SSD构造及工作原理简介

SSD的构造十分简单，拧开外壳上的四颗固定用的螺丝我们就能轻易拆开一款SSD，而通过拆解我们就可以知道，SSD的主体其实就是一块PCB板，而这块PCB板上最基本的部件就是控制芯片，缓存芯片和用于存储数据的闪存芯片，(部分低端型号并没有配有缓存芯片)，以下图intel X25-M的拆解图为例:

图中那块正方形的芯片即是SSD的主控芯片，不同于传统机械硬盘Marvell一统天下的局面，市面上比较常见的SSD主控芯片有JMicron，INDILINX，Samsung和intel等多种主控，主控芯片是SSD的大脑，其作用一是合理调配数据在各个闪存芯片上的负荷，二则是承担了整个数据中转，连接闪存芯片和外部SATA接口。不同的主控之间能力相差非常大，在数据处理能力，算法，对闪存芯片的读取写入控制上会有非常大的不同，直接会导致SSD产品在性能上差距高达数十倍，在上述的主控中，intel和三星的整套主控方案应该说是相对领先的，INDILINX则是主控芯片中的新贵，配合64MB缓存方案性能也非常可观，而JMicron的主控则主要面向低端市场，以性价比取胜，在性能和稳定性方面有很大的不足。

主控芯片下方是缓存芯片，SSD作为一块硬盘，本来是和传统硬盘一样，需要高速的缓存芯片辅助主控芯片进行数据处理，不过由于廉价SSD方案为了节省成本，省去了这块DRAM芯片，这么做的后果虽然节省了成本，但是显著加重了主控芯片和每块闪存芯片的负担，在作为普通数据存储盘时候可能影响会不会太大，一旦作为系统盘使用，频繁的零碎文件读取写入，不带缓存方案的SSD产品性能就会急剧下降。

主控芯片和缓存芯片以外，剩下的大片区域就是NAND FLASH芯片了，目前NAND FLASH主要提供商是三星和intel两家，大部分SSD产品采用了三星的NAND FLASH，intel自己的X18，X25系列则采用了intel的NAND FLASH，NAND FLASH也分为两种，SLC和MLC，其特性和实际性能差距也比较大，具体的区别大家可以看下一页关于SLC和MLC的对比介绍。

之前我们说到，SSD所用的闪存芯片寿命十分有限，MLC闪存的寿命只有1万次左右，SLC闪存也只有10万次左右，这也造成了最初SSD产品寿命极短，无法被大规模应用的情况，于是SSD厂家开发了“磨损平衡技术”(这个技术的中文翻译可以有好多种)，这个技术的大致含义就是通过主控芯片的调配，将读写操作平均的分配给不同的闪存芯片，以避免频繁对某一区块读写造成该区块寿命减少。不过，同样的磨损平衡技术，不同主控之间的运用相差还是非常大的，这个涉及的相关技术太过专业，我们暂时没有必要深究，大家简单了解即可。

SLC与MLC的介绍与比较

SSD的主要构造就是闪存，影响SSD速度的相当原因，也在于闪存的种类，闪存分为SLC和MLC两种，以下我们来看看这两种闪存的详细介绍。

SLC全称是单层式储存(Single Level Cell)，是指一个Block(块，Flash的基本存储单元，也可称为Cell)只有两种电荷值，高低不同的电荷值表明0或者1，因为只需要一组高低电压就可以区分出0或者1信号，所以SLC最大的驱动电压可以做到很低。

SLC因为结构简单，在写入数据时电压变化的区间小，所以寿命较长，传统的SLC Flash可以经受10万次的读写，因此出现坏块的几率较小，因为存储结构非常简单，一组电压即可驱动，所以其速度表现更好。不过这种一个块只存储一组数据的模式无法在相同的晶圆面积上实现较高的存储密度，所以SLC的闪存容量相对来说都比较小，只能在工艺制程方面努力进步，才能满足用户在容量方面不断的要求。

MLC的全称是多层式储存(Multi Leveled Cell)，同上面说的SLC不同，MLC充分利用块的技术，它采用较高的电压驱动，通过不同级别的电压在一个块中记录两组位信息(00、01、11、10)，这样就可以将原本SLC的记录密度理论提升一倍，这对于曾经工艺制程遇到瓶颈的NAND Flash而言，是非常好的消息。不过MLC相比SLC除了同制程、同晶圆面积时理论大一倍的记录空间外，也存在一些先天的弊端，比如说电压区间更小，Flash就需要更多的CRC校验空间，这会大概占据块中10%的空间，因此实际使用中同制程同晶圆面积的MLC的容量不到SLC的一倍。而因为MLC Flash电压变化更频繁，所以基于MLC技术的Flash在寿命方面相较SLC要差一些，官方给出的可擦写次数仅为1万次，也就是说一张512MB的USB闪存盘，你写入512MB的数据1万次(理论值)，它就报废了，这也是当前MLC技术最致命的缺点。此外MLC技术还有一个缺点，就是它的读写速度不如SLC，一个块存储两组位数据，自然需要更长的时间，这里面还有电压控制、CRC写入方式等因素需要考虑。

上图为采用SLC闪存的intel X25-E，虽然容量仅有32GB，但是要比采用MLC闪存的80GB容量X25-M要贵不少，不过随之带来的性能提升也是非常之大。