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66869330

求有关固态硬盘技术的文章，请教高手
特别是有关固态硬盘的权威测试方面的文章

numbdemon

原帖由 66869330 于 2008-8-11 16:27 发表
求有关固态硬盘技术的文章，请教高手
2 b2 l0 t  i) v7 X" t2 t8 D特别是有关固态硬盘的权威测试方面的文章

观望中

66869330

·硬盘的原始形态——温彻斯特式硬盘
+ O$ o- O: Y9 r, d! y5 R5 ~% p1 c6 N: w    当你打开自己的电脑会听到怎样的声音？是机器自检成功后发出的“吡”声、系统风扇的呼呼声还是Windows系统的开机音乐？当然，除了这些你肯定还会听到一种细微的“咔哒”声，伴随着这种声音你应该能看到一个红色或者橙色的LED灯在不停的狂闪，两者在节奏上的配合可以说是天衣无缝。相信聪明的读者已经知道笔者在说什么了。没错，那就是硬盘。
    在1968年，IBM公司提出了“温彻斯特”技术。该技术的精隋是：磁盘盘片被固定在一个密封的空间内，并以主轴为中心高旋转；磁头沿盘片径向移动，并悬浮在高速转动的盘片上方不与盘片直接接触。实际上，“温彻斯特”硬盘是目前所有机电一体式硬盘的原形。

SSD固态硬盘性能技术分析

    随后的硬盘技术便在“温彻斯特”的基础上不断的发展，但是总归起来都没有跳出“机电一体”的这个圈。换句话说，尽管与早先硬盘几百MB的容量相比，我们目前所使用的硬盘已经在容量以及速度上有着天翻地覆的变化，可是从整体结构上看，却与之差别不大。

温彻斯特式硬盘传输示意图

    虽然温彻斯特硬盘的使用面相当广泛，但是其缺点也不容忽视。那就是速度以及安全性。相信很多朋友有着这样的经历，那就是可能因为一次不小心的磕碰，你硬盘中的数据便永远的向你挥手告别了。

; p* @7 K5 S7 h- C7 I2 u" h垂直记录时磁颗粒状态表示

    众所周知，磁盘表面涂有做为纪录使用的磁性介质，其在显微镜下呈现出来的便是一个个磁颗粒。微小的磁颗粒极性可以被磁头快速的改变，并且在改变之后可以稳定的保持，系统通过磁通量以及磁阻的变化来分辨二进制中的0或者1。也正是因为所有的操作均是在微观情况下进行，所以如果硬盘在高速运行的同时受到外力的震荡，将会有可能因为磁头拍击磁盘表面而造成不可挽回的数据损失。·难以解决 令人头痛的“磁颗粒”
    除此之外，磁颗粒的单轴异向性和体积会明显的磁颗粒的热稳定性，而热稳定性的高低则决定了磁颗粒状态的稳定性，也就是决定了所储存数据的正确性和稳定性。但是，磁颗粒的单轴异向性和体积也不能一味地提高，它们受限于磁头能提供的写入场以及介质信噪比的限制。
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进行记录时 磁颗粒状态表示

    当磁颗粒的体积太小的时候，能影响其磁滞的因素就不仅仅是外部磁场了，些许的热量就会影响磁颗粒的磁滞（譬如室温下的热能），从而导致磁记录设备上的数据丢失，这种现象就是“超顺磁效应”。
5 i& k1 j. l  ?- D( g+ P    这样看来温彻斯特式硬盘在物理安全性上的确是让用户欠缺了些许的自信，尽管各个厂商也在抗震、抗高温等方面做出了较大的努力，但是仍旧不能避免一些用户因为硬盘故障而造成的数据损失。

9 Y  T' x3 g' Y; C" E$ K; Y硬盘内部结构

    其次就是速度，虽然目前计算机内的总线传输速度已经非常快了，时下800MHz的总线频率对应的是大约6.4GB/秒的数据传输速度，但硬盘的内部传输速度依旧是几十MB每秒，相对于总线传输速度而言其已经成为了一个最大的瓶颈。
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' X% U5 `" A  e  j1 S: L7 Z硬盘结构示意图

