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速度暴增100MB/s!固态硬盘使用完全攻略

2017/1/12 10:51:39      点击:
1误区之SSD快在何处?/很脆弱?

  前言:PC系统最大的性能短板莫过于硬盘的读写速度,当然这里指的随机数据读写速度。我们知道传统的硬盘因繁琐的机械设计无法突破此瓶颈,于是固态硬盘就成为了消灭这块短板的最佳选择,被誉为硬盘产品下一个发展方向。因此近年来,进入固态硬盘领域的厂家多了起来,固态硬盘产品也多了起来,但是消费者要如何正确使用充分发挥固态硬盘的优异性能呢?

  本文将从误区分析、性能优化、选购建议三个方面为你全面解读当下的固态硬盘产品,让固态硬盘在你的电脑里发挥无穷的潜力。

攻略

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如果您还不了解固态硬盘,建议先阅读下面的文章:

其实你不懂我的“芯” 固态硬盘主控详解:

今年能否普及?编辑带你全面认识固态硬盘

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固态硬盘的误区分析:

  关于固态硬盘的概念已经无需冗长的解释(大家可以点击上面的链接深入了解),固态硬盘(Solid State Disk)都是由主控芯片和闪存芯片组成,简单来说就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘,其接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同,在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致。

  也许正是因为和机械硬盘有很多一致的特性,很多人自然就会以机械硬盘的标准来衡量固态硬盘,所以造成了很多概念上的误区:

误区之一:固态硬盘快在何处?

突破500MB/s
持续读取速度突破500MB/s

  固态硬盘很快!的确,但是固态硬盘究竟快在哪里?现在的固态硬盘厂商大多会宣称自家的固态硬盘持续读写速度超过了500MB/s云云,这相对机械硬盘的100MB/s的速度着实是相当可观的。事实上几乎没有任何程序的启动和执行过程是连续读取的,实际使用中只有进行非同盘的复制粘贴操作时,数据的源盘会进行持续读的工作。也就是说把一个文件从D盘复制粘贴到E盘时,D盘就在进行持续读写的工作。


存取时间快很多

  固态硬盘的快绝不仅仅体现在持续读写上,随机读写速度快才是固态硬盘的终极奥义,这最直接体现在绝大部分的日常操作中。与之相关的还有极低的存取时间,目前机械硬盘最快也要14毫秒左右,而固态硬盘可以轻易达到0.1毫秒甚至更低。

误区之二:固态硬盘的很脆弱?


固态硬盘并不脆弱

  也许是机械硬盘的份量让他看上去很坚固,而固态硬盘类似U盘的设计让她显得不堪一击。实际上固态硬盘寿命可能比机械硬盘还要久,更低温、更抗震、更便携。这些优势机械硬盘都不具备,稍微一个磕碰就能损坏到硬盘的磁盘片。其实想想固体硬盘广泛应用于军事、车载、工业、医疗、航空等领域,就知道固态硬盘原来一点也不脆弱。


2误区之SSD寿命短/价格贵?


误区之三:固态硬盘寿命很短?

  固态硬盘闪存具有擦写次数限制的问题,这也是许多人诟病其寿命短的所在。闪存完全擦写一次叫做1次P/E,因此闪存的寿命就以P/E作单位。34nm的闪存芯片寿命约是5000次P/E,而25nm的寿命约是3000次P/E。是不是看上去寿命更短了?理论上是这样没错,但随着SSD固件算法的提升,新款SSD都能提供更少的不必要写入量。再来一个具体的例子,一款120G的固态硬盘,要写入120G的文件才算做一次P/E。普通用户夸正常使用,即使每天写入50G,平均2天完成一次P/E,那么一年就有180次P/E。大家可以自行计算3000个P/E能用几年,相信到那时候,固态硬盘早就被你换成别的什么新奇玩意了。

误区之四:固态硬盘只有价格很悲剧?


