng)卡而不是固態(tài)硬盤。倒是很多移動固態(tài)硬盤內(nèi)部還在使用 mSATA 接口轉(zhuǎn) USB，畢竟大部分人對于移動硬盤的速度需求并不高，能超越 SATA 速率的 USB3.2/USB4 也還沒有普及，廠商沒必要用上對硬件要求更高的協(xié)議和接口。

筆記本上常見的英特爾無線網(wǎng)卡，一般還會帶藍(lán)牙，這個型號是 AX200

另外英特爾還推出過一個叫做 SATA Express 的接口，他可以直接插兩個 SATA 來走 SATA 協(xié)議，也可以用整個接口走 PCIe*1/2，不過這個東西接口還是太大，速度上限提升也不高，只出過幾款對應(yīng)的主板，連支持的設(shè)備都沒有出就夭折了。

隨著固態(tài)硬盤的速度越來越高，這兩個接口已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足日益加快的固態(tài)硬盤，所以廠商必須設(shè)計一個專門用于固態(tài)硬盤，并且可以直接與速度最快的 PCIe 總線交流的接口。

M.2（NGFF） /PCIe 接口固態(tài)硬盤

專門用于固態(tài)硬盤，并且可以與速度最快的 PCIe 總線交流的接口，說的就是我們今天常見的 M.2 接口了。M.2 是我們比較常聽說的名字，但它其實叫做 NGFF（Next Generation Form Factor），翻譯成中文就是次世代接口，后來被改名叫 M.2，可能是覺得這個接口不可能一直次世代吧?！?」就是第二代的意思，「M」則是我們下面提到的 M.KEY，表明接口的形狀，中間用點隔開表示它們倆是不同的參數(shù)。

M.2 接口作為現(xiàn)在和未來的主流接口，自然有向后兼容，既可以使用 SATA 協(xié)議也可以使用 NVMe 協(xié)議，由于支持協(xié)議眾多并且接口復(fù)雜，M.2 接口通過接口上的缺口來確定協(xié)議類型，由于不同缺口像鑰匙那樣，所以叫做 KEY，M.2 接口有從 ABCDEFGHJKLM 這么多種 KEY，KEY 對不上是插不進(jìn)去對應(yīng)接口的（真就鑰匙唄……）。不過倒不用擔(dān)心太過復(fù)雜，因為我們?nèi)粘Ｖ荒芸吹絻煞N：M KEY 和 B KEY。

不同 M.2 KEY 的用途，圖片來源：維基百科

如果我們觀察自己的 NVMe 固態(tài)硬盤，會發(fā)現(xiàn)缺口都在右邊，這個就是 M Key，如果插槽右邊有對應(yīng)的突出就可以插進(jìn)去，通常它們就是使用 NVMe 協(xié)議走 PCIe 總線。

而 B KEY 的缺口則是在左邊，插進(jìn)對應(yīng)的插槽之后通常只能走 SATA 總線。另外還有同時有兩個缺口的固態(tài)硬盤，這種就是 B&M KEY，既可以走 SATA 總線也可以走 PCIe 總線。不過一般來講這種類型都是 SATA 或者 PCIe*2 居多，速度上限不高。

硬盤轉(zhuǎn)接卡上的 M KEY，B KEY 和對應(yīng)的 M.2 接口

主板上的位置寸土寸金，所以一般我們現(xiàn)在看到的主板只會保留 M KEY 的 M.2 接口。大家購買固態(tài)硬盤的時候也要認(rèn)清是哪種 KEY，如果是新設(shè)備建議只購買 M KEY 的固態(tài)硬盤，免得到時候插不進(jìn)去或者插進(jìn)去卻只能走 SATA 總線。

A/E KEY 就是我們上面提到 2220 這種無線網(wǎng)卡比較常用的 M.2 接口所用的 KEY 類型。

使用 M.2 接口的無線網(wǎng)卡，圖片來源：淘寶

NVMe 協(xié)議中的 NVM 其實就是我們之前提到的非易失性儲存器英文，整個名字可以簡單理解為非易失性儲存器控制協(xié)議。

既然 M.2 接口的高速固態(tài)硬盤使用的是 NVMe 協(xié)議走 PCIe 總線，有些廠商干脆就把固態(tài)硬盤做成 PCIe 接口，插到 PCIe 插槽插使用。這就是 PCIe 固態(tài)硬盤，用的一般也是 NVMe 協(xié)議。

比如英特爾的高端 AIC 固態(tài)硬盤一般都是 PCIe 接口

其它接口：SAS/AIC 接口

上面介紹的都是我們?nèi)粘１容^常見的一些固態(tài)硬盤接口類型，下面簡單介紹一下比較少見的接口，這些接口一般都是企業(yè)級或者服務(wù)器使用比較多，如果我們使用服務(wù)器主板的話，還是有機(jī)會看見的。

SAS 和 U.2 這些都是 SATA 接口改過來的接口，目的就是為了兼容 SATA 硬盤的同時能夠用上其他協(xié)議總線。比如 SAS 就可以有服務(wù)器常見的 SCSI 總線，U.2 可以用 NVMe 協(xié)議走 PCIe 總線。

SAS 和 U.2 接口的樣子

SATA 硬盤可以插到 SAS 和 U.2 接口上，反過來 SAS 硬盤和 U.2 硬盤則不能插到 SATA 接口上。

AIC 就是 PCIe Add in Card 的意思，其實就和 PCIe 固態(tài)差不多，也可以直接插在 PCIe 接口上使用，主要是因為服務(wù)器上有很多設(shè)備都比較老，用不了其他接口，插PCIe 是最直接的。

aigo 的 AIC 企業(yè)級固態(tài)硬盤

接口兼容性與速度上限

接下來我通過實際的例子來說一下不同接口的固態(tài)硬盤的速度上限，首先 SATA 這類接口就不用說了，加上損耗最高 600MB/S。

• 接下來你再看你設(shè)備上的 M.2 接口，如果是 B KEY，還要在看主板說明書。
• 如果主板說明書上沒有寫明這個接口支持 PCIe×2 總線，那么無論你買啥，只要能插進(jìn)去，最高速度都不超過 600MB/S。
• 如果主板說明書上寫明這個接口支持 PCIex2 總線，那么就要購買同樣支持 PCIex2 的 B KEY/B&M KEY 的固態(tài)硬盤，插上去之后最高速度大概能來到 1GB/S 左右。

B KEY 的 M.2 接口與速率上限的關(guān)系

• 如果你設(shè)備的 M.2 接口是 M KEY，還是要查看主板說明書。
• 一般來講筆記本的 M.2 接口都有可能向下兼容走 SATA 總線，但臺式機(jī)主板上的 M.2 接口一般只支持走 PCIe 總線。一定要先看主板說明書再購買對應(yīng)的固態(tài)硬盤。
• 如果接口兼容 SATA，那么有兩個缺口的 B&M KEY 固態(tài)硬盤能插進(jìn)去，此時速度上限就是 600MB/S。
• 如果插入 M KEY 的固態(tài)硬盤，具體的速度上限就由它使用的 PCIe 傳輸模式?jīng)Q定，通過前面推薦的 CrystalDiskInfo 就可以看到固態(tài)硬盤正在使用的傳輸模式和支持的傳輸模式。

M KEY 的 M.2 接口與速率上限的關(guān)系

CrystalDiskInfo 上查看儲存設(shè)備的傳輸模式

比如常見的 NVMe 固態(tài)硬盤走 PCIe 3.0x4，那么速度上限就是 4GB/S，如果是比較貴的 PCIe4.0 NVMe 固態(tài)硬盤速度上限則是 PCIe4.04 也就是 8GB/S。

aigo PCIe4.0 P7000 固態(tài)硬盤（1 TB）的速度最高可以到 7GB/S 左右

固態(tài)硬盤的顆粒與主控

雖然固態(tài)硬盤使用的接口協(xié)議總線決定了讀寫速度的上限，但固態(tài)硬盤實際能跑多快，還是要看顆粒的質(zhì)量還有主控算法。

SLC/MLC/TLC/QLC 顆粒

這幾個名詞算是我們購買固態(tài)硬盤，或者看其他人評測時最常提到的參數(shù)了，如果是后兩個顆粒，通常還伴隨著對廠家的鄙視。但實際上它們都是什么呢？

評測里面提到 QLC 基本上都是罵的

其實通常人們在他們后面加上顆粒是不太嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模驗樗鼈儚奈锢砩隙际怯蔁o數(shù)相同的浮柵晶體管組成的 NAND 閃存顆粒。無論是 SLC 還是 MLC 還是后面幾個，它們用的儲存單元都是一樣一樣的浮柵晶體管，而區(qū)別在于每個浮柵晶體管組成的儲存單元，它的狀態(tài)數(shù)量（其它科普常用層數(shù)來表示）不一樣。

再上一章，我們已經(jīng)用 TLC 來演示現(xiàn)代固態(tài)硬盤 NAND 閃存顆粒的原理，通過給儲存單元閾值電壓，檢測電路是否導(dǎo)通來讀取儲存單元里面的數(shù)據(jù)。其它的幾個類型也是類似：

