什么是固态硬盘?

SSD是新一代的存储技术,它为计算提供了不同的好处。SSD是固态驱动器的缩写形式,其技术类似于闪存驱动器或USB驱动器。在本教程中,我们将学习SSD、SSD应用程序、SSD类型、SSD接口/连接类型、SSD优势、SSD与HDD的比较。

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什么是固态硬盘?

SSD或固态驱动器是一种基于闪存的磁盘,用于像普通HDD一样永久存储数据。这就使得SSD成为其核心技术,而flash技术是其核心技术。

让我们从一个磁盘或存储历史开始,硬盘驱动器、软盘、CD是永久存储的流行场所。但所有这些磁盘技术都依赖于操作的物理访问,这使得它们容易出错,速度慢。但这些技术的主要优势在于价格。即使是早期的类似固态硬盘的技术,也是从20世纪50年代现代计算机的发明开始的,由于其适用性和价格,它被应用于超级计算机、航天系统、军事应用等特殊领域。对于基于闪存的存储(如SSD),价格/大小比非常低。

2.5 inch SATA3 SSD
2.5英寸SATA3 SSD

随着新技术的进步和制造成本的降低,SSD的价格对于终端和企业级用户来说变得可以承受。即使目前SSD和HDD之间存在一些差距,它也在日益缩小。预计SSD出货量将在2022年超过hdd,这是一个革命性的例子。

SSD使用NAND闪存单元来存储数据,其存取、读、写机制与RAM类似。SSD使用电信号来访问、读取和写入这些NAND单元,从而防止物理操作。这使得SSD的速度非常快,因为没有体力活动。NAND单元被设计成类似网格的块,它们可以存储256K到4MB的数据。

SSD(固态驱动器)的用途是什么?

如前所述,随着更大尺寸SSD最近的价格下跌,它获得了许多不同的应用领域和用例。实际上,通常所有的SSD都可以用于所有的情况,但是根据其他解决方案,其中一些更有利可图。

  • Business and Enterprise 在性能评论家应用程序中使用SSD,从磁盘或存储的角度引导应用程序的速度。
  • Gaming 需要高性能的系统和游戏机,才能在游戏中尽善尽美的欢乐、游戏竞争。很多游戏玩家更喜欢速度更快的系统,即使5-10毫秒也能运行得更快,这对他们的游戏体验很重要。
  • Mobility 是另一个使用SSD的领域,而不是因为它的性能,因为它的低功耗和尺寸或形状因素。由于SSD没有物理移动,它只消耗很少的电力用于访问、读取和写入操作,这使得它成为功率受限的移动设备的完美选择。
  • Servers 是另一个企业服务器需要在其上运行的应用程序的性能的用例。SSD提供了这种性能,而无需SCSI、RAID等复杂的存储体系结构。

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SSD(固态驱动器)接口/连接类型

SSD是一种在SSD和CPU之间传输数据的存储技术。为了在SSD和CPU之间传输数据,有一些标准的连接类型将SSD连接到主板等。下面是一些最流行的连接类型。

  • SATA2, SATA3 是最流行的接口或连接类型,主要用于将SSD像普通HDD一样连接到笔记本电脑、PC、服务器主板。SATA2支持3Gbps,大约每秒300MB。这种速度对于大多数情况是不够的,但是SATA2并不常用。SATA3是SATA的最新版本,6 Gbps或600 MB的传输速度足以满足现代计算机支持SATA3的大多数情况。
SATA3 SSD
SATA3固态硬盘

  • mSATA 实际上是为移动设备定义的SATA连接标准。根据SATA,mSATA是较小的外形尺寸,支持6 Gbps,与SATA3相同。
mSATA SSD
mSATA SSD

  • PCIe 是一种连接标准,用于将外围设备连接到笔记本电脑、服务器、PC主板(如GPU、网络接口等)。PCIe是PCI express的缩写形式。PCIe还用于SSD设备中,将SSD直接连接到主板。PCIe提供的高速率很容易超过SATA3连接。
PCIe SSD
PCIe SSD

  • NMVe 是与专为SSD设计的PCIe类似的连接类型。NMVe是非易失性存储器Express的缩写形式。NVMe使用PCIe接口,但有一些不同之处,这些不同之处是针对更高IOPS的SSD性能而设计的。NMVe接口提供了更少的延迟和更高的吞吐量,根据类似SATA的16 Gbps,约为2 GB/s。此外,通过多个通道,它可以提高到32 Gbps和4 GB。
NVMe SSD
NVMe固态硬盘

SSD(固态驱动器)外形尺寸

SSD form factor指定SSD驱动器的物理大小。由于SSD使用非常小的NAND芯片,这使得SSD在尺寸和形式上非常灵活。通常,连接或接口类型指定SSD的形状因子。它有三种主要的SSD外形。

  • 2-5 inch 形式与2.5硬盘大小相同,以便使用或替换为硬盘驱动器。它们通常使用SATA2和SATA3接口,并用于笔记本电脑、PC和服务器。
  • mSATA 表单设计用于NVMe和PCIe连接/接口类型,以满足有限的空间需求。此表单通常用于超薄笔记本电脑、Intel NUC系统、mini-ITX主板、笔记本电脑、PC和服务器。
  • M2. 外形尺寸设计用于NVMe和PCIe接口/连接。

选择合适的SSD(固态驱动器)

