第073期 2014.09.01

固态硬盘是笔记本发展的一个大趋势。目前苹果笔记本已经全线升级了固态硬盘,其他品牌也纷纷在硬盘上实现升级换代。新技术的降临也伴着不少疑问,例如下面这位网友所提到的怕不怕震的问题。

  • 微信网友@huangdlcn:刚刚买了2014款的MacBook Air,使用时都非常小心,开机时不敢乱晃。但是朋友跟我说Air用的是固态硬盘,完全不用那么担心,真的是这样子吗?

本期产品家:宋敦荣(深圳市金泰克半导体有限公司电子工程师)

新版MacBook Air和Pro采用的都是固态硬盘,确实不怕震动,大家在使用自己的固态硬盘笔记本时根本无需像传统硬盘一样蹑手蹑脚。

要想弄清楚这一点,大家就先要明白固态硬盘和传统机械硬盘之间的区别。固态硬盘(Solid State Disk或Solid State Drive,SSD),也称作电子硬盘或者固态电子盘,是由控制单元和固态存储单元(DRAM或FLASH芯片)组成的硬盘。

由于采用FLASH存储介质,工作方式完全是靠电平信号完成,内部不存在任何机械活动部件,工作时也不会产生机械动作,所以固态硬盘不会发生机械故障,也不怕碰撞、冲击、振动。这样即使在高速移动甚至伴随翻转倾斜的情况下也不会影响到正常使用。

正因为如此,使用固态硬盘的笔记本电脑发生意外掉落或与硬物碰撞时能够将数据丢失的可能性降到最小,在晃动的飞机、颠簸的汽车上使用,都完全不必担心数据丢失。

 

机械硬盘(左)与固态硬盘(右)结构对比

相比之下,机械硬盘(Hard Drive,HDD)都是由盘片、磁头、盘片主轴、控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等几个部份组成。机械硬盘在工作时,盘片需要高速转动,磁头在盘片上移动,来读取相应的数据,整个情景有点像老唱机。值得注意的是,硬盘的磁头和盘片间的间距要用微米单位计算,盘片非常的娇贵,用户一个不小心,就有可能在细微震动中损坏盘片或者磁头。

因此,如果你在使用传统机械硬盘的话,就一定要加小心了。尤其是移动硬盘,它没有很好的防震机制,大家最好先把硬盘放在一个相当稳妥的位置,然后再为它通电。在硬盘工作过程中,也尽量不要移动它。在硬盘容量动辄1TB的今天,硬盘一旦受到损坏,数据损失是很难用金钱来弥补的。

不过,机械硬盘在不通电的时候磁头会缩到盘片以外的位置,因此关闭电脑时我们不用担心硬盘被震坏。

这样看来,正是因为固态硬盘拥有稳固的内部结构,因此能够拥有强大的防震性能,这位网友在使用MacBook Air时当然也不必担心硬盘被震坏。

从上面这个角度看,固态硬盘绝对是笔记本电脑的一个大趋势。中高端笔记本很多都采用了较大容量的固态硬盘,而低端笔记本出于成本因素考虑,则会采用SSD+HDD混合硬盘或小容量SSD+大容量HDD的方案。大家在选购笔记本时,在看CPU如何、内存多大、是不是独立显卡的同时,也不妨关注一下硬盘的类型,毕竟硬盘甚至是整个笔记本里面最大的性能瓶颈,它的性能很大程度上影响了整机的表现,容不得我们忽视。

网友问题:

微信网友@yilin3434:固态硬盘真的不用整理碎片吗?

碎片整理软件是对文件层的整理,对固态硬盘都是完全没有效果的,纯粹是对闪存颗粒耐久度(P/E)的浪费,甚至会降低高性能的SSD的读写速度。

对于SSD来说,有规律的碎片(适合主控制器算法)反而是速度的来源,SSD的主控制器会自己分割/合并文件,制造多通道并行传输的可能来提升性能,当然各家的主控和算法各不相同。

@晓ALPHA寿命如何?

大家不用担心寿命问题。虽然闪存的写操作有次数限制,但官方所提供的读写次数是把全盘完全读写一遍算作一次的。以256GB固态硬盘为例,读取256GB数据、再写入256GB这一个完整的过程才算做一次,而这样重复10万次,固态硬盘:才有可能出现写入可靠性无法保证的问题。在超过读写寿命之后,有些单元则可能会失效。

@Zealer庄哥:如果寿命短那么长期只用部分会导致部分报销?

有些管理数据系统日志等改写频繁,而某些静态文件数据却几乎从不改写。如不加控制,部分块就会因反复多次擦除而提前损坏,而部分块还未被改写过,以至影响SSD盘的使用寿命。为解决此问题,使用写操作均匀分布到各闪存单元上,从整体上做一个平衡,以避免个别单元失效,损耗均衡算法(Wear Leveling)就是为解决此问题而广泛采用的算法。 

Wear Leveling就是提供一个块映射机制, 把写入损耗分散在不同的块上, 不会导致某些块先被写坏而使整个SSD盘失效,而是把在预期寿命前失效的块, 会有一些保留块来替代, 这个算法使得整个设备的寿命跟Flash的最大寿命在同一量级。一般为实现损耗均衡算法(Wear Leveling)会采用一种基于页的文件存储算法,闪存物理地址和逻辑地址之间并没有一一对应的关系。当固态硬盘收到数据写入请求时,并不会循规蹈矩的按顺序进行写入,而是找到最少写入的单元写入。

因而,在为写入数据动态分配物理块时,会根据各块的使用情况不同分配相应的优先级,从而均衡整个存储器各单元的使用寿命。

总的来说,固态硬盘的寿命问题大家基本上无需担心。

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