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SSD硬碟簡介
SSD使用電子晶片存儲資料，沒有HDD的機械式部件，是以在速度、時延、功耗、抗震等方面，與HDD相比有碾壓式優勢。
機械硬碟是以磁性存儲媒體來存儲資料的；固态硬碟出現以後，采取的是半導體晶片作為存儲媒體。
SSD固态硬碟主要包括控制器、閃存和固件，這是SSD的三大核心技術.
HDD，SSD，M.2 NVME開機啟動速度對比
SSD技術原理科普
SATA和PCIe的差別
SATA是一種實體接口類型，執行的AHCI協定标準，是目前最為廉價和常見的固态硬碟接口，缺點便是有着6Gbps的極限讀寫限制，無法滿足專業領域對于無延時、極緻讀寫的要求。
PCIe 一直是連接配接高速外圍裝置與計算機主機闆的标準接口。在實體表現上就是主機闆上那些PCIe接口，能夠直接連接配接CPU，因而幾乎沒有延時，PCIe還可分為X2/X4/X8/X16。目前主要分為PCIe 3.0和PCIe4.0。PCIe 4.0 資料速率是 PCIe 3.0的兩倍。
NVME和AHCI的差別
NVME和AHCI一樣，都是邏輯裝置接口标準，并不是接口，不是接口，不是接口。
NVMe即Non-Volatile Memory Express，是非易失性存儲器标準，是跑在PCIe接口上的協定标準。
對于SATA裝置來說，使用AHCI模式是正确的選擇，可以在主機闆BIOS中将SATA控制器模式切換為AHCI，可以發揮更好的性能。
PCIe 3.0和4.0的最大帶寬是多少？
PCIe 裝置使用“通道”收發資料，是以，PCIe 裝置可使用的通道越多，帶寬可能越高。PCIe 裝置支援的通道數量通常表示方式為：“x4”代表 4 個通道”，“x8”代表 8 個通道，以此類推。
PCIe 4.0 向後相容嗎？
PCIe 4.0 向後相容，是以，連接配接 PCIe 3.0 系統的 PCIe 4.0 裝置會以 PCIe 3.0 速度運作。這意味，如果你現在購買 PCIe Gen NVMe 4 固态硬碟，即便目前系統不支援 PCIe 4.0，也可以立即在系統中使用。如果你在今後更新為 PCIe 4.0 系統，則可以釋放你的 PCIe 4.0 NVMe 硬碟的全部性能。
SSD的外形尺寸與接口
在選購SSD硬碟時，主要考慮哪些？
一，主機闆支援的接口
1，老電腦更新（主機闆不支援M.2接口），就可以選擇SATA固态硬碟。
2，最近幾年的新電腦，主機闆基本都是支援M.2 NVMe的，預算充足可以直接上M.2接口(NVMe協定) ，PCIe 4.0的固态硬碟。
3，如果對速度沒有極緻的追求，又想控制成本，可以選擇M.2接口(NVMe協定) ，PCIe 3.0的固态硬碟。
如果主機闆支援M.2接口(紅色框中部分)，優先選擇M.2接口的硬碟。通常主機闆上還有幾個資訊，2280,2260,2242或者有的主機闆是80,60,42，這是固定硬碟螺絲的位置。對應的是固态硬碟的長度
通常，M.2 SSD寬22毫米，長60毫米或80毫米，不過，卡片的長度會有所不同。卡片大小由四位或者五位數字辨別。前兩位數字是寬度，其餘數字是長度。更長的M.2 SSD通常可以容納更多的NAND晶片以提供額外的容量。
2280，為 寬 22毫米× 長 80毫米
2260，為 寬 22毫米× 長 60毫米
2242，為 寬 22毫米× 長 42毫米
2230，為 寬 22毫米× 長 30毫米
22110，為 寬 22毫米× 長 110毫米
M.2接口分兩種類型，分别支援SATA通道和NVME通道。
在傳輸速度上，M.2 SATA的讀寫速度和2.5英寸SSD差不多，差别隻在接口不同而已；NVMe PCIe SSD的讀寫速度平均高達3500和3000 MB/s，比前面提到的其他類型的SDD快得多。
1，M.2 SATA支援2個key，Key M + Key B。
2，M.2 NVMe将隻有一個Key M。
走SATA通道，資料會先從硬碟讀取到記憶體，然後提取資料到CPU内部計算，計算之後寫入記憶體，最後才存儲到硬碟中。
但走NVME通道，資料可以直接通過總線和CPU相連，省去了記憶體調用硬碟的步驟，是以全過程較為通暢，速度也就更快些了。
