固態硬盤是什么：  
    隨著互聯網的飛速發展，人們對數據信息的存儲需求和速度也在不斷提升，這就誕生了固態硬盤。固態硬盤(Solid State Drives)，簡稱固盤，是用固態電子存儲芯片陣列而制成的硬盤，其芯片的工作溫度范圍很寬，商規產品（0~70℃）工規產品（-40~85℃）。雖然成本較高，但也正在逐漸普及到DIY市場。由于固態硬盤技術與傳統硬盤技術不同，所以產生了不少新興的存儲器廠商。廠商只需購買NAND存儲器，再配合適當的控制芯片，就可以制造固態硬盤了。新一代的固態硬盤普遍采用SATA-2接口、SATA-3接口、SAS接口、MSATA接口、PCI-E接口、NGFF接口和CFast接口。
    基于閃存的固態硬盤是固態硬盤的主要類別，其內部構造十分簡單，固態硬盤內主體其實就是一塊PCB板，而這塊PCB板上最基本的配件就是控制芯片，緩存芯片（部分低端硬盤無緩存芯片）和用于存儲數據的閃存芯片。
    市面上比較常見的固態硬盤有LSISandForce、Indilinx、JMicron、Marvell、Goldendisk、Samsung以及Intel等多種主控芯片。主控芯片是固態硬盤的大腦，其作用一是合理調配數據在各個閃存芯片上的負荷，二則是承擔了整個數據中轉，連接閃存芯片和外部SATA接口。不同的主控之間能力相差非常大，在數據處理能力。算法，對閃存芯片的讀取寫入控制上會有非常大的不同，直接會導致固態硬盤產品在性能上差距高達數十倍。

    Marvell各方面都很強勁，高端大氣上檔次。早期運用企業級產品，現也用在浦科特、閃迪、英睿達等品牌SSD上。Marvell自身也是一家大型公司，這兩年也沒什么變動，技術進步也很平穩，也沒出過什么主控質量問題，未來的前景也值得看好。
SandForce的性能也不錯，它的特點是支持壓縮數據，比如一個10M的可壓縮數據可能被他壓成5M的寫入硬盤，但還是占用10M的空間，可以提高點速度，最大的特點是會延長SSD的壽命，但是主控CPU占用會高點而且速度會隨著硬盤的使用逐漸小幅度降低。代表型號為SF-2281，運用在包括Intel、金士頓、威剛等品牌的SSD上。相比Marvell公司，SandForce公司這兩年就有點折騰了。被LSI、Avago多次轉手之后，SandForce最終于2014年落入機械硬盤廠商希捷的手中。（至于希捷好基友西數也是通過收購拓展固態硬盤業務，舉債千億收購閃迪，砸鍋賣鐵為君來。收購將于2016年5月12日生效。）
Samsung主控一般只有自家的SSD上使用，性能上也是很強悍的，不會比Marvell差多少。目前三星主控已經發展到第五代MEX，主要運用在三星850EVO、850PRO上。
除了自有SSD主控的公司，在外包主控的市場中，Marvell與SF占據了90%的份額，留給其他廠商的空間并不多。2016年，來自臺灣主控廠商，智微Jmicron、慧榮Silicon Motion、群聯Phison三家公司的主控它們的成本低廉相當受SSD廠家歡迎。2012年附近幾年一直是山寨廠商的最愛，如今臺系主控已經不滿足于廉價低端市場了，開始在技術與性能上尋求進一步突破。（目前看起來，混的比較好的是慧榮）
    主控芯片旁邊是緩存芯片，固態硬盤和傳統硬盤一樣需要高速的緩存芯片輔助主控芯片進行數據處理。這里需要注意的是，有一些廉價固態硬盤方案為了節省成本，省去了這塊緩存芯片，這樣對于使用時的性能會有一定的影響。
    除了主控芯片和緩存芯片以外，PCB板上其余的大部分位置都是NAND Flash閃存芯片了。NAND Flash閃存芯片又分為SLC（單層單元）MLC（多層單元）以及TLC（三層單元)NAND閃存。
