数字存储完全指南 04：固态硬盘的参数解读与实际机能_固态_硬盘

我们希望通过最简洁普通的描述，带领大家理解信息储存设备的基本事理，知道那些繁芜的参数，如何挑选购买适宜自己的存储设备，又是如何更好地利用，更安全稳定地保存我们的数据，以及未来我们能够用上什么技能。
另本系列虽然与 aigo 联合发起，但所有内容不涉及任何品牌辅导或哀求的商业营销。

在上一章我带大家从微不雅观的晶体管到宏不雅观的闪存颗粒，让大家详细理解了固态硬盘的事理和构造。
那么这一章我们就综合上一章学到的知识来先容一下我们选购和利用固态硬盘时须要理解到的一些参数，以及如何测试固态硬盘的实际性能和速率，干系的性能参数又代表着什么。

在先容各个参数之前，我想先推举一个比较好用的查看硬盘信息（机器硬盘和固态硬盘都可以，比较好用）的软件给大家 —— CrystalDiskInfo，看名字大家都该当能猜到它是和 CrystalDiskMark 同一家出的软件，完美继续了它家软件的特点：界面大略，功能简洁好用，有二次元皮肤。

CrystalDiskInfo 的界面

可以看到无论是固态硬盘还是之前先容的机器硬盘，它都能读取到比较详细的信息，基本可以覆盖我们下面要先容到的参数了。

不同于机器硬盘基本上快大一统成 SATA 接口，只有少部分企业级在用一些分外的接口，固态硬盘在接口方面可谓是群魔乱舞，不同接口对应的协议和终极的速率也是各不相同。
不过等到固态硬盘发展到像机器硬盘那么成熟之后，这个征象也会逐渐消逝，比如现在 M.2 接口就逐渐成为固态硬盘接口的主流，估计往后能像 Type-C 那样统一固态硬盘领域。

目前固态硬盘的尺寸也像接口那样五花八门。
为了跟之前的硬盘位硬盘架通用，早前固态硬盘常日会设计成跟 2.5 寸机器硬盘一样大，用的也是 SATA 接口。

aigo 的 2.5 英寸 SATA 固态硬盘与机器硬盘的大小比拟

利用 SATA 接口的固态硬盘大部分被设计成和机器硬盘通用尺寸和接口。
如果你手边刚好有一个 SATA 固态硬盘，我非常鼓励你试一下把它拆开来，大部分固态硬盘的外壳都没有螺丝，直接用卡扣固定，拆下来之后你就会创造，实在真正储存和电路部分只有一小块，剩下的都是空的：

拆开的 SATA 固态硬盘，实际储存部分只有一小块

乃至有些商家还会给空空的地方贴一些海绵或者配重块，来让整块固态硬盘手感好一点。
外壳纯粹便是为了兼容条记本或者台式机里的 2.5 寸硬盘位。

由于 SATA 接口和走 SATA/AHCI 协议的接口速率上限被限定在 700MB/S 旁边，以是新的固态硬盘都会选择利用 M.2 接口或者直接插 PCIe 槽。

主板上的 M.2 接口

我们在购买 NVMe 固态硬盘或者把它们装到电脑主板上时，常日都会看到类似于 22XX 4 个数字的参数，这个就表示固态硬盘的尺寸。

22=22mm，也便是固态硬盘宽度是 2.2 厘米的意思，后面两个数字便是固态硬盘的长度，常日会有 20，42，60，80 等常见长度，以毫米为单位。
我们购买的时候一定要先看看自己设备上的 M.2 接口预留出了多少空间，免得太长放不进去。

M.2 接口上常日也会标注出长度数字

至于 2220 长度的固态硬盘估计大部分人都没见过，在早前比较常用，如果你现在在条记本或者其他地方找到这个接口，大部分时候实在是给 WiFi 模块用的。

在有些设备上还会利用 mSATA 固态硬盘，虽然它的缺口和 NVMe 固态硬盘一样，但是宽度比较宽，以是接口是不通用的。

金士顿 Kingston 的 mSATA 固态硬盘，图片来源：Amazon

在先容机器硬盘构造事理的那一章，我们已经理解到接口，协议，和总线的联系和差异。
这一章我们先容固态硬盘接口时可以顺便轻微复习干系的知识，同时拓展先容一下它们仨。

先来大略复习一下：

机器硬盘一样平常利用的便是 SATA 总线或者，然后利用 SATA/AHCI 协议来和设备其他部件沟通，但放在固态硬盘上事情就有一些繁芜了。
在本小节开头，我们也提到目前固态硬盘的接口协议等等种类还比较多，也让很多用户稀里糊涂买到了不适宜自己的固态硬盘或者速率没有达到设备上限的固态硬盘，摧残浪费蹂躏了额外的韶光和性能。

比如看起来是 M.2 接口的 B Key 固态只能走 SATA 协议

我们先来说一下总线，目前我们民用储存设备常见到的总线有 SATA 总线、PCIe 总线和企业级 SAS 总线（如果你用一些做事器主板的话，可能会有）。
之前我们理解到 SATA 总线一样平常是给机器硬盘利用，而且速率上限比较低，而 SAS 总线又是企业级利用比较多，那么除了低速的固态硬盘走 SATA 总线，当代的 NVMe 固态硬盘一样平常都是走 PCIe 总线了。

这三种总线的速率，上面是 PCIe 总线，下面是 SATA 和 SAS 总线，图片来源：维基百科

而协议方面孔前民用的也是只有比较少的几个，SATA/AHCI 协议，MVMe 协议，SCSI 协议（同样是企业级做事器用的比较多），没错，我们常看到的 NVMe 固态硬盘中的 NVMe 指的便是这个硬盘利用的协议。
高效的协议能让总线满效率运行，跑满总线的带宽，这也是 NVMe 固态硬盘能那么快的缘故原由。

和大略的总线协议不同，固态硬盘接口方面可就繁芜多了。
最根本的便是我们常见的 SATA 接口，还有为了条记本等便携式设备引申出来的 mSATA 接口，还有固态硬盘专享的 M.2（NGFF） 接口，SATA Express（SATAe） 接口，PCIe 接口，乃至还有不常见的走 SAS 总线的 SAS 接口与 U.2，AIC 接口等等，这些接口各自走前面的 3 个总线和协议，大概像是这个样子：

机器硬盘和固态硬盘不同接口对应的总线协议

怎么样？是不是以为很繁芜？没紧要，接下来我就来带你实际从不同接口的固态硬盘出发，简大略单就记住它们的关系。

在逐个先容之前我先说一下总体情形，和机器硬盘物理速率上限较低，以是不太须要考虑协议和总线速率的情形不同，对固态硬盘，特殊是对当代高端固态硬盘来讲，不同接口协议总线已经开始可以限定固态硬盘的速率发挥了。

这里又要重新强调一下之前讲过的木桶效应，固态硬盘终极速率取决于接口协议总线最慢的部分。
但常日厂家都会担保速率和协议达到哀求，才会推出对应的固态硬盘，以是我们利用的时候，常日只须要担保它走的总线速率足够就可以满速运行。

SATA 接口是大部分人刚用上固态硬盘，乃至现在机箱里面唯一的固态硬盘接口类型。
固态硬盘刚开始遍及民用的时候算是比较贵重的数码产品，每 GB 比起机器硬盘乃至要贵上好几十倍。

2013 - 2020 固态硬盘每 TB 价格走势

这导致那个时候没什么人用固态硬盘，加上那个时候固态硬盘速率也没有现在那么快，还没打破 SATA 总线上限，以是主板厂商并不会专门设计一个专供固态硬盘利用的接口。
那个时候的固态硬盘只能是连续利用 SATA 接口，利用 SATA3.0 协议。

同时那个年代的打算机机箱常日只设计了给机器硬盘的硬盘位，以是就像我们上面提到的纵然固态硬盘的储存颗粒只有小小的一颗，也是要用一个 2.5 或者 3.5 寸硬盘那么大的壳子来包住它。