• SLC = Single Level Cell，指的是通過一個閾值電壓區(qū)分 0, 1 兩種狀態(tài)的儲存單元，這樣一個儲存單元就能儲存 1bit 的數(shù)據(jù)。
• MLC = Multi Level Cell，指的是通過三閾值電壓區(qū)分 00, 10, 01, 11 四種狀態(tài)的儲存單元，這樣一個儲存單元就能儲存 2bit 的數(shù)據(jù)。
• TLC = Triple Level Cell，指的是通過七個閾值電壓區(qū)分 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111 八種狀態(tài)的儲存單元，這樣一個儲存單元就能儲存 3bit 的數(shù)據(jù)。
• QLC = Quadruple Level Cell，指的是通過十五個閾值電壓區(qū)分 0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000, 1001, 1010, 1011, 1100, 1101, 1110, 1111 十六個狀態(tài)的儲存單元，這樣一個儲存單元就能儲存 4bit 的數(shù)據(jù)。

上一章也有的 TLC 檢測數(shù)據(jù)過程動圖

現(xiàn)在連 PLC 都快出來了，按照上面的原理一個儲存單元就能儲存 5bit 的數(shù)據(jù)。

這樣做的好處自然顯而易見，同樣面積的儲存單元，QLC 比起 SLC 能夠存放 4 倍的數(shù)據(jù)，也就是說閃存顆粒的密度提升了 4 倍，這已經(jīng)是很驚人的差距了，同一塊閃存顆粒如果全做 QLC 可以有 1000GB 容量，那么 TLC 只有 750G， MLC 只有 500G，SLC 更是只有 256G 了。

而且由于數(shù)據(jù)密度提高，相同容量的 TLC 固態(tài)價格也和數(shù)據(jù)密度一樣是 SLC 的 1/4 左右，也就是說便宜同時還變大碗。這聽起來好像很美好，那么為什么大家都那么抵制使用 TLC /QLC 儲存單元的固態(tài)硬盤呢？

多層儲存單元的缺陷

首先就是一個儲存單元上，分的閾值電壓越多讀取的時候就要越多次，比如 TLC 讀取一次一頁的數(shù)據(jù)就要輪流給 7 個閾值電壓，每給一次閾值電壓都要一個個檢測儲存單元是否導(dǎo)通，而 SLC 只要一個閾值電壓檢測一次，每多一個需要檢測的閾值電壓，讀取速度就會慢很多倍。

多個閾值電壓也會帶來讀取困難后果，上一章我們也講到不能無限細(xì)分預(yù)置電壓去無限提高容量密度。即使只做到 TLC 的級別也會帶來閾值電壓區(qū)間過小的問題，因為我們往儲存單元寫入數(shù)據(jù)的時候，并不能精確控制電子量，如果閾值電壓過小電子量又剛好卡在中間，那么數(shù)據(jù)到底是 010 還是隔壁的 011呢？這個時候就需要 ECC 糾錯算法的加入，通過校驗數(shù)據(jù)糾正這個儲存單元上的信息然后重新寫入正確的數(shù)據(jù)，這一步又大大減慢了讀取速度。

1. 寫入的時候也是這樣，閾值電壓越多，儲存單元儲存數(shù)據(jù)需要的電子量要求就越精準(zhǔn)，自然就越容易出錯。出錯的時候又要 ECC 糾錯算法來校驗重新寫入正確數(shù)據(jù)，寫入速度也被拉慢了。
2. 閾值電壓變的設(shè)置對儲存單元的壽命也有影響，先不說上面提到反復(fù)寫入影響到的壽命，我們知道每一次寫入都會對包括浮柵的絕緣層造成物理損傷，而閃存顆粒又是每一次寫入數(shù)據(jù)都需要先擦除對應(yīng)塊再寫入數(shù)據(jù)，這樣時間長了浮柵里面保存的電子就會越來越容易穿過漏洞逐漸增多的絕緣層「越獄」跑掉。

對于 SLC 而言，0,1 兩個狀態(tài)相差的電子量很多，即時跑掉一點也不影響讀取；不過當(dāng)?shù)?QLC 這種，每個狀態(tài)之間電子量差很小，只需要有一點點電子從浮柵中跑出來，就會讓這個儲存單元讀取的數(shù)據(jù)變成另一個狀態(tài)。而當(dāng)寫入后短時間內(nèi)電子跑掉的量大于兩個數(shù)據(jù)狀態(tài)之間的差，主控就會認(rèn)定這個儲存單元已經(jīng)掛掉了。清楚了原理之后，我們很容易就能發(fā)現(xiàn)比起 SLC，MLC/TLC/QLC 等等越多層的儲存單元掛掉需要的時間越來越短。

SLC 對比其它類型儲存單元檢測數(shù)據(jù)時間，寫入時間，擦除時間和平均壽命對比

1. 多層儲存單元還會帶來其它問題，比如數(shù)據(jù)可靠性不足，對保存環(huán)境要求更高等等。

從 MLC 到 QLC，容量密度越來越高，價格越來越便宜的同時，以上提到的缺點也會越來越嚴(yán)重。簡單總結(jié)就是，在對比之下 SLC 讀寫速度最快，數(shù)據(jù)保存最穩(wěn)定可靠，壽命最長，對比之下我們才知道 SLC 除了數(shù)據(jù)密度低和貴，真的是哪哪都好。這也不怪大眾批評廠商用 TLC/MLC 是「偷工減料」了。

正確看待多層儲存單元

看完上面的部分，很多人可能就覺得哎呀，我一定要花很多錢去上 SLC/MLC 固態(tài)硬盤，不然總感覺用不了多久也不可靠。

但其實沒有必要，我覺得只要在商品詳情和包裝盒上標(biāo)明儲存單元類型（雖然基本沒有廠商這么干），然后容量價格比的確夠低，那么大家還是值得根據(jù)自己的需求去購買的（雖然現(xiàn)在市面上基本沒有全盤 SLC 的民用產(chǎn)品了，很快估計連全盤 MLC 的產(chǎn)品廠家都不會再生產(chǎn)了）。

標(biāo)明儲存單元類型的固態(tài)硬盤

現(xiàn)在廠商都會使用 DRAM 或者將固態(tài)硬盤的一部分空間模擬成 SLC 來加當(dāng)做緩存來解決 TLC/QLC 的速度問題，而且即使是 QLC，只要容量足夠大并且有一個好的主控，那么我們?nèi)粘Ｊ褂妹總€儲存單元的擦寫數(shù)據(jù)可以控制得很低，只要你不是每天 24 小時不停在寫入，基本上也有十幾年的壽命（詳細(xì)的參數(shù)在下面會介紹）。所以最后還是要看個人的需求，如果的確對數(shù)據(jù)可靠性和速度有很高要求，并且價格不敏感，那的確不要考慮 QLC 甚至是 TLC，感覺大部分時候都可以，具體的我會在選購那章詳細(xì)介紹。

說實話基本很少見硬盤顆粒壞掉的，一般都是主控先壞，不然也不會有那么多廠家回收固態(tài)顆粒再當(dāng)做新的賣了。

大廠的 QLC 固態(tài)硬盤也還是不便宜

當(dāng)然也不是說就能無腦買了，某些無良廠商會用回收或者質(zhì)量差的反正就很垃圾的顆粒和主控弄成全盤 QLC，然后配上一丁點高質(zhì)量 DRAM 或者 SLC 緩存當(dāng)做高配固態(tài)賣，這種固態(tài)硬盤無論是緩?fù)馑俣冗€是壽命，可靠性都一塌糊涂。。

即使是大廠也經(jīng)常會有偷換顆粒這種新聞，所以我們買之前也要搜一下固態(tài)型號，看看有沒有相關(guān)的黑歷史；另外相同類型的顆粒在廠家那邊還會有原廠顆粒、黑片、白片等區(qū)別，詳細(xì)的我會在選購那章展開講。

簡單查看固態(tài)硬盤上的顆粒類型

說了這么多，也來到了實戰(zhàn)的環(huán)節(jié)。這一節(jié)我就來教教大家怎么看自己固態(tài)硬盤用了什么類型的閃存顆粒，閃存顆粒的質(zhì)量怎么樣。

各位可以拿出自己的固態(tài)硬盤來觀察一下，或者購買對應(yīng)固態(tài)硬盤之前先網(wǎng)上搜一下對應(yīng)的照片，閃存顆粒上面一般會有一些編碼。當(dāng)然有一些廠家也會使用沒有編碼的閃存顆粒，或者把閃存顆粒上的編碼絲印刮掉，這種的話想要了解顆粒的具體參數(shù)，就只能去咨詢廠家了（除非你把閃存顆粒從電路板上拆下來，接上 AlcorMP 這類的軟件進(jìn)行查看編號）。

沒有編碼絲印的閃存顆粒

AlcorMP 查看閃存顆粒編號

一般來講，不同廠家使用不同顆粒的編碼差別會很大，比如正規(guī)的大廠一般會在顆粒上帶有晶圓廠的 Logo，自家的品牌或者產(chǎn)地容量等等。

西部數(shù)據(jù) SN550 上面的顆粒就是很清楚

但一般我們只需要關(guān)注底下或者唯一的編碼就行，說實話，閃存顆粒作為和芯片一樣的高精尖技術(shù)，目前（文章發(fā)表時）地球上也只有三星、海力士、東芝、鎂光、西部數(shù)據(jù)（閃迪）、我們國家的長江存儲占據(jù)了絕大部分閃存顆粒市場，基本上你能看到的固態(tài)都逃不掉以上幾家的顆粒。

這幾家的原廠顆粒長這個樣子

如果閃存顆粒上只有一個編號沒有其他信息，那么大概率是自封的閃存顆粒。自封閃存顆粒只有生產(chǎn)出來是在原廠，后續(xù)的封裝檢測均由企業(yè)自行完成，所以并不是自封就是不好，品質(zhì)取決于企業(yè)的技術(shù)和良心。

