[轉] 維基百科:固態硬碟

固態硬碟(Solid State Disk、Solid State Drive,簡稱SSD)是一種基於永久性存儲器,例如快閃記憶體,或者非永久性存儲器,例如同步動態隨機存取存儲器(SDRAM)的電腦外部存儲器材。固態硬碟用來在行動式電腦中代替常規硬碟。雖然在固態硬碟中已經沒有可以旋轉的盤狀機構,但是依照人們的命名習慣,這類存儲器仍然被稱為「硬碟」。

由於固態硬碟技術與傳統硬碟技術不同,所以產生了不少新興的存儲器廠商。廠商只需購買NAND記憶體,再配合適當的控制晶片,就可以了製造固態硬碟。新一代的固態硬碟普遍採用SATA-2介面。

分類
1.非永久性記憶體(RAM)

由非永久性記憶體製成的固態硬碟主要用於臨時性存儲。因為這類記憶體需要靠外界電力維持其記憶,所以由此製成的固態硬碟還需要配合電池才能使用。非永久性記憶體,例如SDRAM,具有訪問速度快的特點。利用這一特點,可以將需要執行的程式首先從常規硬碟複製到固態硬碟中,然後再交由電腦執行,這樣可以避免由於硬碟的啟停延遲、尋道延遲對程式性能造成的影響。

此外,由非永久性記憶體製成的固態硬碟還用於應急備份。當電源意外中斷時,靠電池驅動的這類固態硬碟可以有足夠的時間將資料轉移到常規硬碟中。當電力恢復後,再從常規硬碟中恢復資料。

2.永久性記憶體(ROM)

永久性存儲器的資料存取速度介於非永久性記憶體和常規硬碟之間。和非永久性記憶體相比,永久性記憶體一經寫入資料,就不需要外界電力來維持其記憶。因此更適於作為常規硬碟的替代品。

快閃記憶體是最常見的永久性記憶體。小容量的快閃記憶體可被製作成帶有USB介面的移動存儲器材,亦即人們常說的「優盤」。隨著生產成本的下降,將多個大容量快閃記憶體模組整合在一起,製成以快閃記憶體為存儲介質的固態硬碟已成為可能。

形式

作為常規硬碟的替代品,固態硬碟被製作成與常規硬碟相同的外形,例如常見的1.8英吋、2.5英吋或3.5英吋規格,並採用了相互相容的介面。

優點

和常規硬碟相比,固態硬碟具有低功耗、無噪音、抗震動、低熱量的特點。這些特點不僅使得資料能更加安全的得到儲存,而且也延長了靠電池供電的器材的連續運轉時間。

例如韓國三星半導體公司(SAMSUNG Semiconductor)於2006年3月推出的容量為32GB的固態硬碟,採用了和常規微硬碟相同的1.8英吋規格。其耗電量只有常規硬碟的5%,寫入速度是常規硬碟的1.5倍,讀取速度是常規硬碟的3倍,並且沒有任何噪音[1]。

在2007 Computex中SanDisk發表了64GB與32GB的固態硬碟,並有2.5吋、SATA介面與1.8吋、UATA介面兩種規格。A-DATA現場展出的固態硬碟分為2.5吋與1.8吋兩種,其中2.5吋採用SATA介面,最大容量可達128GB;1.8吋機種則是採用IDE介面,最大容量可達64GB,可分別使用在筆記型電腦與更小的UMPC上,用來取代傳統的硬碟。

缺點

成本及使用壽命是限制固態硬碟普及的最大問題。目前,無論是永久性存儲器還是非永久性存儲器,其每百萬位元組成本都遠遠高於常規硬碟。因此只有小容量的固態硬碟的價格能夠被大多數人所承受。而由於Flash RAM都有一定的寫入壽命、而且壽命屆滿後資料會讀不出來,因此成為大眾接受固態硬碟的另一個障礙。

固態硬碟以往由於價格高昂,通常只使用在軍事及工業用途上,不過拜NAND快閃記憶體成本不斷下降所賜,如今固態硬碟已經使用在一般的筆記型電腦上,並預計於刀鋒式伺服器上逐步採用,提供全新的電腦使用體驗。相較於傳統的硬碟,固態硬碟具有速度快、耗電量低與可靠性較高的優點。由於硬碟早已是系統效能的瓶頸,因此改採固態硬碟,將可以帶來令人興奮的效能提升。


[轉] 為何要叫「固態硬碟」啊?
http://danny-umd.blogspot.com/2008/03/blog-post.html
2008年3月1日 星期六
張貼者: dannyumd 位於 上午 7:43

由於OLPC、Eee PC都不使用傳統硬碟(HDD),都用NAND型快閃記憶體形成的固態硬碟(SSD),使固態硬碟一時間聲名大噪!

但這個東西為何要叫固態?恐怕許多人對此都有疑問,難道還有氣態硬碟、液態硬碟嗎?

答案是沒有,沒有氣態、液態硬碟,只有固態硬碟,之所以叫固態硬碟,因為它是「用固態電路所構成的硬碟」,相對的傳統硬碟是用機械零件所構成。

問題來了,為什麼要叫固態電路呢?難道還有氣態電路跟液態電路嗎?

