认识SSD固态硬盘,主控芯片和闪存芯片详解
ssd硬盘原理
ssd硬盘原理
SSD（固态硬盘）是一种基于闪存存储芯片的存储设备，与传
统的机械硬盘相比，它通过使用闪存芯片来存储数据，而不是使用磁盘和机械零件。
SSD的原理主要有以下几个方面：
1. 闪存芯片：SSD使用了闪存芯片来存储数据，这是一种非
易失性存储器，也就是说即使断电也能保留数据。
闪存芯片被组织成多个存储单元，每个存储单元可以存储一个或多个位的数据。
2. 控制器：SSD中的控制器是整个硬盘的大脑，它负责管理
闪存芯片中的数据存储和读取操作。
控制器会根据需要向闪存芯片写入数据，也会从闪存芯片中读取数据。
3. 块和页：SSD的闪存芯片被划分为多个块和页。
块是最小
的存储单元，一般为数十或数百个KB的大小。
页是块的子单元，通常为2KB或4KB的大小。
在写入数据时，控制器会以
页为单位将数据写入到闪存芯片中的空闲块中，而读取数据时，则是以页为单位从闪存芯片中读取数据。
4. 写入操作：当需要写入数据时，SSD首先擦除一个空闲块，然后将数据写入到该块的空闲页中。
由于闪存芯片中的数据只能以块的形式进行擦除和写入，所以当需要在已经写满的块中修改数据时，SSD会先将整个块的数据读取到缓冲区中，然
后在缓冲区中进行修改，最后将修改后的数据写入到新的块中，
同时将原来的块擦除。
总的来说，SSD的工作原理是通过控制器管理闪存芯片中数据的读取和写入操作，并且在写入数据时使用擦除和写入操作来实现数据的更新和修改。
与传统的机械硬盘相比，SSD具有更快的读写速度和更高的耐用性。
InsideSSD讲解
目录
• SSD架构 • SATA和SAS接口
• 混合存储
SSD Introduce
SSD架构
SSD Introduce
主控芯片 NAND Flash 存储阵列
SSD的构成
SSD主要有 主控制器、存储阵列 和缓存芯片构成，除 此之外还有一些其他 组件，例如电源芯片、 晶振、电容、温度传 感器等。
SSD Introduce
企业级与消费级SSD
SSD Introduce
SATA与SAS
SATA设备成本更低 SATA设备使用ATA命令集与 主机通信SAS设备使用SCSI 命令集与主机通信 SAS驱动器提供双端口的功能 SAS系统背板可以兼容SATA 驱动器，但是SATA背板不能 兼容SAS驱动器 SAS驱动器的测试更加严格
SSD Introduce
SATA和SAS固态硬盘
SSD Introduce
企业级SSD与消费级SSD
SSD Introduce
企业级SSD与消费级SSD
企业级SSD与消费级SSD主要区别在控制器的硬件逻辑和固件上。
企业级SSD在出厂之前必须经过更加严格的测试。
数据完整性是企业级SSD最重要的准则，因此企业级SSD在设计的 时候会使用ECC和CRC校验等手段来保证数据的正确性。 企业级SSD内置冗余，保证即使有些闪存芯片损坏，主控可以通过 冗余来恢复数据。 企业级SSD还设有掉电保护功能，能够避免意外掉电造成数据丢失。
SAS和SATA接口都支持热插拔，可以在系统正在运行的时候动态插入和移除
SSD Introduce
SATA协议
SATA（Serial ATA）是取代并行ATA的新一代串行总线架构的存储接口 技术，SATA协议自出现以来，已经历三代更新，传输速率发展至6Gbps。 SATA协议分为四个子层，分别是：物理层、链路层、传输层和应用层， 主机和设备都是由这四个层次组成，两者之间的通信由最底层物理层实现。
深入了解固态硬盘(SSD)
深入了解固态硬盘（SSD）随着科技的发展，固态硬盘（SSD）已经成为越来越多人选择的存储设备。
