固態驅動器是如何工作的？
現在，無論你是買一臺新電腦還是升級一臺舊電腦，你都會想買一臺固態硬盤（SSD），而不是傳統的硬盤（HDD）。事實上，從HDD切換到SSD是你能做的最好的PC性能升級之一。
但是怎麼做呢？為什麼？是什麼讓SSD成為如此突破性的技術？
在本文中，您將確切地瞭解SSD是什麼、SSD如何實際工作和操作、為什麼SSD如此有用，以及您應該知道的SSD的一個主要缺點。如果您正在尋找購買建議，我們建議您在購買SSD之前閱讀我們的文章，說明需要考慮的事項。
瞭解計算機和內存
要理解固態硬盤是如何工作的以及為什麼它們如此有用，我們必須首先了解計算機內存是如何工作的。計算機的內存結構分為三個方面：
- 緩存
- 記憶
- 數據驅動器
這些方面中的每一個都起著決定它們如何運作的重要作用。
緩存是最裡面的內存單元。運行時，您的計算機將緩存用作數據計算和過程的一種遊樂場。到高速緩存的電子路徑最短，使得數據訪問幾乎是即時的。但是，緩存非常小，因此其數據不斷被覆蓋。
記憶是中間地帶。你可能知道它是隨機存取存儲器。這是您的計算機存儲與正在運行的程序和進程相關的數據的地方。對RAM的訪問比對緩存的訪問慢，但這是可以忽略的。
數據驅動器是所有其他東西永久存儲的地方。它是保存所有程序、配置文件、文檔、音樂文件、電影文件和其他所有文件的地方。當你想訪問一個文件或運行一個程序時，計算機需要將它從數據驅動器加載到RAM中。
重要的是要知道三者之間有巨大的速度差異。當高速緩存和RAM以納秒的速度運行時，傳統的硬盤以毫秒的速度運行。
從本質上說，數據驅動器是瓶頸：不管其他東西有多快，計算機只能以數據驅動器處理數據的速度加載和保存數據。
這是ssd介入的地方。傳統的hdd比cache和RAM慢幾個數量級，而ssd則快得多。這可以顯著減少加載各種程序和進程所需的時間，並使您的計算機感覺更快。
固態驅動器是如何工作的？
固態硬盤的作用與硬盤相同：它們存儲數據和文件以供長期使用。區別在於固態硬盤使用一種叫做“閃存”的存儲器，它類似於RAM——但與RAM不同的是，RAM在計算機斷電時清除數據，固態硬盤上的數據即使斷電也會保留。
如果你拆開一個典型的硬盤，你會看到一堆帶有讀針的磁片，有點像一個乙烯基唱片播放器。在針可以讀取或寫入數據之前，板必須旋轉到正確的位置。
另一方面，固態硬盤使用一個電池網格來快速發送和接收數據。這些網格被分為稱為“頁面”的部分，這些頁面是存儲數據的地方。頁面**在一起形成“塊”
SSD之所以被稱為“固態”，是因為它們沒有運動部件。
為什麼這是必要知道的？因為SSD只能寫入塊中的空頁。在硬盤中，數據可以隨時寫入板上的任何位置，這意味著數據可以很容易被覆蓋。SSD無法直接覆蓋單個頁面中的數據。它們只能將數據寫入塊中的空頁。
那麼ssd如何處理數據刪除呢？當一個塊中有足夠多的頁面被標記為未使用時，SSD將整個塊的數據提交到內存，擦除整個塊，然後將內存中的數據重新提交回塊，同時將未使用的頁面留空。請注意，刪除塊並不一定意味著數據完全消失。（如何安全地刪除SSD上的數據！）
這意味著固態硬盤會隨著時間的推移變得更慢。
當你有一個新的SSD時，它會被裝滿空白頁的塊完全加載。當您將新數據寫入SSD時，它可以立即以極快的速度寫入這些空白頁。然而，隨著越來越多的數據被寫入，空白頁用完了，剩下的是隨機散佈在整個塊中的未使用頁。
由於SSD不能直接覆蓋單個頁面，因此每次您要從該點開始寫入新數據時，SSD都需要：
- 找到一個有足夠多標記為“未使用”的頁面的塊
- 記錄該塊中仍然需要的頁面
- 將該塊中的每一頁都重置為空白
- 將必要的頁面重寫到新重置的塊中
- 用新數據填充剩餘的頁面
因此，本質上，一旦你從一個新的SSD購買了所有空白頁，你的驅動器將不得不經過這個過程，每當它想寫新的數據。這就是大多數閃存的工作原理。
也就是說，它仍然比傳統的硬盤快得多，而且速度的提高絕對值得購買SSD而不是HDD。
固態驅動器的缺點
現在我們知道了固態驅動器的工作原理，我們也可以理解它最大的缺點之一：閃存在死之前只能支持有限的寫入次數。
有很多科學可以解釋為什麼會發生這種情況，但可以說，當使用固態硬盤時，每個數據單元內的電荷必須定期重置。不幸的是，每次復位時，每個單元的電阻都會略微增加，這就增加了寫入該單元所需的電壓。最終，所需的電壓變得如此之高，以至於特定的電池無法寫入。
因此，SSD數據單元具有有限的寫入數。然而，這並不意味著SSD不會持續很長時間！如果您想了解更多信息，請查看我們關於硬盤、SSD和閃存驅動器平均壽命的文章。希望您現在能夠更好地瞭解固態驅動是如何工作的。
- 發表於 2021-03-24 15:51
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- 分類：科技
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