即使SSD驱动器的价格越来越便宜,而购买我们必须选择正确的SSD的效率和成本效益。在选择SSD之前,我们应该考虑以下问题。

  • Usage Purpose 是购买SSD时最重要的事情之一。我们应该有一个理由,这将是非常有效的使用固态硬盘。为了存储照片或视频,SSD的使用并不理想。
  • Operating System Speed 是最重要的因素之一。我们可以将操作系统及其文件安装到SSD中,这将使我们的系统更快。
  • Applications and Games 可以安装到SSD中,运行速度更快,响应时间更短。
  • Other 文件、文件夹和数据可以是辅助磁盘驱动器,如HDD或SSHD,后者是一种混合HDD,带有一些闪存和缓存机制。
  • Other 文件、文件夹和数据也可以存储在云中,以便很少访问,并且只在需要时下载。

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如何升级SSD(固态驱动器)

在决定SSD的大小之后,我们需要选择具有适当外形尺寸和接口/连接类型的正确SSD驱动器。我们需要获取有关要添加SSD的系统支持的接口/连接类型的信息。例如,我们不能将带NMVe的SSD连接到仅SATA的系统中。或者我们不能将2.5英寸SSD放入mSATA形状因子区域。在这些之后,我们可以备份或复制已经存储在旧磁盘驱动器上的数据,或者使用SSD提供的一些工具,或者通过internet免费使用。

SSD(固态驱动器)的优势

SSD提供了许多优势,根据标准的磁盘驱动器,如HDD,CD,软盘。

  • Higher Speed :SSD驱动器的主要优势是它们提供的速度。根据其他磁盘技术,它们可以提供更好的读写速度。这种高速度是通过更高的IOPS来实现的,只不过是更高的每秒输入输出。
  • Lower Latency 另一个性能因素是读取或写入一组数据所需的时间。较低的延迟提供了从SSD到请求应用程序的灵活响应。
  • Low Power Consumption 是SSD的另一个重要优点,因为它没有物理运动或动作。固态硬盘工作的电信号是在一个非常低的水平。
  • More Stability 由于没有移动部件和物理操作,所以提供了SSD。SSD不会受到跌落、振动的影响。另外,NAND技术根据磁区技术提供了更高的稳定性。
  • Less Space Requirement :采用NAND技术的SSD可以以更少的空间提供更高的存储大小。这将减少SSD所需的存储空间。

SSD(固态驱动器)的缺点

即使是固态硬盘(SSD)根据HDD、CD、软盘提供了许多优越的特性,但根据它们也有一些缺点。

  • Higher Price :随着最近制造业的发展,SSD的价格高于每GB硬盘的价格。但随着SSD制造技术和消费者偏好的不断进步,这种劣势正在逐渐消失。
  • Lesser LifeTime :SSD使用NAND技术,在使用NAND芯片的情况下,反复读取和写入数据。NAND芯片的寿命比HDD要短一点,从寿命来看这不是一个很大的缺点。

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SSD(固态驱动器)性能和基准测试

在这一部分中,我们将通过与HDD的比较来解释SSD最令人兴奋的方面SSD驱动器的性能和基准。

  • Access Time :SSD提供非常低的访问时间,即0.1 ms,其中HDD访问时间约为5.5-8.05 ms。
  • Random I/O Performance :随机I/O是SSD的最佳功能,SSD可在一秒钟内处理6000 I/O,而HDD最多只能处理400 I/O
  • I/O Request Times :SDD I/O请求时间约为20毫秒,其中HDD约为400-500毫秒。
  • Typical Backup Time :使用SSD可在6小时内完成典型备份,而使用HDD可在20-24小时内完成。

SSD(固态驱动器)与HDD(硬盘驱动器)

让我们在一次拍摄中就所有不同方面对SSD和HDD进行一个完整的比较。

  • Power Consumption :SSD功耗一般约为2-3瓦,而HDD功耗一般为6-7瓦。
  • Cost :SSD每GB成本为0.20美元,而HDD每GB成本为0.03美元。SSD比HDD更贵。
  • Capacity :  SSD容量从50 GB到4 TB开始,而HDD容量通常从500 GB到10 TB开始。
  • OS Boot Time :带SSD磁盘的操作系统可以在10-13秒内引导,而带HDD的操作系统引导至少需要30-40秒。SSD在操作系统引导时间上比HDD快得多。
  • Noise :SSD噪声为零,因为没有移动部件,在移动部件中,HDD会因磁盘旋转而产生大量噪声。
  • Vibration :SSD没有振动,因为没有移动部件,而HDD会因为旋转的磁盘板而产生一些振动。
  • Heat Production :SSD产生的热量非常少,因为没有移动部件和低功耗,而HDD产生的热量更多,因为移动部件和高功耗。
  • Failure Rate :SSD表示无故障时间约为200万小时,其中HDD平均无故障时间为150万小时。这使得SSD更加稳定。
  • File Copy/Write Performance :SSD文件复制/写入通常可提供200 MB/s,最高可达500 MB/s,而HDD文件复制/写入通常可提供50-200 MB/s。
  • File Open Performance :SSD访问时间非常短,这使得打开文件的速度非常快,而HDD打开文件的速度比SSD慢。
  • Encryption :对于SSD和HDD,在某些型号中可以提供安全功能磁盘加密。
  • Fragmentation :SSD没有任何碎片问题,因为它的闪存技术可以对HDD进行碎片整理,这将导致性能和噪声问题。

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