固態(tài)硬盤(Solid State Drive)基本原理SSD是最近幾年來興起的儲(chǔ)存裝置，其性能方面大大的超越傳統(tǒng)硬盤。因SSD內(nèi)部是由許多Flash Memory所組成，故傳輸速度方面比起機(jī)械裝置的傳統(tǒng)硬盤來的優(yōu)秀許多。

　　● 固態(tài)硬盤(Solid State Drive)的組成

　　一般市面上見到的固態(tài)硬盤外觀與2.5”硬盤差不了多少，但固態(tài)硬盤將外殼拆開來看，裡面卻是一片PCB上佈滿密密麻麻的電子元件，這些電子元件其中有兩樣是組成SSD的關(guān)鍵。第一是負(fù)責(zé)存放資料的NAND Flash Memory，第二則是控制SSD的 Controller。這兩種元件關(guān)係緊密相關(guān)，負(fù)責(zé)整個(gè)SSD的儲(chǔ)存、傳輸、運(yùn)作…等。

　　● 負(fù)責(zé)存放資料的NAND Flash Memory

　　上面有提到NAND Flash Memory，在SSD儲(chǔ)存裝置中扮演重要角色，就是儲(chǔ)存資料的地方。傳統(tǒng)硬盤利用磁性原理來記錄資料，而NAND Flash Memory是由浮閘電晶體組成，利用電流將電子存放至浮閘電晶體當(dāng)中來記錄資料，依技術(shù)的不同又細(xì)分成單階儲(chǔ)存單元(single-level cell, SLC)、多階儲(chǔ)存單元快閃記憶體(Multi-level cell flash memory, MLC flash memory)。目前世界主要的廠商有Samsung、Toshiba、Micron、Hynix、Intel…等。

　　● NAND Flash Memory 特性整理

　　無法原地直接更改資料。若要對已寫過資料的位置再次寫入資料時(shí)，必須先執(zhí)行抹除的動(dòng)作，而一區(qū)塊抹除動(dòng)作需要的時(shí)間約為一個(gè)頁寫入動(dòng)作時(shí)間的10~20倍。NAND Flash Memory寫入單位為page，而抹除單位為Block。一個(gè)抹除的單位大于寫入單位，這表示若要執(zhí)行區(qū)塊抹除動(dòng)作，必須先將欲抹除區(qū)塊中的有效頁搬移至其他區(qū)塊才可以進(jìn)行。NAND Flash Memory有抹除次數(shù)的限制。若某一區(qū)塊經(jīng)常被抹除而超過可用次數(shù)的話，會(huì)造成區(qū)塊寫入/抹除動(dòng)作錯(cuò)誤。

　　● NAND Flash Memory 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　外觀看起來不起眼且小小的一片NAND Flash memory，內(nèi)部則是利用大量的電晶體排列成一個(gè)大的陣列來存放資料。龐大的儲(chǔ)存空間也需要有系統(tǒng)的來管理，所以里頭又細(xì)分

　　Page : 是NAND Flash memory 讀寫最小單位，Page裡頭又分兩個(gè)區(qū)域，分別是存放資料及存放ECC的地方。存放資料的區(qū)域大小為512Byte的倍數(shù)，1Page可以為2112Byte(含ECC)、4313Byte(含ECC)...等。每種型號(hào)的Flash memory Page大小都不一樣。

　　Block: 是NAND Flash memory 抹除最小單位，是由多個(gè)page組合起來成為一個(gè)大的區(qū)域，Block的size的大小依照型號(hào)的不同亦有不同的Block大小。

　　● SSD關(guān)鍵的Controller

　　前面有提到SSD的組成有兩個(gè)關(guān)鍵元件，這邊要講到的是SSD Controller，他必須維持SSD上的許多片的Flash Memory能正常運(yùn)作，同時(shí)也是負(fù)責(zé)Flash memory與PC端溝通的橋梁。

　　因?yàn)镕lash Memory存儲(chǔ)讀寫方式與傳統(tǒng)硬盤大不相同，而目前常見的檔案系統(tǒng)(NTFS、FAT32、HFS+、EXT3…等)都是依照傳統(tǒng)硬盤的存儲(chǔ)讀寫方式而設(shè)計(jì)出來的。所以SSD Controller裡有一個(gè)重要的功能就是將Flash Memory模擬成傳統(tǒng)硬盤讓Flash Memory可以直接在PC上使用。

　　還有上面有提到NAND Flash Memory有抹除次數(shù)限制，為了NAND Flash Memory使用壽命延長，Controller必須有效率讓每個(gè)Page平均寫入，避免都是在對同一個(gè)page作讀寫這樣會(huì)加速損耗導(dǎo)致壽命減短。不同廠商的Controller的運(yùn)算方法皆不同。

本文鏈接：http://m.51huadong.com/cloundnews/11000621.html