像是這種只有一個編號的，就是自封顆粒

如果是原廠閃存顆粒，我們就可以使用 SSD-Z 或者 FlashMaster 這類的應(yīng)用去獲得詳細(xì)的儲存單元類型和顆粒生產(chǎn)信息。但如果是自封閃存顆粒，只能是拿著這個固態(tài)的型號或者編碼去問客服或者谷歌一下，沒錯就是這樣子，因為原廠顆粒還好，但是現(xiàn)在固態(tài)很多都用上了自封顆粒，也沒辦法用 或者 FlashMaster 這類的應(yīng)用去查詢。

原廠顆粒的查詢結(jié)果

目前比較好用的檢測自封閃存顆粒的方法是使用俄羅斯人 Ochkin Vadim 開發(fā)的 Flash ID 檢測工具 來曲線救國，這個工具利用的是固態(tài)硬盤主控讀取閃存顆粒序列號的命令，獲得閃存顆粒序列號后再和內(nèi)置的數(shù)據(jù)庫對比得到閃存顆粒真正的編碼。

Flash ID 檢測工具

至于如何分辨閃存顆粒是原廠顆粒，黑片，白片還是工程版，各家原廠顆粒的命名規(guī)則和具體的方法，最終確定一個顆粒的品質(zhì)。這個過程并沒有準(zhǔn)確百分百的方法，具體的我會留到選購這一章再講。

其實最好的方法還是直接問對應(yīng)品牌的客服。一般客服都會反饋給工程師，然后得到結(jié)果，一次不行實在想知道的話可以問多幾次，一般都會有回復(fù)。

主控/SSD 控制器

從物理狀態(tài)來講，其實顆粒的擦寫次數(shù)并不高，所以主控好不好非常重要。主控的水平關(guān)乎同一個顆粒下的讀取寫入速度，還有壽命等，甚至比閃存顆粒的質(zhì)量更加重要。使用相同閃存顆粒的兩個固態(tài)硬盤，如果一個用好主控，一個用一般的主控，不僅讀寫速度能相差幾倍，壽命甚至能相差 10 倍。

aigo P7000 固態(tài)硬盤上的主控

主控又被稱為 SSD 控制器，本質(zhì)上就是一個小型處理器，甚至?xí)卸鄠€核心，也像真正的 CPU 那樣有 SRAM 緩存。和閃存顆粒不同，固態(tài)硬盤的主控芯片有很多廠商在做，國外知名的有三星（Samsung）、慧榮科技（Silicon Motion）、群聯(lián)（Phison）、Marvell（馬牌），國內(nèi)則有華瀾微(Sage)、國科微（GOKE）、聯(lián)蕓科技(MAXIO）、得一微電子（YEESTOR）、英韌科技（InnoGrit）、憶芯科技（StarBlaze）、大唐存儲（DATSSD）、大普微電子(DapuStor) 等等多家，雖然目前技術(shù)還不如國外主控，但也在不斷追趕。

三星、慧榮科技、群聯(lián)、Marvell 的主控芯片

主控里面也是會有一個小的操作系統(tǒng)，很多發(fā)燒友的「開卡」操作就是給掉盤或者給主控壞掉的固態(tài)硬盤修好后換上新主控刷入新 ROM（固件）的操作。

以 NVMe 固態(tài)硬盤為例，主控主要做以下幾個工作：

典型的主控結(jié)構(gòu)

這就是主控最主要的工作，如 NVMe 固態(tài)硬盤往往需要性能比較強(qiáng)的多核處理器，就是因為 NVMe 協(xié)議的隊列長度和深度都比較大，還支持亂序執(zhí)行。主控除了像上一章我們提到的那樣控制數(shù)據(jù)寫入讀出之外，還要同時執(zhí)行 FTL 算法，調(diào)度算法，緩存算法等等下面提到的工作。

FTL（FlashTranslation Layer） 算法

FTL 算法也就是上一章我們提到的物理地址轉(zhuǎn)換成邏輯地址的算法，主控會將不同頁物理位置轉(zhuǎn)換成一個邏輯編碼組成一張映射表，而且每次寫入還要實時更新每一個邏輯扇區(qū)的狀態(tài)。這樣做的好處是文件系統(tǒng)不需要關(guān)注實際的物理設(shè)備是機(jī)械硬盤還是固態(tài)硬盤，只需要發(fā)送相同的邏輯扇區(qū)讀寫指令，剩下的就交給機(jī)械硬盤或者固態(tài)硬盤的主控來處理。

映射表本身也是儲存在閃存顆粒上的。

不同的 FTL 算法也會顯著影響固態(tài)硬盤的 4K 讀寫速度，由于映射表本身需要頻繁讀寫，所以固態(tài)硬盤通電后映射表通常是要放到緩存上，也就是要占用緩存空間。如果 FTL 按頁映射，那么 4K 讀寫速度就會比較好，但是映射表會很大，占用很多緩存空間；如果 FTL 按塊映射，雖然不會占用太多緩存空間，但是 4K 讀寫速度會比按頁映射差，實際固態(tài)硬盤主控 FTL 算法一般是兩者的混合。

垃圾回收機(jī)制/TRIM 回收指令

另外，我們之前學(xué)到閃存顆粒上的塊如果不是空的需要先擦除才能寫入，而且每次產(chǎn)出都會對對應(yīng)的儲存單元造成物理的磨損。所以 FTL 算法還要保證每次寫入的都是新的塊而不需要先擦除老的塊，以減少擦寫次數(shù)提高塊的壽命。

但這樣就會造成原本塊上的相同數(shù)據(jù)變成無效（先把原本塊的內(nèi)容讀出來，再和新的數(shù)據(jù)合并寫到另外一個地方，但沒有擦掉原本的塊，只是在 FTL 表上把原來的塊標(biāo)注為可擦除），所以主控還負(fù)責(zé)等到這些有無效數(shù)據(jù)塊累積到一定的數(shù)量時，再一次性地把這些塊擦除（不同的垃圾回收算法會稍有不同），得到可用的空白閃存塊，這個過程就是垃圾回收，也是主控和 FTL 算法的主要工作。

另外固態(tài)還有一個類似的專有機(jī)制叫做 TRIM，這個機(jī)制更加極致，如果系統(tǒng)（比如 WIN10）檢測到固態(tài)硬盤支持這個指令，那么刪除數(shù)據(jù)的時候根本不會發(fā)出刪除指令，只會建立那個部分的磁盤快照（在空白塊建立快照的速度比擦除那一塊再寫入要快得多），然后把這個快照交給主控，主控就會在空閑時按照這個快照去慢慢擦除對應(yīng)的塊，等擦除完成再通知系統(tǒng)，這樣下次系統(tǒng)需要寫個數(shù)據(jù)的時候就可以直接寫入對應(yīng)的塊了。

CrystalDiskInfo 可以看到固態(tài)一般都是支持 TRIM 指令并默認(rèn)開啟

大部分系統(tǒng)都是默認(rèn)開啟這項功能，以 Windows 為例，我們可以通過在命令行里面輸入 fsutil behavior query disabledeletenotify 來查看 TRIM 有沒有開啟。其他系統(tǒng)也可以搜索一下類似的指令，想要關(guān)閉的話也可以通過類似的指令關(guān)閉。

通過命令行查看 TRIM 狀態(tài)，顯示已禁用就是開啟 TRIM

通過垃圾回收還有 TRIM 指令，不僅可以大大提升固態(tài)硬盤的寫入速度，還能讓所有塊的擦除次數(shù)盡量平均，最大化延長閃存顆粒的壽命。

控制通道和隊列

為了優(yōu)化性能，固態(tài)硬盤會將閃存顆粒安置在多個通道上，每個通道都有一條 I/O 總線來接收輸出數(shù)據(jù)，每個通道也有一個獨立的通道控制器負(fù)責(zé)和主控通訊，并把主控不斷發(fā)過來的讀取寫入命令弄成隊列，然后一條條交給對應(yīng)的閃存顆粒執(zhí)行。

因為固態(tài)硬盤不像機(jī)械硬盤有機(jī)械結(jié)構(gòu)，分出多條通道就意味著可以同時執(zhí)行多條指令，保證固態(tài)能發(fā)揮最高性能。而且通道控制器生成的隊列也有深度參數(shù)，也就是一條隊列能有多少條命令排隊，現(xiàn)代的 NVMe 固態(tài)硬盤使用的 NVMe 協(xié)議可以支持到幾萬條隊列，每一個隊列更是有幾萬個命令深度，所以可以同時支持上億條讀寫命令，這也是 NVMe 固態(tài)硬盤順序讀取能達(dá)到 8GB/S 的重要原因。

糾正 bit 翻轉(zhuǎn)錯誤的 ECC 算法

檢查并修正閃存顆粒上儲存單元的錯誤也是主控非常重要的一個工作。如果我們查看閃存顆粒針對企業(yè)的說明書，會發(fā)現(xiàn)上面還有一個重要的名詞 —— （R）BER（Raw Bit Error Rate），也就是 bit 翻轉(zhuǎn)率。

上一章和這一章我們都多次提到，浮柵中的電子是會慢慢穿過絕緣層「越獄」跑掉的，這會導(dǎo)致讀取時讀到錯誤的數(shù)據(jù)，比如 SLC 一個儲存單元寫入了代表 0 的電子量，因為絕緣層磨損太嚴(yán)重，時間太久，或者環(huán)境溫度太高等原因，里面的電子慢慢跑掉了大部分，那么在讀取到這個儲存單元的數(shù)據(jù)就會變成 0，那就是所謂的 bit 翻轉(zhuǎn)。

