This guide is available to download as a free PDF. Download this file now. Feel free to copy and share this with your friends and family.

歡迎來到MakeUseOf的固態驅動器101。在本指南中，我們將介紹最新、最好的大容量存儲設備和：

• 將它們與其他形式的大容量存儲介質進行比較；
• 檢查它們是如何工作的；
• 查看可用的不同類型，以及；
• 強調您應該瞭解的操作和維護要素。

這是你在這本指南中能找到的一切。

1固態驅動器簡介

2簡史

ROM芯片|硬盤/混合驅動器|閃存|現代SSD

三。SSD的解剖

電池控制器

4其他SSD規格您應該知道

內存類型|物理接口|邏輯接口|形狀因子

5如何照顧和餵養你的孩子

（De）碎片|修剪命令|操作系統支持

6固態硬盤是最好的升級之一

那我們就潛進去，好嗎？

1固態驅動器簡介

自從穿孔卡片（以及它們的主要敵人，飛蟲）問世以來，計算機大容量存儲已經有了很大的改進。計算機行業經歷了在盒式磁帶上來回移動和將軟盤驅動器換成單寫光盤的痛苦。我們現在享受著大型固定硬盤驅動器和可重寫光盤介質帶來的便利。

但在這段時間裡，有一種存儲形式——RAM——總是更快。它的優點是它以電子方式訪問數據，而不是機械方式。它有一個主要的缺點：當機器斷電時，它會丟失它保存的所有數據。它的每字節成本也更高。但業界長期以來的一個目標是讓持久性存儲在速度和健壯性方面更像RAM。

閃存的發展最終產生了固態驅動器（ssd），它將硬盤驅動器（hdd）的大容量和持久性與閃存的耐久性和（部分）速度結合起來。讓我們從技術和用戶體驗的角度來看看ssd是如何產生的。

2簡史

雖然硬盤驅動器顯然是現代固態硬盤的母體之一，但它們的一些血統也要歸功於非機械存儲。以下所有的貢獻，無論是在精神上還是通過技術上，今天的固態驅動器。

2.1 rom芯片

現在，我們通常聽說只讀存儲器，或只讀存儲器（ROM）的上下文中閃爍他們的移動設備。早在機械硬盤還沒有普及之前，計算機就可以通過存儲在主板ROM芯片中的代碼啟動了。顧名思義，您的計算機只能從這種介質中讀取數據。這樣做的目的是加載初始的“命令提示符”，從中啟動程序。隨著這些芯片容量的增長，它們可以容納整個操作環境，比如Amiga的Workbench。它們與ssd不太一樣，因為它們不可寫，但它們確實代表了在非機械介質上運行操作系統的想法。即使是現代的eeprom，你可以寫，仍然是不同的，因為你不能在運行時改變它們的內容。

2.2硬盤驅動器/混合驅動器

hdd顯然對ssd的發展做出了貢獻，因為後者大多數仍然使用相同或相似的硬盤驅動器標準。它使得從hdd到ssd的轉換變得非常容易，因為像SATA（稍後將詳細介紹）這樣的連接類型使得用一箇舊的機械驅動器換一個更快的驅動器變得簡單。像蘋果的Fusion驅動器這樣的混合驅動器使這條路更加平坦，它在普通硬盤上增加了一些快速固態存儲。

當基於flash的存儲第一次出現時，它非常昂貴。這意味著它不僅價格昂貴，而且很可能提供的空間非常小。為了將更多的硬盤空間與更快的SSD存儲結合起來，**商採取了以下兩種方式之一：

