前两天硬盘爆红，不得已，花巨资（将近一千大洋）买了一块固态硬盘。

整个购买以及安装的过程就是一次学习的过程，所以想写一下这次对SSD的认识。

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随着固态硬盘的崛起，价格也是越来越低，装机搭配一块固态硬盘成为了几乎所有电脑的标配。PC电脑硬件之间的木桶效应，本来机械硬盘时代的短板被固态硬盘弥补了一段，但是固态硬盘的结构简单，制造技术低，如果你愿意，自己也能DIY一块固态硬盘，然而这也间接导致市场鱼龙混杂，如何选购成为了一个难题。但是不用担心，因为有一句经典的话可以解决任何问题，加钱可以解决你百分之99的问题，如果不能解决，可能是钱加的不够多。

内部组成

SSD简单说由五部分构成:主控芯片，闪存，外置缓存颗粒，PCB板以及外壳。

主控：主控类似于CPU进行固态硬盘的内部运算，主控很重要。

闪存：存储小姐姐的地方。

外置缓存：某些型号没有外置缓存，有些集成在主控内部，有些特殊设计不需要很大缓存所以没有，类似于内存。

SLC缓存：大幅提升固态硬盘爆发速度的技术。

PCB板：把主控、闪存颗粒、外置缓存颗粒等其他芯片焊接在上面的的板子，类似于主板。

外壳，铁壳子或者塑料盒子。

一 闪存颗粒（最灰色的地方）

1 闪存颗粒厂商

三星镁光海力士东芝等等，最大的就是三家，三星、英特尔（镁光，合作建厂）、东芝。其他颗粒也有美光的大S颗粒，还有其他的一些封装厂，例如威刚，群联。能生产颗粒最重要的晶圆的就是那么最大的三家，其他厂家要么生产的少，要么就是拿生产的晶圆自己封装成你所能看到的闪存颗粒。

2 颗粒类型

众所周知的SLC、MLC、TLC、QLC以及特殊的３D　Xpoint闪存颗粒。

3 颗粒的简单原理

不同的闪存颗粒简单点说就是单位面积储存的数据不同，增加储存的数据量，可以增加单位面积的数据储存上限，但是会造成寿命和性能的降低。

SLC颗粒：NAND闪存的始祖，具有十万次的P/E寿命，（就是十万次擦写寿命，就是相当于把盘写满，然后删除），同时具有很高的速度，但是成本高，单位密度低，民用几乎看不到。

MLC颗粒：具有3000——10000次的P/E寿命，速度表现尚可，不过主流市场现在也很少了，能买到的要么二手，要么大船货，已经基本退出了主流市场，但是还是可以买到的，价格中等。

TLC颗粒：具有500-1000次的P/E寿命，速度较慢，但是有SLC缓存的加持，短时间速度表现也很不错，加上有很多针对TLC的主控芯片，为2TLC普及添砖加瓦。家用主流市场现在几乎都是TLC颗粒，但是商用或者大型数据处理中心还是以MLC，SLC为主。

QLC颗粒：最近出现的颗粒，在市场上还是较少的，但是寿命和速度表现较差，暂时不推荐，如果日后技术成熟了，买来作为仓库还是不错的。

Intel 3D xpoint颗粒：具有极高的寿命，民用可以作为传家宝级别，介于DRAM和NAND之间的速度，第一代约有1%DRAM的速度，但是那也比NAND强非常多，随机读写性能碾压NAND。

原理：闪存颗粒原理很复杂，后面如果大家有兴趣我可以把我以前看过的资料搬运过来，简单点说就是闪存颗粒如果要数据读写，需要将电子穿过一个类似电容的场，不然电子乱跑，加电压以后电子顺着场做运动穿过电容中间的二氧化硅，然后读写数据。就像一道水闸，加电压水闸降低，水就流过去了。（可能不是很准确，但是这是我能想到的最简单的方法，有点硬核），这里附上一张网上找到的图，帮助理解。

