固態(tài)硬盤(Solid State Drive)基本原理

固態(tài)硬盤(SolidStateDrive)基本原理SSD它是近年來興起的儲存裝置，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)硬盤。SSD內(nèi)部有很多FlashMemory因此，傳輸速度遠(yuǎn)優(yōu)于機(jī)械裝置的傳統(tǒng)硬盤。

●固態(tài)硬盤(SolidStateDrive)的組成

市場上看到的固態(tài)硬盤外觀和2.5”硬盤沒有太大區(qū)別，但是固態(tài)硬盤拆開外殼，里面是一塊PCB上面覆蓋著密集的電子元件，其中兩個是組成的SSD的關(guān)鍵。一是負(fù)責(zé)存儲數(shù)據(jù)。NANDFlashMemory，二是控制SSD的Controller。這兩個部件關(guān)系密切，負(fù)責(zé)整個部件SSD儲存、傳輸、操作…等。

●負(fù)責(zé)存放資料的NANDFlashMemory

上面有提到NANDFlashMemory，在SSD存儲裝置的重要作用是存儲數(shù)據(jù)的地方。傳統(tǒng)硬盤利用磁性原理記錄數(shù)據(jù)，NANDFlashMemory它由浮閘電晶組成，利用電流將電子存儲在浮閘電晶中記錄數(shù)據(jù)，并根據(jù)不同的技術(shù)細(xì)分為單階存儲單元(single-levelcell,SLC)、快閃記憶多階存儲單元(Multi-levelcellflashmemory,MLCflashmemory)。目前，世界主要制造商有Samsung、Toshiba、Micron、Hynix、Intel…等。

●NANDFlashMemory特性整理

數(shù)據(jù)不能直接原地更改。如果你想再次將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)的位置，你必須首先執(zhí)行擦除動作，而塊擦除動作所需的時間約為10頁寫入動作時間~20倍。NANDFlashMemory寫入單位為page，而抹去單位是Block。一個被抹去的單位大于被寫入的單位，這意味著要執(zhí)行區(qū)塊被抹去的動作，需要將被抹去的區(qū)塊中的有效頁面移動到其他區(qū)塊。NANDFlashMemory有擦除次數(shù)的限制。若某一塊經(jīng)常被抹去，超過可用次數(shù)，則會導(dǎo)致塊寫入/抹去動作錯誤。

●NANDFlashMemory內(nèi)部結(jié)構(gòu)

外觀看起來不起眼，很小NANDFlashmemory，內(nèi)部使用大量的電晶排列成一個大陣列來存儲數(shù)據(jù)。巨大的存儲空間也需要系統(tǒng)的管理，所以內(nèi)部被細(xì)分

Page:是NANDFlashmemory讀寫最小單位，Page內(nèi)部分為兩個區(qū)域，即存儲數(shù)據(jù)和存儲ECC地點。存儲數(shù)據(jù)的區(qū)域大小為512Byte的倍數(shù)，1Page可以為2112Byte(含ECC)、4313Byte(含ECC)...等等。每種型號FlashmemoryPage大小不同。

Block:是NANDFlashmemory最小單位被多個單位抹去page組合成一個大區(qū)域，Block的size根據(jù)型號的不同，尺寸也不同Block大小。

●SSD關(guān)鍵的Controller

前面有提到SSD這里有兩個關(guān)鍵元件。SSDController，他必須維持SSD很多電影FlashMemory能夠正常運行，也負(fù)責(zé)Flashmemory與PC終端溝通的橋梁。

因為FlashMemory存儲讀寫方法與傳統(tǒng)硬盤大不相同，目前常見的檔案系統(tǒng)(NTFS、FAT32、HFS 、EXT3…等)是根據(jù)傳統(tǒng)硬盤的存儲讀寫方法設(shè)計的。所以SSDController一個重要的功能是將軍FlashMemory模擬成傳統(tǒng)的硬盤讓FlashMemory可以直接在PC上使用。

還有上面提到的NANDFlashMemory有擦除次數(shù)限制，為NANDFlashMemory延長使用壽命，Controller每一個都必須有效率Page平均寫入，避免對同一個page讀寫會加速損失，縮短壽命。不同的制造商Controller的運算方法皆不同。