为什么固态硬盘(SSD)速度快?
“固态硬盘的读取速度比硬盘快 10 倍,写入速度比硬盘快 20 倍"。[1].
“固态硬盘是一种基于闪存的数据存储设备。比特存储在由浮动栅极晶体管组成的单元中。固态硬盘完全由电子元件组成,没有像硬盘(HDD)那样的移动或机械部件"[2]。
下图说明了固态硬盘的结构。
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- 第 1 步:“用户通过主机接口发出指令”[2]。接口可以是串行 ATA(SATA)或 PCI Express(PCIe)。
- 第 2 步:“固态硬盘控制器中的处理器接收命令并将其传递给闪存控制器”[2]。
- 第 3 步:“固态硬盘还有嵌入式 RAM 内存,一般用于缓存和存储映射信息”[2]。
- 第 4 步:“NAND 闪存的封装在多个通道上按组排列”[2]。
第二张图说明了逻辑页和物理页是如何映射的,以及为什么这种架构速度很快。
固态硬盘控制器并行操作多个闪存颗粒,大大提高了底层带宽。当我们需要写入多个页面时,固态硬盘控制器可以并行写入[3],而硬盘只有一个磁头,每次只能从一个磁头读取。
每次写入 HOST 页时,固态硬盘控制器都会找到一个物理页来写入数据,并记录下这一映射。有了这个映射,下一次主机读取主机页时,固态硬盘就知道从闪存中读取数据的位置[3]。
参考文章:
[1] SSD or HDD: Which Is Right for You?: https://www.avg.com/en/signal/ssd-hdd-which-is-best
[2] Coding for SSDs: https://codecapsule.com/2014/02/12/coding-for-ssds-part-1-introduction-and-table-of-contents/
[3] Overview of SSD Structure and Basic Working Principle: https://www.elinfor.com/knowledge/overview-of-ssd-structure-and-basic-working-principle1-p-11203