SLC闪存有0、1两种状态，可以表示1bit数据；MLC闪存有11、10、01、00四种状态，可以表示2bit数据；TLC闪存有111、110、101、100、011、010、001、000八种状态，可以表示3bit数据，说这些和耐用性有什么关系呢？问题在于，闪存单元每次编程或擦除的电子穿越过程都会导致硅氧化物的损耗。这东西本来就只有区区10纳米的厚度，每进行一次电子穿越就会变薄一些。也正因为如此，硅氧化物越来越薄，耐用性自然就更差了。

　　硅氧化物损耗得差不多之后，原子键就会断裂，部分电子可能会在穿越过程中被困在氧化物中，导致负电荷积累，使得闪存单元再次编程的时候抵消控制栅极的部分电压。擦写时间也会因此延长，因为在达到何时的电压之前需要更长时间、更高的加压。主控制器是无法改变编程和擦写电压的。如果原本设计的电压值工作异常，主控就会尝试不同的电压，这自然需要时间，也会给硅氧化物带来更多压力。

　　简单地说，SLC的电压状态最少，可以容忍电压的更大变化，MLC的四种状态也基本可以接受，TLC的八种就太多了，电压可变余地很小。在不清楚确切的所需电压之时，就不得不将同样的电压分成八份(SLC、MLC分别只要两份和四份)。在使用过程中，编程和擦写一个TLC闪存单元所需要的时间也越来越长，最终达到严重影响性能、无法接受的地步，闪存区块也就废了。（这段网上找到的，我觉得写的不错，讲的很清楚明白）

4 颗粒封装

其实颗粒并不是所看到的一个大黑片，里面其实是一个晶圆小块，然后外面是黑色树脂包裹保护以及一些走线

整体过程是：晶圆厂挑选晶圆——切割——再次检测——封装。

晶圆第一步挑选完后会有一部分被淘汰，这部分通过某些渠道流出，下游厂商切割，屏蔽坏的部分，成为黑片。

第二步切割以后，将切坏了的淘汰，被下游封装厂得到，封装后成为白片，例如大S颗粒，白片比黑片好，不是不能用，但这是好的白片，差的白片一般用去做储存卡，U盘等，但是还是有厂商做固态硬盘。差的白片和黑片差不多，白片不能一棒子打死，但是也不能直接武断同意。

第三步再次检测后留下的就是正片，正片厂商封装完成后就成为了我们看到的颗粒。

二 主控

如果将颗粒比作马，那么主控就是鞭子，驱使管理颗粒。没有主控，颗粒只能是莽夫。一个好的固态硬盘，一般主控也不会很差。主控厂商有三星（对，又是三星），Intel，慧荣，美满（Marvell，也称马牌），群联（phison），智威等。

一般三星的主控只用在自家的固态硬盘上，Intel研究出来也是只给自己家企业级固态用。

慧荣

美满

主控功能

SLC缓存：将TLC变成只储存1bit的数据，那么这块就成为了SLC缓存，但是毕竟TLC终究是TLC，缓存用完后便会原形毕露。

TRIM：TRIM（一种指令），因为固态硬盘和机械硬盘写入擦除方式不同，固态硬盘写入数据最小是page页，擦除就是block块，类似于写入是可以写入4KB数据，但是擦除时不能只擦除4KB，需要擦512KB（举例，实际不一定这样的大小）。所以需要把部分没用的数据挪到一起，凑够一个块，然后一次擦除，有用的提取出来，打包整理，凑够一个块大小，再写入，但是整理凑出来会占用主控性能，trim就是将这个整理过程放在了删除数据时，系统逻辑删除数据，固态硬盘物理位置也擦除数据（系统在删除数据时，会在逻辑位置删除，没有告诉固态硬盘，我这个地方删了，所以固态硬盘只能在做GC垃圾回收时检测到这部分数据无效需要删除，这时如果你要写入数据，可能会因为GC而卡慢，而TRIM就是系统给固态硬盘发送一条指令，告知固态硬盘，我这个地方删了东西，你也给删掉）。