    NAND閃存中存儲的數據是以電荷的方式存儲在每個NAND存儲單元內的，SLC、MLC及TLC就是存儲的位數不同。單層存儲與多層存儲的區別在于每個NAND存儲單元一次所能存儲的“位元數”。
SLC（Single-Level Cell）單層式存儲每個存儲單元僅能儲存1bit數據，同樣，MLC（Multi-Level Cell）可儲存2bit數據，TLC(Trinary-Level)可儲存3bit數據。一個存儲單元上，一次存儲的位數越多，該單元擁有的容量就越大，這樣能節約閃存的成本，提高NAND的生產量。但隨之而來的是，向每個單元存儲單元中加入更多的數據會使得狀態難以辨別，并且可靠性、耐用性和性能都會降低。
SLC的固態硬盤目前市面上沒有，一是太貴，二是MLC足夠了。
中高端SSD還是MLC的天下。但是MLC也有很大區別。最好的是Enterprise Synch MLC（企業級同步MLC），可靠性和壽命針對企業級市場做了優化。之后就是Synch/Toggle MLC（同步顆粒），其中Toggle MLC多為東芝出品，當然Toggle陣營中也有企業級閃存，與企業級同步MLC對應。SSD中應用比較多的其實還有Asynch MLC（異步顆粒），價格便宜量又足，不過性能比同步顆粒差。
由于TLC需要更精確的控制電壓，那么寫入數據當然也會花費更多的時間；同樣的，由于需要識別8種信號，而MLC只需要識別4種，所以TLC會花更多時間來讀取數據。但是和SLC比起來，MLC就被完爆了，因為SLC的電壓組合只有1和0兩種，與MLC的4種電壓組合比起來，SLC會花費更少的時間來識別信號，同時對電壓控制的要求變低：上電就是1，斷電就是0，這也就解釋了SLC的性能為何最好。
TLC閃存優點是成本低，但是帶來的考驗也更大。容納的電位多了可以提升容量，但也使得整個過程更復雜，需要更精確的電壓控制，Program過程所需時間更多，因此寫入性能也會大幅下降，所以現在的TLC SSD都啟用了SLC Cache模式提升寫入速度，否則那個寫入速度是很難讓人接受的；讀取，特別是隨機讀取性能也會受影響，因為需要花更多的時間從八種電信號狀態中區分所需數據。另外TLC相鄰的存儲單元也會產生電荷干擾，20nm工藝之后，Cell單元之間的干擾現象更加嚴重，如果數據長時間不刷新的話就會出現像之前三星840 Evo那樣的讀取舊文件會掉速的現象。
最關鍵的是閃存壽命直線下降，MLC的P/E次數至少還有3000-5000次，而TLC公認的P/E指標是1000次，好點的可能做到1500次，依然比MLC差很多。但各種極限測試也都證明：正常家用，TLC 120g 固態的來說用個10年左右也是不成問題，所以不必糾結壽命。更別提很多壽命更長MLC的SSD。
目前全球生產NAND閃存芯片的廠商屈指可數：1三星、2東芝、3閃迪、4鎂光（英睿達）、5海力士、6英特爾。其中三星市場占有率第一，東芝顆粒應用最廣泛。另外還有英特爾、美光、三星、閃迪多用在自家產品。海力士的量則主要是供給移動市場為主。（不過在DRAM內存市場上，主要的玩家就剩下三星、SK Hynix及美光三家了）
NAND閃存不僅有SLC、MLC和TLC類型之分，為了進一步提高容量、降低成本，NAND的制程工藝也在不斷進步，從早期的50nm一路狂奔到目前的15/16nm，但NAND閃存跟處理器不一樣，先進工藝雖然帶來了更大的容量，但NAND閃存的制程工藝是雙刃劍，容量提升、成本降低的同時可靠性及性能都在下降，因為工藝越先進，NAND的氧化層越薄，可靠性也越差，廠商就需要采取額外的手段來彌補，但這又會提高成本，以致于達到某個點之后制程工藝已經無法帶來優勢了。