答案為否,而這必須再講一段淵源,數十年以前的電路是用真空管構成的,真空管在電流的流經路徑中有一段為真空,而非全程在固體中流動,相對的電晶體是全程在固體(在此指鍺、矽等半導體材料)中流動,所以用電晶體構成的電路也叫固態電路,而積體電路(IC,俗稱:晶片)只是將原有電晶體的體積用縮小的方式製成,本質上沒有差別,所以也是固態電路。

好!回到前頭,今天的NAND型快閃記憶體都是用積體電路做成的(其實NOR型也是),所以用快閃記憶體形成的硬碟,就叫固態硬碟。

附帶一提的,由於工業控制(工控)領域比一般資訊、消費性領域更早使用固態硬碟,而今日的晶片多半是用矽晶片所做成,所以有時也稱為「矽碟」。另外同樣的東西從內接改成USB外接,就成了大家所熟知的「USB隨身碟」,這個相信許多人都知道,甚至USB Drive一詞比SSD一詞更早紅不是?

知道固態一詞的淵源後,其實這個稱呼是不貼切的,因為傳統硬碟也是從頭到尾都使用固態零件不是?(當然!軸承部分有用液體做為潤滑,讀寫頭飄在碟面上也有用到氣體)。所以比較貼切的說法應該是「動件硬碟」跟「無動件硬碟」,動件意思是「可移動的組件」,硬碟有讀寫臂、馬達等動件,所以是動件硬碟,而固態硬碟完全沒有會動的組件,因此可以稱為無動件硬碟。(本文完)

中英對照及縮寫說明
* HDD = Hard Disk Drive
* SSD = Solid State Drive
* IC = Integrated Circuit
* USB = Universal Serial Bus
* 真空管(大陸稱:電子管,香港廣東一帶稱為:膽) = Vacuum tube
* 電晶體(大陸稱:晶體管) = Transistor

<2008年3月12日補充>
由於Johan好友的建議,認為儲存只有三種媒體:光、磁、矽,因此該稱為固態矽碟,不應該說是固態硬碟,因為跟硬碟無關,在此補充。當然啦!我說:哪天硬是用鍺做一個出來,豈不是要叫鍺碟?他回應:膽固醇、蛋白質都可以儲存了,未來說不定要叫生質碟。

為了效能好必然採用SLC的NAND Flash,但SLC的價格卻看漲,若改用MLC雖較便宜但卻損失讀寫效能與可寫入壽命。


2008/11/14 補:
快閃記憶體(Flash Memory)

類型:
NOR Flash
NAND Flash

運作原理:
SLC = Single Level Cell,單階儲存單元
MLC = Multi Level Cell,多階儲存單元

歷史

快閃記憶體(無論是NOR型或NAND型)是舛岡富士雄博士在1984年於東芝公司工作時發明的。 據東芝表示快閃記憶體的 「Flash」 是舛岡博士的同事所持有泉建議的。因為這種記憶體的抹除流程讓他想起了相機的閃光燈。舛岡博士在1984年的加州舊金山IEEE國際電子元件大會(International Electron Devices Meeting, IEDM)上發表了這項發明。Intel看到了這項發明的巨大潛力,並於1988年推出第一款商業性的NOR Flash晶片。

NOR Flash需要很長的時間進行抹寫,但是它提供完整的定址與資料匯流排,並允許隨機存取記憶體上的任何區域,這使的它非常適合取代老式的ROM晶片。當時ROM晶片主要用來儲存幾乎不需更新的程式碼,例如電腦的BIOS或機上盒(Set-top Box)的韌體。NOR Flash可以忍受一萬到一百萬次抹寫循環,它同時也是早期的可移除式快閃儲存媒體的基礎。CompactFlash本來便是以NOR Flash為基礎的,雖然它之後跳槽到成本較低的 NAND Flash。東芝在1989年的國際固態電路學會(ISSCC) 上發表了NAND Flash。

NAND Flash具有較快的抹寫時間,而且每個儲存單元的面積也較小,這讓NAND Flash相較於NOR Flash具有較高的儲存密度與較低的每位元成本。同時它的可抹除次數也高出NOR Flash十倍。然而NAND Flash 的I/O介面並沒有隨機存取外部定址匯流排,它必須以區塊性的方式進行讀取,NAND Flash典型的區塊大小是數百至數千位元。

因為多數微處理器與微控制器要求位元組等級的隨機存取,所以NAND Flash不適合取代那些用以裝載程式的ROM。從這樣的角度看來,NAND Flash比較像光碟、硬碟這類的次級儲存裝置。NAND Flash非常適合用於記憶卡之類的大量儲存裝置。第一款建立在NAND Flash基礎上的可移除式儲存媒體是SmartMedia,此後許多儲存媒體也跟著採用NAND Flash,包括MultiMediaCard、Secure Digital、Memory Stick與xD卡。

運作原理

快閃記憶體將資料儲存在由浮閘電晶體組成的記憶單元陣列內,在單階儲存單元(Single-level cell, SLC)裝置中,每個單元只儲存1位元的資訊。而多階儲存單元(Multi-level cell, MLC)裝置則利用多種電荷值的控制讓每個單元可以儲存1位元以上的資料。

詳細:http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=Flash_memory&variant=zh-tw

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