机械硬盘对比固态硬盘
产品
日立 Deskstar 7K1000.D
OCZ Solid 3 SATA III
容量
1TB
120GB
价格
370元
1500元
容价比
0.37元/GB
12.5元/GB


  容价比指的是容量和价格的比,相比机械硬盘,固态硬盘的容价比的确低得没话说。1TB机械硬盘370元,平均0.37元/GB。120GB固态硬盘一般在1500元甚至更高,平均12.5元/GB,对于囊中羞涩的普罗大众这个价格堪称悲剧。


固态硬盘数据恢复很困难

  但是更悲剧的还在后面,因为存储原理的不同,固态硬盘删除文件时不是像机械硬盘那样仅仅删除文件的索引,而是全部删除。因此一旦发生故障,固态硬盘要想恢复数据就比机械硬盘难得多。这里并不是说固态硬盘不可靠,而是固态硬盘将数据删除得更彻底。因为先天因素导致固态硬盘数据恢复起来很困难是其最大的悲剧,不过某种程度上是不是又减少了艳照门事件的发生呢(玩笑)。


3SSD优化大法之一:刷新固件


固态硬盘的性能优化:

  我们常听人说固态硬盘会越用越慢,没错,固态硬盘使用过一段时间后的确会比当初买来时的速度慢一点。一般厂商在包装上标称的性能数据都是在固态硬盘无任何数据写入时测试获得的,这种空盘状态就称为“出厂态”。而我们使用一段时间后,硬盘中有了很多的数据记录,如同一个拥挤的仓库,即使放进一个小货品之前也要搬出来许多挡道的其他货品,专业术语叫做写入放大,即写入比实际命令更大的数据。这种状态下SSD的性能自然是不如空盘状态了,不过性能下降到一定水平就不会再降,此时的状态称为“稳定态”,此时的性能才更接近于SSD的真实性能。

  即便如此,我们也可以使用一些手段来减少不必要的写入、优化固态硬盘的性能。

优化大法之一:刷官方最新固件

  文章标题上说的“速度暴增100MB/s”就是指更新固件后的性能提升。固件不单直接影响SSD的性能、稳定性,也会影响到SSD的寿命。优秀的固件包含先进的算法能减少固态硬盘不必要的写入,从而减少闪存芯片的磨损,维持性能的同时也延长了固态硬盘的寿命。因此及时更新官方发布的最新固件显得十分重要。

  这里我们以Crucial 英睿达 m4 64G固态硬盘为例子,出厂时的固件版本号为0002,而前段时间官方更新了版本号为0009的最新固件,具体更新如下:

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  关于0009固件更新

  新0009固件已经包含了到0002固件的所有更新,(可以直接从0001或者0002版固件直接升级到0009) 
  提高了持续带宽
  提高了PCMark Vanatge评测分数,直接导致了大多数操作系统下的用户体验提升
  改良了在大负载下的写入延迟,间接的提升了写入性能
  启动速度提高
  提高与最新的芯片组之间的兼容性
  修复了在某些SATA 2和SATA 3芯片组下,SATA接口协议速度协调的问题
  提高了某些特殊主机(笔记本多数)下的冷启动检测不到问题

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  固态硬盘固件更新办法一般分两种:Windows环境下使用软件更新、建立启动盘(u盘、光盘)更新。OCZ等厂商采用的软件更新方式,Crucial 英睿达 m4则是采用了后者。

  更新过程大致是将主板BIOS的启动顺序改为光驱优先或者U盘优先,然后进入引导界面,根据提示来操作,很简单。


0002固件成绩


0009固件成绩

  为了避免标题党的嫌疑,附上更新驱动后的m4固态硬盘的AS SSD测试软件成绩,细心的朋友可以发现固件版本号从0002变成了0009,持续读取速度顿时提高100MB/s。


4SSD优化大法之二:开启TRIM指令


优化大法之二:开启TRIM指令

  上面说过固态硬盘会越用越慢,这和固态硬盘的工作原理有很大的关系。固态硬盘是新的,其中的NAND闪存已经预先擦除干净,因此数据可以直接写入闪存,而无需完成数据清除这一步,这时数据的写入非常快。随着时间的推移,SSD中从未使用的存储空间越来越少,很多时候必须先擦除闪存中的数据然后再写入,因此其性能就会明显下降。


微软技术介绍文档

  Windows 7的Trim技术就是在这样的背景下诞生。Trim指令也叫disable delete notify(禁用删除通知),是微软联合各大SSD厂商所开发的一项技术,属于ata8-acs2规范的技术指令,早在winhec 2008大会上就已正式发布,并宣布加入到windows 7当中。


不开TRIM真的会变慢!