壳子里面的紧张部分就很小一块

固态硬盘的全面遍及最早是在条记本上，之前条记本放机器硬盘的做法是把 SATA 接口焊在主板上，然后在主板上留一个 2.5 寸机器硬盘那么大小的位置。
但固态硬盘本身只有很小的一个，也不须要机器硬盘那么高的供电，没有必要用 SATA 这个电源部分就占了一半的接口，跟没有必要留 2.5 寸机器硬盘那么大的位置，加上那个时候超极本超薄本等轻薄设备的观点兴起，以是主板厂商就设计出了 mSATA 接口。

条记本上的 mSATA 接口，图片来源：Reddit 用户

它和我们现在见到的 M.2 接口已经非常相似了，不过仍旧是走的 SATA 协议和总线，你可以把它理解为 SATA 接口的迷你版，毕竟 mSATA 便是 mini SATA 的缩写，这个时候厂商终于可以把固态做到得当的大小。

不过到现在这个接口基本上已经没有什么条记本在利用，都用上了更新的 M.2 接口，如果新条记本里面还有这个接口，常日上面插的都是无线网卡而不是固态硬盘。
倒是很多移动固态硬盘内部还在利用 mSATA 接口转 USB，毕竟大部分人对付移动硬盘的速率需求并不高，能超越 SATA 速率的 USB3.2/USB4 也还没有遍及，厂商没必要用上对硬件哀求更高的协议和接口。

条记本上常见的英特尔无线网卡，一样平常还会带蓝牙，这个型号是 AX200

其余英特尔还推出过一个叫做 SATA Express 的接口，他可以直接插两个 SATA 来走 SATA 协议，也可以用全体接口走 PCIe1/2，不过这个东西接口还是太大，速率上限提升也不高，只出过几款对应的主板，连支持的设备都没有出就短命了。

随着固态硬盘的速率越来越高，这两个接口已经远远无法知足日益加快的固态硬盘，以是厂商必须设计一个专门用于固态硬盘，并且可以直接与速率最快的 PCIe 总线互换的接口。

专门用于固态硬盘，并且可以与速率最快的 PCIe 总线互换的接口，说的便是我们本日常见的 M.2 接口了。
M.2 是我们比较常听说的名字，但它实在叫做 NGFF（Next Generation Form Factor），翻译成中文便是次世代接口，后来被改名叫 M.2，可能是以为这个接口不可能一贯次世代吧。
「2」便是第二代的意思，「M」则是我们下面提到的 M.KEY，表明接口的形状，中间用点隔开表示它们俩是不同的参数。

M.2 接口作为现在和未来的主流接口，自然有向后兼容，既可以利用 SATA 协议也可以利用 NVMe 协议，由于支持协议浩瀚并且接口繁芜，M.2 接口通过接口上的缺口来确定协议类型，由于不同缺口像钥匙那样，以是叫做 KEY，M.2 接口有从 ABCDEFGHJKLM 这么多种 KEY，KEY 对不上是插不进去对应接口的（真就钥匙呗……）。
不过倒不用担心太过繁芜，由于我们日常只能看到两种：M KEY 和 B KEY。

不同 M.2 KEY 的用场，图片来源：维基百科

如果我们不雅观察自己的 NVMe 固态硬盘，会创造缺口都在右边，这个便是 M Key，如果插槽右边有对应的突出就可以插进去，常日它们便是利用 NVMe 协议走 PCIe 总线。

而 B KEY 的缺口则是在左边，插进对应的插槽之后常日只能走 SATA 总线。
其余还有同时有两个缺口的固态硬盘，这种便是 B&M KEY，既可以走 SATA 总线也可以走 PCIe 总线。
不过一样平常来讲这种类型都是 SATA 或者 PCIe2 居多，速率上限不高。

硬盘转接卡上的 M KEY，B KEY 和对应的 M.2 接口

主板上的位置寸土寸金，以是一样平常我们现在看到的主板只会保留 M KEY 的 M.2 接口。
大家购买固态硬盘的时候也要认清是哪种 KEY，如果是新设备建议只购买 M KEY 的固态硬盘，免得到时候插不进去或者插进去却只能走 SATA 总线。

A/E KEY 便是我们上面提到 2220 这种无线网卡比较常用的 M.2 接口所用的 KEY 类型。

利用 M.2 接口的无线网卡，图片来源：淘宝

NVMe 协议中的 NVM 实在便是我们之条件到的非易失落性储存器英文，全体名字可以大略理解为非易失落性储存器掌握协议。

既然 M.2 接口的高速固态硬盘利用的是 NVMe 协议走 PCIe 总线，有些厂商干脆就把固态硬盘做成 PCIe 接口，插到 PCIe 插槽插利用。
这便是 PCIe 固态硬盘，用的一样平常也是 NVMe 协议。

比如英特尔的高端 AIC 固态硬盘一样平常都是 PCIe 接口

上面先容的都是我们日常比较常见的一些固态硬盘接口类型，下面大略先容一下比较少见的接口，这些接口一样平常都是企业级或者做事器利用比较多，如果我们利用做事器主板的话，还是有机会瞥见的。

SAS 和 U.2 这些都是 SATA 接口改过来的接口，目的便是为了兼容 SATA 硬盘的同时能够用上其他协议总线。
比如 SAS 就可以有做事器常见的 SCSI 总线，U.2 可以用 NVMe 协议走 PCIe 总线。

SAS 和 U.2 接口的样子

SATA 硬盘可以插到 SAS 和 U.2 接口上，反过来 SAS 硬盘和 U.2 硬盘则不能插到 SATA 接口上。

AIC 便是 PCIe Add in Card 的意思，实在就和 PCIe 固态差不多，也可以直接插在 PCIe 接口上利用，紧张是由于做事器上有很多设备都比较老，用不了其他接口，插PCIe 是最直接的。

aigo 的 AIC 企业级固态硬盘

接下来我通过实际的例子来说一下不同接口的固态硬盘的速率上限，首先 SATA 这类接口就不用说了，加上损耗最高 600MB/S。

B KEY 的 M.2 接口与速率上限的关系

M KEY 的 M.2 接口与速率上限的关系

CrystalDiskInfo 上查看储存设备的传输模式

比如常见的 NVMe 固态硬盘走 PCIe 3.0x4，那么速率上限便是 4GB/S，如果是比较贵的 PCIe4.0 NVMe 固态硬盘速率上限则是 PCIe4.04 也便是 8GB/S。

aigo PCIe4.0 P7000 固态硬盘（1 TB）的速率最高可以到 7GB/S 旁边

虽然固态硬盘利用的接口协议总线决定了读写速率的上限，但固态硬盘实际能跑多快，还是要看颗粒的质量还有主控算法。

这几个名词算是我们购买固态硬盘，或者看其他人评测时最常提到的参数了，如果是后两个颗粒，常日还伴随着对厂家的鄙视。
但实际上它们都是什么呢？

评测里面提到 QLC 基本上都是骂的

实在常日人们在他们后面加上颗粒是不太严谨的，由于它们从物理上都是由无数相同的浮栅晶体管组成的 NAND 闪存颗粒。
无论是 SLC 还是 MLC 还是后面几个，它们用的储存单元都是一样一样的浮栅晶体管，而差异在于每个浮栅晶体管组成的储存单元，它的状态数量（其它科普常用层数来表示）不一样。

再上一章，我们已经用 TLC 来演示当代固态硬盘 NAND 闪存颗粒的事理，通过给储存单元阈值电压，检测电路是否导通来读取储存单元里面的数据。
其它的几个类型也是类似：

上一章也有的 TLC 检测数据过程动图

现在连 PLC 都快出来了，按照上面的事理一个储存单元就能储存 5bit 的数据。

这样做的好处自然显而易见，同样面积的储存单元，QLC 比起 SLC 能够存放 4 倍的数据，也便是说闪存颗粒的密度提升了 4 倍，这已经是很惊人的差距了，同一块闪存颗粒如果全做 QLC 可以有 1000GB 容量，那么 TLC 只有 750G， MLC 只有 500G，SLC 更是只有 256G 了。

而且由于数据密度提高，相同容量的 TLC 固态价格也和数据密度一样是 SLC 的 1/4 旁边，也便是说便宜同时还变大碗。
这听起来彷佛很美好，那么为什么大家都那么抵制利用 TLC /QLC 储存单元的固态硬盘呢？