二、閃存(NAND)顆粒
NAND 是一種非易失性閃存，可在未連接配接電源時存儲資料。斷電後保留資料的能力使得 NAND 成為内置裝置、外置裝置和便攜裝置的理想選擇。
不同類型之間的差別在于每個單元可以存儲的位數。位代表電荷，電荷隻能存儲 0 和 1 兩個值（代表開/關）中的一個。
各種 NAND 類型之間的關鍵差別在于成本、容量和耐久性。耐久性是由一個閃存單元在開始磨損前可以完成的程式擦除 (P/E) 周期數量決定的。一個 P/E 周期是指擦除和寫入一個單元的過程，NAND 技術支援的 P/E 周期越多，裝置的耐久性越高。
NAND 閃存的常見類型是 SLC、MLC、TLC 和 QLC
SLC（Single Level Cell，簡稱SLC）
單級單元閃存俗稱SLC，這種類型的閃存在讀寫資料時具有最為精确，并且還具有持續最長的資料讀寫壽命的優點。
SLC擦寫壽命約在9萬到10萬次之間。 這種類型的閃存由于其使用壽命，準确性和綜合性能，在企業市場上十分閱聽人。 但由于儲存成本高、存儲容量相對較小，在家用市場則不太受青睐。
優點：
- 讀寫速度最快的NAND閃存晶片規格。
- 與任何其他類型的閃存相比，擦寫壽命和讀寫循環的周期最長。
- 讀取/寫入錯誤的發生幾率更小，并可在跨度更大的溫度範圍内正常運作。
缺點：
- 市場上最昂貴的NAND閃存類型。
- 通常隻有較小的容量。
建議使用對象： 需要大量讀取/寫入周期的工業級負載，例如伺服器。
MLC（Multi Level Cell，簡稱MLC）
多級單元俗稱MLC，它的命名來源于它在SLC的1位/單元的基礎上，變成了2位/單元。 這樣做的一大優勢在于大大降低了大容量存儲閃存的成本，因為閃存作為SSD的核心，其生産成本通常都會反映在SSD的價格上并最終轉嫁到消費者的身上。
對于消費類SSD，憑借相對合理的容量/價格比，MLC閃存是家用電腦的首選，雖然擦寫壽命隻有約1萬次，但對于家用級别來說已經十分足夠。
優點：
- 擴充的SSD的容量，也擁有合理的成本效益。
- 比TLC閃存表現更加穩定。
缺點： 不如SLC閃存那般耐用可靠。
建議使用對象： 較頻繁地使用電腦的使用者或遊戲玩家。
TLC（Triple Level Cell，簡稱TLC）
TLC閃存是閃存生産中最低廉的規格，其儲存達到了3位/單元，雖然高儲存密度實作了較廉價的大容量格式，但其讀寫的生命周期被極大地縮短，擦寫壽命隻有短短的500~1000次，同時讀寫速度較差，隻适合普通消費者使用，不能達到工業使用的标準。
優點： 較低的生産成本開啟了廉價大容量SSD市場。
缺點：
- 與SLC、MLC相比，儲存SSD顆粒的擦寫壽命要短得多。
- 理論上讀寫速度與SLC、MLC相比最慢。
建議使用對象： 對存儲需求不大的輕度使用需求的電腦使用者，比如隻使用上網、郵件等簡單功能的上網本、平闆。
QLC（Quad-level cells，簡稱QLC）
QLC每個SSD顆粒可儲存4bit資料，跟TLC相比，QLC的儲存密度提高了33%。 QLC不僅能經受1000次程式設計或擦寫循環（與TLC相當，甚至更好），而且容量提升了，成本也更低。
優點： QLC總成本更低，進行存儲時依靠更少驅動器來實作。 此外，QLC還具有更多容量，儲存密度高，進而獲得更好的效益。
缺點：與SLC、MLC相比，QLC的性能和寫入壽命有所降低，但與TLC相當。
建議使用對象：比較适合把QLC SSD作為資料倉庫的使用者。 如果你對檔案資訊存儲量的需求較大、平時對電腦進行輕度使用（寫入操作少）、或者追求較低價格，建議選用QLC。
3D NAND
近十年來，3D NAND 是閃存市場最大創新之一。閃存制造商開發了 3D NAND 來解決縮小 2D NAND 時面臨的問題，進而以更低成本實作更高密度。在 2D NAND 中，用于存儲資料的單元水準并排放置。這意味着，可用于放置單元的空間量有限，試圖縮小單元則會降低其可靠性。
是以，NAND 制造商決定在另一個次元疊放單元，進而促成縱向疊放單元的 3D NAND 的産生。更高存儲密度可實作更高的存儲容量，同時不會導緻價格大幅上升。3D NAND 還提供更高的耐久度和更低功耗。
三，固态硬碟主要
主要的品牌