  Windows 7系统上,对支持Trim指令的SSD启动Trim命令后,能让操作系统在删除某个文件或者格式化后告诉SSD主控这个数据块不再需要了。当某些文件被删除或者格式化了整个分区,操作系统把Trim指令和在操作中更新的逻辑地址(Logincal Block Address)一起发给SSD主控(其中包含了无效数据地址),这样在之后的垃圾回收(Garbage collection)操作中,无效数据就能被清空了,减少了写入放大同时也提升了性能。


Windows 7下命令提示符界面

  Windows 7默认状态下Trim指令是开启的,如果想查询目前的Trim指令状态,我们可以在管理员权限下,进入命令提示符界面,输入“fsutil behavior QUERY DisableDeleteNotify”,之后会得到相关查询状态的反馈。在这里,提示为“DisableDeleteNotify = 0”即Trim指令已启用;提示为“DisableDeleteNotify = 1”即为Trim指令未启用。

Win7 SSD
Windows 7和SSD

  在Windows 7里,Trim请求不仅限于删除操作,还与分区和卷级别命令、文件系统命令、系统还原功能完全整合。一些主要的固态硬盘主控芯片厂商已经提供了支持Trim的固件,不过也有厂商开发出不依赖操作系统的垃圾回收技术,通过回收不再使用的闪存区块加入负载平衡算法,防止固态硬盘在长期使用后速度下滑,并延长闪存使用寿命,过程完全在固态硬盘内部完成。

  另外开启主板BIOS内的AHCI模式也很重要。因为AHCI中的原生命令队列特性(NCQ)可以优化完用户发送指令的顺序,从而降低机械负荷达到提升性能的目的。有些较老的主板可能不支持AHCI,不过还是建议想使用SSD的朋友们尽可能升级有AHCI模式的主板。


5SSD优化大法之三:安全擦除


优化大法之三:安全擦除恢复出厂态

  ATA安全擦除命令可以用来清除在磁盘上的所有用户数据,这个指令会让SSD回到出厂性能(最优性能,最少写入放大)。但效果只是暂时的,因为之后的使用,写入放大又会慢慢增加回来,最后还是会回到稳定态。不过固态硬盘使用一段时间,里面文件杂乱无章,性能下降,这时做一次安全擦除还很有必要的(反正也要重装系统)。

  现在有许多软件都能提供ATA安全擦除指令来重置磁盘,最著名的是HDDErase。不过对SSD来说,重置一次也相当于完成了一次P/E,所以这里不建议大家频繁的做擦除优化。


HDDErase操作界面

  操作过程大致也是将主板BIOS的启动顺序改为光驱优先或者U盘优先,然后插入存好软件的启动设备,进入引导界面,根据提示来操作。


优化操作界面

  另外英特尔固态硬盘工具箱(Intel SSD Toolbox)是英特尔官方推出的Intel SSD固态硬盘最新的管理工具,也包含的优化功能,原理类似,但因为是软件所以操作起来比较方便。

  Intel SSD Toolbox具有以下功能:

  ●使用管理功能对英特尔固态硬盘进行优化程、系统配置调整器和安全擦除。
  ●报告英特尔固态驱动器以及其它驱动器的识别数据。
  ●对英特尔固态驱动器以及其它驱动器使用自我监控、分析和报告技术 (SMART)。
  ●检查英特尔固态驱动器以及其它驱动器的SMART阈值,并查看建议的操作。
  ●使用诊断扫描功能检查固态硬盘是否存在读写错误。
  ●最新的2.0.2版Intel SSD Toolbox对安全擦除功能进行了改进和优化。