首先便是一个储存单元上，分的阈值电压越多读取的时候就要越多次，比如 TLC 读取一次一页的数据就要轮流给 7 个阈值电压，每给一次阈值电压都要一个个检测储存单元是否导通，而 SLC 只要一个阈值电压检测一次，每多一个须要检测的阈值电压，读取速率就会慢很多倍。

多个阈值电压也会带来读取困难后果，上一章我们也讲到不能无限细分预置电压去无限提高容量密度。
纵然只做到 TLC 的级别也会带来阈值电压区间过小的问题，由于我们往储存单元写入数据的时候，并不能精确掌握电子量，如果阈值电压过小电子量又刚好卡在中间，那么数据到底是 010 还是隔壁的 011呢？这个时候就须要 ECC 纠错算法的加入，通过校验数据纠正这个储存单元上的信息然后重新写入精确的数据，这一步又大大减慢了读取速率。

对付 SLC 而言，0,1 两个状态相差的电子量很多，即时跑掉一点也不影响读取；不过当到 QLC 这种，每个状态之间电子量差很小，只须要有一点点电子从浮栅中跑出来，就会让这个储存单元读取的数据变成另一个状态。
而当写入后短韶光内电子跑掉的量大于两个数据状态之间的差，主控就会认定这个储存单元已经挂掉了。
清楚了事理之后，我们很随意马虎就能创造比起 SLC，MLC/TLC/QLC 等等越多层的储存单元挂掉须要的韶光越来越短。

SLC 比拟其它类型储存单元检测数据韶光，写入韶光，擦除韶光和均匀寿命比拟

从 MLC 到 QLC，容量密度越来越高，价格越来越便宜的同时，以上提到的缺陷也会越来越严重。
大略总结便是，在比拟之下 SLC 读写速率最快，数据保存最稳定可靠，寿命最长，比拟之下我们才知道 SLC 除了数据密度低和贵，真的是哪哪都好。
这也不怪大众批评厂商用 TLC/MLC 是「偷工减料」了。

看完上面的部分，很多人可能就以为哎呀，我一定要花很多钱去上 SLC/MLC 固态硬盘，不然总觉得用不了多久也不可靠。

但实在没有必要，我以为只要在商品详情和包装盒上标明储存单元类型（虽然基本没有厂商这么干），然后容量价格比的确够低，那么大家还是值得根据自己的需求去购买的（虽然现在市情上基本没有通盘 SLC 的民用产品了，很快估计连通盘 MLC 的产品厂家都不会再生产了）。

标明储存单元类型的固态硬盘

现在厂商都会利用 DRAM 或者将固态硬盘的一部分空间仿照成 SLC 来加当做缓存来办理 TLC/QLC 的速率问题，而且纵然是 QLC，只要容量足够大并且有一个好的主控，那么我们日常利用每个储存单元的擦写数据可以掌握得很低，只要你不是每天 24 小时一直在写入，基本上也有十几年的寿命（详细的参数不才面会先容）。
以是末了还是要看个人的需求，如果的确对数据可靠性和速率有很高哀求，并且价格不敏感，那的确不要考虑 QLC 乃至是 TLC，觉得大部分时候都可以，详细的我会在选购那章详细先容。

说实话基本很少见硬盘颗粒坏掉的，一样平常都是主控先坏，不然也不会有那么多厂家回收固态颗粒再当做新的卖了。

大厂的 QLC 固态硬盘也还是不便宜

当然也不是说就能无脑买了，某些无良厂商会用回收或者质量差的反正就很垃圾的颗粒和主控弄玉成盘 QLC，然后配上一丁点高质量 DRAM 或者 SLC 缓存当做高配固态卖，这种固态硬盘无论是缓外速率还是寿命，可靠性都一塌糊涂。
。

纵然是大厂也常常会有失落包颗粒这种新闻，以是我们买之前也要搜一下固态型号，看看有没有干系的黑历史；其余相同类型的颗粒在厂家那边还会有原厂颗粒、黑片、白片等差异，详细的我会在选购那章展开讲。

说了这么多，也来到了实战的环节。
这一节我就来教教大家怎么看自己固态硬盘用了什么类型的闪存颗粒，闪存颗粒的质量怎么样。

各位可以拿出自己的固态硬盘来不雅观察一下，或者购买对应固态硬盘之前先网上搜一下对应的照片，闪存颗粒上面一样平常会有一些编码。
当然有一些厂家也会利用没有编码的闪存颗粒，或者把闪存颗粒上的编码丝印刮掉，这种的话想要理解颗粒的详细参数，就只能去咨询厂家了（除非你把闪存颗粒从电路板上拆下来，接上 AlcorMP 这类的软件进行查看编号）。

没有编码丝印的闪存颗粒

AlcorMP 查看闪存颗粒编号

一样平常来讲，不同厂家利用不同颗粒的编码差别会很大，比如正规的大厂一样平常会在颗粒上带有晶圆厂的 Logo，自家的品牌或者产地容量等等。

西部数据 SN550 上面的颗粒便是很清楚

但一样平常我们只须要关注底下或者唯一的编码就行，说实话，闪存颗粒作为和芯片一样的高精尖技能，目前（文章揭橥时）地球上也只有三星、海力士、东芝、镁光、西部数据（闪迪）、我们国家的长江存储霸占了绝大部分闪存颗粒市场，基本上你能看到的固态都逃不掉以上几家的颗粒。

这几家的原厂颗粒长这个样子

如果闪存颗粒上只有一个编号没有其他信息，那么大概率是自封的闪存颗粒。
自封闪存颗粒只有生产出来是在原厂，后续的封装检测均由企业自行完成，以是并不是自封便是不好，品质取决于企业的技能和良心。

像是这种只有一个编号的，便是自封颗粒

如果是原厂闪存颗粒，我们就可以利用 SSD-Z 或者 FlashMaster 这类的运用去得到详细的储存单元类型和颗粒生产信息。
但如果是自封闪存颗粒，只能是拿着这个固态的型号或者编码去问客服或者谷歌一下，没错便是这样子，由于原厂颗粒还好，但是现在固态很多都用上了自封颗粒，也没办法用 flash.top 或者 FlashMaster 这类的运用去查询。

原厂颗粒的查询结果

目前比较好用的检测自封闪存颗粒的方法是利用俄罗斯人 Ochkin Vadim 开拓的 Flash ID 检测工具 来曲线救国，这个工具利用的是固态硬盘主控读取闪存颗粒序列号的命令，得到闪存颗粒序列号后再和内置的数据库比拟得到闪存颗粒真正的编码。

Flash ID 检测工具

至于如何分辨闪存颗粒是原厂颗粒，黑片，白片还是工程版，各家原厂颗粒的命名规则和详细的方法，终极确定一个颗粒的品质。
这个过程并没有准确百分百的方法，详细的我会留到选购这一章再讲。

实在最好的方法还是直接问对应品牌的客服。
一样平常客服都会反馈给工程师，然后得到结果，一次弗成实在想知道的话可以问多几次，一样平常都会有回答。

从物理状态来讲，实在颗粒的擦写次数并不高，以是主控好不好非常主要。
主控的水平关乎同一个颗粒下的读取写入速率，还有寿命等，乃至比闪存颗粒的质量更加主要。
利用相同闪存颗粒的两个固态硬盘，如果一个用好主控，一个用一样平常的主控，不仅读写速率能相差几倍，寿命乃至能相差 10 倍。

aigo P7000 固态硬盘上的主控

主控又被称为 SSD 掌握器，实质上便是一个小型处理器，乃至会有多个核心，也像真正的 CPU 那样有 SRAM 缓存。
和闪存颗粒不同，固态硬盘的主控芯片有很多厂商在做，国外有名的有三星（Samsung）、慧荣科技（Silicon Motion）、群联（Phison）、Marvell（马牌），海内则有华澜微(Sage)、国科微（GOKE）、联芸科技(MAXIO）、得一微电子（YEESTOR）、英韧科技（InnoGrit）、忆芯科技（StarBlaze）、大唐存储（DATSSD）、大普微电子(DapuStor) 等等多家，虽然目前技能还不如国外主控，但也在不断追赶。

