如果你想要一个顶级系统,尤其是用于游戏或内容创作,那么 SSD 是绝对必要的。然而,在你去寻找之前,你应该知道要寻找什么。有多种不同类型的 SSD。就基本的 SSD 存储单元而言,有 SLC、MLC、TLC 和 QLC。其中,TLC 是最受欢迎的,不过,QLC 最终将取代它们。在 I/O 方面,有 SATA 和 NVMe。

最后,最新的 SSD 也基于 3D NAND/VNAND 技术。这可能会使 SSD 选择变得非常混乱。下面让我们来分解这些术语。

SLC、MLC、TLC 和 QLC:这些是存储单元

在 HDD 中,磁道是存储内存的构建块。在 SSD 中,相同的功能由单元提供,单元本质上是一个门电路。每个单元可以存储多少取决于 SSD 使用的单元类型。最受欢迎的是 SLC、MLC、TLC 和 QLC,这些代表单层单元、多层单元、三层单元和四层单元。

顾名思义,SLC SSD 中的单元每个单元只能存储一位,MLC 存储两个,TLC 存储三个,QLC 存储四个。虽然这似乎是一种“越大越好”的情况,但情况并非如此。使用 QLC 驱动器增加容量(以相同的价格)是最容易的,因为对于相同的存储量,它们需要的单元数是 SLC 驱动器的 1/4。

更大并不总是更好

将多个位写入单个单元需要更多时间,这也会影响 SSD 的耐用性。这意味着 SLC SSD 实际上是最快和最可靠的,但它们要贵得多。大多数商用 SSD 为 TLC,它在性能、可靠性和成本之间提供了合理的折衷。

一个单元在停止工作之前可以被读取和写入的次数是有限的 这通常具有数十万次读取和写入的规模,称为 TBW(写入的总字节数)。然而,这意味着 SSD 的可用性是有限的,可能几年时间。如今,SLC 驱动器几乎不存在,MLC 仅限于少数高性能数据中心。

TLC 是最受欢迎的,与 3D NAND 搭配使用可在性能、耐用性和价格之间取得非常好的平衡。QLC 现在开始流行,虽然在速度和耐用性方面仍然落后于 TLC,但它便宜一些。这导致许多 OEM 在预制 PC 中使用它们,因此,在购买之前,请务必检查驱动器的耐用性(TBW 或最大写入 TB),并将其与其他基于 TLC 的选项进行比较。即使驱动器(已崩溃)在保修期内,如果超过 TBW 值,供应商也可能拒绝更换。

连接性:SATA 与 NVMe:什么是 M.2?

你可能已经在 SSD 和 HDD 的描述中注意到这些术语。它们看起来很可怕,但实际上并不可怕。其中两个仅指所用输入连接器的类型,SATA 既是连接器又是接口,这是一个古老的遗留标准,所有传统 HDD 都使用它。

主要限制因素是 SATA 的最大传输速率为 600 MB/s。这对 HDD 来说不是问题,因为它们的最高速度低于 200 MB/s。但是 SATA SSD 将比其理论最大速度慢得多。另一方面,NVMe SSD 的最高读取速度轻松超过 3,500 MB/s,而 PCIe Gen 4 驱动器则达到 7,000 MB/s。此外,基于 SATA 的驱动器一次只能执行一种功能,读取或写入,而不是两者。基于 NVMe 的 M.2 SSD 可以。

SATA 和 NVMe 之间的另一个主要区别在于命令队列或并行性。SATA 依赖于高级主机控制器接口 (AHCI),它可以处理单个队列中的 32 个待处理命令。另一方面,NVMe 允许最多 64,000 个队列,每个队列最多可以同时拥有 64,000 个命令 。同时,由于其更简单的复杂性和直接的实现,NVMe 比 SATA 占用更少的 CPU 资源。

NVMe 的工作方式与多核处理器非常相似,将较长的任务分成更小的块,这些块需要更少的时间并且可以并行运行。它能够在 32 的队列深度下实现高达 440,000 次随机读取 IOPS 和 360,000 次随机写入 IOPS 性能。

不利的一面是,每个系统的 NVMe SSD 数量有限,因为大多数消费类 PC 中的 PCIe 数量从 16 到 24 不等,GPU 最多使用 16 个,网络适配器使用一对。这为台式 PC 上的 2-3 个 NVMe 驱动器留下了空间。相比之下,大多数中高端 PC 可以轻松容纳多达 8 个 SATA SSD。

M.2 只是一种较新的连接类型。它直接插入主板上的 M.2 插槽,可以连接到 SATA 或 PCIe 总线。M.2 SATA SSD 更小更薄,但仍能提供 SATA 速度。同时,M.2 NVMe SSD 通过主板上的 PCIe 通道连接,并且更小、更薄且速度更快。如果想要最快的存储,NVMe SSD,通过 M.2 连接是要走的路。

3D NAND 和 VNAND:这些是层

当你周围没有剩余空间时会发生什么?这基本上就是 3D NAND 所做的。传统上,NAND 单元以 2D 方式排列,单元数越多,驱动容量就越大(每个芯片的内存增加)。但正如摩尔定律的消亡告诉我们的那样,可以缩小硅片的程度是有限的。

因此,由于 2D 中没有单元格,我们开始将它们一个一个地堆叠起来,这称为 3D NAND。它不仅更便宜,而且速度更快,而且更节能。制造商通常将基于 TLC 和 QLC 的 SSD 与 3D 堆叠或 VNAND 配对,以进一步提高性价比,使驱动器更加实惠。

三星的 VNAND 技术是他们的 3D NAND 版本,中间有一些专有的修改。

更高密度的 SSD 基本上具有更高的层数。如今,多达 96 层的单元堆叠在消费者和企业 SSD 中。预计 100 层 NAND 芯片的估计密度为 1Tb。

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