主要市場目前可以說被四大品牌壟斷，分别是慧榮、群聯、Marvell、三星。由于主要相當于電腦的CPU，其通過固件對固态硬碟進行管理，是以主要性能的優劣直接影響了固态硬碟整體的性能表現。是以目前市場上流通的固态産品，基本上都是這四家的主要，其中三星的主要自産自銷，是以隻能在其對應産品上見到。剩下的三個品牌中，主要Marvell性能比較好，一直是主要市場上性能的佼佼者，當然價格也比較貴，但用過Marvell主要的消費者都稱贊其性能及穩定性。其次是慧榮和群聯，慧榮主要的市場主要在主流及以下的固态産品上，以不錯的性能和低廉的價格為主要特點，整體較為平衡。群聯主要則算是這幾款主要中的成本效益比較好，在中低端市場表現也不錯。
主要的作用
主要首先就是一個執行固件代碼的嵌入式處理器，用來控制閃存顆粒的存儲單元連接配接到電腦。其具體的作用表現在以下三點：
- 合理調配資料在各個閃存晶片上的負荷，讓所有的閃存顆粒都在一定的負荷下正常工作，協調和維護不同區塊顆粒的協作，減少單個晶片的過度磨損
- 承擔資料中轉，負責連接配接閃存晶片和外部的接口
- 負責固态硬碟内部的各項指令，比如trim、錯誤檢查和糾正、磨損均衡、垃圾回收、加密等。
四，硬碟性能名額
順序讀寫
在所有測試軟體中，最高的那個速度成績，一般被叫做順序（Sequential，簡寫為Seq）讀取/寫入速度，也就是資料都集中在一起、排好了隊、按照最優化的速度讀寫，這是SSD最好的狀态。在幹淨SSD裡剛裝好的作業系統、大型遊戲、大型檔案等，在前幾次使用時應該能有近似的速度。
随機讀寫
與之對應的當然就是随機（Random，簡寫為Ran）讀寫了，用了一段時間的SSD，大部分資料都零散地存在各個地方，這時展現出的速度就是随機讀寫了，它當然比順序讀寫差一些。雜牌SSD的軟體開發能力差，資料整理做得不好，這項得分在使用後會快速下降。
4K讀寫
4K讀寫主要指的是小檔案，它們都是東一個西一個的，總是讓控制器忙得不可開交，是以讀寫速度當然也最差。有些SSD寫入時先資料拷貝到高速緩存裡，是以速度比讀取要更快。在我們打遊戲、寫文檔、做設計的過程中，硬碟更多的工作都是一些小資料的存取，是以這個速度決定了我們使用中是否會有很小的卡頓。
IOPS值
在一些測試中還會看到IOPS值，它是每秒對SSD的操作數，也影響着資料存取會不會卡頓，比如IOPS很高的話，4K讀寫速度也自然會比較快一些。為了提升IOPS，SSD大都支援多線程和隊列，也就是同時處理多個資料，并且讓資料排隊。是以線程（T）隊列深度（Q）越大，通常IOPS和速度也就越高。
五，SSD使用壽命和質保
衡量SSD壽命主要有兩個名額：一是DWPD（Drive Writes Per Day），即在SSD保存期限内，使用者每天可以把盤寫滿多少次；另一名額是TBW（Terabytes Written），在SSD的生命周期内可以寫入的總的位元組數。
DWPD
DWPD全稱為Drive Writes Per Day，即每日全盤寫入次數，指在預期壽命内可每日完整寫入SSD固态硬碟所有容量的次數。在企業級固态硬碟産品裡DWPD這個參數比較常用。比如intel的企業級P4500這一款，DWPD為4.62，也就是說，按照5年的保修期計算，使用者每天可以把硬碟寫滿4.62遍，足以勝任伺服器這種需要大量資料寫入的應用場景。
TBW
TBW可以拆開來看，TB代表資料量，W（Written）代表寫入，組合起來就是多大的資料寫入量，這個寫入量不是對閃存的寫入量，而是電腦對硬碟的寫入量，也就是CDI中的那個“主機寫入量總計”。而這個資料一般廠商用來确定保修壽命，以三星970 EVO Plus 500GB這款SSD為例，它的保修條款寫的是“5年或300TBW”，也就是說保修條款有2條限制：5年時間、或硬碟總共寫入300TB資料，達到任一一條，廠商就不再提供保修服務。
SSD推薦區，固态硬碟選購指南
預算充足，對速度有極緻的追求，就選PCIe4.0 M.2的固态。不過PCIe4.0需要配套的主機闆和cpu支援才能發揮最大速度。如果價格比較敏感，可以選擇PCIe3.0，現階段成本效益非常合适。主機闆如果不支援M.2接口就選SATA固态。
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