固态硬盘相对于磁盘的工作原理是怎样的？

会员1138269

固态硬盘相对于磁盘的工作原理是怎样的？

会员1138349

目前，人们多数使用的是基于Flash闪存的固态盘。相变存储尚在实验室，DRAM固态盘采用常见内存颗粒，数据需要额外的电源才能保存，使用者不多。

固态盘常见接口有SATA（普通PC使用的串行ATA接口）、PCI-Express（常见于显卡设备的接口，特点在于高速）等多种。不同的接口，其实都是为了通用、高速的目的。

Flash的最小存储单元是晶浮栅晶体管，对应于磁盘中的一个bit的存储单元。
磁盘中，利用磁极的不同来标记0,1，当磁头扫过盘面，通过感应电流就可以识别出不同状态，即读取数据；增强磁头的磁性，可以改变盘面记录单元的状态，实现写入数据。
固态盘中，在存储单元晶体管的栅（Gate）中，注入不同数量的电子，通过改变栅的导电性能，改变晶体管的导通效果，实现对不同状态的记录和识别。有些晶体管，栅中的电子数目多与少，带来的只有两种导通状态，对应读出的数据就只有0/1；有些晶体管，栅中电子数目不同时，可以读出多种状态，能够对应出00/01/10/11等不同数据。所以，Flash的存储单元可分为SLC（一个萝卜一个坑）和MLC（2个/多个萝卜一个坑）两种。
区别在于SLC的状态简单，所以读取很容易，MLC有多种状态，读取时，容易出错，需要校验，速度相对较慢。实际MLC的状态识别过程比上述复杂很多，读取一次MLC的功耗比SLC大很多。由于材料本身的缘故，SLC可以接受10万次级的擦写，而MLC材料只能接受万次级擦写操作，所以MLC的寿命比SLC少很多。但是，也是最重要的，由于MLC中的信息量大，同一个存储单元，信息量是SLC的N倍，所以相同容量的磁盘，MLC类型Flach成本更低，存储单元体积更小，这也导致市面上多数固态盘都采用了MLC型的Flash颗粒。SLC由于其特性，仅在高端的高速存储设备中使用。

有了上述介绍，不难理解，固态盘写入，就是改变晶体管里栅中电子数目的过程。读出，就是向晶体管施加电压，获取不同导通状态，对应识别存储数据的过程。

Flash颗粒便是大量这种浮栅晶体管的阵列，一般的U盘中会有1-2粒这种Flash颗粒，视容量而定；在SSD硬盘中，常见会有8-16粒Flash颗粒。

不过，用户在使用过程中，对器件的负面特性并不需要担心太多，生产厂商已经做出了考虑。如，由于单个存储单元的访问次数有限，如果长期在同一个区域重复读写，会导致该存储区域失效，进而影响整块盘的寿命。于是，业界研究了负载平衡技术，将用户的访问请求均匀分布在所有存储单元中，以延长整个盘寿命。而这个“不要在一只羊身上薅羊毛”的事情，就是固态盘控制器的任务了~~~。

呃，暂时就这多吧，其实固态盘读、写过程中还有很多好玩儿的，比方说，存储单元和地址的映射关系，单个存储单元状态转换不可逆等等~~有兴趣的朋友，可以再交流。

所知有限，有些描述可能不够准确，请大家拍砖，我再修改。

会员1138333

补充说一句，现在使用NAND闪存芯片的SSD，最新的我不太清楚，去年春天时，一颗NAND芯片是32G的容量，也就是说128G的SSD，内部是5个NAND芯片做并行读取。

读写的时候都依靠主控芯片来做控制，主控芯片还要对所有的NAND闪存芯片做磨损平衡，保证这帮兄弟要挂一起挂，我买的是256G的，内部是8通道，并发的读写能力比128G又有了接近50%的提升。

至于再大的容量，因为存储容量过大，导致主控芯片保存的地址映射表过大，性能可能会出现持平甚至下降的情况

会员1138319

固态硬盘是无需移动的固态电子元件，可以直接进行数据读取。具体量化的概念就是，一台笔记本电脑在使用传统硬盘时可能需要等待36秒才能让操作系统完成启动，而现在如果使用固态硬盘，则只需等待不到9秒钟。基于这种高性能硬盘的协同工作，CPU的运行效率也会提高，其节省能耗的优点足以使电池延长15%的寿命，而且它更加抗震和轻便。
    传统硬盘在读取及写入数据的时候，硬盘磁头需要花费时间转动并找到数据所在的位置。像唱片一样。

