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固態和機械硬碟哪個技術含量高?哪個更穩定更耐用?

如果從精密程度來看,一張電路板、一個主控、若干快閃記憶體顆粒組成的固態硬碟的確沒有內部密封無塵環境(注意不是真空)的機械硬碟更精密。當然快閃記憶體的製造過程遠比固態硬碟組裝更復雜,這也是為何至今為止國內只能組裝固態硬碟,卻無法從晶圓階段完成快閃記憶體的生產製造。

為什麼固態比機械快那麼多?

機械硬碟讀寫資料是單打獨鬥,即便家裡有好多個兄弟(多張碟片),但是出手的時候還是一個一個來。

雖說希捷已經提出了將多組碟片和磁頭分成兩組、並行讀寫的新技術,但到今天為止還處於概念階段。

固態硬碟讀寫資料是螞蟻搬家:全家總動員。快閃記憶體本身是由一顆顆小晶片封裝在一起形成的,每個小晶片都可以在主控的控制下同時執行獨立的讀寫操作。

單一一個小快閃記憶體晶片的讀寫速度並不快,但是大塊的資料被打碎成一個個小區塊,由多個快閃記憶體晶片(Die)同時寫入和讀取,這樣速度就會變快無數倍。更何況快閃記憶體本身沒有機械活動部件,它的隨機存取能力原本就比機械磁頭更強。

快閃記憶體執行多平面、多CE交錯操作,即在一個平面/die執行一項讀寫任務的間隙時間,可以向其他平面/die下達指令,快閃記憶體當中沒有閒人。

為什麼感覺固態不如機械穩定可靠?

固態硬碟外表看起來組成要素簡單,但實際工作時為了相容過去機械硬碟的既有協議而做出了很多的妥協。這就像我們出國旅遊,本來我中文講的很好,但是到了國外我只能用蹩腳的英文去跟別人溝通,自然容易產生詞不達意的情況。

快閃記憶體中沒有磁頭和柱面、扇區等概念,但為了遷就作業系統和軟體的習慣,固態硬碟引入了名為FTL的快閃記憶體轉換表(下圖中的藍色Map部分),就像一個個單詞卡片,翻譯新舊不同的資料地址格式。

快閃記憶體不能覆蓋讀寫,這是東芝在上世紀發明快閃記憶體的時候就留下的限制。所以每當Windows作業系統要求固態硬碟覆蓋寫入的時,固態硬碟所做的就是把資料寫到其他位置,並在自己的小本本兒(藍色map)裡做記錄。固態硬碟必須小心翼翼的保護好小本本兒裡的記錄,這裡一旦出錯,固態硬盤裡的資料就完蛋了。

每次覆蓋寫入都另存為的話還會造成快閃記憶體裡無效的垃圾資料越來越多,主控還要定時打掃家務,把有效的資料合併至一處,然後徹底清空老快閃記憶體區塊。這個過程當中如果發生斷電也是非常致命的。

很多時候我們並不會意識到固態硬碟經歷了意外斷電。尤其是一些筆記本改造光碟機位加裝的硬碟托架,在關機或重啟時會經常發生意外斷電,給固態硬碟的穩定工作制造了很大挑戰。在這一方面東芝的固態硬碟有一個優勢,東芝的SSD Utility工具箱軟體能自動監控硬碟意外斷電情況,開機時馬上給出提醒。

固態硬碟之所以會讓一些朋友感覺不可靠,一方面是由於固態硬碟內的韌體工作機制遠比機械硬碟複雜,另一方面是固態硬碟遇到異常斷電時面臨的風險更大。這些都對固態硬碟的設計提出了很高的要求。完全In-house生產模式的快閃記憶體原廠固態硬碟,從設計生產到製造都由一家完成,能夠提供更高的可靠性表現。再加上固態硬碟天生抗震效能強,可靠性超越機械硬碟並不難。

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Reference:科技日報

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