上一期的内容，简单了解了常见硬盘的分类以及机械硬盘的参数指标。这一期来讲一下固态硬盘的性能都是由哪些参数影响的。

内容为新手向，主要以基础知识为主，复杂的内容和扩展知识，作为思考题列在文末，供选择性学习。

• 固态硬盘的结构

以最常使用的M.2 NVMe固态硬盘为例。

固态硬盘主要外部结构就是这三个，不同固态硬盘外观结构可能有所不同。例如闪存颗粒的多少，或者有没有独立缓存等等。

• 主控芯片

主控类似于整台计算机里的CPU，它是整块固态硬盘的指挥中心，负责整体数据数据的进出协调、以及闪存颗粒的磨损均衡、和坏块管理等。主控的运算能力决定了这块固态硬盘的读写速度上限。

主控芯片主要决定了支持的带宽（接口、总线）、读写速度、寿命和耐久度、延迟和稳定性等。

主控芯片支持的带宽：

主控芯片是随着存储行业的发展在不断升级换代的，但是它的代际一般不单独拿出来说，而是跟随支持的接口总线来说。理论上，越新的主控芯片会采用越新的传输接口与总线。

一般在选择时不会过多关注主控芯片的型号。通常只关注支持的总线类型，然后再对比其他的参数。

• 闪存颗粒的生产商

类似于前两期讲的内存颗粒。闪存颗粒的主要生产厂家也不多，主要有三星、海力士、美光、长江存储、西部数据（闪迪）、致态（东芝）。

正规原厂生产出的合格颗粒，没有太大的好坏之分。整体的表现还是要看全部固件的配合性。选择时认准原厂颗粒即可，不必过多纠结颗粒品牌。

• 闪存颗粒的类型

区分闪存颗粒的类型需要从闪存的存储原理讲起。一块闪存芯片上有无数个存储单元，我们把这个最小的基本存储单元叫做CELL。计算机以二进制存储信息，也就是0或者1。在CELL里存放电子或者拿走电子来代表0或1的状态。

这个就是最开始的SLC颗粒（Single-Level Cell）。它的特点是读写速度极快，因为每个cell只需要区分两种状态。同时每次擦写时只需要改变一个电子，所以它能承受的擦写的次数也多，耐久度高。

问题总是会随着发展而来。想要在单位体积下增加更多的存储怎么办？有办法！想要增加存储密度，只需要通过技术手段让每个cell容纳更多电子，就能在单位cell里容纳更多数据。这就诞生了MLC、TLC、QLC等技术。

一个cell里能存放的电子越多，能存放的数据也就越多，这样就能提升单位体积下的存储量，提高存储密度。但同时，随着cell中电子数量的增加，在存放和读取时需要判断的电子状态增加更多，造成速度变慢、出错率变高。另外每次擦写需要擦除更多电子，cell的磨损也变得更快。

目前消费级领域最主流的颗粒为TLC，技术成熟的同时，性能寿命价格较为均衡。QLC颗粒市场上相对少很多。SLC和MLC在消费级市场很难见到。

TBW（最大写入量）：

关于固态硬盘的擦写次数不必过于担忧，TLC颗粒完全能满足日常使用需求，在正常使用的情况下很难达到最大擦写次数。现实中也很少有固态因为擦写次数达到上限而损坏。

厂商在出厂固态硬盘的时候一般会标注一个保修年限和最大写入量。1T硬盘一般为5年，最大写入量一般为600-800TBW。类似汽车的质保，固态硬盘也是一样，两者达到任意一项即保修终止。600TBW分摊到5年内，相当于每天写入337GB的数据。这个量是正常使用情况下很难达到的。

• 固态硬盘的两种缓存

固态硬盘的缓存一般分为两部分：模拟缓存和独立缓存（有些固态没有独立缓存）。

模拟缓存：

模拟缓存与之前我们讲到过的CPU缓存、机械硬盘缓存作用类似。就是把需要用到的数据先搬运到一个更快的位置来减少等待时间。

在固态硬盘里，模拟缓存并不是一块独立的区域，而是一种策略。以TLC颗粒固态为例，它是在众多的TLC单元中留出一部分空闲存储，模拟成SLC模式。通过模拟SLC颗粒的特性来达到变相加速的目的。

模拟的SLC缓存有动态的、有固定的。

动态SLC缓存：有些厂家会设计为随着固态硬盘的空闲空间变化，空余空间越大模拟的SLC缓存越多。随着硬盘的使用，剩余空间越来越小，模拟的SLC缓存也越来越小。

固定SLC缓存：有些厂家在生产时，直接额外配备了SLC缓存，不占用TLC单元。

缓内速度与缓外速度：

缓内速度是指SLC缓存未占用满时的速度。我们看到的商品描述和固态硬盘的介绍上标注的速度都是缓内速度。

缓外速度是指SLC缓存占用满后直接写入主存储单元的速度。缓外速度要比缓内速度低很多。它与闪存颗粒类型和主控的性能有关。缓外速度是衡量固态性能的一项重要指标。

这是固态硬盘的设计方式，并非产品缺陷。在日常使用的情况下，没有瞬时的超大写入量，模拟缓存一般不会占满。

独立缓存（DRAM）：

独立缓存是一块独立的芯片，采用的是比闪存颗粒速度更快的内存颗粒（DRAM）。它不直接存储数据，而是用来存放FTL映射表。有些固态硬盘没有独立缓存模块，而是采用HMB技术从电脑的内存条中借用一部分来存放FTL映射表。这两种在市场都比较常见。独立缓存常见于高端产品，普通产品则大多数采用HMB技术。

FTL映射表的作用类似于文件的存储目录，把数据存储的物理路径记录成逻辑路径，在需要读取和写入时能更加快速。

独立缓存直接影响4K随机读写和存取延迟。FTL映射表存储在独立缓存中通常要优于从内存中借用，这时独立缓存的类型之分。独立缓存的大小通常按比例与固态硬盘的容量正相关。

• 其他重要参数

连续读写、4K随机读写速度：

连续读写是指传输较大的独立或完整文件的速度，销售方通常以此作为宣传重点。实际上连续读写速度能够非常接近最大标称速度。这项标准对于衡量固态的性能参考价值不高。

区别于连续读写，4K随机读写是指以4KB为最小单位在不连续、分散的位置上大量读写小文件。我们的系统和应用程序都是由成百上千细碎的小文件组成的，随机读写才是我们正常使用电脑时的真实反映。4K随机读写与主控芯片、闪存颗粒、缓存以及整体的配合都有关系。

对于普通消费者而言，4K随机读写参数固然很重要，但是一般普通的固态硬盘也已经足够使用。在日常使用中几乎不会感觉到随机读写快慢造成的影响。而对于追求性能的玩家，可以通过搜索相关测评或者查看测试平台的数据库来选择，因为市面上多数产品并没有标注4K随机读写速度。

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