極速體驗

隨著超極本的曝光率越來越高，SSD（固態硬盤）對于很多用戶來說也不再是什么陌生的產品。超極本的優秀的性能表現，除了得益于新一代移動計算平臺，SSD在其中也功不可沒。雖然SSD是最近兩年才被大多數人所熟知，但是SSD的歷史足跡足以追述到上世紀70年代。

對復雜，出錯的幾率會增加，必須進行錯誤修正，這個動作導致其性能大幅落后于結構簡單的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代表不同的數據。SLC就是在NAND閃存的每個存儲單元里存儲1bit的數據，存儲的數據代表”0”還是”1”是由基于Vth電壓閾值來判定，對于NAND閃存的寫入（編程），就是對其充電，使得它的電壓超過上圖的電壓判定點A，存儲單元就表示0-已編程，如果沒有充電或者電壓閾值低于那個A點，就表示1-已擦除。

M L C則是每個存儲單元里存儲2 b i t的數據，存儲的數據是”00”，”01”，”10”，”11”也是基于電壓閾值的判定，當電壓沒到判定點B時，就代表”11”，當電壓在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兩倍長的時間，寫入性能需花費四倍長的時間。如果您以前聽說過有人抱怨MLC寫入速度，這就是部分原因。不過一定要記住，我們在這里談論的這些數字低得離譜——甚至900微秒寫入MLC閃存的速度都遠遠超過向普通機械硬盤的寫入速度。

SLC的最大優勢不在于它的性能好而在于它的使用壽命長。要了解閃存的耐用性，我們首先需要看看存儲設備的內部構造。

我們已經證實了一個閃存單元可以儲存一個還是兩個比特取決于它是SLC還是MLC設備。把一群單元聚集到一起，就得到了一個page。page是您可以編程（寫入）NAND閃存裝置最小的結構。

大部分MLC NAND閃存的每一page是4KB。一個block是由許多page組成的，在STEC的MLC SSD中一個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構。

因此，當您寫入SSD時，您一次可寫入4KB數據；但是當您從SSD擦除數據時，您一次不得不刪除512KB。無論何時您將數據寫入閃存，我們都會反復經歷同樣的編程過程。創建一個電場，電子穿過氧化物并儲存電荷。擦除數據會導致同樣的事情發生，但卻向著相反的方向。問題是電子穿過氧化物的次數越多，就會變的越弱，最終將電壓也不能再阻止電子的自由活動了。這時候，SSD的這個單元就發生故障了。

大約經過一萬次擦除/編程周期后，MLC閃存才會最終出現那個問題。而SLC可使用十萬次，這得益于它的簡單設計。由于壽命有限，所以SSD必須非常小心地選擇擦除/編程每個單元的時間和方式。請注意，您可以從一個單元里讀取數據，多少次都行，這并不減少單元存儲數據的能力。只有擦除/編程周期才會降低了壽命。

此外需要注意的是，因為SSD沒有擦除block這個概念，唯一擦除block的時候就是寫入新數據的時候。如果您刪除Windows里的一個文件而沒有創建新的文件，SSD實際上并沒有從閃存中移走這個數據，除非您準備好寫入新的數據。

大家應該已經知道，NAND顆粒的最小寫入單位是頁，而一般每個頁的大小是4KB。在HDD時代，分區起始扇區的定義在第63個扇區，也就是31.5KB的位置，這里各位應該會發現問題了，31.5KB并不是4KB的整數倍，若繼續使用這個分區方式，勢必導致以后每寫入一個頁（4KB）的數據，都必須要橫跨寫入到2個頁內，這樣不單寫入時間增加一倍，WA同樣也增加了一倍（寫一頁實際變成寫二頁）。因此不管從任何方面來說，對SSD都不是一件好事，既影響性能表現（最顯著的就是測試成績低下），也影響SSD的壽命。

下圖中SSD出現分區沒對齊問題，讀寫正好在2個16KB邊界，所以需要做2次讀-改-寫操作，那么我們說這時候的操作所需時間就 是原來的2倍。如果系統請求寫入4KB，那么發生這種情況的概率就是25%（圖中第一個4KB在邊界，后面3個在16KB內，而第5個又到下個16KB邊 界了），性能為原本的80%。如果把寫入請求提升到32KB的話，發生的概率就是8/9了，隨著請求容量的增大，差距就會縮小。所以對持續速度來說，分區不對齊并不會影響很大。想要做到4KB對齊其實也很簡單，用Windows 7自帶的分區軟件進行分區格式化就可以，當然你也可以選擇使用第三方磁盤工具，比如最新版的DiskGenius。在我們日常使用中，出現4KB不對齊大多數是因為使用鏡像恢復系統造成的，如果是正常安裝Windows很少會出現這種情況。