相比传统的机械硬盘（HDD），固态硬盘具有更快的读写速度、更低的能耗和更高的可靠性。
本文将深入探讨固态硬盘的工作原理、优势以及如何选购和维护。
一、工作原理固态硬盘使用非易失性闪存芯片来存储数据，而不像机械硬盘使用磁盘片和读写头。
固态硬盘的闪存芯片基于NAND闪存技术，数据被以电子的形式储存在闪存芯片中。
当需要读取数据时，电流将被送往相应的芯片，读取出正确的数据。
当需要写入数据时，固态硬盘将数据以电信号的形式传递给芯片，并储存在合适的位置。
由于不涉及机械部件的移动，固态硬盘的读取和写入速度更快。
此外，由于不需要等待磁盘片的旋转，固态硬盘的访问时间也更短。
这使得固态硬盘在启动时间和文件传输速度方面大大超越传统的机械硬盘。
二、优势1. 快速读取和写入速度：相比机械硬盘的旋转和寻道时间，固态硬盘的读取和写入速度要快得多。
这使得操作系统和软件的启动时间极大地缩短，同时文件传输和复制速度也得到了显著提升。
2. 较低的能耗：固态硬盘不需要机械部件的运转，因此耗电更少。
相比机械硬盘，固态硬盘的能耗约为一半左右，这在一定程度上能延长笔记本电脑的电池续航时间。
3. 更高的可靠性：由于固态硬盘不依赖机械旋转，所以对撞击和震动的抵抗能力更强。
此外，固态硬盘也不会因为磁性干扰导致数据丢失，相比机械硬盘更加可靠。
4. 静音运行：固态硬盘的无噪音运行是其另一个优势，相比机械硬盘传统的机械运转声音。
5. 更小的体积和重量：固态硬盘相比机械硬盘更小巧轻便，适合于移动设备和超薄笔记本电脑的使用。
三、选购和维护1. 选购固态硬盘：在选购固态硬盘时，应注意容量、读写速度和耐用性等因素。
容量取决于个人需求，选择速度较快的固态硬盘可以提供更好的使用体验。
此外，耐用性也是一个重要考虑因素，可以选购具有较长保质期的品牌。
2. 安装固态硬盘：安装固态硬盘通常需要打开电脑，并将其连接到主板上的SATA接口。
对于固态硬盘ssd的对比评测以及主控对比整理
小评测市面上比较常见的SSD主控芯片有JMicron，INDILINX，Samsung和intel等多种主控intel和三星的整套主控方案应该说是相对领先的，INDILINX则是主控芯片中的新贵，配合64MB缓存方案性能也非常可观，而JMicron的主控则主要面向低端市场，以性价比取胜，在性能和稳定性方面有很大的不足。
不带缓存方案DRAM芯片的SSD产品性能就会急剧下降目前NAND FLASH主要提供商是三星和intel两家，大部分SSD产品采用了三星的NAND FLASH。
intel自己的X18，X25系列则采用了intel的NAND FLASH。
NAND FLASH也分为两种，SLC和MLC，其特性和实际性能差距也比较大32GB的SLC x25-e 价格甚至高于intel x25-m MLC的80GB。
slc 读写10万次mlc读写1万次，且读写速度不如slcintelintel X25-E威刚A-DATA-穿着马甲的intel关于intel X25-M主控：intel主控PC29AS21AA0缓存：三星16MB颗粒：10×4GB 10通道intel MLC NAND FLASH读写速度：250MB/s 70MB/s海盗船Corsair高端产品质量过硬CMFSSD-128GB1D 120GB主控：三星的S3C49RBX01缓存三星32MB颗粒：8×16GB 8通道三星MLC NAND FLASH读写速度分别为90MB/s和70MB/s在SSD里算是低的芝奇G.SKILLFALCON（芝奇高端）系列64GB SSD型号：FM25S2S-64GBF1缓存：64MB-超大主控：INDILINX主控缓存：日本ELPIDA 