固態硬碟你想知道的事情,在這都可找到答案

2021-02-13 科技數碼焦點

對於固態硬碟大家或多或少都有一些這樣或者那樣的問題,今天就給大家詳細介紹下你有可能想知道的固態硬碟知識。

 

對於新手來說,固態的下面這五個問題是大家應該了解的,接下來先對下面問題給大家進行解答。

1、MBR/GPT分區怎麼選?

MBR與GPT只是分區表的差異,不影響性能。MBR分區格式比較傳統,對於各種作業系統的兼容性較好,而更新的GPT分區格式能夠支持大於3TB的硬碟以及更多的邏輯分區,但是GPT只能與64位作業系統一起使用,並且僅適用於UEFI引導。如果在Windows 10系統安裝過程中初始化建立分區,默認會自動選擇GPT格式。除非你需要使用一些較老的系統或硬碟底層軟體,否則GPT是未來的更好選擇。

2、UEFI可以加快系統啟動速度嗎?

UEFI是用以取代傳統BIOS的新型「固件」,用高級C語言編寫,用驅動協議取代硬體中斷/埠,效率更高安全性更強。理論上UEFI的確對加快開機速度有幫助,但最好同時在主板BIOS設置中關閉CSM,用UEFI模式搭配GPT分區格式重新安裝系統,這樣才能實現啟動速度最大化。

3、固態硬碟的健康度和使用壽命

固態硬碟的健康度和使用壽命主要由快閃記憶體寫入耐久度決定,64層3D快閃記憶體的TR200相比過去的平面2D快閃記憶體固態硬碟具備更強的耐用度。

4、為什麼固態硬碟容量比預計的要少?

固態硬碟的容量是由快閃記憶體規格決定的,東芝TR200固態硬碟使用的64層BiCS3快閃記憶體,每個存儲單元可以記憶3比特數據,但除了用戶存儲空間之外,快閃記憶體還需保留用於糾錯及性能優化、壞塊替換的備用區域。另外由於進位轉換原因(製造商以1000進位標註,而作業系統以1024進位計算),顯示在系統當中的可用容量還會略低一些,這部分空間其實也體現在固態硬碟保留容量當中了。

5.怎樣才能讓固態硬碟更長壽?

要讓固態硬碟長壽並不是要減少使用,而是儘量減少異常斷電。異常斷電是消費級固態硬碟故障的主要誘因之一,東芝在固件研發中已經針對異常掉電做了大量保護策略,但減少異常斷電依然對固態硬碟長期穩定運行以及用戶數據安全具有很大意義。

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快閃記憶體顆粒變少之謎

經常關注固態硬碟的朋友們可能會知道,固態硬碟中的快閃記憶體顆粒數量正在逐漸減少,主要是快閃記憶體存儲密度翻倍增長,只需更少的快閃記憶體顆粒就能實現同樣的容量。拆開經典的東芝Q Pro 256G,當年的它使用了8顆快閃記憶體顆粒來實現256GB容量,每個顆粒的容量是32GB。

作為Q Pro的繼任者,有MLC SSD常青樹美名的Q200 240G中使用了4顆快閃記憶體顆粒,每個快閃記憶體顆粒的容量是64GB,由於增加了OP預留空間,實際可用為240GB。

在最新一代64層堆疊BiCS快閃記憶體技術中,東芝將平面擴展的快閃記憶體改為立體形式,存儲密度進一步提升。東芝BiCS3快閃記憶體的存儲密度為單Die 256/512Gb,這意味著達到過去同樣的容量只需更少數量的快閃記憶體晶粒,同等封裝形式下256GB容量級固態硬碟所需的快閃記憶體顆粒數量還將繼續下降。

主控的在固態硬碟中有什麼影響?

