關于固態(tài)硬盤相對于磁盤的工作原理詳細介紹

　　目前，人們多數(shù)使用的是基于Flash閃存的固態(tài)盤。相變存儲尚在實驗室，DRAM固態(tài)盤采用常見內存顆粒，數(shù)據(jù)需要額外的電源才能保存，使用者不多。

　　固態(tài)盤常見接口有SATA(普通PC使用的串行ATA接口)、PCI-Express(常見于顯卡設備的接口，特點在于高速)等多種。不同的接口，其實都是為了通用、高速的目的。

　　Flash的最小存儲單元是晶浮柵晶體管，對應于磁盤中的一個bit的存儲單元。

　　磁盤中，利用磁極的不同來標記0,1，當磁頭掃過盤面，通過感應電流就可以識別出不同狀態(tài)，即讀取數(shù)據(jù);增強磁頭的磁性，可以改變盤面記錄單元的狀態(tài)，實現(xiàn)寫入數(shù)據(jù)。

　　固態(tài)盤中，在存儲單元晶體管的柵(Gate)中，注入不同數(shù)量的電子，通過改變柵的導電性能，改變晶體管的導通效果，實現(xiàn)對不同狀態(tài)的記錄和識別。有些晶體管，柵中的電子數(shù)目多與少，帶來的只有兩種導通狀態(tài)，對應讀出的數(shù)據(jù)就只有0/1;有些晶體管，柵中電子數(shù)目不同時，可以讀出多種狀態(tài)，能夠對應出00/01/10/11等不同數(shù)據(jù)。所以，F(xiàn)lash的存儲單元可分為SLC(一個蘿卜一個坑)和MLC(2個/多個蘿卜一個坑)兩種。

　　區(qū)別在于SLC的狀態(tài)簡單，所以讀取很容易，MLC有多種狀態(tài)，讀取時，容易出錯，需要校驗，速度相對較慢。實際MLC的狀態(tài)識別過程比上述復雜很多，讀取一次MLC的功耗比SLC大很多。由于材料本身的緣故，SLC可以接受10萬次級的擦寫，而MLC材料只能接受萬次級擦寫操作，所以MLC的壽命比SLC少很多。但是，也是最重要的.，由于MLC中的信息量大，同一個存儲單元，信息量是SLC的N倍，所以相同容量的磁盤，MLC類型Flach成本更低，存儲單元體積更小，這也導致市面上多數(shù)固態(tài)盤都采用了MLC型的Flash顆粒。SLC由于其特性，僅在高端的高速存儲設備中使用。

　　有了上述介紹，不難理解，固態(tài)盤寫入，就是改變晶體管里柵中電子數(shù)目的過程。讀出，就是向晶體管施加電壓，獲取不同導通狀態(tài)，對應識別存儲數(shù)據(jù)的過程。

　　Flash顆粒便是大量這種浮柵晶體管的陣列，一般的U盤中會有1-2粒這種Flash顆粒，視容量而定;在SSD硬盤中，常見會有8-16粒Flash顆粒。

　　不過，用戶在使用過程中，對器件的負面特性并不需要擔心太多，生產廠商已經做出了考慮。如，由于單個存儲單元的訪問次數(shù)有限，如果長期在同一個區(qū)域重復讀寫，會導致該存儲區(qū)域失效，進而影響整塊盤的壽命。于是，業(yè)界研究了負載平衡技術，將用戶的訪問請求均勻分布在所有存儲單元中，以延長整個盤壽命。而這個“不要在一只羊身上薅羊毛”的事情，就是固態(tài)盤控制器的任務了。