厂家分享：SSD纯固态硬盘详解：与纯机械的差异及越用越慢的原因

两者的紧张差异在于固态是半导体存储，机器则是电磁存储。

虽然SSD的速率比机器硬盘要快上许多，但是它有一个比较严重的问题，那便是用久之后，会明显觉得速率低落了。
这到底是什么缘故原由呢？

什么是SSD？

首先，我们要先理解SSD的基本观点。
固态硬盘指的是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘。
它由掌握单元和存储单元组成。

目前，市情上的固态硬盘分为两大类，第一类是采取闪存（FLASH芯片）作为存储介质，第二类则是采取DRAM为存储介质。

基于闪存类的固态硬盘，也便是常日所说的SSD。
这种硬盘的适用范围非常广泛，条记本硬盘、U盘、存储卡等都属于SSD。

SSD紧张由主控、闪存以及缓存构成。
个中，闪存起到了关键性浸染，由于它是卖力存储数据的闪存颗粒，很大程度上决定了SSD的性能寿命。

闪存是指一种电子式可打消程序化只读存储器的形式，许可在操作中被多次擦或写的存储器。

目前闪存颗粒有四种类型，分别是SLC、MLC、TLC、QLC。
SLC闪存的一个存储单元只能存储1bit数据，换句话说便是只能存储一个0或者一个1，一共两种状态。
MLC闪存的一个存储单元可以存储2bit数据，0和1可以排列组合，拥有00、01、10、11四种状态。
以此类推，QLC是最新的闪存颗粒，它的存储容量是SLC的8倍，0和1可以组成16种状态。

虽然SSD的闪存容量在不断增加，但是擦除和写入次数却减少了。
这也就意味着，SSD的利用寿命缩短了。
与QLC比较，SLC的利用寿命是它的100倍。

除闪存外，SSD的接口也分为四类，它们是SATA、mSATA、M.2和PCI-E。

SATA是一种电脑总线，分别有SATA1.5Gbit/s、SATA3Gbit/s和SATA6Gbit/s三种规格，读写速率依次为150MB/s、300MB/s、600MB/s，适用于险些所有台式机和条记本。

mSATA是迷你版本SATA接口，拥有M50msata和M30msata两种规格，读写速率均为520MB/s，紧张适用于超极本，比如遐想的E220s、E420s、Y460等。

M.2是Intel推出的一种替代mSATA新的接口规范，它有两种类型：Socket2和Socket3。
Socket2最大的读取速率可以达到700MB/s，而Socket3的理论带宽可达4GB/s。
Socket2适用于部分中低端条记本，Socket3险些适用于新上市的台式主板和中高端条记本。

PCI—E是一种高速串行打算机总线，它有5个版本，从1.0到最新的5.0，读写速率分别为250MB/s、500MB/s、984.6MB/s、1969MB/s以及3938MB/s，适用于险些所有的台式机。

综合来看，SSD闪存颗粒的不同，它的读写速率和擦除次数也就不同，容量越大的闪存，利用寿命就越有限；SSD接口的不同，直接应影响的是读写速率。
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写入放大和垃圾回收

不过，以上两种缘故原由影响的是SSD利用前的速率，利用后速率低落的缘故原由紧张分为两个方面：写入放大（WA）和垃圾回收（GC）。

WA是闪存和SSD中的一种不良征象，即实际写入的物理数据量是写入数据量的多倍。
由于FLASH芯片须要先擦除再改写的特性，它须要将目标数据所在的文稿全体读出来缓冲到缓存器中，然后再将你要改写的数据覆盖到缓存器，末了将缓存器写入到另一个文稿中，以是，哪怕你更新一个字节，实际上写入了4KB的数据到FLASH芯片。
这也就造成了SSD写入文件大小翻倍的征象，从而导致硬盘容量越来越小，写入速率低落。

