SSD基礎(chǔ)及加速

1、SSD基礎(chǔ)由于固態(tài)硬盤（SSD）摒棄了傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)，采用全芯片存儲，所以在惡劣的環(huán)境下工作，要比傳統(tǒng)的機(jī)械存儲具備更高的防碰撞性，以及更高穩(wěn)定性和可靠性。 在讀寫方面也要比傳統(tǒng)的機(jī)械式存儲快很多，因?yàn)楣虘B(tài)硬盤（SSD）完全是半導(dǎo)體化，不存在數(shù)據(jù)的查找、尋道時(shí)間、讀取延時(shí)等問題，所以數(shù)據(jù)讀取速度快、反 映時(shí)間短。，使用SSD硬盤，win7啟動相比傳統(tǒng)機(jī)械式硬盤快45%，PS應(yīng)用快24%，游戲讀取快20%。固態(tài)硬盤（SSD）采用的是全芯片存儲，所以固態(tài)硬盤 （SSD）在工作運(yùn)行時(shí)，不會產(chǎn)生任何的噪音，而且功耗也很低，體積與重量也相對小巧。由于傳統(tǒng)的機(jī)械式硬盤大都采用全金屬外殼，體積較大，重量上一般

2、也 比較重，不便于攜帶，但是固態(tài)硬盤（SSD）卻沒有這些缺點(diǎn)。由于采用芯片式存儲使得存儲設(shè)備整體上要比傳統(tǒng)機(jī)械式存儲設(shè)備輕了很多，體積也小了很多，無 結(jié)構(gòu)限制，可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)成各種接口、形狀的特殊電子磁盤，也更便于攜帶。工作范圍更大。傳統(tǒng)的機(jī)械式存儲，由于設(shè)計(jì)與制造工藝上以及存儲方式和工作原理等方面的原因，對運(yùn)行環(huán)境要求比較苛刻，工作溫度環(huán)境、不穩(wěn)定環(huán)境、移動工 作環(huán)境等都受到很大限制。如工作溫度，一般的機(jī)械式磁盤驅(qū)動器工作溫度基本保持在5攝氏度到55攝氏度之間。但是大多的固態(tài)硬盤（SSD）卻可以在-10 攝氏度到70攝氏度的范圍工作，一些工業(yè)級的固態(tài)硬盤（SSD）還可以在-45攝氏度到

3、85攝氏度工作，甚至軍工級產(chǎn)品可以在-55攝氏度到135攝 氏度的極限溫度下工作。不過固態(tài)硬盤（SSD）也不是萬能的，不是一點(diǎn)缺點(diǎn)都沒有的，比如制造成本高、容量低、抗磁場、抗靜電差、寫入壽命有限（基于閃存）、數(shù)據(jù)損壞后無法恢復(fù)等諸多問題。下面我們就一起來了解一下。固態(tài)硬盤（SSD）成本高。由于半導(dǎo)體產(chǎn)品等制造成本以及制造工藝等問題，固態(tài)硬盤（SSD）的每GB價(jià)格與傳統(tǒng)的機(jī)械硬盤相比依然有著一定的差距。不過在2012年固態(tài)硬盤（SSD）每GB有望低于一美元，未來幾年會逐步普及。-什么是緩存，緩存在SSD固態(tài)盤中應(yīng)用-隨著SSD固態(tài)硬盤的普及，如今帶有緩存的SSD價(jià)格也逐漸被用戶接受，雖然我們知道

