数字存储完全指南 04：固态硬盘的参数解读与实际性能官网

这是小众和国货爱国者联合推出的信息存储设备系列科普文章。作为中国早期的存储设备制造商和领导者，我感谢aigo为本文提供的一系列支持。

包括但不限于技术知识指导，市场上很难找到的旧物品，以及作者用来拆解和介绍的最新产品。

我们希望通过最简洁通俗的描述，带领大家了解信息存储设备的基本原理，知道那些复杂的参数，如何选购适合自己的存储设备，如何更好地使用它，更安全稳定地保存我们的数据，以及未来我们可以使用哪些技术。

此外，虽然该系列是与aigo联合发起的，但所有内容均不涉及任何品牌指导或所需的商业营销。

上一章我带大家从微观的晶体管到宏观的闪存颗粒，让大家详细了解固态硬盘的原理和结构。然后在本章中，我们将根据上一章学习的知识介绍一些购买和使用固态硬盘时需要了解的参数。

以及如何测试SSD的实际性能和速度，相关性能参数代表什么。

SSD的参数解读在介绍各种参数之前，我想为大家推荐一款比较好用的查看硬盘信息的软件（机械硬盘和固态硬盘都可以，比较好用）。

看名字，大家应该都能猜到它和CrystalDiskMark是同一个软件，CrystalDiskMark完美继承了其软件的特点：界面简洁、功能简单易用、二次元皮肤。

CrystalDiskInfo的界面

可以看出，无论是之前介绍的固态硬盘还是机械硬盘，都可以读取更详细的信息，基本上可以涵盖我们下面要介绍的参数。

SSD的大小与机械HDD不同，机械HDD基本统一为SATA接口。只有少数企业在使用一些特殊的接口。SSD在接口方面处于狂热状态，不同接口对应的协议和最终速度也不同。

但是，当固态硬盘像机械硬盘一样成熟时，这种现象将逐渐消失。比如M.2接口已经逐渐成为固态硬盘接口的主流，估计未来固态硬盘领域也能像Type-C一样统一。

目前，固态硬盘的尺寸和接口一样多种多样。为了与以前的硬盘架通用，以前的固态硬盘通常被设计为与2.5英寸机械硬盘一样大，并使用SATA接口。

爱国者2.5英寸SATA固态硬盘和机械硬盘的尺寸比较

大多数使用SATA接口的固态硬盘在设计上与机械硬盘具有相同的尺寸和接口。如果你手头正好有一个SATA固态硬盘，我强烈建议你尝试将其拆开。大多数固态硬盘没有螺丝，直接用卡扣固定。

移除它后，您会发现只有一小块真正的存储和电路，其余都是空的：

拆解后的SATA固态硬盘只有一小块实际存储空间。

甚至有些商家会在空的地方贴一些海绵或重物，让整个SSD的手感更好。外壳纯粹是为了与笔记本或台式机中的2.5英寸硬盘兼容。

由于SATA接口和SATA/AHCI协议的速度上限被限制在700MB/S左右，所有新的固态硬盘都将选择使用M.2接口或直接插入PCIe插槽。

主板上的M.2接口

当我们购买NVMe固态硬盘或将它们安装在电脑主板上时，我们通常会看到类似于22x4数字的参数，这表明了固态硬盘的大小。

22=22mm，这意味着固态硬盘的宽度为2.2厘米，最后两位数字是固态硬盘的长度，通常为20、42、60、80和其他常见长度，单位为毫米。

当我们购买时，我们必须首先查看我们的设备上为M.2接口预留了多少空间，以免将其放入太长时间。

M.2接口通常标有长度数字。

至于2220长度的固态硬盘，估计大多数人都没见过。它在早期被广泛使用。如果你现在在笔记本或其他地方找到这个接口，它实际上大多数时间都用于WiFi模块。

MSATA SSD将在一些设备上使用。虽然其间隙与NVMe固态硬盘相同，但其宽度相对较宽，因此接口不通用。

金士顿金士顿的mSATA固态硬盘，图片来源：亚马逊

固态硬盘的接口协议在介绍机械硬盘结构原理的章节中，我们了解了接口、协议和总线之间的联系和区别。在本章中，我们可以在介绍SSD接口的同时稍微回顾一下相关知识，同时对它们进行扩展和介绍。