GC是当FLASH芯片中再也找不到可以直接写入的空缺文稿时，JVW（java虚拟机）将调用垃圾回收机制来回收内存空间。
GC会在FLASH芯片中查找废弃或删除的文稿，然后将这个文稿擦掉，用来存放你的新数据，但由于GC与FLASH的擦写单位不一致，写入时是按照文稿进行的，而擦除则是按照Block文件类型，一个Block中有16个文稿，以是当GC找到一个废弃文稿时，实际上改文稿须要先把Blovk中的别的15个文件搬到别的地方。
因此每当你更新1字节，实际在后台有16个文稿写入，一个文稿大小为4KB，16个文稿便是64KB，这样SSD的容量也会成倍减少，终极导致写入速率低落。

大略点来说，当你的SSD存储数据变多时，空缺的文稿会随之变少，为了腾出额外的空间，GC会探求废弃的文稿，随着次数的增加，SSD的速率自然也就慢了。

其余，GC并不是须要写入数据时才出动，纵然SSD处于空闲状态，它也会悄悄地进行操作，提前预留一些空间。

那如何避免SSD因存储数据过多导致速率低落的问题？

厂商的做法是根据SSD等级来制订不同的办理方案，比如：入门级SSD通过缩小可用容量，预留出一部分空间，以此来防止SSD完备写满。
最为直不雅观的例子便是有些电脑明明写着512GB的存储容量，实际能用的就只有480GB。

对付中高真个SSD，它们会额外搭载缓存降落写入放大。
像三星970PRONVMeM.21T就配备了4GB的缓存容量。

用户可以通过4K对齐、Trim命令、磨损均衡等功能机制来降落写入放大。

实测：SSD爆容量对速率的影响

为了进一步确认SSD容量满后是否真的影响速率，我们进行了测试。

测试前，MacBookAir（2018款）的SSD剩余容量为71.58GB，利用DiskSpeedTest测出硬盘的写入速率为492.1MB/s，读取速率为1832MB/s。

接下来，我们要将电脑的可用容量变小，预留9.02GB的空间，然后再测一次SSD的速率。
此时，SSD的写入速率变成了448.2MB/s，读取速率为1791MB/s。

与前一组数据进行比拟你会创造，SSD随着可用容量的减小，写入速率和读取速率都有所低落。
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PC端测完之后，我们再来看下移动端。
MoFirLee手上有一部容量为64GB的iPhone11，硬盘的剩余容量为27.2GB，利用DiskBench测得的硬盘写入速率为201.7MB/s、142.1MB/s、135.2MB/s，均匀写入速率159.7MB/s，读取速率为360.6MB/s、485.9MB/s、387.1MB/s，均匀读取速率411.2MB/s。

手机硬盘可用容量变为1.17GB后，写入速率为183.7MB/s、159.6MB/s、195.5MB/s，均匀写入速率160.6MB/s，读取速率为609.7MB/s、610.3MB/s、510.6MB/s，均匀读取速率510.7MB/s。

比较上组数据，第一次的硬盘写入速率确实有所低落，但第二、三次的数据要比上一组快，三次的读取速率都比上组快。
涌现这种情形的缘故原由可能是主控的算法和优化，以是测得的数据有所差异。

终极的得出的结论是当SSD可用容量变小后，写入和读取速率都会有所低落，但实际上主控对这些可能还有其他优化或者掌握方法，以及有不同的算法，导致差异。

小结

如今可以用8个字来形容SSD的处境，有一种倒退叫进步。
目前市情上的SSD，制程工艺越前辈，寿命反而缩短，以此换来了更快的速率。
从侧边可以看出，厂商们在现有技能无法打破的情形下，选择了捐躯一些东西。

利用前，影响SSD速率的成分有闪存颗粒、接口类型、主控的好坏以及升级固件。
利用后，写入放大、垃圾回收机制和不良的存储习气是影响SSD速率的紧张缘故原由。
虽然好的SSD速率很快，但是利用寿命会低落，价格也会偏高。
便宜的SSD速率一样平常，利用寿命却很长。
至于怎么选，完备看个人需求。

为了避免SSD因可用容量不敷，导致速率低落这一问题，最好将每个硬盘的资料全部备份起来，然后再做一个4K对齐。
如果你是刚买的电脑，硬盘类型是固体的话，可以在利用前，将SSD进行高等格式化。
这样一来，你的SSD速率就不会那么随意马虎低落了。
任务编辑人：CC

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