固態硬碟之所以比機械硬碟更快,是因為快閃記憶體具備更低的存取延遲。簡單來說,延遲就是從指令發出到獲得反饋的時間,機械硬碟存取延遲在毫秒級,快閃記憶體則是納秒級。快閃記憶體的隨機讀寫性能遠勝於機械硬碟,但隨機讀寫依然沒有能夠發揮多通道並發存取優勢的順序讀寫速度快。但從TxBENCH測試結果來看,TR200的隨機寫入與順序寫入幾乎一樣,其中的秘訣來自TR200的主控。

東芝TR200使用無外置緩存設計,主控內建有SRAM高速緩存,在緩存中對隨機寫入的數據進行重新排序,將其合併整理為順序寫入,可以充分發揮快閃記憶體並發存取優勢,提升數據讀寫效能。這就是東芝TR200隨機寫入直追持續寫入的秘訣。

 

NVMe固態硬碟 有什麼優勢?

SATA3.0發布至今已有近10年,最新的版本是SATA3.2,新的發展方向已經露出水面,那就是向PCIE靠攏。不過SATA接口的變革並不是很成功,能夠支持PCIE 3.0 x4通道的M.2接口問世,打破了SATA循序漸進的過渡節奏,最大接口帶寬從SATA3.0的6Gb/s提升至32Gb/s。

 

M.2除了體積更小之外,還是一款多用途接口,它除了可以使用和mSATA一樣的SATA通道,也可以使用更先進的PCIE通道,依據鍵位的不同,M.2接口還可承載USB或DisplayPort等信號。

NVMe建立在M.2接口之上,用來以更適合快閃記憶體特性的功能取代AHCI協議。NVMe相比AHCI協議最顯著的改變在於讀寫延遲的降低。NVMe是一個新興的協議,同時也是一個快速發展的協議標準,在NVMe 1.3中引入了包括多流寫入、引導分區、Sanitize清理、主機控制熱管理等新特性。

家用電腦上M.2接口的固態硬碟使用PCIe NVMe發揮著「再次改變固態硬碟」的作用,而全新的NVMe oF選擇高帶寬的傳輸介質,發揮NVMe的低延遲優勢,可取代SCSI協議當前在企業級網絡存儲市場的地位。

NVMe oF可以選擇使用FC、InfiniBand、RoCE v2和iWARP傳輸,將PCIE通道下基於內存的隊列變更為基於信息的隊列,利用成熟技術實現對傳輸延遲更進一步的優化。通過NVMe over Fabric實現NVMe標準在PCIe總線上的拓展,可支持數據中心的網絡存儲,

讓存儲容量翻倍的秘訣

無論是老電腦升級還是新裝機,內存和硬碟成本都是一筆不可忽視的支出。數據壓縮技術能幫助我們在省錢的同時還能提升性能。最典型最常見的無損壓縮代表就是WinRAR和7-ZIP。根據數據內容的不同,WinRAR壓縮的比率也不盡相同。

WinRAR雖然壓縮能力不錯,但缺陷同樣明顯,它只適合於打包備份,文件在使用前必須手動解壓,解壓的速度也完全不能滿足即時使用的需求。NTFS能在寫入時實時壓縮,減少對硬碟寫入量,並在讀取時實時解壓,準確還原數據原貌。但是這種壓縮方式只減少了空間佔用,卻沒有實現理論上可以同時達到的提速效果。

而另外一種形式的數據壓縮可以發生在固態硬碟內部。以東芝TR200固態硬碟為例,它的主控自帶數據壓縮能力,可以在不影響性能發揮的前提下,於部分情境中提升性能輸出。

以前面WinRAR無損壓縮的效果為例,可執行文件的壓縮率在50%左右,如果使用TR200直接存儲這些程序,寫入過程數據可以通過主控壓縮到更小的體積,有效降低寫入放大率,減少對快閃記憶體的磨損。

 

讓固態硬碟更快的秘訣

固態硬碟主要由主控、緩存和快閃記憶體組成,快閃記憶體既是固態硬碟的主要成本要素,也是固態硬碟性能的直接決定者。一塊固態硬碟是否優秀很大程度上取決於它所使用的快閃記憶體。消費級固態硬碟當前已經發展到TLC時期,並有望於今年末進入QLC世代。SLC緩存就是為解決快閃記憶體寫入速度短板而生。