64MB颗粒：三星MLC 8颗×8GB读写速度：230/135TITAN系列-raid0128G SSD，型号FM-25S2S-128GBT1颗粒：MLC主控：两块JMF602加JM8390做内部RAID 0特点：虽然没有附带缓存，但raido读写性能远高于jmf602 读写速度：200/160金速KingFast背景：来自深圳的一家专门生产固态硬盘的公司32GB SSD颗粒：三星SLC 16×2GB主控：INDILINX+ELPIDA读写速度：230/170金士顿Kingston型号：Now M 80G SSD——本质intel x25 系列颗粒：MLC整体类似威刚x25-mOCZAPEX(属OCZ中端品牌)–品质低不应考虑120G SSD构造：三块JM芯片构成内部RAID 0读写速度：160/110Agility(属中高端)颗粒：镁光颗粒Vertex(属ocz高端品牌)缓存：ELPIDA 64M缓存颗粒：MLC—全部是三星颗粒主控：INDILINX主控读写速度：250/180治刚SUPER TALENT16GB主控：治刚STT-C-02B-GL缓存：无缓存从测试情况来看，采用intel X25-M系列的产品，采用INDILINX加缓存方案的产品和采取内部RAID 0方案的产品读取速度都能达到或者接近200MB/s，性能比较出色，且由于SSD不存在机械结构，不会出现传统硬盘那样外圈速度高，内圈速度低的现象，所以整体曲线比较平稳，平均值和最大值相差不是很大，而采取单芯片不加缓存的两款产品读取速度在160MB/s左右，略低于上述产品，海盗船的这款产品虽然采取三星主控加缓存的方案，但是设计速度比较低，稳定的达到90MB/s左右。
固态硬盘芯片类型
固态硬盘芯片类型固态硬盘（Solid State Drive，SSD）作为一种新型存储设备，相对于传统机械硬盘具有更高的速度，更可靠的性能和更低的功耗。
其中，固态硬盘芯片类型是固态硬盘的核心组件，决定了其性能和稳定性。
本文将介绍一些常见的固态硬盘芯片类型。
1. NAND FlashNAND Flash是目前最常见的固态硬盘芯片类型。
它是一种非易失性的存储芯片，具有快速读写速度、低功耗、较高的可靠性和较长的寿命等特点。
根据NAND Flash的不同构造，可以分为SLC（Single-Level Cell）、MLC（Multi-Level Cell）和TLC（Triple-Level Cell）三种不同的存储单元。
SLC：SLC芯片使用较少的存储单元，每个存储单元只存储一个比特的数据，因此具有更快的读写速度、更高的耐用性和更长的寿命，但价格也相对较高。
MLC：MLC芯片每个存储单元可以存储两个比特的数据，存储密度更高，成本更低，但相对于SLC来说，读写速度稍慢，寿命也相对较短。
TLC：TLC芯片每个存储单元可以存储三个比特的数据，存储密度更高，成本更低，但相对于MLC来说，读写速度更慢，寿命也相对更短。
2. 3D NAND3D NAND是一种新型的NAND Flash技术，与传统的2D nand 不同，3D NAND采用立体多层的结构，将存储单元叠在一起，大大提高了存储密度和容量。
3D NAND具有更高的读写速度、较低的功耗和更长的寿命，还能够提供更大的容量，让用户可以存储更多的数据。
3. SLC LiteSLC Lite是一种基于MLC芯片的技术改进，通过减少存储单元的数量，将MLC芯片模拟成SLC芯片，以提高固态硬盘的性能和可靠性。
SLC Lite芯片具有较快的读写速度、较高的耐用性和较长的寿命，相对于普通的MLC芯片来说，更适合需要高性能和高可靠性的用户。
4. TLC 3DTLC 3D是一种结合了3D NAND和TLC技术的芯片类型。