• 一種方法是利用固態，並補充硬盤空間。這可能是用戶同時購買SSD和硬盤，並在最有意義的地方安裝程序或存儲文件（例如，性能較高的SSD上的視頻編輯器等性能密集型應用程序，以及HDD上的文本編輯器等不太重要的應用程序）。還有一些設備將這兩種類型的存儲器組合在同一個物理單元中，即一個2.5英寸的驅動器，其中包含一個機械HDD和固態存儲器。然而，在計算機和操作系統看來，它們仍然是兩個獨立的驅動器。
• 另外，也有更完整的例子上面的機械和固態存儲在同一個設備，但它看起來像一個單一的存儲設備。這些設備會將經常使用的數據緩存在硬盤的SSD部分，因此可以更快地將其提供給程序。驅動器的控制器硬件、操作系統或兩者都可以管理數據的去向。這為您提供了SSD的速度和HDD的整體容量。

2.3閃存

從20世紀80年代到21世紀初，許多可移動媒體與hdd並沒有太大區別。例如，Iomega的“ZIP驅動器”（基本上是一張接近HDD容量的軟盤）之類的可寫CD（使用光學寫入而不是磁性）。它們一個又一個都涉及到某種機械內部，要麼在驅動器中，要麼在介質中，要麼兩者兼而有之。隨著便攜式計算真正開始流行起來，伴隨著嚴肅的數碼攝影，出現了更具彈性的媒體形式。緊湊型閃存（CF）卡是最早的一種，索尼記憶棒、多媒體卡（MMC）、智能媒體、eXtreme Digital（xD）卡和安全數字（SD）系列也加入了進來。

這些是第一批基於閃存的存儲器，消費者可以隨時獲得，具有成本效益和實用性。然而，它們依賴於設備，所以當“拇指驅動器”在21世紀初出現時，它們是一個重大的升級。它們同樣便攜，足夠快，大多數用戶不會注意到它們的不同，最重要的是使用了無處不在的USB端口。雖然它們在每MB的成本上無法與其他媒體相媲美，但它們代表了一種攜帶文檔的廉價而有效的方法。

2.4現代固態硬盤

現代固態硬盤取代硬盤或混合硬盤的原因有幾個。首先，智能**革命提高了人們對便攜性的需求。畢竟，如果你能在**上瀏覽完整的網頁，為什麼你不能有一臺輕便、方便的筆記本電腦呢？但這些便攜式機器使用的內存也有影響。如果你的**可以存儲千兆字節的數據，而不需要繁重、嘈雜的機械驅動或不斷上升的溫度，為什麼筆記本電腦就不能做到這一點呢？

今天的SSD與HDD相比有許多明顯的優勢，如下所示：

• 因為沒有移動的機械部件，當你讀寫數據到一個驅動器時，你只是用電子方式，這比一個移動的手臂要快得多。
• 這也意味著這些驅動器對損壞它們的碰撞和跌落具有更強的抵抗力。
• 由於缺少活動部件，因此無需為這些部件供電，從而節省了電池壽命。
• 功耗的降低伴隨著熱量的降低，這有助於提高機器的性能並延長主板的使用壽命。

但是他們如何傳達這些好處呢？固態硬盤到底是如何工作的？在下一節中，我們將瞭解SSD驅動器的內部工作原理，以及不同型號之間的差異。

三。ssd的解剖

如果你打開一個SSD驅動器，你不會看到閃亮的盤片和精緻的執行器臂你得到一個機械硬盤驅動器。取而代之的是一塊電路板，上面連接著許多芯片。這些芯片中包含了許多部分，但有兩個部分是瞭解固態硬盤如何工作的關鍵，那就是電池和控制器。我們來詳細看看。

3.1電池

SSD中的基本存儲單元是單元。這基本上是一個（許多）艙室的記憶芯片，其中包含一個晶體管能夠容納電荷。它在斷電後保持這種電荷的能力使它與計算機的RAM區分開。但除此之外，它們是相似的。

每一個單元都有一個表示數據的小電荷，當所有的位放在一起時，它們就構成了你的文件。不過，與硬盤驅動器一樣，這些單獨的位可能存在於驅動器周圍的各個單元中（即，不一定是所有相鄰單元）。同樣的情況也發生在硬盤上。但主要的區別在於，機械頭不需要在硬盤上跳來跳去，只需拿起所有這些位就可以訪問一個文件。SSD控制器可以通過電信號快速採集數據，這就是為什麼讀取速度（以及寫入速度）比HDD快得多的原因。

