什么是固态硬盘？分类有哪些？优缺点介绍

1.固态硬盘

固态硬盘(Solid State Drives，SSD)，固将传统HDD的“马达+磁头+磁盘”的机械结构转变成了“介质+主控”的半导体存储芯片结构，是使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。存储介质负责数据的存储，而SSD内部的主控运行相关固件程序，执行对应的调度、映射和管理算法，实现主机接口到存储介质之间的数据访问，以保证数据的可靠性以及对闪存寿命的监控。

2.固态硬盘分类

固态硬盘可以分为两种类型：

(1)一是采用闪存作为存储介质，其具有的移动优点提升了设备的整体性能，而且电源控制不受到其它因素的影响，能在各种环境中良好应用，对个人用户使用较为适宜。

(2)二是采用DRAM作为存储介质，这种类型在当前市场中应用范围较小。应用方式可以分为SSD硬盘与SSD硬盘阵列两种。其具有高性能、使用寿命长的优点，但也存在一些缺点，就是对数据安全的保护需采用独立电源才能实现。

3.固态硬盘优缺点

固态硬盘的优点：

(1)读写性能良好。由于 SSD不采用传统 HDD 的机械结构，因此节省了大量磁头寻道以及盘片旋转的时间，因此现有 SSD 的读写性能无论在用户使用体验上，还是在测试数据上都远胜于 HDD。两者之间的读写性能存在几十至几百倍的差距，并且在随机读写性能上差距最为明显。

(2)功耗低。根据硬盘工作状态的不同，可以将功耗分为：峰值功耗(Peak Power)、读写功耗(Active Power)、空闲功耗(Idle power)和省电功耗(DevSleep Power)。在省电功耗下，SSD 的功耗可以下降到 10mW 以下，满足耗电苛刻的应用场景。并且 SSD 拥有远高于 HDD 的 IOPS，因此相同数据吞吐量下，SSD 的功耗能够节省几百倍。

(3)抗震防摔性能强。HDD 是由电机、磁臂、磁头、盘片和转轴等一系列机械结构组成，在跌落或者震动时，磁头和磁片的摩擦可能导致无法复原的物理损坏。SSD 则是由 PCB和电子元件组成，在跌落时不易产生机械性的损坏，因此更加抗震可靠。

(4)噪声低。由于 SSD 不采用机械结构，也就没有 HDD 因磁盘转动和磁头臂移动产生的噪声，客观上 SSD 是静音的。

(5)重量轻，体积小。非机械的结构还带来了更轻的重量、更小的体积和更多变的外形。

(6)工作范围广。传统 HDD 受限于机械结构，过高或者过低的温度会使金属发生钝化或者膨胀，因此 HDD 的工作温度范围有限。而无机械结构的 SSD 则拥有更广的工作温度范围，一般在-10~70 摄氏度下都可以正常工作。

固态硬盘的缺点：

(1)使用寿命有限。闪存的数据存储是由浮栅晶体管中电子的储存与释放来完成，而每次对存储单元进行编程或擦除，由于电子的隧穿效应，从而磨损氧化层。一旦存储单元多次循环编程后不能达到指定的电位状态，则该存储单元被视为损坏。目前，每单元存储 1bit数据的 SLC(Single Level Cell)闪存芯片的擦除次数在十万次左右;每单元储存 2bit 数据的MLC(Multiple Level Cell)闪存芯片的擦除次数在一万次左右;每单元存储 3bit 数据的 TLC(Triple Level Cell)闪存芯片的擦除次数仅有一千次左右。随着每单元存储比特数的增加，闪存的擦除次数大幅下降。

(2)无法原地更新。闪存块的组织架构中，一个字线对应着一个或者若干个页。而一个块中的所有存储单元都共用一个衬底。因此数据的写入以页为单位，而数据的擦除只能以更大的块为单位。由于闪存是以电子注入浮栅层的形式保存数据，因此在块擦除之前，无法修改原数据。

(3)成本高昂。现有的 SSD 成本远高于传统的 HDD，这也成为了 SSD 在消费级市场中完全取代 HDD 的最大阻碍。现在出现的多比特存储单元以及 3D 堆叠技术极大降低了 SSD的成本，但是相较于 HDD，仍然并不具备优势。

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