SSD:Solid State Drive,固態(tài)硬盤,一種以半導體閃存(NAND Flash)作為介質(zhì)的存儲設備。和傳統(tǒng)機械硬盤 (Hard Disk Drive,下面稱HDD)不同,SSD以半導體存儲數(shù)據(jù),純電子電路實現(xiàn),沒有任何機械設備,這就決定了它在性能、功耗、可靠性等方面和HDD有很大不同。其實SSD的概念很早就有,但真正成為主流存儲應用還是最近10年的事情。記得筆者2008年初入SSD行業(yè),那時候只有很少的幾家公司研發(fā)SSD,如今(2017年),已有成百家大小公司參與其中。無論是在消費級還是企業(yè)級市場,SSD已經(jīng)動了兩家HDD巨無霸公司西數(shù)(WD)和希捷(Seagate)的根基,正在取代HDD成為主流的存儲設備。
在SSD大行其道的今天,從事存儲行業(yè)的人如果不知道SSD,猶如“人不見陳近南,就稱英雄也枉然”。本章節(jié)將帶領大家初識“陳近南”。
1.1引子
先從開機速度說起。
過去,電腦啟動一般需要幾十秒甚至上分鐘。開機,出去倒茶,回來,電腦還在打轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。如今,使用了SSD后,開機只要幾秒鐘:開機,正起身準備去倒茶,開機助手就已經(jīng)提示你:本次開機8秒鐘,擊敗全國99%的用戶。算了,茶還是不倒了。
圖1-1 SSD開機時間統(tǒng)計(單位:秒)
速度快,是用戶在使用SSD過程中最為直觀的感受。那是什么成就了SSD的神速呢?除了速度快,相比HDD,SSD還有什么優(yōu)點呢?這就得從SSD的原理說起了。
SSD是一種以半導體為主要存儲介質(zhì)、外形和數(shù)據(jù)傳輸接口與傳統(tǒng)的HDD相同的存儲產(chǎn)品。目前主流SSD使用一種叫閃存的存儲介質(zhì),未來隨著存儲半導體芯片技術(shù)的發(fā)展,它也可以使用更快、更可靠、更省電的新介質(zhì),例如3D XPoint、MRAM等。由于當前業(yè)界主要使用的還是閃存,所以我們本書討論還是以閃存為主。
外觀上,加上鋁盒的2.5寸的圖樣,和2.5寸HDD外觀基本相同。除了有傳統(tǒng)HDD的2.5寸和3.5寸的外觀,SSD可以有更小的封裝和尺寸,如圖1-2中M.2接口的SSD。(關(guān)于SSD的接口形態(tài),后續(xù)有詳細的介紹)。
圖1-2 SSD外觀(上:2.5寸盤;下:M.2 SSD)
SSD是用固態(tài)電子存儲芯片陣列制成的硬盤,主要部件為控制器和存儲芯片,內(nèi)部構(gòu)造十分簡單。詳細來看,SSD硬件幾大組成部分:主控,閃存,緩存芯片DRAM(可選,有些SSD上可能只有SRAM,并沒有配置DRAM),PCB(電源芯片、電阻、電容等),接口(SATA、SAS、PCIe等),其主體就是一塊PCB;軟件角度,SSD內(nèi)部運行固件(Firmware, FW),F(xiàn)W負責調(diào)度數(shù)據(jù)從接口端到介質(zhì)端的讀寫,還包括嵌入核心的閃存介質(zhì)壽命和可靠性管理調(diào)度算法,以及其它一些SSD內(nèi)部算法。SSD控制器、閃存和固件是SSD的技術(shù)核心,后面章節(jié)會有一定深度的介紹。
圖1-3 SSD結(jié)構(gòu)
前面講了當前SSD存儲介質(zhì)主要是閃存,先講一個基本概念,什么是存儲介質(zhì)?
圖1-4 存儲介質(zhì)分類
按物理材料區(qū)分為三大類:光學、半導體和磁性。光學存儲,就是大家之前都使用過的DVD、 CD等光盤介質(zhì),靠光驅(qū)等主機讀取或?qū)懭耄辉赟SD出現(xiàn)之前,個人和企業(yè)的數(shù)據(jù)存儲還是HDD的天下,HDD是以磁性介質(zhì)存儲數(shù)據(jù);SSD出現(xiàn)以后,采取的是半導體芯片作為存儲介質(zhì),更快更可靠和更省電?,F(xiàn)在及未來技術(shù)變革最快和主要方向還是半導體存儲,從圖1-4可以看出半導體存儲芯片五花八門,目前可以看得出的主要方向還是閃存、3D XPoint、MRAM、RRAM等等。
當前閃存生產(chǎn)供應商主要有:Micron(美國美光),Samsung(韓國三星),SK Hynix(韓國現(xiàn)代海力士),Toshiba(日本東芝),WD & Sandisk(西數(shù)和閃迪),基本上這幾家壟斷了閃存市場,當然未來會有新的加入者,給用戶以更多的選擇。
1.2 SSD vs. HDD
傳統(tǒng)的HDD是“馬達+磁頭+磁盤”的機械結(jié)構(gòu),SSD則變成了“閃存介質(zhì)+主控”的半導體存儲芯片結(jié)構(gòu),完全不同的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)和讀寫方式。對比如下:
表1-1 HDD vs SSD結(jié)構(gòu)對比
方式 | 數(shù)據(jù)存放介質(zhì) | 讀取寫入 | |
HDD | 機械 | 磁盤(磁性介質(zhì)) | 磁頭+馬達(尋址) |
SSD | 電子 | 閃存 | SSD控制器 |
再看一下SSD和HDD物理結(jié)構(gòu)的不同。
圖1-5 SSD vs. HDD結(jié)構(gòu)
-
SSD
+關(guān)注
關(guān)注
20文章
2812瀏覽量
116995 -
HDD
+關(guān)注
關(guān)注
0文章
140瀏覽量
27280
原文標題:SSD綜述
文章出處:【微信號:SSDFans,微信公眾號:SSDFans】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
發(fā)布評論請先 登錄
相關(guān)推薦
評論