極速體驗

隨著超極本的曝光率越來越高，SSD（固態(tài)硬盤）對于很多用戶來說也不再是什么陌生的產(chǎn)品。超極本的優(yōu)秀的性能表現(xiàn)，除了得益于新一代移動計算平臺，SSD在其中也功不可沒。雖然SSD是最近兩年才被大多數(shù)人所熟知，但是SSD的歷史足跡足以追述到上世紀70年代。

對復雜，出錯的幾率會增加，必須進行錯誤修正，這個動作導致其性能大幅落后于結(jié)構(gòu)簡單的SLC閃存。

因NAND閃存是一種電壓元件，因此它以不同的電壓范圍來代表不同的數(shù)據(jù)。SLC就是在NAND閃存的每個存儲單元里存儲1bit的數(shù)據(jù)，存儲的數(shù)據(jù)代表”0”還是”1”是由基于Vth電壓閾值來判定，對于NAND閃存的寫入（編程），就是對其充電，使得它的電壓超過上圖的電壓判定點A，存儲單元就表示0-已編程，如果沒有充電或者電壓閾值低于那個A點，就表示1-已擦除。

M L C則是每個存儲單元里存儲2 b i t的數(shù)據(jù)，存儲的數(shù)據(jù)是”00”，”01”，”10”，”11”也是基于電壓閾值的判定，當電壓沒到判定點B時，就代表”11”，當電壓在B和C之間，則代表“10”，電壓在C和D之間，則表示”01”，而電壓達到D以上，則表示”00”。

SLC和MLC的擦除性能是一樣的，MLC閃存的讀取性能需花費兩倍長的時間，寫入性能需花費四倍長的時間。如果您以前聽說過有人抱怨MLC寫入速度，這就是部分原因。不過一定要記住，我們在這里談論的這些數(shù)字低得離譜——甚至900微秒寫入MLC閃存的速度都遠遠超過向普通機械硬盤的寫入速度。

SLC的最大優(yōu)勢不在于它的性能好而在于它的使用壽命長。要了解閃存的耐用性，我們首先需要看看存儲設備的內(nèi)部構(gòu)造。

我們已經(jīng)證實了一個閃存單元可以儲存一個還是兩個比特取決于它是SLC還是MLC設備。把一群單元聚集到一起，就得到了一個page。page是您可以編程（寫入）NAND閃存裝置最小的結(jié)構(gòu)。

大部分MLC NAND閃存的每一page是4KB。一個block是由許多page組成的，在STEC的MLC SSD中一個block包含128 pages（128 pages x 4KB/page = 512KB/ block = 0.5MB。Block是您可以擦除得最小結(jié)構(gòu)。

因此，當您寫入SSD時，您一次可寫入4KB數(shù)據(jù)；但是當您從SSD擦除數(shù)據(jù)時，您一次不得不刪除512KB。無論何時您將數(shù)據(jù)寫入閃存，我們都會反復經(jīng)歷同樣的編程過程。創(chuàng)建一個電場，電子穿過氧化物并儲存電荷。擦除數(shù)據(jù)會導致同樣的事情發(fā)生，但卻向著相反的方向。問題是電子穿過氧化物的次數(shù)越多，就會變的越弱，最終將電壓也不能再阻止電子的自由活動了。這時候，SSD的這個單元就發(fā)生故障了。

大約經(jīng)過一萬次擦除/編程周期后，MLC閃存才會最終出現(xiàn)那個問題。而SLC可使用十萬次，這得益于它的簡單設計。由于壽命有限，所以SSD必須非常小心地選擇擦除/編程每個單元的時間和方式。請注意，您可以從一個單元里讀取數(shù)據(jù)，多少次都行，這并不減少單元存儲數(shù)據(jù)的能力。只有擦除/編程周期才會降低了壽命。

此外需要注意的是，因為SSD沒有擦除block這個概念，唯一擦除block的時候就是寫入新數(shù)據(jù)的時候。如果您刪除Windows里的一個文件而沒有創(chuàng)建新的文件，SSD實際上并沒有從閃存中移走這個數(shù)據(jù)，除非您準備好寫入新的數(shù)據(jù)。

大家應該已經(jīng)知道，NAND顆粒的最小寫入單位是頁，而一般每個頁的大小是4KB。在HDD時代，分區(qū)起始扇區(qū)的定義在第63個扇區(qū)，也就是31.5KB的位置，這里各位應該會發(fā)現(xiàn)問題了，31.5KB并不是4KB的整數(shù)倍，若繼續(xù)使用這個分區(qū)方式，勢必導致以后每寫入一個頁（4KB）的數(shù)據(jù)，都必須要橫跨寫入到2個頁內(nèi)，這樣不單寫入時間增加一倍，WA同樣也增加了一倍（寫一頁實際變成寫二頁）。因此不管從任何方面來說，對SSD都不是一件好事，既影響性能表現(xiàn)（最顯著的就是測試成績低下），也影響SSD的壽命。

下圖中SSD出現(xiàn)分區(qū)沒對齊問題，讀寫正好在2個16KB邊界，所以需要做2次讀-改-寫操作，那么我們說這時候的操作所需時間就 是原來的2倍。如果系統(tǒng)請求寫入4KB，那么發(fā)生這種情況的概率就是25%（圖中第一個4KB在邊界，后面3個在16KB內(nèi)，而第5個又到下個16KB邊 界了），性能為原本的80%。如果把寫入請求提升到32KB的話，發(fā)生的概率就是8/9了，隨著請求容量的增大，差距就會縮小。所以對持續(xù)速度來說，分區(qū)不對齊并不會影響很大。想要做到4KB對齊其實也很簡單，用Windows 7自帶的分區(qū)軟件進行分區(qū)格式化就可以，當然你也可以選擇使用第三方磁盤工具，比如最新版的DiskGenius。在我們?nèi)粘Ｊ褂弥?，出現(xiàn)4KB不對齊大多數(shù)是因為使用鏡像恢復系統(tǒng)造成的，如果是正常安裝Windows很少會出現(xiàn)這種情況。