SSD固态硬盘常识普及
SSD固态硬盘常识普及固态硬盘（Solid State Drives），用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元（FLASH芯片、DRAM芯片）组成。
固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同，在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致。
被广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网监控、网络终端、电力、医疗、航空、导航设备等领域。
固态硬盘(SSD)的存储介质分为两种，一种是采用闪存（FLASH 芯片）作为存储介质，另外一种是采用DRAM作为存储介质。
基于闪存类：基于闪存的固态硬盘（IDEFLASH DISK、Serial ATA Flash Disk），采用FLASH芯片作为存储介质，这也是通常所说的SSD。
它的外观可以被制作成多种模样，例如：笔记本硬盘、微硬盘、存储卡、U盘等样式。
这种SSD固态硬盘最大的优点就是可以移动，而且数据保护不受电源控制，能适应于各种环境，适合于个人用户使用。
基于DRAM类：基于DRAM的固态硬盘，采用DRAM作为存储介质，应用范围较窄。
它仿效传统硬盘的设计，可被绝大部分操作系统的文件系统工具进行卷设置和管理，并提供工业标准的PCI和FC接口用于连接主机或者服务器。
应用方式可分为SSD硬盘和SSD硬盘阵列两种。
它是一种高性能的存储器，而且使用寿命很长，美中不足的是需要独立电源来保护数据安全。
DRAM固态硬盘属于比较非主流的设备。
SSD主要由主控制器，存储单元，缓存（可选），以及跟HOST 接口（诸如SATA，SAS, PCIe等）组成。
每个 SSD 都有一个控制器(controller)将存储单元连接到电脑，主控器可以通过若干个通道（channel）并行操作多块FLASH颗粒，类似RAID0，大大提高底层的带宽。
控制器是一个执行固件(firmware)代码的嵌入式处理器。
主要功能如下：(1)错误检查和纠正(ECC)(2)磨损平衡(Wear leveling)(3)坏块映射(Bad block mapping)(4)Read disturb(读取某个块的数据的时候会影响到相邻块的数据)管理(5)缓存控制(6)垃圾回收(7)加密3.2 存储单元尽管有某些厂商推出了基于更高速的 DRAM 内存的产品，但NAND 闪存依然最常见，占据着绝对主导地位。
关于固态硬盘SSD技术分类总结介绍
1 SSD介绍
2 SSD 接口种类和规格-SAS
• 从外观上看SAS和SATA接口极为相似，
差别就在于中间是否存在缺口。对于 SATA接口，信号区和电源区之间是分离 的，中间存在缺口。而SAS接口中间没有 缺口，并且在此基础上增加了一组传输 信号。
2 SSD 接口种类和规格-SAS
• 当硬盘背板需要与导出转接卡相连时，可以采用如下图所示的连接线缆
二、SSD与HD的区别 SSD与HD比较，拥有以下优点： 1. 启动快，没有电机加速旋转的过程。
2. 不用磁头，快速随机读取，读延迟极小。
3. 相对固定的读取时间。由于寻址时间与数据存储位置无关，因此磁盘碎片 不会影响读取时间。
4. 无噪音，因为没有机械马达和风扇，工作时噪音值为0分贝。
5. SSD工作状态下能耗和发热量较低。
2 SSD 接口种类和规格-M.2接口
• M2是目前常见于无线网卡、3G网卡和部分小型SSD的Mini PCIe/mSATA的替代升级版，具备