让我们先简单回顾一下：

总线：交换数据（传输电信号等）的通道。）在计算机设备的组件之间。该信道每秒可以传输的数据量称为带宽。协议：双方交换数据的规则，

例如，如何识别对方的身份，如何建立断开连接，编码和解码方法（即如何发送和接收电信号）等等。接口：允许两个设备通过特殊形状物理连接。机械硬盘通常使用SATA总线，

然后使用SATA/AHCI协议与设备的其他部分进行通信，但将其放在固态驱动器上有点复杂。在本节开始时，我们也提到了固态硬盘仍有多种接口协议。

这也让许多用户得过且过，购买了不适合自己或速度达不到设备上限的固态硬盘，浪费了额外的时间和性能。

比如带M.2接口的B Key固态似乎只能采用SATA协议。

先说公交车。目前，我们民用存储设备中常用的总线有SATA总线、PCIe总线和企业SAS总线（如果您使用一些服务器主板，可能会有一些）。

此前我们了解到SATA总线一般用于机械硬盘，且速度上限相对较低，而SAS总线在企业级使用较多，因此除了低速固态硬盘外，还会使用SATA总线。

现代NVMe固态硬盘一般采用PCIe总线。

这三种总线的速度是上面的PCIe总线和下面的SATA和SAS总线。图片来源：维基百科。

目前只有几种民用协议，如SATA/AHCI协议、MVMe协议、SCSI协议（企业服务器也使用），是的，

我们经常看到的NVMe固态硬盘中的NVMe指的是该硬盘使用的协议。一个高效的协议可以使总线以最高的效率和带宽运行，这也是NVMe固态硬盘速度如此之快的原因。

与简单的总线协议不同，固态硬盘的接口要复杂得多。最基本的是我们常用的SATA接口，以及笔记本等便携式设备的mSATA接口和固态硬盘专用的m . 2（NGFF）接口。

SATA Express（SATA e）接口、PCIe接口，甚至不常见的SAS接口和采用SAS总线的U.2、AIC接口等。这些接口分别采用前面的三种总线和协议，可能如下所示：

机械硬盘和固态硬盘不同接口对应的总线协议

最近怎么样？很复杂吗？没关系。接下来，我将带您实际从具有不同接口的固态驱动器开始，并简单地记住它们的关系。

在我逐一介绍它们之前，我先谈谈整体情况。与机械硬盘相比，物理速度的上限较低，因此无需考虑协议和总线速度。对于固态硬盘，尤其是现代高端固态硬盘，不同接口协议的总线已经开始限制固态硬盘的速度。

在这里，我们应该再次强调之前提到的木桶效应。SSD的最终速度取决于接口协议总线中最慢的部分。但通常厂商在推出相应的固态硬盘之前都会确保速度和协议符合要求，因此当我们使用它时，

通常，只有确保总线速度足够快，它才能全速运行。

SATA/mSATA/SATAe接口固态硬盘的SATA接口是大多数人刚刚使用的固态硬盘的唯一接口类型，即使现在在机箱中也是如此。固态硬盘最初普及民用时，是一种相对昂贵的数码产品。

每GB 比起机械硬盘甚至要贵上好几十倍。

2013 - 2022 固态硬盘每TB 价格走势

这导致那个时候没什么人用固态硬盘，加上那个时候固态硬盘速度也没有现在那么快，还没突破SATA 总线上限，所以主板厂商并不会专门设计一个专供固态硬盘使用的接口。

那个时候的固态硬盘只能是继续使用SATA 接口，使用SATA3.0 协议。

同时那个年代的计算机机箱通常只设计了给机械硬盘的硬盘位，所以就像我们上面提到的即使固态硬盘的储存颗粒只有小小的一颗，也是要用一个2.5 或者3.5 寸硬盘那么大的壳子来包住它。

壳子里面的主要部分就很小一块

固态硬盘的全面普及最早是在笔记本上，之前笔记本放机械硬盘的做法是把SATA 接口焊在主板上，然后在主板上留一个2.5 寸机械硬盘那么大小的位置。但固态硬盘本身只有很小的一个，

