摘要：伴随着科技的不断发展以及人们对生活品质的要求不断增加，计算机的读取速度与硬盘容量成为了新时期人们广泛关注的话题。众所周知机械式硬盘的读取速度很低，除去黑盘外，大部分的机械式硬盘的读取速度显然并不能满足现如今的市场发展那要求。固态硬盘凭借着良好的抗震性、快速的读写优点成为了越来越多人青睐的系统盘。本文将简单介绍固态硬盘的特征与概念，并简要分析其性能和使用。

关键词：固态硬盘；性能；应用

前言：在云计算、物联网、互联网等技术发展的同时，数据容量也呈现出几何式的爆炸增长。面对这一情况，很多行业在储存与处理数据时都面临着巨大的压力与问题。因固态硬盘有着较好的防震能力、热量较低、读取速度快，可以大幅度提高数据存储、读取速度，所以固态硬盘被人们视为了新时期数据处理最重要的工具。现本文就以固态硬盘性能和应用做简要探讨，希望帮助更多人去认识固态硬盘。

一、固态硬盘概念、特点

（一）概念

固态硬盘又称固态电子盘、电子硬盘，固态硬盘利用半导体存储片实现数据的存储工作。固态硬盘和机械硬盘在外形并没有什么差距，且固态硬盘的应用、性能、定义以及接口也和机械硬盘基本相同。

（二）特点

1.存储速度快：这一特征是人们青睐固态硬盘最主要的原因。固态硬盘的数据存储不受任何外在因素的影响，例如马达的转速。相较于机械硬盘来说固态硬盘在结构上要更加简单。

2.防震能力强：这一特征决定了硬盘的应用寿命。因为固态硬盘抗震能力更好，所以固态硬盘不仅使用寿命长，同时在其安全水平也比较突出。

3.低功耗：在能耗上固态硬盘要远低于机械硬盘。

4.无噪音：固态硬盘并没有风扇与机械马达，因此在工作状态下固态硬盘噪音值只有0分贝。闪存类固态硬盘工作时发热量与能耗很低，不过大容量固态硬盘与高端固态硬盘有着较高的能耗。固态硬盘内部没有机械部件，因此也不会出现机械问题，不用担心振动、冲击、碰撞对其造成影响。因内部使用闪存芯片，无其他机械部件，故有着散热快、发热小的优势。

5.工作温度范畴大：普通机械硬盘只能在5至55摄氏度区间工作，固态硬盘则能够在-10至70摄氏度区间工作。在同等容量情况下，相较于机械硬盘来说固态硬盘不仅重量轻，而且体积小。固态硬盘在使用方法、功能、定义与接口规范上和机械硬盘基本相同，甚至在尺寸与产品外形上也基本一致。不过其芯片工作温度相较于机械硬盘来说范围很广，在-40至85摄氏度范围区间[1]。

二、固态硬盘类型

根据介质不同可以将固态硬盘分成下述两类。

（一）闪存颗粒

以闪存颗粒作为介质的固态硬盘有着移动速度快的优点，能够有效提高设备性能。此外闪存颗粒固态硬盘电源的控制并不会受到外在因素影响，适用于各种环境，因此是市面中比较常见的固态硬盘类型，常用于个人电脑。

（二）DRAM

该种固态硬盘市面不易见到。DRAM固态硬盘的应用方式包括SSD硬盘阵列与SSD硬盘两种，有着使用寿命长、性能高的优点。当然这种硬盘的缺点也比较突出，那就是对于数据保护而言必须使用专用的独立电源，否则将无法发挥数据保护的意义。

三、固态硬盘性能解析

（一）管理层结构

所谓的NAND Flash芯片指的是将若干存储模块整合到一起，形成存储区单元，由若干页组成的存储块在读写中需要以页为单位，而在擦除时则会以块为单位。改写与删除数据时并不会修改原先的内容，而是需要擦除掉整个块内容，并在随后的步骤中，再次写入数据。利用这一操作程序，系统的性能可以得到大幅度提升。需注意的是擦除同一存储块时，必须要控制好擦除次数，事实上无限制擦写是错误的程序性问题，会对系统质量造成严重损害。所以管理层结构的设计是非常重要的环节，合理的设计能够实现地址映射、读写调度、提高读写速度、延长固态硬盘使用寿命、提高硬盘安全性的目的，有着重要的现实意义。

