2.3.1　SSD原理

在电子设备与硬件快速发展的今天，CPU、内存、显卡等的性能大幅提升，存储系统的瓶颈越来越明显。用于存储数据的传统机械硬盘是一种精密仪器与电磁元器件的结合体，受限于磁头移动和盘磁旋转等机械运动，响应时间和吞吐量远不及内存和CPU，已经满足不了高速数据存取的需要。此外，由于传统机械硬盘结构复杂，在抗振性、噪声、功耗方面存在不足。SSD使用电子存储介质代替传统磁介质进行数据的存储和读取，具有读写速度快、稳定性高、体积小、质量轻等优点，突破了传统机械硬盘的瓶颈，逐渐取代了传统机械硬盘，成为中高端电子产品的存储介质。SSD在接口标准、定义、功能、使用方法和外形尺寸等方面可以做到与机械硬盘完全相同，可以十分方便地取代机械硬盘升级产品外设存储介质。得益于芯片加工技术和封装集成技术，SSD将有更好的集成潜力。

目前，SSD的存储介质分为两种，闪存（Flash）芯片和DRAM。作为易失性存储器，DRAM需要独立的电源来保护数据，主要应用于高速缓存，因此基于DRAM的SSD应用范围较小，以下主要介绍基于NAND Flash芯片的SSD。

图2-10为SSD（左）与机械硬盘（右）。SSD主要由主控芯片（SSD控制器）、HOST接口（SATA/SAS/PCIe等）、片上缓存DRAM、闪存存储阵列组成。主控芯片是SSD的核心：一方面根据各个闪存芯片上的负荷实现合理调配数据的功能；另一方面也是整个系统的数据中转站，用于连接闪存芯片和外部SATA接口。传统机械硬盘需要高速的缓存芯片辅助主控芯片进行数据处理，SSD也一样，为了缩短数据传输时间，一般将缓存芯片设计在靠近主控芯片区域。除上述提到的主控芯片和缓存芯片外，SSD的其余大部分位置都用于存储数据的主体，即NAND Flash闪存芯片。

SSD采用全芯片存储，相比传统机械式存储，不存在数据查找、寻道时间、读取延迟等问题，读取速度更快，并且具备更好的防碰撞性、可靠性和稳定性。

图2-11所示为SSD系统架构。

图2-10　SSD（左）与机械硬盘（右）

图2-11　SSD系统架构