下圖說明了SSD單元如何存儲簡單的文本文件（包含字母“m”）。

3.2控制器

當電池實際保存數據時，控制器將電荷的存在或不存在解釋為零或一個值。它還負責與主機操作系統交換數據。控制器實際上包含了一系列功能，如下圖所示。

在大多數情況下（除非你的目的是成為一名電氣工程師），只要知道控制器位於主機操作系統和內存單元庫之間，並在它們之間洗牌數據就足夠了。以上是數據如何從驅動器上的位置到您喜愛的應用程序的簡化視圖。有很多額外的因素（如頁面和塊的使用），有助於安全和有效地存儲您的貓視頻。**商的控制器是他們能夠通過提供獨特的功能或上面所示的最佳版本來增加價值的地方。

但是內存類型和控制器並不是影響SSD性能的唯一因素。在下一節中，我們將深入探討固態驅動器的一些其他特性和規格。

4其他ssd規格您應該知道

在考慮SSD（或預裝了一個SSD的機器）時，明智的做法是瞭解SSD的功能及其提供的價值。下面幾節將解釋ssd的一些主要屬性、一些可用的選項，並討論它們的一些優缺點。

4.1存儲器類型

在上面的例子中，我們描述的內存類型是“flash memory”，特別是NAND flash。nandflash與SD卡等可移動介質中使用的存儲器以及**或平板電腦中使用的存儲器相同。事實上，這些移動設備中的許多都使用特定外形的固態硬盤，我們將在稍後介紹。另一種方法是基於DRAM的ssd，它使用與大多數RAM模塊中相同的技術。雖然它擁有更高的性能，但它非常昂貴，而且還需要解決DRAM在斷電時丟失內容的問題。（這是通過在機器整體斷電和/或使用電池時保持電源來實現的。）服務器，特別是那些服務於性能密集型應用程序的服務器，是DRAM的主要用途。在您可能遇到的設備中找到的SSD是NAND類型的。

NAND閃存SSD使用兩種主要單元格式之一。第一種是單層電池（SLC），只能儲存一層電荷。因此，如果電池充電，它等於一位的值，如果不充電，它等於零。多電平單元（MLC）驅動器可以通過支持多個充電電平來存儲兩位。第三種類型，三電平單元（TLC）可以存儲三位，儘管它不像SLC和MLC那樣常見。因為它只有一級支持，所以SLC更耐用。使用MLC可以有效地將存儲空間翻一番，這樣就更便宜了。不過，請記住，您可能會向這些單元格寫入高達兩倍的內容，並且會更快地耗盡驅動器。

4.2物理接口

選擇SSD時要考慮的另一個因素是它與系統的連接方式。就移動設備而言，在這件事上你別無選擇。作為筆記本電腦、平板電腦或**設計的一部分，**商將擁有其中一個物理接口。但是，如果您在使用不同接口的設備之間進行權衡，您仍然應該意識到這一點。如果您正在組裝自己的計算機，或升級現有計算機中的驅動器，則可能有以下一個或多個不同的連接可用。根據您擁有的電纜或插槽，您可以購買最適合您需要的SSD。