相比之下，3D NAND解決問題的思路就不一樣了，為了提高NAND的容量、降低成本，廠商不需要費勁心思去提高制程工藝了，轉而堆疊更多的層數就可以了，這樣一來3D NAND閃存的容量、性能、可靠性都有了保證了，比如東芝的15nm NAND容量密度為1.28Gb/mm2，而三星32層堆棧的3D NAND可以輕松達到1.87Gb/mm2，48層堆棧的則可以達到2.8Gb/mm2。
由于已經向垂直方向擴展NAND密度，那就沒有繼續縮小晶體管的壓力了，所以三星、Intel和美光可以使用相對更舊的工藝來生產3D NAND閃存，做成3D NAND MLC或者3D NAND TLC。現在三星已經就這樣做了，850 Pro是3D MLC，850 Evo是3D TLC。使用舊工藝的好處就是P/E擦寫次數大幅提升，而且電荷干擾的情況也因為使用舊工藝而大幅減少。
三星、SK Hynix、東芝/閃迪、Intel/美光這四大NAND豪門都已經涉足3D NAND閃存了。三星最早量產了3D NAND，其他幾家公司在3D NAND閃存量產上要落后三星至少2年時間。這四大豪門的3D NAND閃存所用的技術不同，堆棧的層數也不一樣，而Intel在常規3D NAND閃存之外還開發了新型的3D XPoint閃存，它跟目前的3D閃存有很大不同，屬于殺手锏級產品。
Intel本來就是做存儲技術起家的。雖然現在的主業是處理器，但存儲技術從來沒放松。根據Intel官方說法，3D XPoint閃存各方面都超越了目前的內存及閃存，性能是普通顯存的1000倍，可靠性也是普通閃存的1000倍，容量密度是內存的10倍，而且是非易失性的，斷電也不會損失數據。由于還沒有上市，而且Intel對3D XPoint閃存口風很嚴。Intel準備在2016年開始推出基于3D XPoint技術的存儲產品，內存容量可達6TB，值得關注。
傳統的平面NAND閃存現在還談不上末路，主流工藝是15/16nm，但10/9nm節點很可能是平面NAND最后的機會了，而3D NAND閃存還會繼續走下去，目前的堆棧層數不過32-48層，廠商們還在研發64層甚至更高層數的堆棧技術。3D NAND閃存在容量、速度、能效及可靠性上都有優勢。
2D的TLC閃存由于各種問題是不會成為主流的，基本上只會有低價入門級的SSD會使用，現在的TLC SSD很多都是試驗性產品，但是等到3D TLC大批量產后，它將會成為未來的主力。
    固態硬盤的存儲介質分為兩種，一種是采用閃存（FLASH芯片）作為存儲介質，另外一種是采用DRAM作為存儲介質。
    基于閃存的固態硬盤
    基于閃存的固態硬盤（IDEFLASH DISK、SerialATA Flash Disk）：采用FLASH芯片作為存儲介質，這也是我們通常所說的SSD。它的外觀可以被制作成多種模樣，例如：筆記本硬盤、微硬盤、存儲卡、U盤等樣式。這種SSD固態硬盤最大的優點就是可以移動，而且數據保護不受電源控制，能適應于各種環境。
    基于DRAM的固態硬盤
    基于DRAM的固態硬盤：采用DRAM作為存儲介質，應用范圍較窄。它仿效傳統硬盤的設計，可被絕大部分操作系統的文件系統工具進行卷設置和管理，并提供工業標準的PCI和FC接口用于連接主機或者服務器。應用方式可分為SSD硬盤和SSD硬盤陣列兩種。它是一種高性能的存儲器，而且使用壽命很長，美中不足的是需要獨立電源來保護數據安全。DRAM固態硬盤屬于比較非主流的設備。

    固態硬盤(Solid State Drive)用固態電子存儲芯片陣列而制成的硬盤，由控制單元和存儲單元(FLASH芯片、DRAM芯片)組成。固態硬盤在接口的規范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤的完全相同，在產品外形和尺寸上也完全與普通硬盤一致。被廣泛應用于軍事、車載、工控、視頻監控、網絡監控、網絡終端、電力、醫療、航空、導航設備等領域。