4、沒有緩存的SSD在價(jià)格上會比有緩存的略貴一些，但是緩存究竟在SSD固態(tài)硬盤中發(fā)揮了怎樣的作用并不是每個(gè)用戶都了解。 什么是緩存： 其實(shí)“緩存”一詞單純從字面上理解可解釋為延緩存放，簡單的說“緩存”是為了平衡高速設(shè)備和低速設(shè)備之間的速度差異而存在的。作用是讓低速設(shè)備盡量的不拖 高速設(shè)備的后退。這里之所以用“盡量”一詞，主要是各類產(chǎn)品中的緩存容量有限，算法也不可能100%的準(zhǔn)確命中，所以低速設(shè)備多多少少還是會拖高速設(shè)備的 后腿，緩存的作用只能是“盡量”減少這種現(xiàn)象。 例如CPU緩存;每當(dāng)CPU從內(nèi)存里讀數(shù)據(jù)時(shí)，會向內(nèi)存控制器發(fā)出一個(gè)讀指令，要求內(nèi)存控制器返回其要求的數(shù)據(jù)，可是因?yàn)閮?nèi)存響應(yīng)速度相對于

5、CPU是很慢 的，所以在數(shù)據(jù)返回之前CPU只有無所事事的“等待”，如果經(jīng)常出現(xiàn)這樣的情況，再快的CPU也會被內(nèi)存拖后腿，效率也不會提高。 在主內(nèi)存(RAM)和CPU之間，放一塊小容量的SRAM。當(dāng)CPU申請RAM數(shù)據(jù)的時(shí)候，先在SRAM里面尋找，如果找到了數(shù)據(jù)，就不用花費(fèi)很多時(shí)間到 RAM里去讀了(同步讀取)。如果SRAM里沒有數(shù)據(jù)，再到RAM去讀，當(dāng)RAM返回?cái)?shù)據(jù)的時(shí)候，不僅僅返回原來所需要的數(shù)據(jù)，同時(shí)“捎帶”返回所需數(shù)據(jù) “前后”的一些看似無關(guān)的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)放入SRAM中。 下次CPU再次到SRAM里讀數(shù)據(jù)的時(shí)候，如果所需數(shù)據(jù)正好在SRAM里，就可以“命中”了。從原理上可以看出，命中

6、率越高，CPU的效率就越高。而命中 率又是被“捎帶”返回的數(shù)據(jù)所決定的，哪些數(shù)據(jù)被捎帶返回，這個(gè)就要依CPU內(nèi)部的緩存算法而定了。由此可見，由于緩存容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于主內(nèi)存容量，而緩存算 法也不可能100%的準(zhǔn)確命中。 緩存在機(jī)械硬盤中的作用： 以上是以CPU緩存做例子。但是在電腦系統(tǒng)里，緩存并不僅僅是CPU獨(dú)有，因?yàn)楦咚僭O(shè)備與低速設(shè)備的矛盾并不僅僅體現(xiàn)在CPU和內(nèi)存之間?，F(xiàn)在假如說，我 要把數(shù)據(jù)從內(nèi)存寫入硬盤，由于硬盤相當(dāng)緩慢，需要等待很長的時(shí)間才能完成此任務(wù)。那么用戶體驗(yàn)就是電腦非常慢。實(shí)際上，這里CPU不慢，內(nèi)存不慢，只是硬 盤太慢了。 解決機(jī)械硬盤速度過慢的問題，就在其內(nèi)部安置了一個(gè)小容量的

7、內(nèi)存，也就是硬盤的緩存，數(shù)據(jù)首先寫入到緩存里。那么在操作系統(tǒng)層面，就會認(rèn)為數(shù)據(jù)已經(jīng)寫入了，用戶的感覺就是快速。隨后硬盤自己再從緩存寫入到盤片，這個(gè)過程無需用戶干預(yù)了。 不過需要注意的是，其實(shí)硬盤的緩存并不全都用于緩存數(shù)據(jù)，還有其他用途，所以不見得緩存越大，性能就越好。而且還有個(gè)緩存算法問題。如果算法不優(yōu)秀，命中率就不會高，這樣大容量緩存形同虛設(shè)。 緩存在SSD固態(tài)硬盤中的作用： 剛才為大家介紹了什么是緩存，以及它在機(jī)械硬盤和內(nèi)存中發(fā)揮的作用，其實(shí)緩存在SSD固態(tài)硬盤中發(fā)揮的作用也相差不遠(yuǎn)。SSD上的緩存一般都是1或者2顆 DRAM顆粒構(gòu)成，起到數(shù)據(jù)交換緩沖作用。一款SSD產(chǎn)品是否有緩存這樣的設(shè)