小尺寸、低高度、集成度更高的优势
2 SSD 接口种类和规格-M.2接口
M2接口、板卡因尺寸规格（长宽高）和键位（Key） 不同，分为多种规格。
2 SSD 接口种类和规格-M.2接口
2 SSD 接口种类和规格
PATA (2005~2008)
SATA I (2008~2009)
ONFI 2.0 Toggle 1.0
全面了解固态硬盘(SSD)
全面了解固态硬盘（SSD）固态硬盘（SSD）是一种存储介质，近年来在计算机领域得到了广泛应用。
与传统的机械硬盘相比，SSD具备更快的读写速度、更高的可靠性和更低的能耗等优势。
本文将全面介绍SSD的原理、特点、应用以及未来发展趋势，帮您更好地了解和使用固态硬盘。
一、固态硬盘的原理固态硬盘是利用闪存芯片来存储数据的一种硬盘。
闪存芯片采用非易失性存储技术，即即使断电也不会丢失数据。
与传统的机械硬盘（HDD）相比，SSD没有旋转磁盘和活动读写头，因此读写速度更快、可靠性更高。
二、固态硬盘的特点1.快速读写速度：由于没有机械部件的限制，SSD的读写速度比传统硬盘更快。
它可以显著提高计算机的启动速度、软件打开速度和文件传输速度，提升用户的使用体验。
2.低能耗和散热：SSD不需要通过机械部件进行读写操作，因此相对来说功耗更低。
此外，由于没有旋转磁盘，也不会产生机械摩擦而产生大量的热量，所以散热效果更好。
3.抗震动和抗磁性：SSD没有机械部件，因此能更好地抵抗震动和磁场干扰，对数据的安全性更有保障。
4.较长的寿命：相对于机械硬盘的磁盘容易受损，SSD的寿命更长，可靠性更高。
三、固态硬盘的应用1.个人电脑：SSD的快速读写速度使其成为个人电脑系统盘的理想选择。
它可以极大地提高计算机的启动速度和运行效率，让您的电脑更加流畅。
2.服务器和数据中心：对于需要大量数据读写的服务器和数据中心来说，SSD具有更高的并发性和更低的访问延迟，能够提供更好的性能和可靠性。
3.游戏主机和游戏存储：游戏主机和游戏存储对于读写速度要求较高。
通过使用SSD，游戏加载速度可以显著提升，玩家可以更快地进入游戏并享受更流畅的游戏体验。
4.工业控制和嵌入式系统：由于SSD具有高抗震动和抗磁性能，并且不会产生机械故障，它在工业控制和嵌入式系统中得到广泛应用，可提供可靠的数据存储和安全性。
四、固态硬盘的未来发展趋势随着技术的不断进步，固态硬盘的容量不断增大，价格也逐渐下降。
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认识SSD固态硬盘，主控芯片和闪存芯片详解
SSD是何物
SSD是英文Solid State Disk缩写，中文名为固态硬盘，就是有闪存芯片替代传统碟片制造出来的硬盘。
尽管固态硬盘在接口规范、产品尺寸上与机械硬盘相同。
但正是因为固态硬盘没有传统硬盘中哪些电机、磁头等机械部件，所以其抗震性能很好，完全没有噪音，还降低了功耗与发热量。
主控芯片和闪存芯片是SSD中最为重要的两个原件，也是影响SSD性能的主要因素。
其中主控芯片是SSD的大脑，而闪存芯片则是SSD的数据仓库。
所以要走进SSD的内部世界，我们就要详细了解主控芯片和闪存芯片的作用。
固态硬盘拆解图
固态硬盘中的“CPU”
在SSD中，主控看上去只是一颗躲在某个角落、并不起眼的小芯片。
有句老话叫“秤砣小，压千斤”，这用来形容主控芯片一点也不为过，除了存储部分由闪存芯片负责之外，固态硬盘的功能、规格、工
作方式等正是由这颗小小的芯片控制的。
主控芯片在SSD中的作用就跟CPU一样，主要是面向调度、协调和控制整个SSD系统而设计的。