    固態硬盤的品牌眾多，目前市面上比較受歡迎的固態硬盤有：三星 、影馳 、金士頓 、Intel 、威剛、浦科特、特科芯、臺電、閃迪、東芝等（排名不分先后）
    作為新興產品，具有以下特點：
    1、讀寫速度快。采用閃存作為存儲介質，讀取速度相對機械硬盤更快。固態硬盤不用磁頭，尋道時間幾乎為0。持續寫入的速度非常驚人，固態硬盤廠商大多會宣稱自家的固態硬盤持續讀寫速度超過了500MB/s！
    固態硬盤的快絕不僅僅體現在持續讀寫上，隨機讀寫速度快才是固態硬盤的終極奧義，這最直接體現在絕大部分的日常操作中。與之相關的還有極低的存取時間，最常見的7200轉機械硬盤的尋道時間一般為12-14毫秒，而固態硬盤可以輕易達到0.1毫秒甚至更低！
    2、防震抗摔性：傳統硬盤都是磁碟型的，數據儲存在磁碟扇區里。而固態硬盤是使用閃存顆粒（即mp3、U盤等存儲介質）制作而成，所以SSD固態硬盤內部不存在任何機械部件，這樣即使在高速移動甚至伴隨翻轉傾斜的情況下也不會影響到正常使用，而且在發生碰撞和震蕩時能夠將數據丟失的可能性降到最小。相較傳統硬盤，固態硬盤占有絕對優勢。
    3、數據存儲速度：固態硬盤相對傳統硬盤在存取速度上有著飛躍性的提升。
    4、低功耗：功耗固態硬盤的功耗上要低于傳統硬盤。
    5、低熱量：由于固態硬盤采用無機械部件的閃存芯片，所以具有了發熱量小、散熱快等特點。基于閃存的固態硬盤在工作狀態下能耗和發熱量較低（但高端或大容量產品能耗會較高）。典型的硬盤驅動器只能在5到55攝氏度范圍內工作。而大多數固態硬盤可在-10~70攝氏度工作。
    6、重量：固態硬盤在重量方面更輕，與常規1.8英寸硬盤相比，重量輕20-30克。固態硬盤比同容量機械硬盤體積小、重量輕。
    7、噪音小：沒有機械馬達和風扇，工作噪音值為0分貝。傳統硬盤就要遜色很多。
    8、容量：固態硬盤標準2.5寸目前最大容量為2TB(Solidata 深圳實憶科技推出全球首款單碟2.5寸MLC工業級2TB固態硬盤)，與傳統硬盤相差并不大,但相當價位時容量相差較大.
    9、使用壽命：固態硬盤閃存具有擦寫次數限制的問題，這也是許多人詬病其壽命短的所在。閃存完全擦寫一次叫做1次P/E，因此閃存的壽命就以P/E作單位。34nm的閃存芯片壽命約是5000次P/E，而25nm的壽命約是3000次P/E。隨著SSD固件算法的提升，新款SSD都能提供更少的不必要寫入量。一款120G的固態硬盤，要寫入120G的文件才算做一次P/E。普通用戶正常使用，即使每天寫入50G，平均2天完成一次P/E，3000個P/E能用20年，到那時候，固態硬盤早就被替換成更先進的設備了(在實際使用中，用戶更多的操作是隨機寫，而不是連續寫，所以在使用壽命內，出現壞道的機率會更高)。另外，雖然固態硬盤的每個扇區可以重復擦寫100000次(SLC)，但某些應用，如操作系統的LOG記錄等，可能會對某一扇區進行多次反復讀寫，而這種情況下，固態硬盤的實際壽命還未經考驗。不過通過均衡算法對存儲單元的管理，其預期壽命會延長。SLC有10萬次的寫入壽命，成本較低的MLC，寫入壽命僅有1萬次,而廉價的TLC閃存則更是只有可憐的500-1000次。
    固態硬盤還是有壽命的，有使用限制。為了延長固態硬盤的使用壽命，我們在平時的使用中一定要注意保養和使用：
    1、不要使用碎片整理
    碎片整理是對付機械硬盤變慢的一個好方法，但對于固態硬盤來說這完全就是一種“折磨”。
