固态驱动器如何工作?

这几天,无论您是要购买新计算机还是升级旧计算机,都需要购买固态驱动器(SSD)而不是传统的硬盘驱动器(HDD)。实际上,从HDD切换到SSD是您可以进行的最佳PC性能升级之一。

但是如何?又为什么呢?是什么使SSD成为一项突破性技术?

在本文中,您将确切地了解什么是SSD,SSD的实际工作和操作方式,为什么SSD如此有用以及SSD的主要缺点之一。你应该知道的。如果您正在寻找购买建议,我们建议您阅读我们的文章,了解购买SSD之前应考虑的事项。

了解计算机和内存

以了解SSD的工作原理以及为何使用它们如此有用,我们必须首先了解计算机内存的工作方式。计算机的内存体系结构分为三个方面:

  • 缓存
  • 内存
  • 数据驱动器
  • 每个方面都起着决定其运行方式的重要作用。

    缓存是最内部的存储单元。 / strong>在运行时,您的计算机将缓存用作数据计算和过程的游乐场。到高速缓存的电气路径最短,从而使数据访问几乎是瞬时的。但是,缓存非常小,因此其数据会不断被覆盖。

    内存是中间地带。您可能将其称为RAM(随机访问内存)。这是您的计算机存储与活动程序和进程相关的数据的地方。对RAM的访问比对高速缓存的访问要慢,但可以忽略不计。

    数据驱动器是永久存储所有其他数据的地方。这是所有程序,配置的存放位置文件,文档,音乐文件,电影文件以及其他所有内容均会保留。当您要访问文件或运行程序时,计算机需要将其从数据驱动器加载到RAM中。

    要知道的重要一点是,两者之间存在巨大的速度差异。这三个。虽然缓存和RAM以 nano 秒的速度运行,但是传统的硬盘驱动器以 milli 秒的速度运行。

    本质上,数据驱动器是瓶颈:无论其他一切速度如何,计算机只能以数据驱动器可以处理的速度加载和保存数据。

    这是SSD介入的地方虽然传统的HDD比缓存和RAM慢几个数量级,但SSD却快得多。这样可以大大减少加载各种程序和进程所花费的时间,并使您的计算机感觉更快。

    固态驱动器如何工作?

    SSD服务与HDD的目的相同:它们存储数据和文件以供长期使用。区别在于,SSD使用一种称为“闪存"的内存,类似于RAM,但是与RAM不同,RAM会在计算机掉电时清除其数据,即使断电,SSD上的数据也会保留。 p>

    如果拆开一个典型的HDD,您会看到一堆带有读针的磁性板,就像黑胶唱片机一样。在针头可以读取或写入数据之前,必须先将板旋转到正确的位置。

    另一方面,SSD使用电池网格来快速发送和接收数据。这些网格分为称为“页面"的部分,这些页面是存储数据的位置。页面聚集在一起形成“块"。

    SSD由于没有活动部件,因此被称为“固态"。

    为什么需要知道这一点?因为SSD只能在一个块中写入空白页。在HDD中,可以随时将数据写入板上的任何位置,这意味着可以轻松地覆盖数据。 SSD无法直接覆盖各个页面中的数据。它们只能将数据写入块中的空白页。

    那么SSD如何处理数据删除?当一个块中足够多的页面被标记为未使用时,SSD会将整个块的可用数据提交到内存,擦除整个块,然后将数据从内存重新提交回该块,同时将未使用的页面留空。请注意,擦除一个块并不一定意味着数据已全部耗尽。 (如何安全删除SSD上的数据!)

    这意味着SSD会随着时间的推移而变慢。

    当您有新的SSD时,就会加载它完全带有空白页块。当您将新数据写入SSD时,它可以立即以超快的速度写入那些空白页。但是,随着越来越多的数据被写入,空白页用完了,剩下的随机未使用页分散在块中。

    由于SSD每次都不能直接覆盖单个页如果要从那时开始写入新数据,SSD需要:

  • 找到一个带有足够标记为“未使用"的页面的块
  • 记录该块中仍需要哪些页面
  • 将该块中的每个页面重置为空白
  • 将必要的页面重写到刚重置的块中
  • 用新数据填充其余页面
  • 因此,从本质上讲,一旦您遍历了购买新SSD的所有空白页后,无论何时驱动器要写入新数据,都必须经过此过程。这就是大多数闪存的工作方式。

    也就是说,它仍然比传统HDD 快得多,而且速度的提高绝对值得在HDD上购买SSD。

    固态硬盘的缺点

    现在,我们知道固态硬盘的工作原理,我们也可以理解其最大缺点之一:闪存只能承受有限的空间

    有很多科学可以解释为什么会发生这种情况,但是足以说明使用SSD时,其每个数据单元中的电荷必须定期重置。不幸的是,每个单元的电阻随着每次复位而略微增加,这增加了写入该单元所需的电压。最终,所需的电压变得如此之高,以至于无法写入特定单元。

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