磨损均衡：一个块不能一直擦除写入，需要大家雨露均沾，不然一直用一个块，容易用坏了，这就是磨损均衡。

三 接口以及协议

接口决定了速度的上限，不管你固态实际多快。

接口：SATA和mSATA，M.2，PCIE这四个常见的

协议：SATA和部分走SATA通道的M.2固态对应AHCI协议。走PCIE通道的M.2就是NVME协议。

1 SATA和mSATA接口

SATA在台式机上是必定有的一个接口，mSATA在比较老的笔记本上有，大概4年前的应该就是这个接口较多，如果是老的三四代U，稍微好一些的本子应该有这个接口，我的一个本子就有，不过后来少见了，因为有了M.2接口。SATA现在基本是3.0和2.0的较多，理论上2.0是3Gbps，3.0速度6Gbps，能够达到750MB/S的速度，实际上大部分都是500M/S，也有少于这个的廉价硬盘。

2 M.2接口

关于M.2接口的说明M.2接口有两种B-key和M-key，后者是走PCIEx4通道，前者x2通道，速度不太一样，体验差不多。以前我的这块金士顿A1000就是Bkey，有两个缺口，正面看缺口在左边是Bkey阵脚是6个。下面的PM981是Mkey，缺口在右边，针脚5个。

3 PCIEx4通道

吧PCIEx4固态做到PCIE插卡上，可以增加体积增强散热以及其他功能，例如断电保护等。同时也能获得直通CPU的PCIE通道，获得更快的速度提升，但是较低的平台会和显卡抢占通道，毕竟直通CPU的PCIE通道很珍贵。一般其他的都是南桥提供的，速度比不上直连的。

四 DRAM缓存

SSD的DRAM缓存作用是储存 映射表数据，有些固态硬盘没有外置的缓存，但是集成在主控内部，叫做SRAM。映射表数据就像是一个账本，记录着颗粒哪些地方储存着什么数据，哪些是没用的数据，在垃圾回收时可以方便很多。

这部分缓存还有缓冲作用，如果要在510KB无效空间中存放4KB数据，需要先擦除512KB，再写入4KB，缓存可以存储多个4KB数据，等到一定量后一次擦除写入，减小写放大。可以可到近乎顺序写入的速度。

五 掉电保护

掉电保护可以保护SSD中正在读写的数据，简单点说就是有一些掉电保护电容，供电时电容充电，意外断电后电容放电，让固态硬盘把未完成的数据完成，再映射表中做好记录，使固态硬盘通电后还能继续使用。一般民用数据没那么重要，考虑到成本原因，也是售价原因，家用的没这个功能，但是PCIE直连CPU的固态硬盘有，但是有一个这类硬件的通用缺点，那就是贵。一般这个功能企业级SSD都有。

六 OP容量

固态硬盘除了能看到的那部分空间，还有一部分隐藏空间，这部分就是OP容量。当部分SSD原来的空间损坏后，这些隐藏的空间顶上去来提升SSD寿命。

七 其他

写放大：前面提到过，如果要在512KB无效空间中存放4KB数据，需要先擦除512KB，再写入4KB，这就是写放大，写入4KB，却要擦除512KB，这是128倍的放大，不过一般没有这么极端，写放大造成了不必要的擦除，降低寿命。擦一次是这么久，如果是很多次呢，那么浪费的时间就体现在速度上，降低了性能。所以减小写放大不仅提升性能，还延长寿命。

OP空间：虽然OP空间越大越好，但是高于一定量便没有意义，购买时一般也不会标注出来，所以不必非常在意。

日常使用：如果没什么必要，不要经常擦写固态硬盘，这会降低寿命。所以固态硬盘240G及以下最好就是别分区了，因为单个分区小了，可能需要重新删除一些东西。这个不完全，基本看个人喜好，只是建议。

通过这篇文章一些东西看出，SSD是有寿命的，而且更短一些，尤其TLC寿命和SLC比都不是一个数量级，所以厂商有很多方法保证SSD寿命。经常擦写降低寿命，主控不好降低寿命，颗粒不好寿命更低。所以选购这三个方面成为了三个需要考虑的最重要的方面。

所以选购时，你不知道颗粒怎么样，主控你也不会知道详细型号，愿意去查可以网上找评测，不愿意，那么加钱。以240G为例，一般1元1G的用着就没问题，不排除被坑的那种。1元以上1G的就是高性能的范畴，1元1G以下的也能用，但是肯定就不会是好的主控，不会是好的颗粒，正片基本不用想。