TLC快閃記憶體每個存儲單元可以記錄3比特數據,因而被命名為Triple-Level Cell。當然,在必要的時候,它也可以模擬SLC快閃記憶體使用,即每個存儲單元只記錄1個比特數據,此時它的讀寫速度都將接近於SLC快閃記憶體的表現,這就是SLC緩存的基本原理。

東芝TR200使用了當前最先進的64層堆疊3D TLC快閃記憶體,相比二維快閃記憶體具有更高的存儲密度和更大的存儲器單元間隔,寫入速度更高使用壽命更長。其採用的BiCS3快閃記憶體支持Copy Back指令,除了能提升GC垃圾回收的效率之外,還增強了SLC緩存釋放的效率。

 

重新定義雲存儲

計算和存儲是電腦的最基本功能,上至超算中心,下至個人電腦與平板設備,都離不開這兩個元素。在剛剛結束的OCP Summit開放計算峰會上,東芝發布了KUMOSCALE雲存儲技術,以全新NVMe-oF重新定義雲存儲,可為企業數據中心降低多達30%的建設成本,同時保持更高的可持續擴展能力。

東芝KUMOSCALE的出現就是為了打破各種任務間對存儲及計算資源的獨立,融合快閃記憶體存儲資源實現伺服器間共享。此外,KUMOSCALE還允許高優先級應用向低優先級應用借用計算資源,應用可以在任意計算節點上運行。

東芝KUMOSCALE後端NVMe模塊連接NVMe固態硬碟,前端Fabric模塊連接NVMe-oF網絡,提供虛擬化、抽象化以及管理引擎,為雲計算提供共享加速存儲服務。相比其他網絡共享存儲方案,KUMOSCALE能夠提供更高的帶寬和更低的延遲(延遲增量低於20微秒,4K隨機讀取大於8000K IOPS),充分利用高效能的NVMe固態硬碟,以NVMe-oF協議構建成熟的業界生態。

固態硬碟數據刪除可恢復性解讀

固態硬碟使用快閃記憶體存儲數據,而由於快閃記憶體寫入需先擦除的特性,固態硬碟在收到伴隨刪除發出的Trim指令之後會擦除清空快閃記憶體,導致被刪除數據無法恢復。當然事無絕對,今天位大家分析固態硬碟針對Trim指令的三種不同處理方式。

 

DRAT代表固態硬碟在收到Trim指令後,所以針對已Trim區域的讀取命令都將返回確定的相同數據,直到頁面被寫入新的數據。

 

RZAT代表固態硬碟在收到Trim指令後,所有針對已Trim區域的讀取命令都將返回零。

 

Trim指令的功能是將已刪除文件的範圍通知固態硬碟,使其了解對應位置的快閃記憶體區塊數據失效,可以執行垃圾回收(GC),但垃圾回收涉及到Block中有效頁面收集整理、Block擦除和重新寫入等過程,較為耗時。

所以多數固態硬碟通常在接受Trim指令後不會立刻執行垃圾回收。針對已經Trim的區域,是否返回特定數據,是否只返回零,由固態硬碟固件決定。

 

東芝Q200,它是由東芝HG系列改進而來的零售消費級固態硬碟,擁有8通道主控、MLC快閃記憶體,性能強勁,穩定耐用,可同時支持RZAT與DRAT特性。東芝Q200在這裡選擇的是比較通行的RZAT方式,即Trim過後的區域在讀取時確定返回為零。

採用最新一代64層堆疊BiCS3快閃記憶體的東芝TR200,在Trim特性上它採用了不同的方式。,TR200不支持DRAT與RZAT特性,說明它採取的是非確定性Trim,即Trim過後的位置在執行讀取時可能返回不同的數據。

TR200的特性決定了數據刪除後仍具備一定可恢復性,剛剛刪除後可通過數據恢復軟體能夠掃描到被刪除的文件,另外東芝TR200貼心地為家庭用戶提供了一些挽救誤刪除的機會,不過當文件刪除之後時間較長或新的寫入產生,數據恢復的可能性將大幅降低,這一點和機械硬碟是相同的。

以上就是此次給大家分享的固態知識,希望可以對大家有所幫助。

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