三星、慧荣科技、群联、Marvell 的主控芯片

主控里面也是会有一个小的操作系统，很多发热友的「开卡」操作便是给掉盘或者给主控坏掉的固态硬盘修睦后换上新主控刷入新 ROM（固件）的操作。

以 NVMe 固态硬盘为例，主控紧张做以下几个事情：

范例的主控构造

这便是主控最紧张的事情，如 NVMe 固态硬盘每每须要性能比较强的多核处理器，便是由于 NVMe 协议的行列步队长度和深度都比较大，还支持乱序实行。
主控除了像上一章我们提到的那样掌握数据写入读出之外，还要同时实行 FTL 算法，调度算法，缓存算法等等下面提到的事情。

FTL 算法也便是上一章我们提到的物理地址转换成逻辑地址的算法，主控会将不同页物理位置转换成一个逻辑编码组成一张映射表，而且每次写入还要实时更新每一个逻辑扇区的状态。
这样做的好处是文件系统不须要关注实际的物理设备是机器硬盘还是固态硬盘，只须要发送相同的逻辑扇区读写指令，剩下的就交给机器硬盘或者固态硬盘的主控来处理。

映射表本身也是储存在闪存颗粒上的。

不同的 FTL 算法也会显著影响固态硬盘的 4K 读写速率，由于映射表本身须要频繁读写，以是固态硬盘通电后映射表常日是要放到缓存上，也便是要占用缓存空间。
如果 FTL 按页映射，那么 4K 读写速率就会比较好，但是映射表会很大，占用很多缓存空间；如果 FTL 按块映射，虽然不会占用太多缓存空间，但是 4K 读写速率会比按页映射差，实际固态硬盘主控 FTL 算法一样平常是两者的稠浊。

其余，我们之前学到闪存颗粒上的块如果不是空的须要先擦除才能写入，而且每次产出都会对对应的储存单元造成物理的磨损。
以是 FTL 算法还要担保每次写入的都是新的块而不须要先擦除老的块，以减少擦写次数提高块的寿命。

但这样就会造本钱来块上的相同数据变成无效（先把原来块的内容读出来，再和新的数据合并写到其余一个地方，但没有擦掉原来的块，只是在 FTL 表上把原来的块标注为可擦除），以是主控还卖力等到这些有无效数据块累积到一定的数量时，再一次性地把这些块擦除（不同的垃圾回收算法会稍有不同），得到可用的空缺闪存块，这个过程便是垃圾回收，也是主控和 FTL 算法的紧张事情。

其余固态还有一个类似的专有机制叫做 TRIM，这个机制更加极致，如果系统（比如 WIN10）检测到固态硬盘支持这个指令，那么删除数据的时候根本不会发出删除指令，只会建立那个部分的磁盘快照（在空缺块建立快照的速率比擦除那一块再写入要快得多），然后把这个快照交给主控，主控就会在空闲时按照这个快照去逐步擦除对应的块，等擦除完成再关照系统，这样下次系统须要写个数据的时候就可以直接写入对应的块了。

CrystalDiskInfo 可以看到固态一样平常都是支持 TRIM 指令并默认开启

大部分系统都是默认开启这项功能，以 Windows 为例，我们可以通过在命令行里面输入 fsutil behavior query disabledeletenotify 来查看 TRIM 有没有开启。
其他系统也可以搜索一下类似的指令，想要关闭的话也可以通过类似的指令关闭。

通过命令行查看 TRIM 状态，显示已禁用便是开启 TRIM

通过垃圾回收还有 TRIM 指令，不仅可以大大提升固态硬盘的写入速率，还能让所有块的擦除次数只管即便均匀，最大化延长闪存颗粒的寿命。

为了优化性能，固态硬盘会将闪存颗粒安置在多个通道上，每个通道都有一条 I/O 总线来吸收输出数据，每个通道也有一个独立的通道掌握器卖力和主控通讯，并把主控不断发过来的读取写入命令弄成行列步队，然后一条条交给对应的闪存颗粒实行。

由于固态硬盘不像机器硬盘有机器构造，分出多条通道就意味着可以同时实行多条指令，担保固态能发挥最高性能。
而且通道掌握器天生的行列步队也有深度参数，也便是一条行列步队能有多少条命令排队，当代的 NVMe 固态硬盘利用的 NVMe 协议可以支持到几万条行列步队，每一个行列步队更是有几万个命令深度，以是可以同时支持上亿条读写命令，这也是 NVMe 固态硬盘顺序读取能达到 8GB/S 的主要缘故原由。

检讨并改动闪存颗粒上储存单元的缺点也是主控非常主要的一个事情。
如果我们查看闪存颗粒针对企业的解释书，会创造上面还有一个主要的名词 —— （R）BER（Raw Bit Error Rate），也便是 bit 翻转率。

上一章和这一章我们都多次提到，浮栅中的电子是会逐步穿过绝缘层「越狱」跑掉的，这会导致读取时读到缺点的数据，比如 SLC 一个储存单元写入了代表 0 的电子量，由于绝缘层磨损太严重，韶光太久，或者环境温度太高档缘故原由，里面的电子逐步跑掉了大部分，那么在读取到这个储存单元的数据就会变成 0，那便是所谓的 bit 翻转。

BER 指的是一个储存单元涌现缺点的概率，RBER 指的是没有纠错算法时一个储存单元涌现缺点的概率。
为了防止缺点的发生，每次写入数据时主控都会将额外的校验码写到闪存页的额外储存区中，然后定时用校验码合营 ECC 纠错算法检讨缺点，如果创造某个储存单元发生了缺点，纠错算法就会用校验码算出这个储存单元精确的数据重新写入。

由于须要常常纠错，并且每次都有大量的储存单元须要检测，一样平常会在主控内做一个专门用来纠错的硬件 —— 纠错码引擎，包含很多编码器和解码器，也是可以并行打算提高效率。

RBER 是衡量闪存颗粒品质的一个主要特性，也会随着闪存颗粒擦写次数的增加造成绝缘层磨损而变差，呈指数分布。

固态硬盘擦写次数和 RBER 的指数分布对应关系

当一个储存单元经由纠错算法纠错之后，很快又再次出错，这个储存单元就相称于没救了，UBER（Uncorrectable Bit Error Rate）便是指发生不可纠正缺点的几率，当 UBER 大到一定程度我们就可以说这个闪存颗粒报废了，当所有闪存颗粒的 UBER 都达到一定程度，那么这个固态硬盘就报废了。

实在不仅是写入，每个闪存块如果读取多了也会让里面的电子量改变，从而导致数据出错，这个问题叫做读滋扰。

这里也可以看出 TLC/QLC 由于状态太多，更加随意马虎涌现纠错算法都纠错不来的缺点。

我们前面也有提到固态硬盘厂商为了本钱与性能之间做个权衡，会在固态硬盘上放一个 DRAM 颗粒或者让一部分闪存颗粒仿照 SLC 来做缓存，读写数据的时候先写入缓存，空闲的时候再让缓存写入其他速率没那么快的颗粒。

用 DRAM 作缓存常日是 1GB：1MB，这种办法比较好理解，为了防止断电掉数据，很多固态硬盘也加上了电容来给断电之后有韶光让缓存数据写到闪存颗粒上，以是 DRAM 缓存没啥缺陷。
但是现在很多固态硬盘已经是没有 DRAM 缓存，以是我们仔细讲讲动态仿照 SLC 缓存。

上面我们也学到了 SLC 和其它类型储存单元物理上利用的是一样的浮栅储存单元，以是厂家就想到干脆捐躯一部分容量把 MLC/TLC/QLC 固态硬盘的一部分仿照成 SLC，把这部分 SLC 当做缓存来用。
这样厂商就能节省下一个比较贵的 DRAM 颗粒同时让固态硬盘又能小一点点，总体本钱低落不少（至于售价降不降，那就看厂商的良心了）。
很多业内人士和评测博主都不会给没有 DRAM 的固态硬盘太好的评价，由于 DRAM 缓存和 SLC 缓存两者的速率差别实在太大，同时用闪存颗粒的一部分用来做缓存也会让闪存颗粒寿命更短。