也不需要机械硬盘那么高的供电，没有必要用SATA 这个电源部分就占了一半的接口，跟没有必要留2.5 寸机械硬盘那么大的位置，加上那个时候超极本超薄本等轻薄设备的概念兴起，

所以主板厂商就设计出了mSATA 接口。

笔记本上的mSATA 接口，图片来源：Reddit 用户

它和我们现在见到的M.2 接口已经非常相似了，不过仍然是走的SATA 协议和总线，你可以把它理解为SATA 接口的迷你版，毕竟mSATA 就是mini SATA 的缩写，

这个时候厂商终于可以把固态做到合适的大小。

不过到现在这个接口基本上已经没有什么笔记本在使用，都用上了更新的M.2 接口，如果新笔记本里面还有这个接口，通常上面插的都是无线网卡而不是固态硬盘。

倒是很多移动固态硬盘内部还在使用mSATA 接口转USB，毕竟大部分人对于移动硬盘的速度需求并不高，能超越SATA 速率的USB3.2/USB4 也还没有普及，

厂商没必要用上对硬件要求更高的协议和接口。

笔记本上常见的英特尔无线网卡，一般还会带蓝牙，这个型号是AX200

另外英特尔还推出过一个叫做SATA Express 的接口，他可以直接插两个SATA 来走SATA 协议，也可以用整个接口走PCIe*1/2，不过这个东西接口还是太大，速度上限提升也不高，

只出过几款对应的主板，连支持的设备都没有出就夭折了。

随着固态硬盘的速度越来越高，这两个接口已经远远无法满足日益加快的固态硬盘，所以厂商必须设计一个专门用于固态硬盘，并且可以直接与速度最快的PCIe 总线交流的接口。

M.2（NGFF） /PCIe 接口固态硬盘专门用于固态硬盘，并且可以与速度最快的PCIe 总线交流的接口，说的就是我们今天常见的M.2 接口了。M.2 是我们比较常听说的名字，

但它其实叫做NGFF（Next Generation Form Factor），翻译成中文就是次世代接口，后来被改名叫M.2，可能是觉得这个接口不可能一直次世代吧。「2」就是第二代的意思，

「M」则是我们下面提到的M.KEY，表明接口的形状，中间用点隔开表示它们俩是不同的参数。

M.2 接口作为现在和未来的主流接口，自然有向后兼容，既可以使用SATA 协议也可以使用NVMe 协议，由于支持协议众多并且接口复杂，M.2 接口通过接口上的缺口来确定协议类型，

由于不同缺口像钥匙那样，所以叫做KEY，M.2 接口有从ABCDEFGHJKLM 这么多种KEY，KEY 对不上是插不进去对应接口的（真就钥匙呗……）。不过倒不用担心太过复杂，

因为我们日常只能看到两种：M KEY 和B KEY。

不同M.2 KEY 的用途，图片来源：维基百科

如果我们观察自己的NVMe 固态硬盘，会发现缺口都在右边，这个就是M Key，如果插槽右边有对应的突出就可以插进去，通常它们就是使用NVMe 协议走PCIe 总线。

而B KEY 的缺口则是在左边，插进对应的插槽之后通常只能走SATA 总线。另外还有同时有两个缺口的固态硬盘，这种就是BM KEY，既可以走SATA 总线也可以走PCIe 总线。

不过一般来讲这种类型都是SATA 或者PCIe*2 居多，速度上限不高。

硬盘转接卡上的M KEY，B KEY 和对应的M.2 接口

主板上的位置寸土寸金，所以一般我们现在看到的主板只会保留M KEY 的M.2 接口。大家购买固态硬盘的时候也要认清是哪种KEY，如果是新设备建议只购买M KEY 的固态硬盘，

免得到时候插不进去或者插进去却只能走SATA 总线。

A/E KEY 就是我们上面提到2220 这种无线网卡比较常用的M.2 接口所用的KEY 类型。

使用M.2 接口的无线网卡，图片来源：淘宝

NVMe 协议中的NVM 其实就是我们之前提到的非易失性储存器英文，整个名字可以简单理解为非易失性储存器控制协议。

既然M.2 接口的高速固态硬盘使用的是NVMe 协议走PCIe 总线，有些厂商干脆就把固态硬盘做成PCIe 接口，插到PCIe 插槽插使用。这就是PCIe 固态硬盘，