    消費級固態硬盤的擦寫次數是有限制，碎片整理會大大減少固態硬盤的使用壽命。其實，固態硬盤的垃圾回收機制就已經是一種很好的“磁盤整理”，再多的整理完全沒必要。Windows的“磁盤整理”功能是機械硬盤時代的產物，并不適用于SSD。
    除此之外，使用固態硬盤最好禁用win7的預讀(Superfetch)和快速搜索(Windows Search)功能。這兩個功能的實用意義不大，而禁用可以降低硬盤讀寫頻率。
    2、小分區 少分區
    還是由于固態硬盤的“垃圾回收機制”。在固態硬盤上徹底刪除文件，是將無效數據所在的整個區域摧毀，過程是這樣的：先把區域內有效數據集中起來，轉移到空閑的位置，然后把“問題區域”整個清除。
    這一機制意味著，分區時不要把SSD的容量都分滿。例如一塊128G的固態硬盤，廠商一般會標稱120G，預留了一部分空間。但如果在分區的時候只分100G，留出更多空間，固態硬盤的性能表現會更好。這些保留空間會被自動用于固態硬盤內部的優化操作，如磨損平衡、垃圾回收和壞塊映射。這種做法被稱之為“小分區”。
    “少分區”則是另外一種概念，關系到“4k對齊”對固態硬盤的影響。一方面主流SSD容量都不是很大，分區越多意味著浪費的空間越多，另一方面分區太多容易導致分區錯位，在分區邊界的磁盤區域性能可能受到影響。最簡單地保持“4k對齊”的方法就是用Win7自帶的分區工具進行分區，這樣能保證分出來的區域都是4K對齊的。
    3、固態硬盤4K對齊
    一般來說，如果固態硬盤4K沒對齊好，對硬盤讀取速度影響是很大的，SSD硬盤最大的優勢就是擁有傳統硬盤2倍甚至更高的存儲于讀取數據，如果沒有4K對齊好，其速度優勢無法完全體現。關于固態硬盤如何設置4K對齊，之前也有不少文章介紹過，比如我們可以使用硬盤分區工具Diskgen軟件(至少是3.7版本以上）對固態硬盤進行4K對齊，方法如下圖所示，只需要勾選上對齊選項即可。

    4、開啟硬盤AHCI功能
     發現不少朋友抱怨固態硬盤4K對齊后，性能還是跟理論速度相差很大，這主要是因為可能還沒有開啟AHCI功能。我們知道通過開啟硬盤的AHCI模式，可以在一定程度上提升固態硬盤性能。就目前來說，大部分臺式機電腦默認是IDE模式，開啟硬盤AHCI模式需要進入Bios里面設置開啟。筆記本則大多默認已經采用AHCI模式。

    進入Bios開啟硬盤AHCI模式的大致步驟是：重新啟動電腦，啟動電腦時按Del鍵進入BIOS，依次選擇Devices→ATA Drives Setup→Configure SATA as→AHCI，最后按F10鍵保存并退出BIOS。
     BIOS里面開啟AHCI功能是固態硬盤優化的一項必操作項目，當開啟后固態硬盤可以支持NCQ，當隊列深度（QD）增大，性能也會以幾何級別上升，而IDE則是不支持NCQ，隊列深度增大性能也不會有太大的變化，下面我們通過一組測試數據，來看看開啟AHCI功能與沒有開啟AHCI功能情況下，固態性能速度對比。

    未開啟AHCI功能與開啟AHCI功能對固態硬盤讀取速度影響還是非常大的，通過開啟AHCI功能可以有效的提升固態硬盤性能。另外發現部分朋友電腦在BIOS里開啟AHCI功能后，容易引起電腦藍屏死機，遇到這種問題的朋友則可以再修改下注冊表即可解決。
    5、主板開啟節能模式導致固態硬盤性能下降
    通常開通了主板的節能功能，CPU的頻率會有所降低，這也將導致固態硬盤的性能下降，因為在節能時CPU頻率減弱10%，發送指令時則會慢了10%，因此測試時理論SSD性能會減弱了10%，因此如果想發揮固態硬盤最佳性能，主板請不要開啟節能模式。