（二）地址映射

为减少地址映射表所占空间，必须在传统NFTL映射基础上，将块级地址的映射方法纳入在内，从而实现直接将数据写进主块，在主块出现空间不足问题时，替代块中继续写入，进而降低地址映射表占用空间大小。

四、固态硬盘应用

（一）服务器

对固态硬盘来说服务器存储是其核心，该方式利用PCI-E卡进行存储部署。在市场供应商中可以购买到基于服务器的固态硬盘。以技术层面视角来看，基于服务期的固态硬盘和CPU告诉Cache有着很大的相似之处，能够将数据存储全部放在固态硬盘当中，且耗时很少，充分体现固态硬盘优点和特征。此外该类固态硬盘还能避免因SAN网络带来的设备延迟问题。所以这类硬盘部署于服务器，在提高数据存储、读取中能够发挥很大的作用。

（二）缓存

众所周知固态硬盘近些年之所以存在普及慢的问题与其高额的造价成本有很大关系，而之所以造价成本高是因为闪存颗粒生产能力有限所致。据了解当前能够生产闪存颗粒的厂家只有寥寥数家包括三星、海力士、镁光等等。为了获得低成本固态硬盘，各种各样的降成本方案在近些年不断出现。这些方案中的共通点为将固态硬盘当成存储系统中的高速缓存来使用[2]。通过这种方式防止兼容问题发生，此外这种方式还能在机械硬盘基础上增加更多存储容量。在降低整体成本的同时，扩大缓存容量。如今对于缓存的应用在笔记本电脑中获得了很好的应用。

（三）分层式存储

这一方法是根据数据存储读取频率、重要性和保留时间等参数做分析的依靠不同存储方式做数据存储。分层存储能够实现不同媒介上的存储[3]。利用这种存储数据的方式可以大大提高数据存储性价比，在优化存储性能中有着很大的意义。

五、固态硬盘设计

固态硬盘总架构包括Flash存储单元、控制器与硬盘接。因为SATA接口带宽很大，因此很多主流固态硬盘还保留了SATA接口。这为固态硬盘的普及和发展予以了一定支持。

在固态硬盘设计中，核心为控制器。如今的固态硬盘大多应用FPGA实现变成逻辑器件。硬盘控制器包括FLASH控制模块以及SATA接口协议逻辑模块。需注意的是SATA协议模块为计算机与固态硬盘的沟通提供了很大的帮助。FLASH控制模块除了包括存储和读取管理外，还需要负责NAND FLASH地址映射、坏点管理、损耗均衡等内容。

结语：受科技发展的影响，如今人们对于电脑的性能，尤其是处理器、显卡、硬盘等硬件设备的性能产生了越来越高的要求。过去性能低下的机械式硬盘显然已经无法再满足人们的使用要求，而固态硬盘则凭借着众多优势比如抗震性能好、存储读取速度快的优势成为了广受好评的硬件设备。骑在计算机的应用大幅提高了电脑使用性能，如将系统安装在固态硬盘中可以大幅提高开机速度，将游戏安装在固态硬盘中能够大幅提高游戏读取、渲染速度。在缓存、服务器、分层存储技术不断成熟以及闪存颗粒生产力提高的未来，固态硬盘很有可能会完全取代机械硬盘，全面提高计算机整体能力。

参考文献：

[1]陈琦.浅谈固态硬盘的性能与应用[J].科技风，2016（20）：8.

[2]张珮，王晓曼.固态硬盘SSD性能分析及RAID 0方案设计[J].微型机与应用，2016，35（06）：26-28.

[3]孫也.固态硬盘性能分析与存储技术研究[J].通讯世界，2015（22）：258-259.

作者简介：陈东江（1990.5-），男，汉，福建泉州人，集美大学软件工程学士，就职于泉州华光职业学院。