用的一般也是NVMe 协议。

比如英特尔的高端AIC 固态硬盘一般都是PCIe 接口

其它接口：SAS/AIC/U.2 接口上面介绍的都是我们日常比较常见的一些固态硬盘接口类型，下面简单介绍一下比较少见的接口，这些接口一般都是企业级或者服务器使用比较多，如果我们使用服务器主板的话，

还是有机会看见的。

SAS 和U.2 这些都是SATA 接口改过来的接口，目的就是为了兼容SATA 硬盘的同时能够用上其他协议总线。比如SAS 就可以有服务器常见的SCSI 总线，

U.2 可以用NVMe 协议走PCIe 总线。

SAS 和U.2 接口的样子

SATA 硬盘可以插到SAS 和U.2 接口上，反过来SAS 硬盘和U.2 硬盘则不能插到SATA 接口上。

AIC 就是PCIe Add in Card 的意思，其实就和PCIe 固态差不多，也可以直接插在PCIe 接口上使用，主要是因为服务器上有很多设备都比较老，用不了其他接口，

插PCIe 是最直接的。

aigo 的AIC 企业级固态硬盘

接口兼容性与速度上限接下来我通过实际的例子来说一下不同接口的固态硬盘的速度上限，首先SATA 这类接口就不用说了，加上损耗最高600MB/S。

接下来你再看你设备上的M.2 接口，如果是B KEY，还要在看主板说明书。如果主板说明书上没有写明这个接口支持PCIe2 总线，那么无论你买啥，只要能插进去，最高速度都不超过600MB/S。

如果主板说明书上写明这个接口支持PCIex2 总线，那么就要购买同样支持PCIex2 的B KEY/BM KEY 的固态硬盘，插上去之后最高速度大概能来到1GB/S 左右。

B KEY 的M.2 接口与速率上限的关系

如果你设备的M.2 接口是M KEY，还是要查看主板说明书。一般来讲笔记本的M.2 接口都有可能向下兼容走SATA 总线，但台式机主板上的M.2 接口一般只支持走PCIe 总线。

一定要先看主板说明书再购买对应的固态硬盘。如果接口兼容SATA，那么有两个缺口的BM KEY 固态硬盘能插进去，此时速度上限就是600MB/S。如果插入M KEY 的固态硬盘，

具体的速度上限就由它使用的PCIe 传输模式决定，通过前面推荐的CrystalDiskInfo 就可以看到固态硬盘正在使用的传输模式和支持的传输模式。M KEY 的M.2 接口与速率上限的关系

CrystalDiskInfo 上查看储存设备的传输模式

比如常见的NVMe 固态硬盘走PCIe 3.0x4，那么速度上限就是4GB/S，如果是比较贵的PCIe4.0 NVMe 固态硬盘速度上限则是PCIe4.04 也就是8GB/S。

aigo PCIe4.0 P7000 固态硬盘（1 TB）的速度最高可以到7GB/S 左右

固态硬盘的颗粒与主控虽然固态硬盘使用的接口协议总线决定了读写速度的上限，但固态硬盘实际能跑多快，还是要看颗粒的质量还有主控算法。

SLC/MLC/TLC/QLC 颗粒这几个名词算是我们购买固态硬盘，或者看其他人评测时最常提到的参数了，如果是后两个颗粒，通常还伴随着对厂家的鄙视。但实际上它们都是什么呢？

评测里面提到QLC 基本上都是骂的

其实通常人们在他们后面加上颗粒是不太严谨的，因为它们从物理上都是由无数相同的浮栅晶体管组成的NAND 闪存颗粒。无论是SLC 还是MLC 还是后面几个，它们用的储存单元都是一样一样的浮栅晶体管，

而区别在于每个浮栅晶体管组成的储存单元，它的状态数量（其它科普常用层数来表示）不一样。

再上一章，我们已经用TLC 来演示现代固态硬盘NAND 闪存颗粒的原理，通过给储存单元阈值电压，检测电路是否导通来读取储存单元里面的数据。其它的几个类型也是类似：

