極速體驗(yàn)

隨著超極本的曝光率越來(lái)越高，SSD（固態(tài)硬盤(pán)）對(duì)于很多用戶來(lái)說(shuō)也不再是什么陌生的產(chǎn)品。超極本的優(yōu)秀的性能表現(xiàn)，除了得益于新一代移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)，SSD在其中也功不可沒(méi)。雖然SSD是最近兩年才被大多數(shù)人所熟知，但是SSD的歷史足跡足以追述到上世紀(jì)70年代。

對(duì)復(fù)雜，出錯(cuò)的幾率會(huì)增加，必須進(jìn)行錯(cuò)誤修正，這個(gè)動(dòng)作導(dǎo)致其性能大幅落后于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的SLC閃存。

因NAND閃存是一種電壓元件，因此它以不同的電壓范圍來(lái)代表不同的數(shù)據(jù)。SLC就是在NAND閃存的每個(gè)存儲(chǔ)單元里存儲(chǔ)1bit的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)代表”0”還是”1”是由基于Vth電壓閾值來(lái)判定，對(duì)于NAND閃存的寫(xiě)入（編程），就是對(duì)其充電，使得它的電壓超過(guò)上圖的電壓判定點(diǎn)A，存儲(chǔ)單元就表示0-已編程，如果沒(méi)有充電或者電壓閾值低于那個(gè)A點(diǎn)，就表示1-已擦除。

M L C則是每個(gè)存儲(chǔ)單元里存儲(chǔ)2 b i t的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是”00”，”01”，”10”，”11”也是基于電壓閾值的判定，當(dāng)電壓沒(méi)到判定點(diǎn)B時(shí)，就代表”11”，當(dāng)電壓在B和C之間，則代表“10”，電壓在C和D之間，則表示”01”，而電壓達(dá)到D以上，則表示”00”。

SLC和MLC的擦除性能是一樣的，MLC閃存的讀取性能需花費(fèi)兩倍長(zhǎng)的時(shí)間，寫(xiě)入性能需花費(fèi)四倍長(zhǎng)的時(shí)間。如果您以前聽(tīng)說(shuō)過(guò)有人抱怨MLC寫(xiě)入速度，這就是部分原因。不過(guò)一定要記住，我們?cè)谶@里談?wù)摰倪@些數(shù)字低得離譜——甚至900微秒寫(xiě)入MLC閃存的速度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)向普通機(jī)械硬盤(pán)的寫(xiě)入速度。

SLC的最大優(yōu)勢(shì)不在于它的性能好而在于它的使用壽命長(zhǎng)。要了解閃存的耐用性，我們首先需要看看存儲(chǔ)設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造。

我們已經(jīng)證實(shí)了一個(gè)閃存單元可以儲(chǔ)存一個(gè)還是兩個(gè)比特取決于它是SLC還是MLC設(shè)備。把一群?jiǎn)卧奂揭黄穑偷玫搅艘粋€(gè)page。page是您可以編程（寫(xiě)入）NAND閃存裝置最小的結(jié)構(gòu)。

大部分MLC NAND閃存的每一page是4KB。一個(gè)block是由許多page組成的，在STEC的MLC SSD中一個(gè)block包含128 pages（128 pages x 4KB/page = 512KB/ block = 0.5MB。Block是您可以擦除得最小結(jié)構(gòu)。

因此，當(dāng)您寫(xiě)入SSD時(shí)，您一次可寫(xiě)入4KB數(shù)據(jù)；但是當(dāng)您從SSD擦除數(shù)據(jù)時(shí)，您一次不得不刪除512KB。無(wú)論何時(shí)您將數(shù)據(jù)寫(xiě)入閃存，我們都會(huì)反復(fù)經(jīng)歷同樣的編程過(guò)程。創(chuàng)建一個(gè)電場(chǎng)，電子穿過(guò)氧化物并儲(chǔ)存電荷。擦除數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致同樣的事情發(fā)生，但卻向著相反的方向。問(wèn)題是電子穿過(guò)氧化物的次數(shù)越多，就會(huì)變的越弱，最終將電壓也不能再阻止電子的自由活動(dòng)了。這時(shí)候，SSD的這個(gè)單元就發(fā)生故障了。