現代硬件為存儲（包括SSD）提供了兩個主要接口：

• 串行ATA（SATA），提供相對較低的6 Gbps吞吐速度。但大多數主板都會附帶兩個或更多這樣的功能，這意味著您在設計系統時有一定的靈活性。例如，您可以將操作系統和程序放在SSD上，同時為媒體存儲節省更大、更便宜的HDD。它們還可以熱插拔，因此如果您需要快速備份解決方案，外部SATA驅動器是一個很好的選擇。
• PCI Express（PCIe），提供31.5 Gbps的極高吞吐率。但是，PCIe外形尺寸是主板上的一個插槽。您可能還需要放棄專用圖形卡，因為它們也使用PCIe插槽。PCIe卡子類型指存在多少“通道”，其中一個通道是一對通道，一個用於發送，一個用於接收。名稱“x1”、“x2”、“x4”、“x8”和“x16”表示卡中有多少車道。下圖顯示了具有四個PCIe插槽的主板：從上到下分別為x4、x16、x1和x16。（最後一個插槽是“傳統”PCI插槽。）更多的通道意味著更多的同時傳輸，但當所有這些通道都已滿時，會以更高的功耗為代價。對於較小的設備，還有一個“迷你PCIe”。

與SSD兼容的另外兩個接口是光纖通道和串行連接SCSI（SAS）。但這些都是服務器技術（例如）將巨大的驅動器池連接在一起，以顯示為單個資源。除非你是一個服務器管理員，否則你不太可能遇到這些問題。

4.3邏輯接口

SATA和PCIe等接口是物理接口，定義了電纜的硬件功能。邏輯接口定義了存儲設備向操作系統提供的一組標準功能。他們沒有具體說明**商應該如何實際實現這些功能，只是他們需要提供的設備符合。

以下是消費者SSD系統使用的三種常見邏輯接口：

• ATAPI：為硬盤和其他類似HDD的介質開發的一種更老的標準。
• AHCI：使用SATA總線的設備的較新標準。雖然它確實為固態硬盤提供了一些好處，但它是為旋轉基於盤片的媒體而設計的。它對ssd做一些事情效率較低，造成了瓶頸。
• NVMe：專門為固態硬盤設計的標準。它利用了諸如多個命令隊列之類的屬性。這意味著控制器可以處理多個讀/寫命令，而不是一個（AHCI的情況）。

這是您設備的高技術屬性。重要的是，如果您的設備使用基於PCIe的SSD，它還應該支持NVMe以獲得最佳性能。

4.4外形因素

選擇SSD的最後一個考慮因素是形狀因素。和界面一樣，你買什麼樣的設備會對你的決定產生很大的影響。再說一次，如果你在看平板電腦或手持設備，你會被**商給你的東西困住。筆記本電腦可能是相同的，也可能不是相同的。有些型號讓你很容易接觸到硬盤，所以你可以更換它，在這種情況下，你最好知道你需要什麼大小的驅動器。臺式機可能有一個選擇。

PCIe型號以“卡”而不是“驅動器”的形式提供，看起來與您可能安裝的其他卡沒有什麼不同。他們在底部有一個連接器，電路板上有很多芯片和二極管之類的東西。

其中最容易識別的將是那些使用與hdd相同的外形尺寸的硬盤。這些SATA型號有1.8英寸（下圖中從頂部算起第二個）和2.5英寸（從頂部算起第三個）兩種尺寸可供移動和臺式機使用。臺式機也有3.5英寸驅動器（底部）。

上圖中的頂驅使用mSATA形狀因子。這是一個適合更專業用例的設備示例，如下所示：

• mSATA是一種基於卡的格式，在平板電腦和超薄筆記本電腦等設備中很常見。較新的M.2外形是mSATA標準的一個演變，它更多地使用了“刀片”配置，以最大限度地利用空間。上圖顯示了一個mSATA（左）和一個M.2（右）卡並排。
• 基於模塊的驅動器將小型SSD驅動器封裝到設計為直接**主板的外殼中（如下圖所示）。雖然通用，但他們的目標是專門的個人電腦，如那些用於工業車間地板。