指的是通过十五个阈值电压区分0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000, 1001, 1010, 1011, 1100, 1101, 1110, 1111 十六个状态的储存单元，

现在连PLC 都快出来了，按照上面的原理一个储存单元就能储存5bit 的数据。

这样做的好处自然显而易见，同样面积的储存单元，QLC 比起SLC 能够存放4 倍的数据，也就是说闪存颗粒的密度提升了4 倍，这已经是很惊人的差距了，

同一块闪存颗粒如果全做QLC 可以有1000GB 容量，那么TLC 只有750G， MLC 只有500G，SLC 更是只有256G 了。

而且由于数据密度提高，相同容量的TLC 固态价格也和数据密度一样是SLC 的1/4 左右，也就是说便宜同时还变大碗。这听起来好像很美好，

那么为什么大家都那么抵制使用TLC /QLC 储存单元的固态硬盘呢？

多层储存单元的缺陷首先就是一个储存单元上，分的阈值电压越多读取的时候就要越多次，比如TLC 读取一次一页的数据就要轮流给7 个阈值电压，每给一次阈值电压都要一个个检测储存单元是否导通，

而SLC 只要一个阈值电压检测一次，每多一个需要检测的阈值电压，读取速度就会慢很多倍。

多个阈值电压也会带来读取困难后果，上一章我们也讲到不能无限细分预置电压去无限提高容量密度。即使只做到TLC 的级别也会带来阈值电压区间过小的问题，因为我们往储存单元写入数据的时候，

并不能精确控制电子量，如果阈值电压过小电子量又刚好卡在中间，那么数据到底是010 还是隔壁的011呢？这个时候就需要ECC 纠错算法的加入，

通过校验数据纠正这个储存单元上的信息然后重新写入正确的数据，这一步又大大减慢了读取速度。

写入的时候也是这样，阈值电压越多，储存单元储存数据需要的电子量要求就越精准，自然就越容易出错。出错的时候又要ECC 纠错算法来校验重新写入正确数据，写入速度也被拉慢了。

阈值电压变的设置对储存单元的寿命也有影响，先不说上面提到反复写入影响到的寿命，我们知道每一次写入都会对包括浮栅的绝缘层造成物理损伤，而闪存颗粒又是每一次写入数据都需要先擦除对应块再写入数据，

这样时间长了浮栅里面保存的电子就会越来越容易穿过漏洞逐渐增多的绝缘层「越狱」跑掉。对于SLC 而言，0,1 两个状态相差的电子量很多，即时跑掉一点也不影响读取；不过当到QLC 这种，

每个状态之间电子量差很小，只需要有一点点电子从浮栅中跑出来，就会让这个储存单元读取的数据变成另一个状态。而当写入后短时间内电子跑掉的量大于两个数据状态之间的差，主控就会认定这个储存单元已经挂掉了。

清楚了原理之后，我们很容易就能发现比起SLC，MLC/TLC/QLC 等等越多层的储存单元挂掉需要的时间越来越短。

SLC 对比其它类型储存单元检测数据时间，写入时间，擦除时间和平均寿命对比

多层储存单元还会带来其它问题，比如数据可靠性不足，对保存环境要求更高等等。从MLC 到QLC，容量密度越来越高，价格越来越便宜的同时，以上提到的缺点也会越来越严重。简单总结就是，

在对比之下SLC 读写速度最快，数据保存最稳定可靠，寿命最长，对比之下我们才知道SLC 除了数据密度低和贵，真的是哪哪都好。这也不怪大众批评厂商用TLC/MLC 是「偷工减料」了。

正确看待多层储存单元看完上面的部分，很多人可能就觉得哎呀，我一定要花很多钱去上SLC/MLC 固态硬盘，不然总感觉用不了多久也不可靠。

但其实没有必要，我觉得只要在商品详情和包装盒上标明储存单元类型（虽然基本没有厂商这么干），然后容量价格比的确够低，

那么大家还是值得根据自己的需求去购买的（虽然现在市面上基本没有全盘SLC 的民用产品了，很快估计连全盘MLC 的产品厂家都不会再生产了）。

标明储存单元类型的固态硬盘

现在厂商都会使用DRAM 或者将固态硬盘的一部分空间模拟成SLC 来加当做缓存来解决TLC/QLC 的速度问题，而且即使是QLC，只要容量足够大并且有一个好的主控，