BER 指的是一個儲存單元出現(xiàn)錯誤的概率，RBER 指的是沒有糾錯算法時一個儲存單元出現(xiàn)錯誤的概率。為了防止錯誤的發(fā)生，每次寫入數(shù)據(jù)時主控都會將額外的校驗碼寫到閃存頁的額外儲存區(qū)中，然后定時用校驗碼配合 ECC 糾錯算法檢查錯誤，如果發(fā)現(xiàn)某個儲存單元發(fā)生了錯誤，糾錯算法就會用校驗碼算出這個儲存單元正確的數(shù)據(jù)重新寫入。

由于需要經(jīng)常糾錯，并且每次都有大量的儲存單元需要檢測，一般會在主控內(nèi)做一個專門用來糾錯的硬件 —— 糾錯碼引擎，包含很多編碼器和解碼器，也是可以并行計算提高效率。

RBER 是衡量閃存顆粒品質(zhì)的一個重要特性，也會隨著閃存顆粒擦寫次數(shù)的增加造成絕緣層磨損而變差，呈指數(shù)分布。

固態(tài)硬盤擦寫次數(shù)和 RBER 的指數(shù)分布對應(yīng)關(guān)系

當(dāng)一個儲存單元經(jīng)過糾錯算法糾錯之后，很快又再次出錯，這個儲存單元就相當(dāng)于沒救了，UBER（Uncorrectable Bit Error Rate）就是指發(fā)生不可糾正錯誤的幾率，當(dāng) UBER 大到一定程度我們就可以說這個閃存顆粒報廢了，當(dāng)所有閃存顆粒的 UBER 都達(dá)到一定程度，那么這個固態(tài)硬盤就報廢了。

其實不僅是寫入，每個閃存塊如果讀取多了也會讓里面的電子量改變，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)出錯，這個問題叫做讀干擾。

這里也可以看出 TLC/QLC 由于狀態(tài)太多，更加容易出現(xiàn)糾錯算法都糾錯不來的錯誤。

控制緩存/模擬 SLC 緩存

我們前面也有提到固態(tài)硬盤廠商為了成本與性能之間做個權(quán)衡，會在固態(tài)硬盤上放一個 DRAM 顆?；蛘咦屢徊糠珠W存顆粒模擬 SLC 來做緩存，讀寫數(shù)據(jù)的時候先寫入緩存，空閑的時候再讓緩存寫入其他速度沒那么快的顆粒。

用 DRAM 作緩存通常是 1GB：1MB，這種方式比較好理解，為了防止斷電掉數(shù)據(jù)，很多固態(tài)硬盤也加上了電容來給斷電之后有時間讓緩存數(shù)據(jù)寫到閃存顆粒上，所以 DRAM 緩存沒啥缺點。但是現(xiàn)在很多固態(tài)硬盤已經(jīng)是沒有 DRAM 緩存，所以我們仔細(xì)講講動態(tài)模擬 SLC 緩存。

上面我們也學(xué)到了 SLC 和其它類型儲存單元物理上使用的是一樣的浮柵儲存單元，所以廠家就想到干脆犧牲一部分容量把 MLC/TLC/QLC 固態(tài)硬盤的一部分模擬成 SLC，把這部分 SLC 當(dāng)做緩存來用。這樣廠商就能節(jié)省下一個比較貴的 DRAM 顆粒同時讓固態(tài)硬盤又能小一點點，總體成本下降不少（至于售價降不降，那就看廠商的良心了）。很多業(yè)內(nèi)人士和評測博主都不會給沒有 DRAM 的固態(tài)硬盤太好的評價，因為 DRAM 緩存和 SLC 緩存兩者的速度差別實在太大，同時用閃存顆粒的一部分用來做緩存也會讓閃存顆粒壽命更短。

當(dāng)固態(tài)硬盤使用 DRAM 時，主控還負(fù)責(zé)動態(tài)調(diào)整 SLC 緩存的空間。畢竟如果固定用一塊地方做 SLC 緩存，每次讀取寫入數(shù)據(jù)都要過這部分，質(zhì)量再好的閃存顆粒也會瞬間暴斃。所以主控一般會動態(tài)分配不用的塊作為 SLC 緩存，用一段時間之后再清除 SLC 緩存上的所有數(shù)據(jù)恢復(fù)成 TLC/QLC 等其它類型（這個過程一般叫做升/降級）。

SLC 緩存除了速度不夠快，還有另一個顯著的缺點，那就是緩存容量會隨著固態(tài)硬盤剩余容量而減少。比如一個 256G 的 QLC 固態(tài)硬盤，廠商如果分配 30GB 的 SLC 緩存，那就要占用 30*4 = 120GB 的 QLC 空間，當(dāng)用戶把這塊固態(tài)硬盤用到 256-130+30=156GB 以后，剩下的空間就不足以分配這么多的 SLC緩存。

良心點的廠商還會額外加點空間補(bǔ)回來，沒良心的廠商直接就破罐子破摔，畢竟用戶用到 156GB 以后可以通過減少 SLC 緩存容量的方式讓用戶繼續(xù)裝數(shù)據(jù)，不過這樣子固態(tài)硬盤速度就會越來越慢，最后變成 QLC 的真實速度。很多垃圾固態(tài)硬盤被人戲稱為大號 U 盤，就是沒有緩存以后實際速度會降到連 U 盤都不如，甚至順序?qū)懭攵贾挥袔?MB，甚至比不過機(jī)械硬盤。

雜牌「大號 U 盤」固態(tài)硬盤的緩?fù)馑俣?，圖片來源：什么值得買@blackocean

另外現(xiàn)在還有 HMB 等類似的技術(shù)，原理就是支持的操作系統(tǒng)可以將運行內(nèi)存分出一部分來當(dāng)做固態(tài)硬盤的緩存，這樣既不用 DRAM 顆粒節(jié)省成本，也避免了 SLC 緩存的缺點。不過目前好像只有 NVMe 固態(tài)硬盤加上 WIN10 1709 以上版本才能開啟這個技術(shù)。

我手上的西部數(shù)據(jù) SN550 宣傳頁面就著重宣傳了這個技術(shù)

OP 空間

看完上面那這部分，細(xì)心的朋友可能就會發(fā)現(xiàn)，固態(tài)硬盤除了用戶數(shù)據(jù)外，還有很多額外的數(shù)據(jù)要裝 —— FTL 映射表、糾錯用的校驗碼、SLC 緩存等等。

所以廠商通常會把固態(tài)硬盤的實際容量做得比標(biāo)稱容量大，根據(jù)良心程度大 5%~30% 不等，也就是說 256G 的固態(tài)硬盤真正空間甚至能有 332GB。多出來的這部分空間就叫做 OP 空間（OP= Over Provisioning，就是額外提供的意思）。

這部分空間也是動態(tài)的，由主控進(jìn)行調(diào)整。除了放我們上面說的那些額外數(shù)據(jù)外，當(dāng)部分儲存單元壞掉的時候，主控還負(fù)責(zé)把 OP 空間里面的容量釋放到正常用量里，保證用戶能使用的總?cè)萘坎蛔?。另外多出一部分空間來平衡擦除次數(shù)，也可以一定程度上延長固態(tài)硬盤的壽命，如果有 30% 容量的 OP 空間甚至可以將固態(tài)硬盤壽命延長 50% 以上。

一些玩固態(tài)硬盤的發(fā)燒友，所謂的開盤其中一部分操作就是用特殊的工廠軟件把這部分空間開出來，獲得額外的免費容量。想折騰手上又剛好有空閑固態(tài)硬盤的朋友可以自己去找下對應(yīng)品牌的工廠軟件玩一下。

東芝的固態(tài)硬盤管理軟件可以很方便地調(diào)整 OP 空間

至于我們?nèi)绾尾榭淳彺嫒萘亢?OP 空間大小，OP 空間一般需要對應(yīng)品牌的工廠軟件才能看到，緩存容量則是要通過實際測試跑出來，下面實際測試部分，我會仔細(xì)教大家怎么做。

主控協(xié)議 ONFI/Toggle

至于閃存顆粒接口標(biāo)準(zhǔn)和主控之間的交互協(xié)議目前則有 ONFI/Toggle 兩種，廠商也圍繞這兩個協(xié)議組成了聯(lián)盟，ONFI 協(xié)議聯(lián)盟主要有英特爾，鎂光，海力士；Toggle 協(xié)議主要有三星和東芝，ONFI 協(xié)議主要就是為了對抗三星東芝的壟斷而誕生的，背后也有一段故事。這個協(xié)議的具體還有它們背后的故事，我在這里就不細(xì)說了，感興趣的朋友可以看看相關(guān)文獻(xiàn)里面的內(nèi)容，或者自己去找找。

看到這里我們已經(jīng)了解的主控經(jīng)常用的工作內(nèi)容，算法越高級每個部分效率越好，而更高級的算法對主控性能的要求就更高。相信大家對主控性能和算法質(zhì)量的重要性有了更加深刻的理解。

就像 CPU 需要散熱風(fēng)扇一樣，現(xiàn)在固態(tài)硬盤主控性能日益提升，和顆粒產(chǎn)生的熱量一起已經(jīng)需要散熱馬甲來壓住，等以后甚至還要給固態(tài)硬盤專門準(zhǔn)備散熱風(fēng)扇了。

