宏旺半導體通俗易懂的讓你瞭解SSD固態硬盤結構和基本工做原理

從CPU處理速度愈來愈快，到內存的蓬勃發展，現在隨着技術的進步，SSD的普及度也大大提高，在疫情期間，很多人也打算給本身的電腦升級一塊高速大容量的SSD。以前的文章中，咱們聊到了eMMC的工做原理，今天宏旺半導體就跟你們來聊一聊SSD固態硬盤的結構和基本工做原理

SSD 主要由 SSD 控制器，FLASH 存儲陣列，板上DRAM，以及跟HOST接口（諸如SATA，SAS, PCIe等）組成。而其中最重要的三個組件就是NAND閃存，控制器及固件。NAND閃存負責重要的存儲任務，控制器和固件須要協做來完成複雜且一樣重要的任務，即管理數據存儲、維護SSD性能和使用壽命等。

SSD 的基本工做原理是從主機PC端開始，用戶從操做系統應用層面對SSD發出請求，文件系統將讀寫請求經驅動轉化爲相應的符合協議的讀寫和其餘命令，SSD收到命令執行相應操做，而後輸出結果，每一個命令的輸入和輸出經協議標準組織標準化，這是標準的東西，和HDD無異，只不過HDD替換成SSD硬件存儲數據，訪問的對象變成SSD。

宏旺半導體以前說過，因爲閃存不能覆蓋寫，閃存塊需擦除才能寫入。主機發來的某個數據塊，它不是寫在閃存固定位置，SSD能夠爲其分配任何可能的閃存空間寫入。所以，SSD內部須要FTL這樣一個東西，完成邏輯數據塊到閃存物理空間的轉換或者映射。

舉個例子，假設SSD容量爲128GB，邏輯數據塊大小爲4KB，因此該SSD一共有128GB/4KB = 32M個邏輯數據塊。每一個邏輯塊都有一個映射，即每一個邏輯塊在閃存空間都有一個存儲位置。閃存地址大小若是用4字節表示，那麼存儲32M個邏輯數據塊在閃存中的地址則須要32M*4B = 128MB大小的映射表。

SSD用戶的數據所有存儲於NAND閃存裏，它是SSD的存儲媒介。SSD最主要的成本就集中在NAND閃存上。NAND閃存不只決定了SSD的使用壽命，並且對SSD的性能影響也很是大。這幾年NAND閃存的技術發展迅猛同，從企業級標準的SLC閃存到被普遍運用在消費級SSD上的MLC閃存再到目前正在興起的TLC閃存，短短期裏，咱們看到NAND技術顯著進步。對SLC、MLC及TLC閃存怎麼理解呢？宏旺半導體概括一下，NAND閃存中存儲的數據是以電荷的方式存儲在每一個NAND存儲單元內的，SLC、MLC及TLC就是存儲的位數不一樣。

一個存儲單元上，一次存儲的位數越多，該單元擁有的容量就越大，這樣能節約閃存的成本，提升NAND的生產量。但隨之而來的是，向每一個單元存儲單元中加入更多的數據會使得狀態難以辨別，而且可靠性、耐用性和性能都會下降。

隨着全球疫情的蔓延，SSD等存儲產品不只廣泛漲價，還可能由於交通受阻、物流運輸等問題面臨着沒法及時出貨的問題，於是國產替代成爲當前存儲的主流方案之一。宏旺半導體推出的M.2 NVME SSD N800 TX系列採用M.2 NVME PCIE3.0接口，支持Agile ECC糾錯技術，優化NAND糾錯性能，從而提升硬盤的可靠性和壽命。性能方面， N800 TX系列實測連續讀寫速度爲2500MB/s和1800MB/s，容量可達512GB。秉承「存儲中國芯」的初衷，宏旺半導體將致力於推出更多的知足國產化和信息安全需求的存儲產品，全面助力國產存儲生態芯崛起。