当固态硬盘利用 DRAM 时，主控还卖力动态调度 SLC 缓存的空间。
毕竟如果固定用一块地方做 SLC 缓存，每次读取写入数据都要过这部分，质量再好的闪存颗粒也会瞬间暴毙。
以是主控一样平常会动态分配不用的块作为 SLC 缓存，用一段韶光之后再打消 SLC 缓存上的所有数据规复成 TLC/QLC 等其它类型（这个过程一样平常叫做升/降级）。

SLC 缓存除了速率不足快，还有另一个显著的缺陷，那便是缓存容量会随着固态硬盘剩余容量而减少。
比如一个 256G 的 QLC 固态硬盘，厂商如果分配 30GB 的 SLC 缓存，那就要占用 304 = 120GB 的 QLC 空间，当用户把这块固态硬盘用到 256-130+30=156GB 往后，剩下的空间就不敷以分配这么多的 SLC缓存。

良心点的厂商还会额外加点空间补回来，没良心的厂商直接就破罐子破摔，毕竟用户用到 156GB 往后可以通过减少 SLC 缓存容量的办法让用户连续装数据，不过这样子固态硬盘速率就会越来越慢，末了变成 QLC 的真实速率。
很多垃圾固态硬盘被人戏称为大号 U 盘，便是没有缓存往后实际速率会降到连 U 盘都不如，乃至顺序写入都只有几 MB，乃至比不过机器硬盘。

杂牌「大号 U 盘」固态硬盘的缓外速率，图片来源：什么值得买@blackocean

其余现在还有 HMB 等类似的技能，事理便是支持的操作系统可以将运行内存分出一部分来当做固态硬盘的缓存，这样既不用 DRAM 颗粒节省本钱，也避免了 SLC 缓存的缺陷。
不过目前彷佛只有 NVMe 固态硬盘加上 WIN10 1709 以上版本才能开启这个技能。

我手上的西部数据 SN550 宣扬页面就着重宣扬了这个技能

看完上面那这部分，细心的朋友可能就会创造，固态硬盘除了用户数据外，还有很多额外的数据要装 —— FTL 映射表、纠错用的校验码、SLC 缓存等等。

以是厂商常日会把固态硬盘的实际容量做得比标称容量大，根据良心程度大 5%~30% 不等，也便是说 256G 的固态硬盘真正空间乃至能有 332GB。
多出来的这部分空间就叫做 OP 空间（OP= Over Provisioning，便是额外供应的意思）。

这部分空间也是动态的，由主控进行调度。
除了放我们上面说的那些额外数据外，当部分储存单元坏掉的时候，主控还卖力把 OP 空间里面的容量开释到正常用量里，担保用户能利用的总容量不变。
其余多出一部分空间来平衡擦除次数，也可以一定程度上延长固态硬盘的寿命，如果有 30% 容量的 OP 空间乃至可以将固态硬盘寿命延长 50% 以上。

一些玩固态硬盘的发热友，所谓的开盘个中一部分操作便是用分外的工厂软件把这部分空间开出来，得到额外的免费容量。
想折腾手上又刚好有空闲固态硬盘的朋友可以自己去找下对应品牌的工厂软件玩一下。

东芝的固态硬盘管理软件可以很方便地调度 OP 空间

至于我们如何查看缓存容量和 OP 空间大小，OP 空间一样平常须要对应品牌的工厂软件才能看到，缓存容量则是要通过实际测试跑出来，下面实际测试部分，我会仔细教大家怎么做。

至于闪存颗粒接口标准和主控之间的交互协议目前则有 ONFI/Toggle 两种，厂商也环绕这两个协议组成了同盟，ONFI 协议联盟主要有英特尔，镁光，海力士；Toggle 协议紧张有三星和东芝，ONFI 协议紧张便是为了对抗三星东芝的垄断而出身的，背后也有一段故事。
这个协议的详细还有它们背后的故事，我在这里就不细说了，感兴趣的朋友可以看看干系文献里面的内容，或者自己去找找。

看到这里我们已经理解的主控常常用的事情内容，算法越高等每个部分效率越好，而更高等的算法对主控性能的哀求就更高。
相信大家对主控性能和算法质量的主要性有了更加深刻的理解。

就像 CPU 须要散热风扇一样，现在固态硬盘主控性能日益提升，和颗粒产生的热量一起已经须要散热马甲来压住，等往后乃至还要给固态硬盘专门准备散热风扇了。

温度上来后 PCIe4.0 的固态硬盘速率立马就下去了

在固态硬盘部分，我们反复先容到擦除对闪存颗粒寿命的影响响，实际上有专门的参数去量化固态硬盘的寿命，便是 P/E。

一个 P/E 便是将全体固态硬盘上所有的块擦除一次，如果一块固态硬盘产品参数上写着 10000 P/E，那就意味着将这块固态硬盘产出 1 万次后，里面的储存单元将无法储存电子，也便是这个固态硬盘的寿命。

常日 SLC 固态硬盘的 P/E 在 100000 次以上，MLC 固态硬盘在 10000 次，TLC 固态硬盘在 3000 次，现在越来越多的 QLC 固态硬盘更是只有可怜的 1000 次以下（金士顿 Kingston，2021.04）。

听起来是不是比想象中要少多了，有些朋友乃至会疑惑 QLC 固态硬盘到底能用多久。
但上面我们先容主控事情内容的时候，所有事情内容末了要实现的效果，险些都有减少块磨损这一项，为了减少磨损做的操作统一起来叫做磨损均衡。

原来 P/E 指的是每个储存单元擦写一次，但由于有磨损均衡在，精良的 FTL 算法和 OP 空间让每个储存单元都能只管即便均匀擦写，以是 P/E 就变成了将全体固态硬盘上所有的块擦写一次。

我们用实际场景来看看，如果一个 512G 的固态硬盘，每天写入 20G 的数据，那么：

看起来是不是除了 PLC 以外还好，但所有类型的固态硬盘实际寿命都会更长。
首先逐日 20G 的写入量，纵然以系统盘来讲也算是比较多的，除非你每天安装卸载很多软件游戏，或者高清影音文件，不然用不了那么多。

其次按照上面的打算，大家有没有创造容量越大寿命越长，以是如果你用的是大容量的固态硬盘，无论是什么类型的颗粒基本都不用担心寿命的问题。
以是很多人买固态硬盘关注 P/E 循环擦写次数，实在没有太大意义。

当然，如果按照其余一种打算方法就会比较惊悚，那便是连续写入，便是 24 小时不断写文件进去固态硬盘，按照这种打算方法 QLC 只须要三天就会挂掉。
这种场景民用领域比较小众，但还是有的，比如挂 PT 下载或者做监控和直播，这种情形就千万不要选择 SLC 以外的固态硬盘了。

实在固态硬盘写入还有一种叫做写入放大的问题，首先便是上面提到的空闲时 GC 垃圾回收还有 TRIM 机制造成的无效数据搬运，增加擦写次数的问题；其余当用户利用固态硬盘大部分容量之后（比如 512GB 用了 400G），只剩下一小部分可用空间来装新数据，如果这个时候用户就不动前面这 400GB 然后不断删除再写入新数据，这个时候主控再怎么做磨损均衡，也只能把数据写在那 100GB 的闪存块里，导致这 100GB 闪存块擦写次数要比剩下的 400G 多得多。
就会让固态硬盘实际寿命短不少，剩下这部分空间也随意马虎涌现缺点，不断纠错导致读写速率低落，这也是固态硬盘利用容量多之后掉速的缘故原由之一。

与其关注 P/E，写入量更为主要，这点是有厂商背书的。
虽然民用固态硬盘一样平常不会标出估量写入量，但企业级固态都会标出 TBW/DWPD，而且会以这个作为保修的标准之一。

TBW（TB Write）便是固态硬盘的总写入量，一样平常都会写在厂商保修条款里面：

单位便是 TB，一样平常保修年限和 TBW 以先到的为准。
TBW 单位是 TB，别以为普通用户用不了这么多，这里放个只挖了几个月虚拟货币的固态硬盘参数给大家开开眼：