主控芯片一方面负责合理调配数据在各个闪存芯片上的负荷，另一方面承担了整个数据中转，连接闪存芯片和外部SATA接口。
除此之外，主控还负责ECC纠错、耗损平衡、坏块映射、读写缓存、垃圾回收以及加密等一系列的功能。
典型SSD架构，主控占据了相当重要的位置
由于SSD主控的技术含量不低，能玩得转的其实没几家，主要有Marvell、英特尔、三星、OCZ、SandForce、Jmicro等几个厂商。
主控性能的好换主要取决于这些主控厂商的技术实力，以及拥有什么样的绝技。
例如不同厂商推出的主控芯片在数据处理能力、算法、对闪存芯片的读取写入控制上会有非常大的不同，直接会导致固态硬盘产品在性能上差距高达数十倍。
所以在挑选SSD，首先得挑选主控，这是SSD性能的基础。
另外再多说一句，主控性能的发挥也和firmware固件有关，后者相当于SSD的“操作系统”，而固件更新能给性能带来大幅的提升。
最典型的例子就是美光M4以及OCZ Vertex 4，两款SSD固件升级之后，性能立马猛增。
这相当于免费的午餐，SSD用户遇上固件升级可不要拒绝哦。
数据的仓库
在SSD中，另一个重要角色就是闪存芯片了。
它的作用简单来说就是SSD的数据仓库，反正“老大（主控）”交待存放的东西都要往这里装。
对于闪存芯片，新手们最需要掌握的知识点是分清闪存芯片的种类。
别被SLC和MLC弄晕
闪存芯片主要有两类，即SLC(Single Layer Cell 单层单元)闪存芯片和MLC(Multi-Level Cell多层单元)闪存芯片。
SLC的特点是寿命长，理论上极限擦写次数可以达到10万次，因此SLC是目前可靠性最高的闪存芯片，一直是企业级SSD的首选。
不过高可靠性也带来了高成本，采用SLC闪存芯片的SSD最大的问题在于价格偏高。
相比之下，MLC的编程/擦除次数较少，每单元2位的闪存编程擦除次数是1万次，每单元3位的闪存擦除次数是3000~5000次，但MLC胜在成本低，通常作为消费级SSD使用。
英特尔25nmMLC闪存颗粒
三星的TLC闪存颗粒
值得关注的是，厂商们一直在努力改进MLC、使用各种技术来提供MLC的可靠性，在这基础上厂商们推出了“企业级MLC”(e MLC)。
其实消费级MLC及企业级MLC闪存都是在同一片晶圆上所制造出的闪存颗粒，只不过数据可靠性有很大的差异，这些颗粒都经过挑选，以符合比标准MLC测试程序更加严苛的服务器组件测试流程，通过这些测试的芯片称之为“eMLC闪存”。
这些eMLC 的编程/擦除周期通常比标准MLC的30,000次高3倍左右，可提供更高可靠性。
同步闪存与异步闪存
我们顺便谈一下同步闪存与异步闪存。
同步闪存、异步闪存并不是闪存的两种类型——两者主要区别是工作模式不一样。
同步模式是ONFI（Open NAND Flash Interface）2.0标准引入的新功能，通过加入同步时钟发生器，主控可以通过发送同步指令激活闪存上的同步时钟信号，以实现更大的带宽。
打个比方，如果异步模式闪存的带宽为50MB/s，而同步模式下闪存带宽可达到133MB/s以上。
当然，同步模式下的高传输率对闪存芯片的品质也提出了更高的要求，当闪存芯片通过同步检测时就被标为“同步闪存“，通过不过则被标为”异步闪存”。
可以说，同步与异步闪存也是同一生产线上下来的，颗粒品质差异才产生“优等生”与“差等生”的区别。
小贴士：ONFI标准
ONFI（Open NAND Flash Interface）标准是由英特尔，镁光，海力士，台湾群联电子，SanDisk，索尼，飞索半导体为首宣布统一制定的连接NAND闪存和控制芯片的接口标准，当初制定ONFI标准的主要目的是统一当时混乱的闪存标准。
注：此文来自公孙博客。