会员1138354

正在通过移动硬盘导入照片，二十多分钟的等待时间看到这个有趣的问题。

前面的知友已经用专业的语言叙述过原理了，我就用这段较为浅显的话拙补一下。

固态硬盘比传统的机械硬盘块的原因不是在于它读取的快,而是在于它找到数据的时间几乎等于0,相对传统的机械硬盘最快的也要0.1秒的寻道时间来说要快多了。
比如搜索10个文件并分别读取,机械硬盘至少需要用1秒的时间来找到这些文件加上读取中数据的传输时间,而固态硬盘找到这些文件连1/10之一秒都用不到,加上读取的速度也要比机械硬盘块一些.这就是机械硬盘速度快于普通硬盘的原因,不过不同材质的固态硬盘的读取速度还是不一样的。
（固态硬盘的存储介质分为两种，一种是采用闪存（FLASH芯片）作为存储介质，另外一种是采用DRAM作为存储介质。）

会员1138269

固态硬盘又闪存芯片和主控芯片组成。
一块固态硬盘其核心为主控芯片，固态硬盘写入/读取数据时，由主控芯片在多个闪存芯片写入（类似磁盘阵列中RAID 0）这样可以达到高速写入/读取数据。
闪存芯片 分为SLC MLC TLC三种
SLC(Single-Level Cell)原理是在1个存储器储存单元(cell)中存放1位元(bit)的资料
MLC(Multi-Level Cell)原理是在1个存储器储存单元(cell)中存放2位元(bit)的资料
TLC(Trinary-Level Cell原理是在1个存储器储存单元(cell)中存放3位元(bit)的资料
其主要区别为，寿命上SLC>MLC>TLC.速度SLC>MLC>TLC
SLC价格较贵，目前主流SSD为MLC

会员1138269

完全看不懂

会员1138354

现在，人们大都运用的是根据Flash闪存的固态盘。相变存储尚在实验室，DRAM固态盘采用常见内存颗粒，数据需求额定的电源才干保存，运用者不多。 固态盘常见接口有SATA(一般PC运用的串行ATA接口)、PCI-Express(常见于显卡设备的接口，特色在于高速)等多种。不同的接口，其实都是为了通用、高速的意图。 Flash的最小存储单元是晶浮栅晶体管，对应于磁盘中的一个bit的存储单元。 磁盘中，运用磁极的不同来符号0，1，当磁头扫过盘面，经过感应电流就能够辨认出不同状况，即读取数据;增强磁头的磁性，能够改动盘面记载单元的状况，完成写入数据。 固态盘中，在存储单元晶体管的栅(Gate)中，注入不同数量的电子，经过改动栅的导电功能，改动晶体管的导通作用，完成对不同状况的记载和辨认。有些晶体管，栅中的电子数目多与少，带来的只要两种导通状况，对应读出的数据就只要0/1;有些晶体管，栅中电子数目不同时，能够读出多种状况，能够对应出00/01/10/11等不同数据。所以，Flash的存储单元可分为SLC(一个萝卜一个坑)和MLC(2个/多个萝卜一个坑)两种。 差异在于SLC的状况简单，所以读取很简单，MLC有多种状况，读取时，简单出错，需求校验，速度相对较慢。实践MLC的状况辨认进程比上述杂乱许多，读取一次MLC的功耗比SLC大许多。因为资料自身的原因，SLC能够承受10万次级的擦写，而MLC资料只能承受万次级擦写操作，所以MLC的寿数比SLC少许多。可是，也是最重要的，因为MLC中的信息量大，同一个存储单元，信息量是SLC的N倍，所以相同容量的磁盘，MLC类型Flach本钱更低，存储单元体积更小，这也导致市面上大都固态盘都采用了MLC型的Flash颗粒。SLC因为其特性，仅在高端的高速存储设备中运用。 有了上述介绍，不难理解，固态盘写入，就是改动晶体管里栅中电子数意图进程。读出，就是向晶体管施加电压，获取不同导通状况，对应辨认存储数据的进程。 Flash颗粒便是很多这种浮栅晶体管的阵列，一般的U盘中会有1-2粒这种Flash颗粒，视容量而定;在SSD硬盘中，常见会有8-16粒Flash颗粒。 不过，用户在运用进程中，对器材的负面特性并不需求忧虑太多，出产厂商现已做出了考虑。如，因为单个存储单元的拜访次数有限，假如长时间在同一个区域重复读写，会导致该存储区域失效，进而影响整块盘的寿数。所以，业界研讨了负载平衡技能，将用户的拜访恳求均匀分布在所有存储单元中，以延伸整个盘寿数。而这个“不要在一只羊身上薅羊毛”的工作，就是固态盘控制器的使命了~~~。 呃，暂时就这多吧，其实固态盘读、写进程中还有许多好玩儿的，比方说，存储单元和地址的映射关系，单个存储单元状况变换不可逆等等~~有爱好的朋友，能够再沟通。你能够把它看作一个超大容量的U盘。当然比U盘的读写速度要高得多，寿数也要长的多，但基本原理是相同的。