計算機 - 固態硬碟 (SSD)

什麼是固態硬碟 (SSD)？

固態硬碟 (SSD) 是一種資料儲存裝置，通常用於計算機和各種電子裝置中。與使用旋轉磁碟進行資料檢索和儲存的傳統硬碟驅動器 (HDD) 不同，固態硬碟 (SSD) 利用基於 NAND 的快閃記憶體技術。固態硬碟 (SSD) 因其諸多優勢而日益普及，這些優勢包括速度更快、功耗更低以及耐用性更強。

固態硬碟 (SSD) 能夠將資料永久儲存在積體電路中，通常利用快閃記憶體技術。SSD 中使用快閃記憶體可以實現資料寫入、傳輸和擦除的電子化和無聲操作。

與機械硬碟驅動器 (HDD) 不同，SSD 沒有任何移動部件。由於沒有移動部件，固態硬碟具有出色的效能和低噪音水平。但是，需要注意的是，SSD 通常比 HDD 更貴。

過去，與傳統硬碟驅動器相比，SSD 的儲存容量更有限。但是，目前，SSD 和 HDD 都提供各種尺寸，以滿足不同的儲存需求。SSD 通常用於高階計算機系統或作為消費級個人計算機中的輔助儲存元件。

固態硬碟的特性

固態硬碟的一些關鍵特性/固態硬碟的功能如下：

• 更快 - SSD 裝置速度更快，使系統能夠即時工作；它允許系統立即啟動。
• 多工處理 - SSD 的更快資料訪問功能支援系統同時執行多個程式。
• 可靠性 - SSD 更可靠，並且效能良好，因為它們沒有容易損壞的移動部件。
• 保持冷卻 - SSD 裝置使用快閃記憶體，有助於保持穩定的工作溫度。
• 靈活儲存 - SSD 提供不同的形式，如 mSATA，可以插入系統的母板，並支援使用者與現有的硬碟一起工作。

固態硬碟或 SSD 如何工作？

固態硬碟的工作原理取決於其不同的關鍵元件。固態硬碟的描述如下：

NAND 快閃記憶體

SSD 的主要元件是 NAND 快閃記憶體。這是一種非易失性儲存器，即使在斷電後也能保留資料。NAND 快閃記憶體由組織成頁面和塊的儲存單元組成。

單元和位

NAND 快閃記憶體中的每個儲存單元可以儲存多個數據位，通常每個單元一個、兩個或三個位。單元可以儲存的位越多，SSD 的成本效益就越高，但也可能影響效能和壽命。

頁面和塊

資料以固定大小的頁面寫入和讀取到 NAND 快閃記憶體中，這些頁面被分組到更大的塊中。當資料寫入 SSD 時，它首先被寫入到一個空頁面中。為了更新或刪除資料，SSD 使用一種稱為磨損均衡的技術，該技術確保資料均勻分佈在 NAND 單元中，以防止任何一個單元過度磨損。

控制器

SSD 控制器是一個關鍵元件，它管理資料到 NAND 快閃記憶體的讀取和寫入。它處理錯誤校正、磨損均衡和垃圾回收等任務，以最佳化效能和延長使用壽命。

TRIM

TRIM 命令是 SSD 的一項重要功能。它允許作業系統通知 SSD 哪些資料塊不再使用，從而允許 SSD 執行有效的垃圾回收和磨損均衡，這有助於隨著時間的推移保持效能。

磨損均衡

NAND 快閃記憶體單元在降級之前有有限的寫入-擦除迴圈次數。磨損均衡確保資料均勻寫入到儲存單元中，從而延長 SSD 的使用壽命。

讀寫操作

由於不涉及任何移動部件，因此 SSD 可以非常快速地讀取資料。但是，寫入操作可能更復雜，因為資料必須寫入空頁面，並且必須擦除以前使用的頁面才能重新寫入。此過程由 SSD 控制器管理，以最佳化速度並最大程度地減少寫入放大。

SSD 透過將資料儲存在 NAND 快閃記憶體單元中，使用控制器管理讀寫操作，並實施磨損均衡和垃圾回收等各種技術來確保壽命和保持效能。它們的速度、可靠性和效率使其成為現代計算機和電子裝置中首選的儲存方式。

固態硬碟 (SSD) 的優點

SSD 在不同方面更有益；其中一些如下：

• SSD 裝置的移動部件很少，這可以防止它們損壞並執行更長時間。
• SSD 速度快得多，可以立即載入檔案以加快程式執行速度。
• SSD 重量輕。
• 它們使用壽命長。
• SSD 的儲存容量不斷增加，相對成本也在下降。