  Intel SSD ToolBox优化工具为英特尔固态硬盘(通过DIY也可以支持别家的SSD哦)提供了更为便捷的优化操作,最大程度的避免了SSD性能衰减,相较其他固态硬盘只能用格式化磁盘的方式来恢复性能,更为方便。


6写在最后:固态硬盘的选购建议


固态硬盘的选购建议:

  如今固态硬盘行业已经相对成熟,加上对于产品前景的良好预期,越来越多的厂家开始进入这一领域。其中大多是有其他存储产品制造背景的企业,如传统的金士顿、威刚;有的是从事芯片制造的企业,如镁光、三星;也有做OEM起家的台系厂商、珠三角厂商;甚至还有一些其他产品线上的企业,例如影驰。所以笔者也不免产生了这样的担忧:固态硬盘会不会走向和U盘一样同质化严重的道路,毕竟两者具有太多的共性。

  好在作为消费者从自身需求出发,结合我们介绍的知识,挑选一款适合自己的固态硬盘产品并不是难事。

1、主控和闪存:

威刚 S511 120GB
SandForce二代主控

  目前市面上占有率最高的SandForce二代主控,由于它提供了一套成熟的主控方案。硬盘厂商只需买来方案,在加入自己的PCB设计、闪存搭配、固件算法就能制造出固态硬盘。有点类似于谷歌的Android开源模式,不过其弊病也是相同的,那就是同样的主控要兼容各种不同的芯片、固件,所以各大SandForce主控的硬盘产品性能也是参差不齐的。另外还有Marvell主控和Intel主控,只是产品较少,但性能都相当给力。


Intel/镁光原厂闪存颗粒

  目前固态硬盘采用的闪存颗粒有着25/34nm制程、MLC/SLC、同步/异步、ONFI/Toggle Mode等等不同。不同闪存颗粒数据传输率有着很大的差异,异步ONFI颗粒只有50MT/s(Intel或者Micron早期颗粒),同步ONFI 2.x颗粒则可以达到133MT/s ~ 200MT/s (Intel或者Micron颗粒),异步Toggly DDR 1.0颗粒也可以达到133MT/s ~ 200MT/s (TOSHIBA或者Samsung颗粒)。

  因此选购建议是尽量选择主流的主控芯片和原厂颗粒,因为芯片厂商在生产过程中都会经过层层挑选,只有合格的芯片才会被打上原厂标识。有些不合格但是符合使用标准的芯片就会被经过二次打磨或者彻底磨去标识,这些芯片的素质较差,但是经过特调和屏蔽也可以使用,加上价格便宜,因此也有厂家会采用这样的芯片。

2、需求决定容量:这里的建议是,选择64G及以上容量的产品,毕竟固态硬盘除了系统外还有安装些常用软件才能发挥其优势。有游戏需求的朋友可以考虑120G左右的产品,毕竟120G的产品目前性价比较高。另外,有大容量存储需求的朋友不妨考虑购置机械硬盘做仓库盘,这样数据“冷热有分”更可以充分发挥硬盘的特性。

  至于纠结于SATA接口的朋友,因为SATA3向下兼容SATA2,所以即使SATA2的主板也能使用SATA3接口的固态硬盘。

3、品牌与售后:Intel作为目前的行业老大,同时具备主控、闪存的制造能力,其320系列已升级为5年保修;OCZ方面将第3代产品保修升级为5年;镁光目前国内市市场上有店保也有联保,保修期为3年;威刚是12个月内换新、39个月内保修;海盗船是3年保修,国内一般皆为店保。

4、价格:之所以将价格摆在最后谈,是因为“一分钱一分货”的道理在固态硬盘里同样适用。因而价格往往不是一款固态硬盘是否值得购买的决定性因素,消费者还是应该根据自己的需求来选择。

  全文总结:最后笔者预计2011下半年随着25nm级闪存芯片的普及,更大容量和更低价格的固态硬盘产品将会出现。同时,早期因新制程工艺带来的各种不稳定问题也会随着各大厂商不断升级优化固件而得以改善。随着越来越多的厂商进入固态硬盘领域,将使这个行业进入良性循环,更多的选择,更优的价格,将使得更多的人选择使用固态硬盘。