挖了几个月矿的西部数据 SN550，读写都快 1200TB 的固态硬盘你见过吗

更别说企业用户了，以是对付写入量更大的企业用户还有其余一个参数 DWPD，这个参数代表每天通盘写入次数，也便是每天写满多少个硬盘容量。

DWPD 一样平常只有用料十足卖的贼贵的企业级固态才敢这么标，民用级固态可不敢这么玩，拿我们上面举例的 512GB QLC 固态来讲，与普通企业级硬盘 10DWPD 也便是每天写 10 个盘容量来算：512150/5120=15 天，半个月就能把这个盘干废了，以是知道为什么买二手硬盘要小心小心再小心了吧。
而企业级固态这么玩还能有几年的保修时长，足以看出颗粒和主控品质的差距。

三星关于 DWPD 和 TBW 的先容

TBW 除以固态硬盘本身的容量就可以转换为 P/E 次数，DWPD 乘以保修时终年夜概就可以得到 TBW。

总体来讲，一块闪存颗粒或者说固态硬盘的寿命因此颗粒类型为基底，好的颗粒质量和主控算法能在此根本上让寿命延长。

看到这里很多朋友是不是已经迫不及待想知道自己固态硬盘的剩余寿命了，实在固态硬盘主控都帮我们统计好了读取和写入量。
利用 CrystalDiskInfo 这类软件就可以直接看到总写入量和读取量，然后再查看你的固态硬盘对应的产品参数，结合颗粒类型就可以算出这个固态硬盘的康健程度和剩余寿命。
其余说一下 CrystalDiskInfo 左边的康健度实在大概也是这么算出来的，不过倾向守旧，实际数值会比这个差，CrystalDiskInfo 显示 60% 以下基本就可以当做寿命快到了。

CrystalDiskInfo 的康健度和总写入读取量

按照我用来做系统盘的普通 NVMe 固态硬盘来讲，已经利用了得有两三年了吧，目前写入量 18401GB，换算成 P/E 大概是 71，按照 TLC P/E 来讲才花费了 14% 的寿命。
这便是我一个日常用户大概的利用情形，以是说与其担心颗粒寿命不如担心一下主控能不能挨这么久，毕竟大部分固态坏掉的都是主控，颗粒还能被厂商回收起来再次利用。

干系文献：

[1]. 固态硬盘的紧张尺寸标准可以参考环球网络储存工业协会 SNIA 的先容。
[2]. NVMe 协议以及对应掌握器的详细情形，可以参考这份 NVM Express 官方的开拓者文档。
[3]. 查看储存颗粒详细参数可以上 https://www.flashinfo.top/ 这个网站或者利用 FlashMaster，其余这里也放一份俄罗斯人 Ochkin Vadim 制作的 Flash ID 读取工具。
[4]. 闪存颗粒的生产过程可以看一下镁光官方在 YouTube 上传的视频「Making Memory Chips – Process Steps」。
[5]. ONFI 与 Toggle 协议的先容可以查看各自的官方文档「ONFI Specifications」和 「TOSHIBA memory Toggle DDR1.0 Technical Data Sheet」。
[6]. 各家固态硬盘更新固件，还有开盘的工具：铠侠（东芝）固态硬盘固件管理工具 Kioxia Storage Utilities，三星固态硬盘管理工具 Samsung SSD Magician Software，西部数据固态硬盘管理工具 WD SSD Dashboard。
[7]. 未来我们能买到的便宜的 PLC 颗粒的先容。
[8]. 关于我们常瞥见的 BiCS4 3D NAND 名词可以参考铠侠（东芝）官方的先容

理解完对应的参数之后，我们就来到了实际测试环节了。
在这个环节利用的软件和基本参数反响的意义与机器硬盘部分都差不多，有一些在固态硬盘特性加持下会有一些不同。

但我们须要知道的是，和机器硬盘直接跑就能得到比较准确的速率不同，固态硬盘在不同负载和扇区大小的情形下，性能都会有明显的差别。
除此以外，不同的文件系统，不同的CPU，不同的内存主板供电，乃至是不同操作系统的格式化方法等等都会影响到固态硬盘的实际性能，有时候带宽足够固态硬盘也会跑不出标称的性能，最主要的还是散热，不同的散热对高端固态硬盘的性能有巨大的影响。

也正由于如此固态硬盘的标准测试方法，一贯都众说纷纭，特殊是行业同盟或者业内给出的测试方法每每过于繁芜，哀求很高，对付普通用户不太适用。
这种繁芜程度也让固态硬盘的国标测试方法直到最近才出来（GB/T 36355-2018，2019 年生效）

固态盘测试国标 GB/T 36355-2018 封面

但国标测试方法对普通用户而言还是有点繁芜，以是常日用户自己利用的时候，只须要按照我下面给的方法测试一下，靠近标称性能就足够了，不过这种颠簸也成为很多无良厂商混用主控，偷偷改换内存颗粒的借口。

测试环境：AMD 5600X + 华硕 B550M-PRO + 海盗船复仇者 8G2 3200Mhz，室温 27℃ 空闲固态硬盘无散热马甲（吐槽一下华硕主板 PCIe3.0 M.2 接口有散热马甲，PCIe4.0 M.2 接口反而没有就离谱），新建大略卷关闭文件压缩。

测试方法大略总结便是：空盘，半盘，和满盘测试。
在这部分我们依旧利用 ASS SSD Benchmark 和 CrystalDiskMark 这两款软件。

把稳，以下测试基本都是最极度的情形，实际利用情形会比测试结果好。

我们以 aigo 性价比 SATA 固态硬盘 S500 和高端 NVMe4.0 固态硬盘 P7000 为例：

首先是两个盘刚刚格式化之后，或者容量为空的时候，开始用两个测试软件跑一次测试。

SATA 固态硬盘 S500 空盘测试结果

NVMe4.0 固态硬盘 P7000 空盘测试结果

接下来我们可以用手头上的大文件，比如电影或者游戏安装包等等来把硬盘的容量用到一半，接下来再进行同样的测试。

SATA 固态硬盘 S500 半盘测试结果

NVMe4.0 固态硬盘 P7000 半盘测试结果

末了我们把所有的固态硬盘容量用到只剩 50GB 旁边，再进行末了一次测试。

SATA 固态硬盘 S500 满盘测试结果

NVMe4.0 固态硬盘 P7000 满盘测试结果

如果你只想测试不同容量下的日常速率，每次填满到目标容量之后等待 0.5~1 个小时让缓存容量规复（上面测试便是这种）；如果你想测试固态硬盘缓存外的极限速率，那么这几次测试过程最好是连续的，其余如果你想得到更加准确的数据，可以把软件跑的数据量从 1GB 提升到 10GB，但是测试韶光会长很多很多。

测试过程从头到尾不要让其它硬盘占用带宽，同时建议打开 CrystalDiskInfo 或者类似软件来实时监看固态硬盘温度，如果温度过高，性能低就不关固态硬盘本身的事了，须要我们自己加强散热。

之以是我们要这样测试，是由于厂商对付固态硬盘常日标注的都是空盘 1GB 测试容量下连续读取的速率，也便是最空想情形下最好的那个数据。
我们日常利用基本上不会有这种良好的场景（比如你不会买一个固态硬盘一贯让它空着吧，也不会每天都只复制单个 1GB 旁边的文件吧）。

我们分为空盘，半盘和满盘来进行测试，不仅可以仿照日常利用固态硬盘各个阶段的实际场景，满盘容量加上连续的测试也可以让 DRAM 和 SLC 缓存都被用完，测出真正的缓外速率，看看厂商的颗粒主控质量。

如果一个固态硬盘跑分和官方标称的速率差不多，并且空盘半盘满盘三个状态下跑分速率都没有明显掉速，或者只有满盘状态下才会有不严重的掉速，那么这个盘的质量还是很不错的。
如果半盘的情形下开始掉速，但不严重，那么这个盘的质量还可以。
如果半盘或者写入量大一点就开始严重掉速，那么这个固态硬盘的质量就须要好好考虑了。

上一个测试，算上填满容量的韶光须要蛮久的，特殊是当一些固态硬盘缓外速率比较慢的时候，全体过程还是挺煎熬的。
而且要进行 5，6 个步骤，还挺麻烦。
如果你想要大略直接一点就能测出最好的速率和缓外速率，顺便还能大概估算出缓存容量，那么可以试试利用 HD Tune Pro。