8、計(jì)，往往是廠商根據(jù)產(chǎn)品定位和用途做得決定，一般一些入門級產(chǎn)品或者低速產(chǎn) 品，在設(shè)計(jì)上就會考慮不帶緩存方案，而一些高速產(chǎn)品由于數(shù)據(jù)交換量大，就設(shè)計(jì)有緩存，以提高產(chǎn)品的讀寫效率。 通常帶有緩存的SSD在價(jià)格上或比不帶緩存的略高一些，雖然SSD帶緩存讀取小文件的速度會快些，但對SSD來說，快的太有限了。就反應(yīng)速度來說，SSD 的反應(yīng)速度一般都在0.2毫秒以內(nèi)，不比緩存慢。所以帶緩存對讀取速度的提升，幾乎可以忽略。其次帶不帶緩存并不影響SSD的壽命，決定SSD壽命的是 NAND FLASH的寫入次數(shù)。其次，主控芯片的好壞才是是決定SSD性能和使用壽命的重要因素。 文章總結(jié)： 通過筆者的介紹相信大家對緩

9、存的作用有了深入的了解，另外我們可以看出緩存在內(nèi)存、機(jī)械硬盤和SSD固態(tài)硬盤身上發(fā)揮作用的強(qiáng)弱是不一樣的。緩存是為了平衡高速設(shè)備和低速設(shè)備之間的速度差異而存在的，其作用是讓低速設(shè)備盡量的不拖高速設(shè)備的后腳。 緩存的主要功能在于是電腦有資料放到HDD時(shí)，因?yàn)镠DD機(jī)械式運(yùn)作比電腦慢很多，所以在HDD上放上緩存，暫時(shí)存儲資料以便電腦能夠繼續(xù)做其他事情，不會因?yàn)镠DD的動作慢，而拖慢了電腦的效能。 而SSD的速度大幅提升，已經(jīng)能夠?qū)崟r(shí)處理數(shù)據(jù)，緩存作為提升速度的作用就不大了。由此我們可以得出依據(jù)緩存大小判斷SSD速度并不科學(xué)，固態(tài)硬盤速度快慢主要由主控芯片和閃存顆粒品質(zhì)決定。用SSD固態(tài)硬盤做緩存加

10、速怎么樣實(shí)測近年來，硬盤作為最主要的存儲設(shè)備，發(fā)展極為緩慢，已經(jīng)慢慢成為電腦性能提升的瓶頸，而固態(tài)硬盤的誕生無疑成為了存儲設(shè)備的一項(xiàng)時(shí)代性的革新，將原有機(jī)械盤的機(jī)械設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)榧冸娮釉O(shè)備，使得存儲設(shè)備的讀寫速度大幅上升隨著SSD的普及速度加快，人們開始研究SSD對計(jì)算機(jī)性能提升的各種渠道，比如只做系統(tǒng)盤，或者作為緩存盤，或者作為系統(tǒng)與存儲盤。對于資金充裕的朋友 來說，選擇大容量硬盤直接作為主盤與副盤是最好的，畢竟容量越大對固態(tài)硬盤性能越有提升，而且可裝載數(shù)據(jù)越多。而對于一些資金并不十分充裕的朋友來說，選 擇小容量SSD作為緩存盤也是不錯(cuò)的選擇。那么作為緩存盤到底會為自己的電腦性能帶來多大的提升?