大約經(jīng)過(guò)一萬(wàn)次擦除/編程周期后，MLC閃存才會(huì)最終出現(xiàn)那個(gè)問(wèn)題。而SLC可使用十萬(wàn)次，這得益于它的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)。由于壽命有限，所以SSD必須非常小心地選擇擦除/編程每個(gè)單元的時(shí)間和方式。請(qǐng)注意，您可以從一個(gè)單元里讀取數(shù)據(jù)，多少次都行，這并不減少單元存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力。只有擦除/編程周期才會(huì)降低了壽命。

此外需要注意的是，因?yàn)镾SD沒(méi)有擦除block這個(gè)概念，唯一擦除block的時(shí)候就是寫(xiě)入新數(shù)據(jù)的時(shí)候。如果您刪除Windows里的一個(gè)文件而沒(méi)有創(chuàng)建新的文件，SSD實(shí)際上并沒(méi)有從閃存中移走這個(gè)數(shù)據(jù)，除非您準(zhǔn)備好寫(xiě)入新的數(shù)據(jù)。

大家應(yīng)該已經(jīng)知道，NAND顆粒的最小寫(xiě)入單位是頁(yè)，而一般每個(gè)頁(yè)的大小是4KB。在HDD時(shí)代，分區(qū)起始扇區(qū)的定義在第63個(gè)扇區(qū)，也就是31.5KB的位置，這里各位應(yīng)該會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題了，31.5KB并不是4KB的整數(shù)倍，若繼續(xù)使用這個(gè)分區(qū)方式，勢(shì)必導(dǎo)致以后每寫(xiě)入一個(gè)頁(yè)（4KB）的數(shù)據(jù)，都必須要橫跨寫(xiě)入到2個(gè)頁(yè)內(nèi)，這樣不單寫(xiě)入時(shí)間增加一倍，WA同樣也增加了一倍（寫(xiě)一頁(yè)實(shí)際變成寫(xiě)二頁(yè)）。因此不管從任何方面來(lái)說(shuō)，對(duì)SSD都不是一件好事，既影響性能表現(xiàn)（最顯著的就是測(cè)試成績(jī)低下），也影響SSD的壽命。

下圖中SSD出現(xiàn)分區(qū)沒(méi)對(duì)齊問(wèn)題，讀寫(xiě)正好在2個(gè)16KB邊界，所以需要做2次讀-改-寫(xiě)操作，那么我們說(shuō)這時(shí)候的操作所需時(shí)間就 是原來(lái)的2倍。如果系統(tǒng)請(qǐng)求寫(xiě)入4KB，那么發(fā)生這種情況的概率就是25%（圖中第一個(gè)4KB在邊界，后面3個(gè)在16KB內(nèi)，而第5個(gè)又到下個(gè)16KB邊 界了），性能為原本的80%。如果把寫(xiě)入請(qǐng)求提升到32KB的話，發(fā)生的概率就是8/9了，隨著請(qǐng)求容量的增大，差距就會(huì)縮小。所以對(duì)持續(xù)速度來(lái)說(shuō)，分區(qū)不對(duì)齊并不會(huì)影響很大。想要做到4KB對(duì)齊其實(shí)也很簡(jiǎn)單，用Windows 7自帶的分區(qū)軟件進(jìn)行分區(qū)格式化就可以，當(dāng)然你也可以選擇使用第三方磁盤(pán)工具，比如最新版的DiskGenius。在我們?nèi)粘Ｊ褂弥校霈F(xiàn)4KB不對(duì)齊大多數(shù)是因?yàn)槭褂苗R像恢復(fù)系統(tǒng)造成的，如果是正常安裝Windows很少會(huì)出現(xiàn)這種情況。