HD Tune Pro 界面

HD Tune Pro 原来是为测试机器硬盘而设计的，以是对付固态硬盘的测试数据仅供参考。
但它有一个优点，可以设置自动写入不同类型的文件直到达到特定的硬盘容量来测试。
并且测试的结果有很明确直不雅观的图表，这样就很方便，我们看出缓存内和缓存外的速率，通过跌下来的那一瞬间，我们还可以判断出固态硬盘大概的缓存容量。

SATA 固态硬盘 S500 写速率与缓存容量

SATA 固态硬盘 S500 读速率与缓存容量

NVMe4.0 固态硬盘 P7000 写速率与缓存容量

NVMe4.0 固态硬盘 P7000 读速率与缓存容量

HD Tune Pro 的利用有一点须要把稳，便是须要硬盘没有被格式化而且没有分区，不然选择写入的时候就会提示写入已被禁用。
如果已经建好分区卷，可以在 Windows 的磁盘管理里面选择对应的磁盘右键选择删除卷就可以了。
其余软件默认的块大小是 64KB，与其他测试软件比拟时块大小要对应才可以。

对应的固态硬盘要未分配才行

很多同学以为这样子测试耗时也比较长，不如我直接拿大文件来复制粘贴测试算了。
虽然这样子也能测试呈现实的利用场景，但条件是你必须担保大文件所在的原始盘读取速率要大于目标盘的写入速率，无论你是测 4K 还是连续读写都是一样。
比如极度一点，你从一个机器硬盘复制 50GB 的电影到 NVMe 固态，那么你测出来的写入速率就只有 100MB/S 旁边，之以是利用测试软件，便是由于测试软件它的测试文件是天生在运行内存里的，速率担保能达到最快。

担保原始盘比目标盘快的情形下，我们只须要在原始盘准备大约 30~50G 的单个文件和 1000 个小文件（比如图片或者小说），就可以通过反复复制查看缓存内与缓存外的速率了。

空盘情形下，如果速率再复制某个文件的时候溘然掉下来，那么这时候查看固态硬盘已用容量，大概便是固态硬盘缓存的大小了。

有些朋友可能会问了，我们日常利用固态硬盘基本都没有这么大的文件或者这么永劫光的读写，那么测试缓外速率和缓存容量还故意义吗？

不管我们自己跑，还是查看别人的评测，缓存容量都是很有必要测试的一项，虽然一样平常缓存我们用户日常也够用了，常日也不会有很多写入超过缓存大小文件的场景。
不过如果是电影文件或者安装系统游戏的时候，还是有可能跑出真实速率，以是我们平时也是要测试固态硬盘缓存外速率的，如果缓存外的速率特殊烂，那这个固态用料和厂商的良心也好不到哪里去。
而且首先既然缓存是比较快的，那么同样价格买到的固态硬盘，缓存容量和缓存外速率自然是越大越好。

上面几种测试方法，一样平常都是给用户或者媒体大略测试一下利用的，想要查看更详细准确的数据或者做更专业的测试，可以利用 FIO 等这类专业的储存设备测试软件，不过它们常日没有安装包下载，须要自己根据利用平台去编译源代码，利用的时候也是要用命令行，普通用户用我推举的软件方法去测试就足够了。

干系文献：

[1]. 英睿达 Crucial 官方的大略固态硬盘测试方法。
[2]. 国家标准 GB/T 36355-2018《信息技能 固态盘测试方法》[3]. 希捷科技 Seagate 的固态硬盘性能测试方法。
[4]. JEDEC 固态技能学会揭橥的固态硬盘测试标准和固态硬盘负载测试标准。

到这里你已经基本上理解完了机器硬盘和固态硬盘的事理构造，还有常见的参数。
这一小节我们就来比拟一下它们两个之间的优缺陷，以及推举的利用场景。

以下谈论的优缺陷均截止于文章发布前，谈论的设备仅限民用遍及的储存设备。

尺寸方面固态硬盘十分占优，纵然是 2.5 英寸机器硬盘制作成的移动硬盘，加上保护方法等外壳仍旧会比银行卡大上不少。
而固态硬盘只须要将颗粒和电路板集成度做高，就可以做得非常小，纵然是比较大的 2280 NVMe 固态硬盘加上外壳，体积仍旧只有机器硬盘的几分之一。

以是固态硬盘十分适宜放到条记本，平板等等便携式设备里面。
而机器硬盘现在的用场越来越倾向大容量的存储设备，比如台式机和 NAS。

储存设备价格常日因此每 GB 多少元为标准。

机器硬盘方面，随着 16TB 乃至 18TB 机器硬盘的涌现，让机器硬盘的每 GB 价格降到了一毛多旁边，这个价格是固态硬盘，暂时还追不上来的。

但是通过利用 QLC 颗粒还有其他一些技能，固态硬盘的价格也迅速低落，现在每 GB 价格低的也只有 5 毛不到。

容量方面也是类似，目前机器硬盘的容量在 20TB 旁边，而固态在 8-12TB，虽然未来两个类型都会有厂商推出更大容量的产品（机器硬盘和固态硬盘都有 100TB 的产品问世了），但高容量都会带来一些妥协的问题，比如机器硬盘的叠瓦和固态硬盘的颗粒速率与寿命。

这方面便是固态硬盘的天下了，机器硬盘的机器构造决定了它的速率达不到太快，每次读取和写入都须要几次等待和物理移动，完成每次要求都要几十毫秒；固态硬盘的全电气化和量子隧穿效应让读写 I/O 速率可以达到纳秒级别。

其余也大家有没有创造，由于读写都是相同的机器构造和类似的事理，机器硬盘是不分读取写入速率的，读取和写入常日都差不多；而固态硬盘由于读写事理和实现方法稍有不同，导致读取和写入速率常日都是不一样的。

耐用性方面也是固态硬盘比较占上风，还是由于固态硬盘没有机器构造，以是不会由于震撼跌落影响事情，把机器硬盘的磁头臂离盘面只有几十纳米，事情的时候一旦跌落或者有大的震撼，磁头臂很随意马虎就刮到盘面，直接把触碰部分的数据报废。
纵然机器硬盘储存数据的寿命比较长，但日常利用的情形下，机器硬盘和固态硬盘的寿命都因此 10 年为单位，以是这方面不用太多考虑。

但数据规复方面是机器硬盘的强项，一来是机器硬盘删除数据不是直接删除，而是先标记对应区域可以写入。
这样在这块区域没有新的数据写入之前原来的数据还在上面，可以通过分外的方法提取出来。
纵然有新的数据覆盖写入，之前的磁颗粒还会残留一些「数据阴影」在上面，技能比较高的数据规复公司还是有可能规复数据（详细内容会在数据规复章节先容）。

固态硬盘就不一样了，写入之前须要先擦除块，擦除之后块上的所有储存单元的电子都跑掉了，加上垃圾回收机制和 TRIM 功能会在空闲时把块擦除，以是一旦数据被覆盖，除非第一韶光拔出固态硬盘断电，不然基本上是没有可能规复回来了。
SLC 可能还有牛逼的数据规复公司根据残留电子量推断原来的数据，MLC 以上的多层储存单元基本上没戏了。

机器硬盘和固态硬盘都会掉速，但是缘故原由却不一样。
机器硬盘掉速紧张是在文件碎片方面，而固态硬盘掉速紧张则是由于缓存。
但纵然固态硬盘用到缓存外，我们日常碰到比较多的情景 —— 4K 读写能力仍旧好于大部分机器硬盘。

很多人认为把机器硬盘换成固态硬盘，然后把系统装在固态硬盘里，只是提升了开机速率，但实在除了开机速率和复制文件变快，全体系统的反应都会因此提升。
缘故原由部分是由于固态硬盘更快的读写速率，但更直接的缘故原由是固态硬盘更高的 I/O 数。