那么我们日常使用每个储存单元的擦写数据可以控制得很低，只要你不是每天24 小时不停在写入，基本上也有十几年的寿命（详细的参数在下面会介绍）。所以最后还是要看个人的需求，

如果的确对数据可靠性和速度有很高要求，并且价格不敏感，那的确不要考虑QLC 甚至是TLC，感觉大部分时候都可以，具体的我会在选购那章详细介绍。

说实话基本很少见硬盘颗粒坏掉的，一般都是主控先坏，不然也不会有那么多厂家回收固态颗粒再当做新的卖了。

大厂的QLC 固态硬盘也还是不便宜

当然也不是说就能无脑买了，某些无良厂商会用回收或者质量差的反正就很垃圾的颗粒和主控弄成全盘QLC，然后配上一丁点高质量DRAM 或者SLC 缓存当做高配固态卖，

这种固态硬盘无论是缓外速度还是寿命，可靠性都一塌糊涂。

即使是大厂也经常会有偷换颗粒这种新闻，所以我们买之前也要搜一下固态型号，看看有没有相关的黑历史；另外相同类型的颗粒在厂家那边还会有原厂颗粒、黑片、白片等区别，详细的我会在选购那章展开讲。

简单查看固态硬盘上的颗粒类型说了这么多，也来到了实战的环节。这一节我就来教教大家怎么看自己固态硬盘用了什么类型的闪存颗粒，闪存颗粒的质量怎么样。

各位可以拿出自己的固态硬盘来观察一下，或者购买对应固态硬盘之前先网上搜一下对应的照片，闪存颗粒上面一般会有一些编码。当然有一些厂家也会使用没有编码的闪存颗粒，或者把闪存颗粒上的编码丝印刮掉，

这种的话想要了解颗粒的具体参数，就只能去咨询厂家了（除非你把闪存颗粒从电路板上拆下来，接上AlcorMP 这类的软件进行查看编号）。

没有编码丝印的闪存颗粒

AlcorMP 查看闪存颗粒编号

一般来讲，不同厂家使用不同颗粒的编码差别会很大，比如正规的大厂一般会在颗粒上带有晶圆厂的Logo，自家的品牌或者产地容量等等。

西部数据SN550 上面的颗粒就是很清楚

但一般我们只需要关注底下或者唯一的编码就行，说实话，闪存颗粒作为和芯片一样的高精尖技术，

目前（文章发表时）地球上也只有三星、海力士、东芝、镁光、西部数据（闪迪）、我们国家的长江存储占据了绝大部分闪存颗粒市场，基本上你能看到的固态都逃不掉以上几家的颗粒。

这几家的原厂颗粒长这个样子

如果闪存颗粒上只有一个编号没有其他信息，那么大概率是自封的闪存颗粒。自封闪存颗粒只有生产出来是在原厂，后续的封装检测均由企业自行完成，所以并不是自封就是不好，品质取决于企业的技术和良心。

像是这种只有一个编号的，就是自封颗粒

如果是原厂闪存颗粒，我们就可以使用SSD-Z 或者FlashMaster 这类的应用去获得详细的储存单元类型和颗粒生产信息。但如果是自封闪存颗粒，

只能是拿着这个固态的型号或者编码去问客服或者谷歌一下，没错就是这样子，因为原厂颗粒还好，但是现在固态很多都用上了自封颗粒，

也没办法用flash.top 或者FlashMaster 这类的应用去查询。

原厂颗粒的查询结果

目前比较好用的检测自封闪存颗粒的方法是使用俄罗斯人Ochkin Vadim 开发的Flash ID 检测工具来曲线救国，这个工具利用的是固态硬盘主控读取闪存颗粒序列号的命令，