11、很多網(wǎng)友問過這個(gè)問題，今天筆者將會來實(shí)際測試一下，看看為老的1TB機(jī)械硬盤加上緩存之后，該盤的性能提升情況。系統(tǒng)緩存的作用 SSD做緩存有其意義計(jì)算機(jī)的主要硬件之間，硬盤、內(nèi)存和處理器之間的速度是不一樣的，其中處理器的速度是非常快的，內(nèi)存次之，而硬盤的速度是很慢的(相對于處理器來 說)，一件任務(wù)的處理要通過處理器給出的指令，把相關(guān)數(shù)據(jù)從硬盤里調(diào)出來，到內(nèi)存，在內(nèi)存和處理器之間還會有許多數(shù)據(jù)的傳輸，內(nèi)存本身不能處理數(shù)據(jù)，要通 過處理器來處理。當(dāng)他們一起工作的時(shí)候，由于處理器和內(nèi)存工作得快，而硬盤要慢很多，這樣就大大降低了系統(tǒng)的整體性能，不能發(fā)揮所有硬件的性能。為了解決這個(gè)問題，一個(gè)優(yōu) 秀的操作系

12、統(tǒng)必然要有“緩存”來作為這些硬件之間的一個(gè)中間站，來緩和這種矛盾，從而一定程度上提高系統(tǒng)的性能，“緩存”處理的越好，系統(tǒng)的性能發(fā)揮的越 好。所以研究“緩存”就有了它的意義。操作系統(tǒng)的任務(wù)主要是合理地調(diào)配系統(tǒng)的各種資源，為各種程序的運(yùn)行提供環(huán)境，它可以看作是硬件和應(yīng)用軟件之間的一個(gè)媒介，緩存就是其中的橋梁，如果用SSD來做硬盤的緩存的話，零響應(yīng)的固態(tài)硬盤會帶來巨大的提速。SSD做緩存早已出現(xiàn) 目前發(fā)展更全面在Z68芯片組出現(xiàn)的時(shí)候，英特爾就已經(jīng)推出了這項(xiàng)名為Smart Response，中文名稱為智能響應(yīng)的新技術(shù)。Smart Response原理就是將一塊SSD和一塊傳統(tǒng)硬盤組合，將SSD作為傳

13、統(tǒng)硬盤的緩存，從而達(dá)到速度的提升。這個(gè)技術(shù)，和早年Intel的Flash Response(迅盤)技術(shù)頗為相似，另外和希捷的混合硬盤原理也類似。隨著此技術(shù)的推出，不少SSD廠商也都推出了自己的緩存SSD，今天筆者選擇的是一款金速K25緩存SSD。金速固態(tài)高速緩存盤，并非傳統(tǒng)意義上的固態(tài)硬盤，而是一款創(chuàng)新性的升級用加速設(shè)備。SSD已經(jīng)很快了，為什么還要緩存所有數(shù)據(jù)都儲存在硬盤里面，也就是所，最初所有數(shù)據(jù)都是來自硬盤，以前的機(jī)械硬盤的隨機(jī)性能非常差，所以讀取零散數(shù)據(jù)效率非常低。也就是有些朋友為什么安 裝了一臺非常強(qiáng)勁的新機(jī)器，但是進(jìn)入系統(tǒng)什么之類的依然超級慢的原因。而受到這個(gè)問題影響最嚴(yán)重的就是筆記本了（只有5400轉(zhuǎn)的硬盤）。SSD比起HDD來說隨機(jī)性能快了十萬八千里，當(dāng)然加載很多東西也比起硬盤快不少。所以會有這么多人更換SSD后發(fā)現(xiàn)：“這個(gè)世界不同了?！钡母杏X。很多人很奇怪SSD已經(jīng)如此高速，為什么還要搭載緩存呢？其實(shí)SSD搭載緩存非常有用。由于SSD工作機(jī)制和HDD不同采用了FTL機(jī)制（當(dāng)然，這 個(gè)是讓操作系統(tǒng)把SSD可以當(dāng)成HDD去操作。）由于這個(gè)原因操作系統(tǒng)只能對LBA