我们日常在操作系统上运行软件游戏，除了操作系统在不断的调用系统目录里面的各种库文件，软件和游戏本身也在一直的访问自己安装目录里面的文件。

比如我们 Chrome 浏览器访问少数派首页，表面上看只是一个网页，但浏览器须要加载很多个脚本文件、样式文件、还有网页上的每一张图片等等的各种资源。

这些资源不仅数量浩瀚，实在容量也不小，用浏览器的开拓者模式就可以看到，每加载一个网页就要往硬盘上写入几十 MB 的数据。
资源被加载后，浏览器会先把它们放在硬盘上的一个缓存目录里面，等全部加载完再运行上面的代码并图片显示出来。
之前我们学到这几百个小文件磨练的是什么？没错便是 4k 读写能力，而固态硬盘的同样韶光内完成的 I/O 要求是机器硬盘的几百倍乃至几千倍，以是同样的几百个资源，放到缓存目录和读取用时只是机器硬盘的几百分之一乃至几千分之一，末了我们用户感想熏染到的效果是什么 —— 便是加载网页变快了。

你看机器硬盘换成固态硬盘乃至能让网页加载变快。
不仅如此，打开关闭软件、登录退出软件、加载保存工程文件、游戏加载舆图等等日常操作都会变快不少，综合到用户体验上便是觉得全体系统反应都变快了。

中和机器硬盘和固态硬盘的优缺陷，以及日常利用人群的用场，我来给大家讲讲不同类型硬盘适宜的人群和场景。

影音发热友和不放到本地就不放心的用户，那么非常推举利用机器硬盘，更便宜同时容量更大，只管即便不要利用固态硬盘，由于频繁写入颗粒寿命本来就短，而喜好下载用户很快把剩余容量用到很小，反复擦写剩下的部分导致固态硬盘寿命更加短。

省钱专家/办公用户，不是所有用户都须要很快的速率，如果你的需求只是组一台用来办公或者轻度影音娱乐的电脑，不玩游戏，偶尔看看电影，那么固态硬盘也是一个不必要的选项，毕竟垃圾固态硬盘便宜，小容量的机器硬盘更便宜。

工程专业/安防监控，工程专业的学生或者业内人员每每会有一大堆像鬼那么大的工程文件，这个时候同时知足大容量优先和 4K 读写能力没有那么主要两个条件，机器硬盘便是一个不错的选择；其余像是安防监控这些须要一直连续读写，容量满之后还要滚动擦写的领域，上面我们已经提到了固态硬盘连续读写寿命能有多短，机器硬盘便是唯一选择。

NAS 和数据仓库，这是机器硬盘另一个范例的运用处景，便是容量大 + 断电保存 + 数据安全，毕竟固态硬盘一旦出错或者误删除里面的数据基本就不用期待着能找回来了。
同机遇械硬盘的磁化是永久的，同时固态硬盘断电之后闪存颗粒里面的电子会逐步流失落，QLC 固态硬盘在实际生活中每每几年后就会开始丢失数据。

可以利用像 aigo H809 这样的 2TB 移动机械硬盘，不仅花一点钱能装很多数据，也能随时带走。

aigo H809 2TB 移动机械硬盘

常常出差的商务办公人士，他们的数据比较主要也比较多，同时常常出差，最好便是把条记本里面的机器硬盘全部换成固态硬盘，防止常常旅途中的忘却休眠或者关机条记本的意外和震撼让机器硬盘破坏。
但他们的关注点紧张在数据安全上，不想要 U 盘那么慢的速率但也没有很多大文件须要常常复制，特殊是商务人士换设备的频率比较低，用上最新设备的比例很低，这个时候 SATA 接口的固态硬盘便是一个很实惠的选择。

固态硬盘当移动硬盘用的人，很多人须要更高速率更耐用的移动硬盘，同时现在除了雷电接口其它接口的速率上限每每不高，纵然是 USB3.1 接口速率上限也只有 1.25GB/S，用 SATA 接口的固态硬盘加上硬盘盒作为移动硬盘利用就很得当。
实在市情上很多固态移动硬盘产品便是这样做的，拆开外壳往后便是完全的一个 SATA 固态硬盘。

旧机升级，直到现在仍旧有很多人在利用没有 M.2 高速储存接口的设备，比如给父母用的电脑或者学校教室用的传授教化电脑，虽然不须要很快的读写速率，但又想提升现有设备的体验。
这个时候就可以先上低速固态，低速只是相对付高端固态来讲，比拟机器硬盘仍旧是几十倍的提升，能够明显提升旧设备的反应速率。

单机游戏玩家，这是低速固态硬盘的一个经典利用场景 —— 储存不太主要的数据，同时对读写速率都有哀求。
单机游戏容量越来越大，同时主机游戏玩家也在追求更好的游戏体验，用低速的固态硬盘就能得到几百倍与机器硬盘的 4K 读写能力，同时用较低的价格得到较大的容量。

以是像是 aigo 固态硬盘 S500 或者 aigo 移动固态硬盘 S7 Pro 这样子的设备就很适宜上面几种用户了。
比银行卡还小的体积加上轻薄机身，固态硬盘不怕摔不怕晃，价格便宜同时拥有精良 4K 读写能力加上 1TB 的大容量，既可以做商务人士的第二文档库，也可以做游戏玩家的移动游戏库。

aigo 移动固态硬盘 S7 Pro

系统盘/移动系统盘，我们用打算机便是在用操作系统和各种软件，以是系统盘一定要用你预算以内能买到最快的固态硬盘，插在你主板上最快的接口上。
最近所有储存设备再快也快不过处理器和运行内存，完备没有性能过剩的问题，能买多快利用体验就能提升多少。

拍照师/数字画家，对付拍照师和数字画家这种，靠影像来事情的人，随着事情履历的积累带来的还有成千上万张图片。
这个时候连低速固态硬盘都已经知足不了需求，必须上高速固态硬盘才能让事情流变得流畅。

影视行业人士/音乐工作者，对付影视行业和音乐工作者这种专业领域来说，常常须要加载大量的素材，不仅容量大数量还多，对储存设备读写速率还有 4K 能力都有极高的哀求，基本上都是能上多好就上多好，毕竟在专业领域速率快一点，赢利就多一点。
其余固态硬盘还有一个优点便是安静，没有机器硬盘那种咔哒咔哒的读取声音，能够让创作者更好地集中把稳力。

实在对付所有事情须要常常和数字设备打交道的人来讲，都该当选择只管即便快的固态硬盘。
毕竟效率便是金钱，对付效率提升赚来的钱来讲，高速固态最大的缺陷 —— 贵，也就显得微不足道了。

重度/职业游戏玩家，对付重度游戏玩家和职业选手来讲，高速固态就意味着进入游戏更快，加载舆图更快，去世掉之后重生更快，传送更快，常常玩游戏的话不仅能省下可不雅观的韶光，也能让玩游戏更加舒畅。
现在的游戏也越来越倾向高速固态优化，像是 PS5 和 XBox 今年都以超高速固态、无缝切换舆图和快速规复游戏为卖点，往后超高速固态将会成为游戏玩家的刚需。

不差钱的土豪，末了一种自然便是各位不差钱的土豪了，什么事理构造通通都不主要，直接上最贵的。
至少在储存设备这个领域，最贵的便是最好的这句话大部分时候是适用的，以是各位不差钱的土豪们直接上最好的就行。

高速固态可以试试 aigo 的 P3000/5000 系列高速 NVMe 固态硬盘，乃至可以直接往 PCIe 槽插一张 P3000A 企业及固态，什么都不用先容了，想要用比较低的价格买到参数比较顶级的固态，选这几个很 OK。

aigo P5000

高速固态还可以更好地战未来，比如等未来微软的 Direct Storage 遍及之后，PCIe4.0 的主要性就会更加突出，用了一阵子的高速固态还能发挥出更高的性能。

我在查找资料的时候，居然还创造有 NVMe 机器硬盘这种神奇的东西。
大家也可以去搜一下干系的信息，如果有机会我会把它放到末了一章讲一下。

到这里，我用两章的篇幅给大家非常全面地先容了固态硬盘的事理，构造还有参数，还给大家比拟了一下机器硬盘和固态硬盘的优缺陷，同时针对不同受众和情景做了推举。
可以说看到这里的你，已经比绝大部分人都要更加理解固态硬盘这个领域了。

不才一章，我们将先容运行内存、内存卡、手机内存芯片等其他存储设备的参数事理，接着就要进入大家最感兴趣的选购和利用的环节啦。