获得闪存颗粒序列号后再和内置的数据库对比得到闪存颗粒真正的编码。

Flash ID 检测工具

至于如何分辨闪存颗粒是原厂颗粒，黑片，白片还是工程版，各家原厂颗粒的命名规则和具体的方法，最终确定一个颗粒的品质。这个过程并没有准确百分百的方法，具体的我会留到选购这一章再讲。

其实最好的方法还是直接问对应品牌的客服。一般客服都会反馈给工程师，然后得到结果，一次不行实在想知道的话可以问多几次，一般都会有回复。

主控/SSD 控制器从物理状态来讲，其实颗粒的擦写次数并不高，所以主控好不好非常重要。主控的水平关乎同一个颗粒下的读取写入速度，还有寿命等，甚至比闪存颗粒的质量更加重要。

使用相同闪存颗粒的两个固态硬盘，如果一个用好主控，一个用一般的主控，不仅读写速度能相差几倍，寿命甚至能相差10 倍。

aigo P7000 固态硬盘上的主控

国内则有华澜微(Sage)、国科微（GOKE）、联芸科技(MAXIO）、得一微电子（YEESTOR）、英韧科技（InnoGrit）、忆芯科技（StarBlaze）、大唐存储（DATSSD）、大普微电子(DapuStor) 等等多家，

三星、慧荣科技、群联、Marvell 的主控芯片

主控里面也是会有一个小的操作系统，很多发烧友的「开卡」操作就是给掉盘或者给主控坏掉的固态硬盘修好后换上新主控刷入新ROM（固件）的操作。

以NVMe 固态硬盘为例，主控主要做以下几个工作：

典型的主控结构

这就是主控最主要的工作，如NVMe 固态硬盘往往需要性能比较强的多核处理器，就是因为NVMe 协议的队列长度和深度都比较大，还支持乱序执行。主控除了像上一章我们提到的那样控制数据写入读出之外，

还要同时执行FTL 算法，调度算法，缓存算法等等下面提到的工作。

FTL（FlashTranslation Layer） 算法FTL 算法也就是上一章我们提到的物理地址转换成逻辑地址的算法，主控会将不同页物理位置转换成一个逻辑编码组成一张映射表，

而且每次写入还要实时更新每一个逻辑扇区的状态。这样做的好处是文件系统不需要关注实际的物理设备是机械硬盘还是固态硬盘，只需要发送相同的逻辑扇区读写指令，剩下的就交给机械硬盘或者固态硬盘的主控来处理。

映射表本身也是储存在闪存颗粒上的。

不同的FTL 算法也会显著影响固态硬盘的4K 读写速度，由于映射表本身需要频繁读写，所以固态硬盘通电后映射表通常是要放到缓存上，也就是要占用缓存空间。如果FTL 按页映射，

那么4K 读写速度就会比较好，但是映射表会很大，占用很多缓存空间；如果FTL 按块映射，虽然不会占用太多缓存空间，但是4K 读写速度会比按页映射差，

实际固态硬盘主控FTL 算法一般是两者的混合。

垃圾回收机制/TRIM 回收指令另外，我们之前学到闪存颗粒上的块如果不是空的需要先擦除才能写入，而且每次产出都会对对应的储存单元造成物理的磨损。

所以FTL 算法还要保证每次写入的都是新的块而不需要先擦除老的块，以减少擦写次数提高块的寿命。

但这样就会造成原本块上的相同数据变成无效（先把原本块的内容读出来，再和新的数据合并写到另外一个地方，但没有擦掉原本的块，只是在FTL 表上把原来的块标注为可擦除），

所以主控还负责等到这些有无效数据块累积到一定的数量时，再一次性地把这些块擦除（不同的垃圾回收算法会稍有不同），得到可用的空白闪存块，这个过程就是垃圾回收，也是主控和FTL 算法的主要工作。

另外固态还有一个类似的专有机制叫做TRIM，这个机制更加极致，如果系统（比如WIN10）检测到固态硬盘支持这个指令，那么删除数据的时候根本不会发出删除指令，

只会建立那个部分的磁盘快照（在空白块建立快照的速度比擦除那一块再写入要快得多），然后把这个快照交给主控，主控就会在空闲时按照这个快照去慢慢擦除对应的块，等擦除完成再通知系统，