現在您瞭解了市場上各種固態硬盤之間的區別。也許你已經買了一個，或者是一個裝有它的設備。你有什麼需要改變的嗎？有什麼特殊的程序可以讓它正常運行嗎？我們來看看。

5如何照顧和餵養你的孩子

一般來說，適用於普通硬盤的東西也適用於固態硬盤，以確保它們運行良好。如果你能幫上忙的話，儘量不要丟掉它們。別把它們弄溼了。別讓它們過熱。

但是有一些特殊的考慮需要注意。

（de）碎片

正如我們在上面幾節中所展示的，ssd的物理結構與舊的基於磁盤的存儲有很大的不同。因此，維護硬盤所需的一些東西並不適用。其中最明顯的是碎片整理。這是一個試圖將存儲文件數據的塊移近的過程。文件中的塊越接近，機械臂就越不需要跳過來讀取它們並在內存中重新組裝文件。

固態硬盤當然沒有這種機械臂。因此，從性能的角度來看，對SSD進行碎片整理是否會帶來任何好處是一個問題。但也要記住，SSD單元在失敗之前只能承受一定數量的寫操作。這就是為什麼MUO的幾位作者建議不要對SSD進行碎片整理。這是有道理的：如果它提供了可疑的收益，但有可能損害驅動器，為什麼要冒險呢？

“修剪”命令

但是，您應該做的是確保定期使用TRIM命令。像硬盤一樣，即使你從操作系統中刪除了一個文件，它也可能仍然存在於硬盤上。通常情況下，該單元格中的值（電荷）會一直保留，直到有另一個文件需要該空間。但ssd的一個獨特之處是，它們在被寫入之前必須是空的；換句話說，“重寫”實際上是“擦除寫入”。如果文件保存操作需要在寫入之前先擦除所有這些單元格。這需要時間，並且會導致感知到的驅動器性能變慢。

TRIM命令將識別所有這些“未使用”的單元格，並通過釋放它們來擦除它們。從這個意義上說，它有點像SSD版本的“垃圾收集”（清除未使用單元格的內容）、安全刪除（使這些單元格不可恢復）和碎片整理功能。您（或您的操作系統）應該定期運行TRIM以加快驅動器操作。因此，您應該確保在您的操作系統中對它有適當的支持，這是進入下一節的一個方便的步驟。

操作系統支持

因為SSD通過標準物理接口連接到機器上，所以現代操作系統從一開始就識別它們。SATA驅動器應與另一個硬盤驅動器完全相同。另一方面，PCIe驅動器可能會基於其邏輯接口顯示，就像在Linux中一樣。如下圖所示，myxps13的磁盤打印輸出清楚地顯示了基於NVMe的分區。（它們顯示為/dev/nvme，後面帶有分區號）。

最重要的是它是否支持TRIM命令，幸運的是現代操作系統支持。TRIM支持實際上是文件系統的一個功能，但是文件系統支持依賴於操作系統及其內核。本節開頭的表總結了操作系統，以及哪些與這些操作系統兼容的文件系統支持TRIM。

SSD是筆記本電腦、臺式機或服務器的最佳升級之一

希望本指南能讓您很好地瞭解固態硬盤相對於舊硬盤的諸多優點。在MUO，我們曾多次將SSD稱為“您可以進行的最佳升級之一”。特別是，您可能需要考慮的一些原因包括：

• 如果你有一臺舊的臺式機，顯示它的年齡，考慮添加一個SSD。在這個驅動器上安裝操作系統和程序將在更快的啟動時間和程序性能上產生收益。別擔心，你仍然可以用你的舊硬盤來保存你所有的圖片、音樂和文檔。
• 以上也適用於老式筆記本電腦。您還可以看到電池壽命的增加，如果您的設備掉落，您將得到更好的保護。只需確保您可以訪問筆記本電腦的驅動器托架，並且您購買的是正確的外形和接口。
• 如果您在家裡或為一家小公司運行服務器，SSD將更好地為您的用戶服務。特別是，基於PCIe的驅動器的多個命令隊列可以處理共享文件和/或訪問應用程序的併發請求。

你怎麼認為？你是一個“一直都是”類型的人嗎？或者您是否使用了SSD來代替仍執行“冷藏”任務的HDD？有關於SSD升級如何改變你生活的故事嗎？我們想在下面的評論中聽到所有關於它的信息！