为什么SSD的颗粒一般都是成对的?

2019-11-29 admin 1665
  SSD泛指使用闪存芯片组成的SSD固态硬盘,是使用FLASH闪存颗粒作为存储单元,不再使用传统的机械存储方法,使用模拟的方式虚拟出传统硬盘存取方式和扇区等,也可以简单的理解固态硬盘就是一个采用硬盘接口(SATA/ATA等)的“大U盘”,与众不同的是没有机械结构,利用传统的NAND Flash特性,以区块写入和抹除的方式来作读写的功能,因此在读写的效率上,非常依赖闪存技术的发展,与传统机械式硬盘相较,具有低耗电、耐震、稳定性高、耐低温等优点。
  同样配置的电脑更换完固态硬盘后,最明显的感受就是电脑开机速度明显提升,运行软件的速度也比机械硬盘要快许多。
  如果我们有机会拆开一块SSD,仔细数一数其内部的闪存颗粒,就会发现这些颗粒通常都是成对出现的。
那么问题就来了:为什么SSD的颗粒都是成对的?
解释这个问题之前,我们先来看一组数据。

  从这张图可以看到,HOFPRO M.2 1TB的连续写入速度比500GB版本的快了近一倍,而与2TB版本无差别,这里的原因实际上就与我们上面的问题有关。

  我们知道,内存组建双通道可以获得更高的性能。所以SSD的颗粒采用成对的方式出现,原理与双通道内存一样,并行连接可以增加闪存的传输通道,使SSD的传输速度理论上翻一倍。

  这个原理显然更有利于大容量SSD。相对而言,使用同样规格的闪存,容量越大的SSD所需要闪存颗粒的数量就越多,越容易组成更多并行通道,从而提高SSD的读写速度。借助这个原理,我们也可以理解为什么两块同样规格的SSD组成RAID0后,性能可以提高很多。本质上,闪存并行的方式相当于RAID0(任何一个闪存挂掉都会导致整个SSD挂掉)。

  前面说闪存颗粒成对并行对大容量SSD更有利,意味着对小容量SSD的优势较小。举个例子,一快1TB和一块512GB的SSD,如果使用的是同品牌同规格的闪存,那么1TB的闪存数量肯定是512GB的2倍。

  我们假设一颗闪存的容量是256GB,那么1TBSSD需要4颗,而512GB只需要2颗,这时候两者的差距就出现了。由于4颗闪存并行的通道更多,那么1TBSSD的速度相对会更快(在接口速度允许的前提之下)。

  有没有什么办法可以提高小容量(512GB)SSD的性能呢?有,那就是同样采用4颗闪存,不过不好之处就是单颗闪存的容量由256GB降为128GB,这时候问题又出现了。

  由于单颗闪存的容量缩小一倍,闪存颗粒的使用寿命会成比例减少。除此之外,容量缩小也会相应增加写入放大,进一步损坏SSD的使用寿命和降低读写速度。

  所以我们就不难理解,为什么容量越大的SSD,其性能往往会越好,寿命也会越长久。

  看到这里,可能就有人问了,既然闪存成对并行可以提高SSD的读写速度,那是不是使用越多的闪存就越好?答案显然是否定的。

  接口速度决定了SSD的速度上限,例如目前市售的SATASSD,最高连续读写速度基本在560MB/s左右。就算采用再多的闪存,最高速度也只能达到那么多。

  除此之外,占据了SSD绝大部分成本的闪存颗粒,使用得越多,SSD的成本就会越高,显然是不利于推广和普及的。

  目前SATASSD由于整体速度不高,所以差距并不明显。但在高速的NVMeSSD上,这一问题非常突出,因为NVMeSSD的高速度很大程度上就是靠闪存多路并行提供的,削减颗粒数量或者降低颗粒容量,都会造成速度明显下降。


同型号SATASSD的速度对比

同型号NVMeM.2 SSD的速度对比