溫度上來后 PCIe4.0 的固態(tài)硬盤速度立馬就下去了

其它固態(tài)硬盤參數(shù)

P/E（Program/Erase Cycle） 循環(huán)擦寫次數(shù)

在固態(tài)硬盤部分，我們反復(fù)介紹到擦除對閃存顆粒壽命的影響響，實際上有專門的參數(shù)去量化固態(tài)硬盤的壽命，就是 P/E。

一個 P/E 就是將整個固態(tài)硬盤上所有的塊擦除一次，如果一塊固態(tài)硬盤產(chǎn)品參數(shù)上寫著 10000 P/E，那就意味著將這塊固態(tài)硬盤產(chǎn)出 1 萬次后，里面的儲存單元將無法儲存電子，也就是這個固態(tài)硬盤的壽命。

通常 SLC 固態(tài)硬盤的 P/E 在 100000 次以上，MLC 固態(tài)硬盤在 10000 次，TLC 固態(tài)硬盤在 3000 次，現(xiàn)在越來越多的 QLC 固態(tài)硬盤更是只有可憐的 1000 次以下（金士頓 Kingston，2021.04）。

聽起來是不是比想象中要少多了，有些朋友甚至?xí)岩?QLC 固態(tài)硬盤到底能用多久。但上面我們介紹主控工作內(nèi)容的時候，所有工作內(nèi)容最后要實現(xiàn)的效果，幾乎都有減少塊磨損這一項，為了減少磨損做的操作統(tǒng)一起來叫做磨損均衡。

原本 P/E 指的是每個儲存單元擦寫一次，但因為有磨損均衡在，優(yōu)秀的 FTL 算法和 OP 空間讓每個儲存單元都能盡量平均擦寫，所以 P/E 就變成了將整個固態(tài)硬盤上所有的塊擦寫一次。

我們用實際場景來看看，假如一個 512G 的固態(tài)硬盤，每天寫入 20G 的數(shù)據(jù)，那么：

• SLC 固態(tài)硬盤理論壽命在 512*100000/20≈7000 年。
• MLC 固態(tài)硬盤理論壽命在 512*10000/20≈700 年。
• TLC 固態(tài)硬盤理論壽命在 512*3000/20≈200 年。
• QLC 固態(tài)硬盤理論壽命在 512*1000/20≈70 年。
• 以后普及的 PLC 固態(tài)硬盤如果按照現(xiàn)在技術(shù)理論壽命在 512*35/20≈2年。

看起來是不是除了 PLC 以外還好，但所有類型的固態(tài)硬盤實際壽命都會更長。首先每日 20G 的寫入量，即使以系統(tǒng)盤來講也算是比較多的，除非你天天安裝卸載很多軟件游戲，或者高清影音文件，不然用不了那么多。

其次按照上面的計算，大家有沒有發(fā)現(xiàn)容量越大壽命越長，所以如果你用的是大容量的固態(tài)硬盤，無論是什么類型的顆?；径疾挥脫?dān)心壽命的問題。所以很多人買固態(tài)硬盤關(guān)注 P/E 循環(huán)擦寫次數(shù)，其實沒有太大意義。

當(dāng)然，如果按照另外一種計算方法就會比較驚悚，那就是連續(xù)寫入，就是 24 小時不斷寫文件進(jìn)去固態(tài)硬盤，按照這種計算方法 QLC 只需要三天就會掛掉。這種場景民用領(lǐng)域比較小眾，但還是有的，比如掛 PT 下載或者做監(jiān)控和直播，這種情況就千萬不要選擇 SLC 以外的固態(tài)硬盤了。

其實固態(tài)硬盤寫入還有一種叫做寫入放大的問題，首先就是上面提到的空閑時 GC 垃圾回收還有 TRIM 機(jī)制造成的無效數(shù)據(jù)搬運，增加擦寫次數(shù)的問題；另外當(dāng)用戶使用固態(tài)硬盤大部分容量之后（比如 512GB 用了 400G），只剩下一小部分可用空間來裝新數(shù)據(jù)，如果這個時候用戶就不動前面這 400GB 然后不斷刪除再寫入新數(shù)據(jù)，這個時候主控再怎么做磨損均衡，也只能把數(shù)據(jù)寫在那 100GB 的閃存塊里，導(dǎo)致這 100GB 閃存塊擦寫次數(shù)要比剩下的 400G 多得多。就會讓固態(tài)硬盤實際壽命短不少，剩下這部分空間也容易出現(xiàn)錯誤，不斷糾錯導(dǎo)致讀寫速度下降，這也是固態(tài)硬盤使用容量多之后掉速的原因之一。

寫入量參數(shù)：TBW/DWPD

與其關(guān)注 P/E，寫入量更為重要，這點是有廠商背書的。雖然民用固態(tài)硬盤一般不會標(biāo)出預(yù)計寫入量，但企業(yè)級固態(tài)都會標(biāo)出 TBW/DWPD，而且會以這個作為保修的標(biāo)準(zhǔn)之一。

TBW（TB Write）就是固態(tài)硬盤的總寫入量，一般都會寫在廠商保修條款里面：

單位就是 TB，一般保修年限和 TBW 以先到的為準(zhǔn)。TBW 單位是 TB，別以為普通用戶用不了這么多，這里放個只挖了幾個月虛擬貨幣的固態(tài)硬盤參數(shù)給大家開開眼：

挖了幾個月礦的西部數(shù)據(jù) SN550，讀寫都快 1200TB 的固態(tài)硬盤你見過嗎

更別說企業(yè)用戶了，所以對于寫入量更大的企業(yè)用戶還有另外一個參數(shù) DWPD，這個參數(shù)代表每天全盤寫入次數(shù)，也就是每天寫滿多少個硬盤容量。

DWPD 一般只有用料十足賣的賊貴的企業(yè)級固態(tài)才敢這么標(biāo)，民用級固態(tài)可不敢這么玩，拿我們上面舉例的 512GB QLC 固態(tài)來講，與普通企業(yè)級硬盤 10DWPD 也就是每天寫 10 個盤容量來算：512*150/5120=15 天，半個月就能把這個盤干廢了，所以知道為什么買二手硬盤要小心小心再小心了吧。而企業(yè)級固態(tài)這么玩還能有幾年的保修時長，足以看出顆粒和主控品質(zhì)的差距。

三星關(guān)于 DWPD 和 TBW 的介紹

TBW 除以固態(tài)硬盤本身的容量就可以轉(zhuǎn)換為 P/E 次數(shù)，DWPD 乘以保修時長大概就可以得到 TBW。

總體來講，一塊閃存顆?；蛘哒f固態(tài)硬盤的壽命是以顆粒類型為基底，好的顆粒質(zhì)量和主控算法能在此基礎(chǔ)上讓壽命延長。

查看固態(tài)硬盤壽命

看到這里很多朋友是不是已經(jīng)迫不及待想知道自己固態(tài)硬盤的剩余壽命了，其實固態(tài)硬盤主控都幫我們統(tǒng)計好了讀取和寫入量。使用 CrystalDiskInfo 這類軟件就可以直接看到總寫入量和讀取量，然后再查看你的固態(tài)硬盤對應(yīng)的產(chǎn)品參數(shù)，結(jié)合顆粒類型就可以算出這個固態(tài)硬盤的健康程度和剩余壽命。另外說一下 CrystalDiskInfo 左邊的健康度其實大概也是這么算出來的，不過偏向保守，實際數(shù)值會比這個差，CrystalDiskInfo 顯示 60% 以下基本就可以當(dāng)做壽命快到了。

CrystalDiskInfo 的健康度和總寫入讀取量

按照我用來做系統(tǒng)盤的普通 NVMe 固態(tài)硬盤來講，已經(jīng)使用了得有兩三年了吧，目前寫入量 18401GB，換算成 P/E 大概是 71，按照 TLC P/E 來講才消耗了 14% 的壽命。這就是我一個日常用戶大概的使用情況，所以說與其擔(dān)心顆粒壽命不如擔(dān)心一下主控能不能挨這么久，畢竟大部分固態(tài)壞掉的都是主控，顆粒還能被廠商回收起來再次利用。

相關(guān)文獻(xiàn)：

[1]. 固態(tài)硬盤的主要尺寸標(biāo)準(zhǔn)可以參考全球網(wǎng)絡(luò)儲存工業(yè)協(xié)會 SNIA 的介紹。
[2]. NVMe 協(xié)議以及對應(yīng)控制器的詳細(xì)情況，可以參考這份 NVM Express 官方的開發(fā)者文檔。
[3]. 查看儲存顆粒詳細(xì)參數(shù)可以上 這個網(wǎng)站或者使用 FlashMaster，另外這里也放一份俄羅斯人 Ochkin Vadim 制作的 Flash ID 讀取工具。
[4]. 閃存顆粒的生產(chǎn)過程可以看一下鎂光官方在 YouTube 上傳的視頻「Making Memory Chips – Process Steps」。
[5]. ONFI 與 Toggle 協(xié)議的介紹可以查看各自的官方文檔「ONFI Specifications」和 「TOSHIBA memory Toggle DDR1.0 Technical Data Sheet」。
[6]. 各家固態(tài)硬盤更新固件，還有開盤的工具：鎧俠（東芝）固態(tài)硬盤固件管理工具 Kioxia Storage Utilities，三星固態(tài)硬盤管理工具 Samsung SSD Magician Software，西部數(shù)據(jù)固態(tài)硬盤管理工具 WD SSD Dashboard。
[7]. 未來我們能買到的便宜的 PLC 顆粒的介紹。
[8]. 關(guān)于我們?？匆姷?BiCS4 3D NAND 名詞可以參考鎧俠（東芝）官方的介紹