    2007年，电脑已经从台式机向着笔记本快速过渡。由于笔记本本身机体相对狭小，所以必须放弃台式机上所使用的3.5英寸硬盘转为使用2.5英寸甚至更小尺寸的型号。但是在尺寸缩小的同时，碰撞、温度以及速度的影响也与日俱增起来。

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·推陈而出 SSD固态硬盘革命伊始     不过我们也高兴得看到，与传统温彻斯特硬盘之间的革命即将开始。得益于闪存（Flash  Memory）技术的不断前进，另一种新的硬盘形式出现在了我们身边，那就是SSD固态硬盘。
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/ W& ~- L+ P- O% E/ T6 LSanDisk UATA5000型固态硬盘

    SSD（Solid State Disk）泛指使用NAND闪存组成的通用存储系统。其特别之处在于没有机械结构，利用传统的闪存特性，以区块写入和抹除的方式进行读取以及写入的动作。实际上说得直白一些，SSD固态硬盘的使用形式与我们常见的U盘相差无几，只是在速度以及容量方面更加优于前者。

: V9 E& a. V! R1 U, m由于不怕震动 所以在采用了固态硬盘的笔记本上就没有太多的硬盘保护设计

    相对于传统温彻斯特硬盘，SSD固态硬盘在抗震以及稳定性方面表现颇佳。由于这种硬盘在运行的时候没有任何的物理动作产生，所以也就避免了传统硬盘因物理碰撞造成的损坏。同样是得益于没有物理动作，采用了SSD硬盘的系统在读取以及写入的时候也不会发出任何的噪音，所以很多以硬盘声对系统运行状态的“高手”在此种硬盘面前也将无计可施。除此之外，包括高发热量在内的因硬盘物理动作而产生的缺点也全部不复存在。
5 R# ~. N) q8 S5 D    当然更值得人注意的是SSD固态硬盘的实际使用效能如何。编辑以一台采用了容量为32GB的1.8英寸Sandisk品牌UATA5000型SSD固态硬盘的笔记本电脑为测试平台。该笔记本搭载了一颗主频为1.2GHz的英特尔Core 2 Duo U7600处理器，采用英特尔945GM芯片组以及2GB的DDR2 667系统内存。

! A4 w, s: l# ?: K/ m测试平台基本数据
处理器 ) N3 P; j  M. |  X. x	Intel Core 2 Duo U7600
芯片组 : |2 a& H* S1 u: l, e	Intel GM945
系统内存 ( R1 W& B1 t  E4 d7 ?2 \" j	2GB DDR2 667
显卡	Intel GMA 950

    操作系统采用Windows Vista Business版进行。为了更加直观的对所测硬盘的数据进行对比，编辑另外选择一块2.5英寸5400rpm的富士通120GB SerialATA硬盘进行对比测试。
( r  S0 M8 ^- m  M4 \6 n# Z·SSD固态硬盘与传统硬盘性能对比测试（一）
    这块Sandisk UATA5000固态硬盘没有使用时下常见的SATA接口，而是使用早先的PATA并口，并且与系统之间以UDMA 5（ATA）模式进行传输。测试数据将分别参考Windows Vista性能评定工具与PCMark05两者的硬盘子项；HD Tach与HD Tune两款专用硬盘测试软件包括顺序读取曲线在内的多项数据；ATTO Disk BenchMark的读取以及写入性能；SiSoftware的File systems与Physical Disk两项数据。
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" D$ p, @" l* E5 t+ I0 ]  
SSD硬盘Vista测试截图 得分：5.3     传统硬盘Vista测试截图 得分5.0

Vista性能评定工具结果柱状图

  
6 }: T, t$ {3 z# r. wSSD硬盘PCMark05测试截图 得分：4045  传统硬盘PCMark05测试截图 得分：3967

& b+ E5 @- ]. x9 D2 R  K8 H" n8 ePCMark05整机性能成绩柱状图

    从Vista性能评工具与PCmark05整机性能的测试中可以看出，两者在硬盘子项上的得分颇高。不过虽然得分较高，但是相较传统硬盘，其性能提升并没有那种“质”的飞跃，换句话说这快SSD硬盘的充其量也只能算是和2.5英寸7200rpm的硬盘打个平手。

