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[原创] ICMAX从SSD的基础结构分析为什么固态硬盘比机械硬盘快

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发表于 2019-7-24 10:26:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

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SSD固态硬盘是这些年在存储技术上的重大进步,它带来了电脑主存储颠覆性地改变。升级SSD不仅是性能上的小幅度提升,SSD将利用具有革命性的随机访问速度、卓越的多任务处理能力、杰出的耐久度及可靠性来改变您的电脑使用体验,毫无疑问,SSD将是未来存储的主角。宏旺半导体就带大家了解最基本的SSD组成主要部件,主控芯片、NAND闪存芯片及固件算法!


                               
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SSD速度上远抛开机械硬盘


                               
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传统的机械硬盘(HDD)运行主要是靠机械驱动头,包括马达、盘片、磁头摇臂等必需的机械部件,它必须在快速旋转的磁盘上移动至访问位置,至少95%的时间都消耗在机械部件的动作上。SSD却不同机械构造,无需移动的部件,主要由主控与闪存芯片组成的SSD可以以更快速度和准确性访问驱动器到任何位置。传统机械硬盘必须得依靠主轴主机、磁头和磁头臂来找到位置,而SSD用集成的电路代替了物理旋转磁盘,访问数据的时间及延迟远远超过了机械硬盘。我们宏旺半导体发现SSD有如此的“神速”,完全得益于内部的组成部件:主控--闪存--固件算法。

主控、闪存及固件算法三者的关系


                               
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SSD最重要的三个组件就是NAND闪存,控制器及固件。NAND闪存负责重要的存储任务,控制器和固件需要协作来完成复杂且同样重要的任务,即管理数据存储、维护SSD性能和使用寿命等。

主控


                               
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控制器是一种嵌入式微芯片,其功能就像命令中心,发出SSD的所有操作请求----从实际读取和写入数据到执行垃圾回收和耗损均衡算法等,以保证SSD的速度及整洁度,可以说主控是SSD的大脑中枢。


                               
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固件算法  

SSD的固件是确保SSD性能的最重要组件,用于驱动控制器。主控将使用SSD中固件算法中的控制程序,去执行自动信号处理,耗损平衡,错误校正码(ECC),坏块管理、垃圾回收算法、与主机设备(如电脑)通信,以及执行数据加密等任务。由于固件冗余存储至NAND闪存中,因此当SSD制造商发布一个更新时,需要手动更新固件来改进和扩大SSD的功能。开发高品质的固件不仅需要精密的工程技术,而且需要在NAND闪存、控制器和其他SSD组件间实现完美整合。此外,还必须掌握NADN特征、半导体工艺和控制器特征等领域的最先进的技术。ICMAX发现固件的品质越好,整个SSD就越精确,越高效,目前具备独立固件研发的SSD厂商并不多,仅有Intel/三星等厂商。

NAND闪存


                               
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ICMAX多年来与闪存原厂达成战略合作伙伴关系,所使用的NAND都是经过严格测试的good die,基于其优秀的Nand flash供应保障能力,有效保证ICMAX产品的稳定性,ICAMX闪存在保证质量优先的同时,更兼具价格、可定制化等竞争优势。  

SSD用户的数据全部存储于NAND闪存里,它是SSD的存储媒介,SSD最主要的成本就集中在NAND闪存上。NAND闪存不仅决定了SSD的使用寿命,而且对SSD的性能影响也非常大。NAND闪存颗粒结构及工作原理都很复杂,接下来我们会继续推出系列文章来重点介绍闪存,这里主要来了解一下大家平常选购SSD经常接触到的SLC、MLC及TLC闪存。

SLC/MLC/TLC闪存 


                               
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这几年NAND闪存的技术发展迅猛同,短短时间里,我们看到NAND技术显著进步,对SLC、MLC及TLC闪存怎么理解呢?简单来说,NAND闪存中存储的数据是以电荷的方式存储在每个NAND存储单元内的,SLC、MLC及TLC就是存储的位数不同。


                               
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同样的晶体管数量和物理尺寸如果做成SLC,则是一颗32Gb(4GB)的颗粒,做成MLC就是64GB(8GB)的颗粒,做成TLC就是96Gb(12GB)的颗粒。详细区别请回看ICMAX往期文章【闪存颗粒SLC与MLC和TLC三者的区别,性价比哪个好?】 

总结

通过ICMAX今天的文章,相信对SSD内部结果有了基础的了解,SSD带来极速体验的前提是拥有着非常复杂的技术在支撑,后期宏旺半导体将继续接密SSD内部技术。




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