測試固態(tài)硬盤的實際性能

了解完對應(yīng)的參數(shù)之后，我們就來到了實際測試環(huán)節(jié)了。在這個環(huán)節(jié)使用的軟件和基本參數(shù)反映的意義與機(jī)械硬盤部分都差不多，有一些在固態(tài)硬盤特性加持下會有一些不同。

但我們需要知道的是，和機(jī)械硬盤直接跑就能獲得比較準(zhǔn)確的速度不同，固態(tài)硬盤在不同負(fù)載和扇區(qū)大小的情況下，性能都會有明顯的差別。除此以外，不同的文件系統(tǒng)，不同的CPU，不同的內(nèi)存主板供電，甚至是不同操作系統(tǒng)的格式化方法等等都會影響到固態(tài)硬盤的實際性能，有時候帶寬足夠固態(tài)硬盤也會跑不出標(biāo)稱的性能，最重要的還是散熱，不同的散熱對高端固態(tài)硬盤的性能有巨大的影響。

也正因為如此固態(tài)硬盤的標(biāo)準(zhǔn)測試方法，一直都眾說紛紜，特別是行業(yè)聯(lián)盟或者業(yè)內(nèi)給出的測試方法往往過于復(fù)雜，要求很高，對于普通用戶不太適用。這種復(fù)雜程度也讓固態(tài)硬盤的國標(biāo)測試方法直到最近才出來（GB/T 36355-2018，2019 年生效）

固態(tài)盤測試國標(biāo) GB/T 36355-2018 封面

但國標(biāo)測試方法對普通用戶而言還是有點復(fù)雜，所以通常用戶自己使用的時候，只需要按照我下面給的方法測試一下，接近標(biāo)稱性能就足夠了，不過這種波動也成為很多無良廠商混用主控，偷偷更換內(nèi)存顆粒的借口。

測試環(huán)境：AMD 5600X + 華碩 B550M-PRO + 海盜船復(fù)仇者 8G*2 3200Mhz，室溫 27℃ 空閑固態(tài)硬盤無散熱馬甲（吐槽一下華碩主板 PCIe3.0 M.2 接口有散熱馬甲，PCIe4.0 M.2 接口反而沒有就離譜），新建簡單卷關(guān)閉文件壓縮。

空盤、半盤、滿盤測試

測試方法簡單總結(jié)就是：空盤，半盤，和滿盤測試。在這部分我們依舊使用 ASS SSD Benchmark 和 CrystalDiskMark 這兩款軟件。

注意，以下測試基本都是最極端的情況，實際使用情況會比測試結(jié)果好。

我們以 aigo 性價比 SATA 固態(tài)硬盤 S500 和高端 NVMe4.0 固態(tài)硬盤 P7000 為例：

首先是兩個盤剛剛格式化之后，或者容量為空的時候，開始用兩個測試軟件跑一次測試。

SATA 固態(tài)硬盤 S500 空盤測試結(jié)果

NVMe4.0 固態(tài)硬盤 P7000 空盤測試結(jié)果

接下來我們可以用手頭上的大文件，比如電影或者游戲安裝包等等來把硬盤的容量用到一半，接下來再進(jìn)行同樣的測試。

SATA 固態(tài)硬盤 S500 半盤測試結(jié)果

NVMe4.0 固態(tài)硬盤 P7000 半盤測試結(jié)果

最后我們把所有的固態(tài)硬盤容量用到只剩 50GB 左右，再進(jìn)行最后一次測試。

SATA 固態(tài)硬盤 S500 滿盤測試結(jié)果

NVMe4.0 固態(tài)硬盤 P7000 滿盤測試結(jié)果

如果你只想測試不同容量下的日常速度，每次填滿到目標(biāo)容量之后等待 0.5~1 個小時讓緩存容量恢復(fù)（上面測試就是這種）；如果你想測試固態(tài)硬盤緩存外的極限速度，那么這幾次測試過程最好是連續(xù)的，另外如果你想獲得更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，可以把軟件跑的數(shù)據(jù)量從 1GB 提升到 10GB，但是測試時間會長很多很多。

測試過程從頭到尾不要讓其它硬盤占用帶寬，同時建議打開 CrystalDiskInfo 或者類似軟件來實時監(jiān)看固態(tài)硬盤溫度，如果溫度過高，性能低就不關(guān)固態(tài)硬盤本身的事了，需要我們自己加強(qiáng)散熱。

之所以我們要這樣測試，是因為廠商對于固態(tài)硬盤通常標(biāo)注的都是空盤 1GB 測試容量下連續(xù)讀取的速度，也就是最理想情況下最好的那個數(shù)據(jù)。我們?nèi)粘Ｊ褂没旧喜粫羞@種良好的場景（比如你不會買一個固態(tài)硬盤一直讓它空著吧，也不會每天都只復(fù)制單個 1GB 左右的文件吧）。

我們分為空盤，半盤和滿盤來進(jìn)行測試，不僅可以模擬日常使用固態(tài)硬盤各個階段的實際場景，滿盤容量加上連續(xù)的測試也可以讓 DRAM 和 SLC 緩存都被用完，測出真正的緩?fù)馑俣?，看看廠商的顆粒主控質(zhì)量。

如果一個固態(tài)硬盤跑分和官方標(biāo)稱的速度差不多，并且空盤半盤滿盤三個狀態(tài)下跑分速度都沒有明顯掉速，或者只有滿盤狀態(tài)下才會有不嚴(yán)重的掉速，那么這個盤的質(zhì)量還是很不錯的。如果半盤的情況下開始掉速，但不嚴(yán)重，那么這個盤的質(zhì)量還可以。如果半盤或者寫入量大一點就開始嚴(yán)重掉速，那么這個固態(tài)硬盤的質(zhì)量就需要好好考慮了。

HD Tune Pro：測出緩?fù)馑俣群途彺嫒萘?/p>

上一個測試，算上填滿容量的時間需要蠻久的，特別是當(dāng)一些固態(tài)硬盤緩?fù)馑俣缺容^慢的時候，整個過程還是挺煎熬的。而且要進(jìn)行 5，6 個步驟，還挺麻煩。如果你想要簡單直接一點就能測出最好的速度和緩?fù)馑俣龋槺氵€能大概估算出緩存容量，那么可以試試使用 HD Tune Pro。

HD Tune Pro 界面

HD Tune Pro 原本是為測試機(jī)械硬盤而設(shè)計的，所以對于固態(tài)硬盤的測試數(shù)據(jù)僅供參考。但它有一個優(yōu)點，可以設(shè)置自動寫入不同類型的文件直到達(dá)到特定的硬盤容量來測試。并且測試的結(jié)果有很明確直觀的圖表，這樣就很方便，我們看出緩存內(nèi)和緩存外的速度，通過跌下來的那一瞬間，我們還可以判斷出固態(tài)硬盤大概的緩存容量。

SATA 固態(tài)硬盤 S500 寫速度與緩存容量

SATA 固態(tài)硬盤 S500 讀速度與緩存容量

NVMe4.0 固態(tài)硬盤 P7000 寫速度與緩存容量

NVMe4.0 固態(tài)硬盤 P7000 讀速度與緩存容量

HD Tune Pro 的使用有一點需要注意，就是需要硬盤沒有被格式化而且沒有分區(qū)，不然選擇寫入的時候就會提示寫入已被禁用。如果已經(jīng)建好分區(qū)卷，可以在 Windows 的磁盤管理里面選擇對應(yīng)的磁盤右鍵選擇刪除卷就可以了。另外軟件默認(rèn)的塊大小是 64KB，與其他測試軟件對比時塊大小要對應(yīng)才可以。

對應(yīng)的固態(tài)硬盤要未分配才行

實際復(fù)制測試

很多同學(xué)覺得這樣子測試耗時也比較長，不如我直接拿大文件來復(fù)制粘貼測試算了。雖然這樣子也能測試出實際的使用場景，但前提是你必須保證大文件所在的原始盤讀取速度要大于目標(biāo)盤的寫入速度，無論你是測 4K 還是連續(xù)讀寫都是一樣。比如極端一點，你從一個機(jī)械硬盤復(fù)制 50GB 的電影到 NVMe 固態(tài)，那么你測出來的寫入速度就只有 100MB/S 左右，之所以使用測試軟件，就是因為測試軟件它的測試文件是生成在運行內(nèi)存里的，速度保證能達(dá)到最快。

保證原始盤比目標(biāo)盤快的情況下，我們只需要在原始盤準(zhǔn)備大約 30~50G 的單個文件和 1000 個小文件（比如圖片或者小說），就可以通過反復(fù)復(fù)制查看緩存內(nèi)與緩存外的速度了。

