固態(tài)硬盤的高速讀寫性能和強大的多線程尋道能力，是用戶看重的優(yōu)點。但其也存在著使用壽命的問題。固態(tài)硬盤的工作原理和U盤相似，當(dāng)閃存的讀寫數(shù)據(jù)次數(shù)達(dá)到使用壽命值，U盤就無法正常使用，固態(tài)硬盤也如此。下文是其具體的工作流程淺析。

　　了解如何以及為什么SSD不同于旋轉(zhuǎn)盤，我們需要談?wù)動脖P一點點。硬盤存儲數(shù)據(jù)在一系列旋轉(zhuǎn)磁盤盤片，稱為：有讀/寫磁頭驅(qū)動臂，連接到它。這手臂位置的讀寫磁頭驅(qū)動器在讀取或?qū)懭胄畔⒌恼_區(qū)域。

　　因為驅(qū)動器的磁頭必須在磁盤區(qū)為讀或?qū)憯?shù)據(jù)(和盤不斷旋轉(zhuǎn))，有一個非零的等待時間才可以訪問的數(shù)據(jù)。驅(qū)動可能需要從多個位置看，啟動一個程序或加載文件，這意味著它可能要等待旋轉(zhuǎn)到適當(dāng)?shù)奈恢枚啻尾拍芡瓿擅畹谋P片。如果驅(qū)動器是睡著了還是在低功耗狀態(tài)，它可能需要幾秒鐘的磁盤旋轉(zhuǎn)至全功率開始操作。

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  　　從一開始，很明顯，硬盤不可能匹配的CPU運行速度。在硬盤驅(qū)動器的延遲以毫秒為單位，為典型的CPU時間相比。一毫秒是1000000納秒，它通常需要10-15毫秒到硬盤驅(qū)動器上的數(shù)據(jù)并開始閱讀它。硬盤行業(yè)推出了更小的盤片，磁盤高速緩存，更快的轉(zhuǎn)速來抵消這種趨勢，但只有這么快，驅(qū)動器可以旋轉(zhuǎn)。西部數(shù)碼的10000RPM的速龍家族最快的驅(qū)動器的消費市場之一，而一些企業(yè)帶動旋轉(zhuǎn)15000轉(zhuǎn)。問題是，即使最快的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，最大和最小的磁盤緩存仍然盡你的CPU而言慢極了。

  　　如何固態(tài)硬盤是不同的

  　　“如果我問人們他們想要什么，他們會說更快的馬。”亨利福特

  　　固態(tài)硬盤被稱為，是因為他們不依靠移動部件或旋轉(zhuǎn)磁盤。相反，數(shù)據(jù)保存到一個池的NAND閃存。NAND本身是由所謂的浮柵晶體管。不像晶體管設(shè)計中使用的DRAM，必須每秒多次刷新，NAND閃存設(shè)計保持充電狀態(tài)，即使沒有動力了。這使得NAND型非易失性存儲器。

  　　下面的圖顯示了一個簡單的閃存單元的設(shè)計。電子存儲在浮柵，然后讀取電荷的“0”或不收取“1。”是的，在NANDFlash，0意味著數(shù)據(jù)存儲在一個細(xì)胞正相反我們通常認(rèn)為一零或一。NAND閃存被組織在一個網(wǎng)格。整個網(wǎng)格的布局被稱為一個塊，而組成的網(wǎng)格的單個行稱為一個頁面。常見的頁面大小是2K，4K，8K，或16K，128至256頁/塊。塊的大小，因此一般變化256KB和4MB之間。

  　　這個系統(tǒng)的優(yōu)勢應(yīng)該是顯而易見的。由于固態(tài)硬盤沒有移動部件，它們可以在遠(yuǎn)高于典型的硬盤運行速度。下面的圖表顯示了典型的存儲介質(zhì)在微秒的延遲。

  

  　　NAND是遠(yuǎn)不及快速內(nèi)存，但它的多個數(shù)量級的速度比硬盤驅(qū)動器。而寫入延遲是NAND Flash的讀延遲明顯比慢，他們依然高于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)介質(zhì)。

  　　有兩件事要在上面的圖表中的通知。第一，注意增加每單元NAND更多比特對內(nèi)存的性能有顯著的影響。更糟糕的是為寫而讀-典型的三級單元(TLC)延遲4差相比，單級單元(SLC)NAND讀取，但不寫6。清除潛伏期也顯著影響。的影響不成比例，要么TLCNAND是近兩倍的MLC NAND一樣慢，盡管只持有50%的更多的數(shù)據(jù)(三位/細(xì)胞，而不是兩個)。

  　　原因是比TLC NAND MLC或SLC與如何數(shù)據(jù)移入和移出NAND細(xì)胞慢。與SLC NAND，控制器只需要知道如果位是0或1。隨著MLCNAND，細(xì)胞可能有四個值，00，01，10，或11。用TLCNAND，細(xì)胞可以有八個值。閱讀的正確價值的細(xì)胞需要內(nèi)存控制器使用一個非常精確的電壓以確定是否有任何特定的細(xì)胞是帶電的或不。

  　　其中的一個功能的局限性固態(tài)硬盤是這樣的，他們可以閱讀并很快寫數(shù)據(jù)一個空的驅(qū)動，重寫數(shù)據(jù)慢得多。這是因為，雖然固態(tài)硬盤讀取數(shù)據(jù)在頁面級(NAND存儲器的網(wǎng)格中的單個行的意思)，可以在頁面級寫，假設(shè)周圍的細(xì)胞都是空的，他們只能擦除數(shù)據(jù)塊級的。這是因為擦除NANDFlash的行為需要大量的電壓。雖然理論上你能擦除NAND在頁面級，電壓所需的強調(diào)個體細(xì)胞周圍的細(xì)胞被重新書寫。擦除數(shù)據(jù)塊級的有助于緩解這一問題。

  　　一個SSD更新現(xiàn)有頁面的唯一方法是復(fù)制整個塊的內(nèi)容到內(nèi)存，擦除塊，然后把舊街區(qū)+更新頁面的內(nèi)容。如果驅(qū)動器是完全沒有可用的空頁，SSD必須先掃描塊，標(biāo)記為刪除，但沒有刪除，刪除它們，然后寫數(shù)據(jù)到現(xiàn)在刪除頁面。這就是為什么固態(tài)硬盤可以成為他們年齡慢空曠的驅(qū)動全是塊，可立即寫入，最全驅(qū)動更可能被迫通過整個程序/擦除序列。

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