  
: Q+ B2 J) c1 Y* X! u8 E) ~/ [SSD硬盘HD Tach测试截图         传统硬盘HD Tach测试截图

    不过在HD Tach与HD Tune两款软件的测试却令我们大惊失色。按照传统硬盘的运行原理，由于圆形盘片内圈与外圈的长度不同，所以在对硬盘内圈数据以及外圈数据的读取速度并不一致，而通过测试软件我们所能看到的结果就是一条平稳下滑的曲线。
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SSD硬盘HD Tune测试截图         传统硬盘HD Tune测试截图

    但是由于SSD固态硬盘并没有这样的内部构造，所以在读取整个硬盘的第一个字节与最后一个字节其速度是则是相同的，正因为此我们所能看到的现象就是一条平直的顺序读取曲线，其突发传输率、平均传输率等等数据没有任何大的波动，在传输最大值与最小值以及平均值的统计中也表现出相近的结果。
2 f' k- K$ H) ?7 A- R; ~·SSD固态硬盘与传统硬盘性能对比测试（二）
    ATTO Disk Benchmark，这款软件是存储产品供应商ATTO公司设计的一个小程序。它的主要原理是根据拷贝一定的数据量来进行测试的，它按0.5KB、1.0KB、2.0KB直到1024KB的文件块大小进行分别对存储卡进行读写测试，最后用一个柱形图来明显地表现出来。
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& V9 Z& N1 k% r5 Z- x' LATTO Disk Benchmark测试截图

    通过ATTO Disk Benchmark这款软件的测试，我们能够发现一个比较有趣的现象，就是写入以及读取两者的差距较大。这样的结果很明显是与SSD硬盘的存储单元——闪存，密不可分。众所周知，闪存芯片在读取方面确实较传统的温彻斯特式硬盘要快一些，但是写入性能却是其较弱的一个部分。
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SiSoftware File Systems测试截图

- l. [& y$ A$ z. s, ?2 T' g" |, JSiSoftware Physical Disk测试截图

    而在SiSoftware中File Systems与Physical Disk两个测试项目中，我们也能看到与前面几项测试几乎相同的结果。不过在随机读取时间方面，我们则是看到SSD固态硬盘与传统的温彻斯特式硬盘之间的明显差距。SSD固态硬盘在随机读取时间的表现上显得更具竞争力。
·结语
" V- c  h" P: f& \+ L& J    实际上SSD固态硬盘的出现也预示着人们开始了对传统温彻斯特式硬盘的一种革命。毕竟机电一体式设备的速度再快，也很难与目前的片内数据传输能力相抗衡。尽管SSD硬盘在实际使用效果的提升方面与传统硬盘相比仍旧没有达到质的提升，但是我们已经可以看到该种类型硬盘的出现已经彻底的改变了一些旧有的使用方式。毕竟一块不怕磕碰且没有噪音的硬盘将会给我们的使用带来无限的方便。
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* j2 e5 l# ~3 l5 T0 [" a0 d硬盘 革命势在必行

    不过不得不否认的是SSD固态硬盘依旧存在其缺点，其主要表现在该类型硬盘读、写两方面的性能相差悬殊，在数据读取上优势明显，但在数据写入上比传统硬盘要来得慢，而硬盘的整体效能表现是在读写两个方面的，所以这也是为什么SSD硬盘的整体效能提升不大的最主要原因。再有就是其寿命问题，实际上闪存芯片的擦写次数是有一定的次数限制的，频繁擦写势必会使其寿命大大降低，按照经验来说在NAND闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次左右。最后要说的就是其价格，目前购买一个32GB容量的固态硬盘，要比120GB普通硬盘多付出300美元的代价，比120GB混合硬盘多80美元，这样的使用成本会让绝大多数的用户放弃选用SSD硬盘而仍旧使用传统的温彻斯特式硬盘。
    针对原有机电一体的温彻斯特式硬盘的革命是必须，但是我们也要看到，这种革命的脚步也是刚刚开始。尽管有着这样或者那样的阻碍使得这种以闪存为存储系统的硬盘不能够被快速推广，可我们也仍旧有理由相信随着半导体技术的快速发展，新型的硬盘形式将会很快的出现在我们身边，让我们彻底的摆脱原有的那些羁绊。

tao27064

谢谢LZ

wuyatao

DDDDDDDDD