空盤情況下，如果速度再復(fù)制某個文件的時候突然掉下來，那么這時候查看固態(tài)硬盤已用容量，大概就是固態(tài)硬盤緩存的大小了。

測試緩?fù)馑俣鹊囊饬x

有些朋友可能會問了，我們?nèi)粘Ｊ褂霉虘B(tài)硬盤基本都沒有這么大的文件或者這么長時間的讀寫，那么測試緩?fù)馑俣群途彺嫒萘窟€有意義嗎？

不管我們自己跑，還是查看別人的評測，緩存容量都是很有必要測試的一項，雖然一般緩存我們用戶日常也夠用了，通常也不會有很多寫入超過緩存大小文件的場景。不過如果是電影文件或者安裝系統(tǒng)游戲的時候，還是有可能跑出真實速度，所以我們平時也是要測試固態(tài)硬盤緩存外速度的，如果緩存外的速度特別爛，那這個固態(tài)用料和廠商的良心也好不到哪里去。而且首先既然緩存是比較快的，那么同樣價格買到的固態(tài)硬盤，緩存容量和緩存外速度自然是越大越好。

上面幾種測試方法，一般都是給用戶或者媒體簡單測試一下使用的，想要查看更詳細(xì)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)或者做更專業(yè)的測試，可以使用 FIO 等這類專業(yè)的儲存設(shè)備測試軟件，不過它們通常沒有安裝包下載，需要自己根據(jù)使用平臺去編譯源代碼，使用的時候也是要用命令行，普通用戶用我推薦的軟件方法去測試就足夠了。

相關(guān)文獻(xiàn)：

[1]. 英睿達(dá) Crucial 官方的簡單固態(tài)硬盤測試方法。
[2]. 國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 36355-2018《信息技術(shù) 固態(tài)盤測試方法》
[3]. 希捷科技 Seagate 的固態(tài)硬盤性能測試方法。
[4]. JEDEC 固態(tài)技術(shù)學(xué)會發(fā)表的固態(tài)硬盤測試標(biāo)準(zhǔn)和固態(tài)硬盤負(fù)載測試標(biāo)準(zhǔn)。

機(jī)械硬盤和固態(tài)硬盤的優(yōu)缺點及使用場景

到這里你已經(jīng)基本上了解完了機(jī)械硬盤和固態(tài)硬盤的原理結(jié)構(gòu)，還有常見的參數(shù)。這一小節(jié)我們就來對比一下它們兩個之間的優(yōu)缺點，以及推薦的使用場景。

以下討論的優(yōu)缺點均截止于文章發(fā)布前，討論的設(shè)備僅限民用普及的儲存設(shè)備。

尺寸

尺寸方面固態(tài)硬盤十分占優(yōu)，即使是 2.5 英寸機(jī)械硬盤制作成的移動硬盤，加上保護(hù)措施等外殼仍然會比銀行卡大上不少。而固態(tài)硬盤只需要將顆粒和電路板集成度做高，就可以做得非常小，即使是比較大的 2280 NVMe 固態(tài)硬盤加上外殼，體積仍然只有機(jī)械硬盤的幾分之一。

所以固態(tài)硬盤十分適合放到筆記本，平板等等便攜式設(shè)備里面。而機(jī)械硬盤現(xiàn)在的用途越來越偏向大容量的存儲設(shè)備，比如臺式機(jī)和 NAS。

價格/容量

儲存設(shè)備價格通常是以每 GB 多少元為標(biāo)準(zhǔn)。

機(jī)械硬盤方面，隨著 16TB 甚至 18TB 機(jī)械硬盤的出現(xiàn)，讓機(jī)械硬盤的每 GB 價格降到了一毛多左右，這個價格是固態(tài)硬盤，暫時還追不上來的。

但是通過使用 QLC 顆粒還有其他一些技術(shù)，固態(tài)硬盤的價格也迅速下降，現(xiàn)在每 GB 價格低的也只有 5 毛不到。

容量方面也是類似，目前機(jī)械硬盤的容量在 20TB 左右，而固態(tài)在 8-12TB，雖然未來兩個類型都會有廠商推出更大容量的產(chǎn)品（機(jī)械硬盤和固態(tài)硬盤都有 100TB 的產(chǎn)品問世了），但高容量都會帶來一些妥協(xié)的問題，比如機(jī)械硬盤的疊瓦和固態(tài)硬盤的顆粒速度與壽命。

寫入/讀取

這方面就是固態(tài)硬盤的天下了，機(jī)械硬盤的機(jī)械結(jié)構(gòu)決定了它的速度達(dá)不到太快，每次讀取和寫入都需要幾次等待和物理移動，完成每次請求都要幾十毫秒；固態(tài)硬盤的全電氣化和量子隧穿效應(yīng)讓讀寫 I/O 速度可以達(dá)到納秒級別。

另外也大家有沒有發(fā)現(xiàn)，因為讀寫都是相同的機(jī)械結(jié)構(gòu)和類似的原理，機(jī)械硬盤是不分讀取寫入速度的，讀取和寫入通常都差不多；而固態(tài)硬盤因為讀寫原理和實現(xiàn)方法稍有不同，導(dǎo)致讀取和寫入速度通常都是不一樣的。

耐用性與數(shù)據(jù)恢復(fù)

耐用性方面也是固態(tài)硬盤比較占優(yōu)勢，還是因為固態(tài)硬盤沒有機(jī)械結(jié)構(gòu)，所以不會因為震動跌落影響工作，把機(jī)械硬盤的磁頭臂離盤面只有幾十納米，工作的時候一旦跌落或者有大的震動，磁頭臂很容易就刮到盤面，直接把觸碰部分的數(shù)據(jù)報廢。即使機(jī)械硬盤儲存數(shù)據(jù)的壽命比較長，但日常使用的情況下，機(jī)械硬盤和固態(tài)硬盤的壽命都是以 10 年為單位，所以這方面不用太多考慮。

但數(shù)據(jù)恢復(fù)方面是機(jī)械硬盤的強(qiáng)項，一來是機(jī)械硬盤刪除數(shù)據(jù)不是直接刪除，而是先標(biāo)記對應(yīng)區(qū)域可以寫入。這樣在這塊區(qū)域沒有新的數(shù)據(jù)寫入之前原本的數(shù)據(jù)還在上面，可以通過特殊的方法提取出來。即使有新的數(shù)據(jù)覆蓋寫入，之前的磁顆粒還會殘留一些「數(shù)據(jù)陰影」在上面，技術(shù)比較高的數(shù)據(jù)恢復(fù)公司還是有可能恢復(fù)數(shù)據(jù)（詳細(xì)內(nèi)容會在數(shù)據(jù)恢復(fù)章節(jié)介紹）。

固態(tài)硬盤就不一樣了，寫入之前需要先擦除塊，擦除之后塊上的所有儲存單元的電子都跑掉了，加上垃圾回收機(jī)制和 TRIM 功能會在空閑時把塊擦除，所以一旦數(shù)據(jù)被覆蓋，除非第一時間拔出固態(tài)硬盤斷電，不然基本上是沒有可能恢復(fù)回來了。SLC 可能還有牛逼的數(shù)據(jù)恢復(fù)公司根據(jù)殘留電子量推斷原來的數(shù)據(jù)，MLC 以上的多層儲存單元基本上沒戲了。

掉速

機(jī)械硬盤和固態(tài)硬盤都會掉速，但是原因卻不一樣。機(jī)械硬盤掉速主要是在文件碎片方面，而固態(tài)硬盤掉速主要則是因為緩存。但即使固態(tài)硬盤用到緩存外，我們?nèi)粘Ｅ龅奖容^多的情景 —— 4K 讀寫能力仍然好于大部分機(jī)械硬盤。

機(jī)械硬盤換固態(tài)硬盤的提升

很多人認(rèn)為把機(jī)械硬盤換成固態(tài)硬盤，然后把系統(tǒng)裝在固態(tài)硬盤里，只是提升了開機(jī)速度，但其實除了開機(jī)速度和復(fù)制文件變快，整個系統(tǒng)的反應(yīng)都會因此提升。原因部分是因為固態(tài)硬盤更快的讀寫速度，但更直接的原因是固態(tài)硬盤更高的 I/O 數(shù)。

我們?nèi)粘Ｔ诓僮飨到y(tǒng)上運行軟件游戲，除了操作系統(tǒng)在不斷的調(diào)用系統(tǒng)目錄里面的各種庫文件，軟件和游戲本身也在不停的訪問自己安裝目錄里面的文件。

比如我們 Chrome 瀏覽器訪問少數(shù)派首頁，表面上看只是一個網(wǎng)頁，但瀏覽器需要加載很多個腳本文件、樣式文件、還有網(wǎng)頁上的每一張圖片等等的各種資源。

這些資源不僅數(shù)量眾多，其實容量也不小，用瀏覽器的開發(fā)者模式就可以看到，每加載一個網(wǎng)頁就要往硬盤上寫入幾十 MB 的數(shù)據(jù)。資源被加載后，瀏覽器會先把它們放在硬盤上的一個緩存目錄里面，等全部加載完再運行上面的代碼并圖片顯示出來。之前我們學(xué)到這幾百個小文件考驗的是什么？沒錯就是 4k 讀寫能力，而固態(tài)硬盤的同樣時間內(nèi)完成的 I/O 請求是機(jī)械硬盤的幾百倍甚至幾千倍，所以同樣的幾百個資源，放到緩存目錄和讀取用時只是機(jī)械硬盤的幾百分之一甚至幾千分之一，最后我們用戶感受到的效果是什么 —— 就是加載網(wǎng)頁變快了。

你看機(jī)械硬盤換成固態(tài)硬盤甚至能讓網(wǎng)頁加載變快。不僅如此，打開關(guān)閉軟件、登錄退出軟件、加載保存工程文件、游戲加載地圖等等日常操作都會變快不少，綜合到用戶體驗上就是感覺整個系統(tǒng)反應(yīng)都變快了。

不同類型硬盤的適合人群和應(yīng)用場景

中和機(jī)械硬盤和固態(tài)硬盤的優(yōu)缺點，以及日常使用人群的用途，我來給大家講講不同類型硬盤適合的人群和場景。

機(jī)械硬盤

影音發(fā)燒友和不放到本地就不放心的用戶，那么非常推薦使用機(jī)械硬盤，更便宜同時容量更大，盡量不要使用固態(tài)硬盤，因為頻繁寫入顆粒壽命本來就短，而喜歡下載用戶很快把剩余容量用到很小，反復(fù)擦寫剩下的部分導(dǎo)致固態(tài)硬盤壽命更加短。

省錢專家/辦公用戶，不是所有用戶都需要很快的速度，如果你的需求只是組一臺用來辦公或者輕度影音娛樂的電腦，不玩游戲，偶爾看看電影，那么固態(tài)硬盤也是一個不必要的選項，畢竟垃圾固態(tài)硬盤便宜，小容量的機(jī)械硬盤更便宜。

工程專業(yè)/安防監(jiān)控，工程專業(yè)的學(xué)生或者業(yè)內(nèi)人員往往會有一大堆像鬼那么大的工程文件，這個時候同時滿足大容量優(yōu)先和 4K 讀寫能力沒有那么重要兩個條件，機(jī)械硬盤就是一個不錯的選擇；另外像是安防監(jiān)控這些需要不停連續(xù)讀寫，容量滿之后還要滾動擦寫的領(lǐng)域，上面我們已經(jīng)提到了固態(tài)硬盤連續(xù)讀寫壽命能有多短，機(jī)械硬盤就是唯一選擇。

NAS 和數(shù)據(jù)倉庫，這是機(jī)械硬盤另一個典型的應(yīng)用場景，就是容量大 + 斷電保存 + 數(shù)據(jù)安全，畢竟固態(tài)硬盤一旦出錯或者誤刪除里面的數(shù)據(jù)基本就不用期待著能找回來了。同時機(jī)械硬盤的磁化是永久的，同時固態(tài)硬盤斷電之后閃存顆粒里面的電子會慢慢流失，QLC 固態(tài)硬盤在實際生活中往往幾年后就會開始丟失數(shù)據(jù)。

可以使用像 aigo H809 這樣的 2TB 移動機(jī)械硬盤，不僅花一點錢能裝很多數(shù)據(jù)，也能隨時帶走。

aigo H809 2TB 移動機(jī)械硬盤

SATA/低速固態(tài)

經(jīng)常出差的商務(wù)辦公人士，他們的數(shù)據(jù)比較重要也比較多，同時經(jīng)常出差，最好就是把筆記本里面的機(jī)械硬盤全部換成固態(tài)硬盤，防止經(jīng)常旅途中的忘記休眠或者關(guān)機(jī)筆記本的意外和震動讓機(jī)械硬盤損壞。但他們的關(guān)注點主要在數(shù)據(jù)安全上，不想要 U 盤那么慢的速度但也沒有很多大文件需要經(jīng)常復(fù)制，特別是商務(wù)人士換設(shè)備的頻率比較低，用上最新設(shè)備的比例很低，這個時候 SATA 接口的固態(tài)硬盤就是一個很實惠的選擇。

固態(tài)硬盤當(dāng)移動硬盤用的人，很多人需要更高速度更耐用的移動硬盤，同時現(xiàn)在除了雷電接口其它接口的速率上限往往不高，即使是 USB3.1 接口速度上限也只有 1.25GB/S，用 SATA 接口的固態(tài)硬盤加上硬盤盒作為移動硬盤使用就很合適。其實市面上很多固態(tài)移動硬盤產(chǎn)品就是這樣做的，拆開外殼以后就是完整的一個 SATA 固態(tài)硬盤。

舊機(jī)升級，直到現(xiàn)在仍然有很多人在使用沒有 M.2 高速儲存接口的設(shè)備，比如給父母用的電腦或者學(xué)校教室用的教學(xué)電腦，雖然不需要很快的讀寫速度，但又想提升現(xiàn)有設(shè)備的體驗。這個時候就可以先上低速固態(tài)，低速只是相對于高端固態(tài)來講，對比機(jī)械硬盤仍然是幾十倍的提升，能夠明顯提升舊設(shè)備的反應(yīng)速度。

單機(jī)游戲玩家，這是低速固態(tài)硬盤的一個經(jīng)典使用場景 —— 儲存不太重要的數(shù)據(jù)，同時對讀寫速度都有要求。單機(jī)游戲容量越來越大，同時主機(jī)游戲玩家也在追求更好的游戲體驗，用低速的固態(tài)硬盤就能獲得幾百倍與機(jī)械硬盤的 4K 讀寫能力，同時用較低的價格獲得較大的容量。

所以像是 aigo 固態(tài)硬盤 S500 或者 aigo 移動固態(tài)硬盤 S7 Pro 這樣子的設(shè)備就很適合上面幾種用戶了。比銀行卡還小的體積加上輕薄機(jī)身，固態(tài)硬盤不怕摔不怕晃，價格便宜同時擁有優(yōu)秀 4K 讀寫能力加上 1TB 的大容量，既可以做商務(wù)人士的第二文檔庫，也可以做游戲玩家的移動游戲庫。

aigo 移動固態(tài)硬盤 S7 Pro

NVMe/高速固態(tài)

系統(tǒng)盤/移動系統(tǒng)盤，我們用計算機(jī)就是在用操作系統(tǒng)和各種軟件，所以系統(tǒng)盤一定要用你預(yù)算以內(nèi)能買到最快的固態(tài)硬盤，插在你主板上最快的接口上。最近所有儲存設(shè)備再快也快不過處理器和運行內(nèi)存，完全沒有性能過剩的問題，能買多快使用體驗就能提升多少。

攝影師/數(shù)字畫家，對于攝影師和數(shù)字畫家這種，靠影像來工作的人，隨著工作經(jīng)驗的積累帶來的還有成千上萬張圖片。這個時候連低速固態(tài)硬盤都已經(jīng)滿足不了需求，必須上高速固態(tài)硬盤才能讓工作流變得流暢。

影視行業(yè)人士/音樂工作者，對于影視行業(yè)和音樂工作者這種專業(yè)領(lǐng)域來說，經(jīng)常需要加載大量的素材，不僅容量大數(shù)量還多，對儲存設(shè)備讀寫速度還有 4K 能力都有極高的要求，基本上都是能上多好就上多好，畢竟在專業(yè)領(lǐng)域速度快一點，賺錢就多一點。另外固態(tài)硬盤還有一個優(yōu)點就是安靜，沒有機(jī)械硬盤那種咔噠咔噠的讀取聲音，能夠讓創(chuàng)作者更好地集中注意力。

其實對于所有工作需要經(jīng)常和數(shù)字設(shè)備打交道的人來講，都應(yīng)該選擇盡量快的固態(tài)硬盤。畢竟效率就是金錢，對于效率提升賺來的錢來講，高速固態(tài)最大的缺點 —— 貴，也就顯得微不足道了。

重度/職業(yè)游戲玩家，對于重度游戲玩家和職業(yè)選手來講，高速固態(tài)就意味著進(jìn)入游戲更快，加載地圖更快，死掉之后重生更快，傳送更快，經(jīng)常玩游戲的話不僅能省下可觀的時間，也能讓玩游戲更加舒服。現(xiàn)在的游戲也越來越偏向高速固態(tài)優(yōu)化，像是 PS5 和 XBox 今年都以超高速固態(tài)、無縫切換地圖和快速恢復(fù)游戲為賣點，以后超高速固態(tài)將會成為游戲玩家的剛需。

不差錢的土豪，最后一種自然就是各位不差錢的土豪了，什么原理結(jié)構(gòu)通通都不重要，直接上最貴的。至少在儲存設(shè)備這個領(lǐng)域，最貴的就是最好的這句話大部分時候是適用的，所以各位不差錢的土豪們直接上最好的就行。

高速固態(tài)可以試試 aigo 的 P3000/5000 系列高速 NVMe 固態(tài)硬盤，甚至可以直接往 PCIe 槽插一張 P3000A 企業(yè)及固態(tài)，什么都不用介紹了，想要用比較低的價格買到參數(shù)比較頂級的固態(tài)，選這幾個很 OK。

aigo P5000

高速固態(tài)還可以更好地戰(zhàn)未來，比如等未來微軟的 Direct Storage 普及之后，PCIe4.0 的重要性就會更加突出，用了一陣子的高速固態(tài)還能發(fā)揮出更高的性能。

我在查找資料的時候，居然還發(fā)現(xiàn)有 NVMe 機(jī)械硬盤這種神奇的東西。大家也可以去搜一下相關(guān)的信息，如果有機(jī)會我會把它放到最后一章講一下。

總結(jié)

到這里，我用兩章的篇幅給大家非常全面地介紹了固態(tài)硬盤的原理，結(jié)構(gòu)還有參數(shù)，還給大家對比了一下機(jī)械硬盤和固態(tài)硬盤的優(yōu)缺點，同時針對不同受眾和情景做了推薦?？梢哉f看到這里的你，已經(jīng)比絕大部分人都要更加了解固態(tài)硬盤這個領(lǐng)域了。

在下一章，我們將介紹運行內(nèi)存、內(nèi)存卡、手機(jī)內(nèi)存芯片等其他存儲設(shè)備的參數(shù)原理，接著就要進(jìn)入大家最感興趣的選購和使用的環(huán)節(jié)啦。