这样下次系统需要写个数据的时候就可以直接写入对应的块了。

CrystalDiskInfo 可以看到固态一般都是支持TRIM 指令并默认开启

大部分系统都是默认开启这项功能，以Windows 为例，

我们可以通过在命令行里面输入fsutil behavior query disabledeletenotify 来查看TRIM 有没有开启。其他系统也可以搜索一下类似的指令，

想要关闭的话也可以通过类似的指令关闭。

通过命令行查看TRIM 状态，显示已禁用就是开启TRIM

通过垃圾回收还有TRIM 指令，不仅可以大大提升固态硬盘的写入速度，还能让所有块的擦除次数尽量平均，最大化延长闪存颗粒的寿命。

控制通道和队列为了优化性能，固态硬盘会将闪存颗粒安置在多个通道上，每个通道都有一条I/O 总线来接收输出数据，每个通道也有一个独立的通道控制器负责和主控通讯，

并把主控不断发过来的读取写入命令弄成队列，然后一条条交给对应的闪存颗粒执行。

因为固态硬盘不像机械硬盘有机械结构，分出多条通道就意味着可以同时执行多条指令，保证固态能发挥最高性能。而且通道控制器生成的队列也有深度参数，也就是一条队列能有多少条命令排队，

现代的NVMe 固态硬盘使用的NVMe 协议可以支持到几万条队列，每一个队列更是有几万个命令深度，所以可以同时支持上亿条读写命令，这也是NVMe 固态硬盘顺序读取能达到8GB/S 的重要原因。

纠正bit 翻转错误的ECC 算法检查并修正闪存颗粒上储存单元的错误也是主控非常重要的一个工作。如果我们查看闪存颗粒针对企业的说明书，

会发现上面还有一个重要的名词—— （R）BER（Raw Bit Error Rate），也就是bit 翻转率。

上一章和这一章我们都多次提到，浮栅中的电子是会慢慢穿过绝缘层「越狱」跑掉的，这会导致读取时读到错误的数据，比如SLC 一个储存单元写入了代表0 的电子量，因为绝缘层磨损太严重，时间太久，

或者环境温度太高等原因，里面的电子慢慢跑掉了大部分，那么在读取到这个储存单元的数据就会变成0，那就是所谓的bit 翻转。

BER 指的是一个储存单元出现错误的概率，RBER 指的是没有纠错算法时一个储存单元出现错误的概率。为了防止错误的发生，每次写入数据时主控都会将额外的校验码写到闪存页的额外储存区中，

然后定时用校验码配合ECC 纠错算法检查错误，如果发现某个储存单元发生了错误，纠错算法就会用校验码算出这个储存单元正确的数据重新写入。

由于需要经常纠错，并且每次都有大量的储存单元需要检测，一般会在主控内做一个专门用来纠错的硬件—— 纠错码引擎，包含很多编码器和解码器，也是可以并行计算提高效率。

RBER 是衡量闪存颗粒品质的一个重要特性，也会随着闪存颗粒擦写次数的增加造成绝缘层磨损而变差，呈指数分布。

固态硬盘擦写次数和RBER 的指数分布对应关系

当一个储存单元经过纠错算法纠错之后，很快又再次出错，这个储存单元就相当于没救了，UBER（Uncorrectable Bit Error Rate）就是指发生不可纠正错误的几率，

当UBER 大到一定程度我们就可以说这个闪存颗粒报废了，当所有闪存颗粒的UBER 都达到一定程度，那么这个固态硬盘就报废了。

其实不仅是写入，每个闪存块如果读取多了也会让里面的电子量改变，从而导致数据出错，这个问题叫做读干扰。

这里也可以看出TLC/QLC 由于状态太多，更加容易出现纠错算法都纠错不来的错误。

控制缓存/模拟SLC 缓存我们前面也有提到固态硬盘厂商为了成本与性能之间做个权衡，会在固态硬盘上放一个DRAM 颗粒或者让一部分闪存颗粒模拟SLC 来做缓存，读写数据的时候先写入缓存，

空闲的时候再让缓存写入其他速度没那么快的颗粒。

用DRAM 作缓存通常是1GB：1MB，这种方式比较好理解，为了防止断电掉数据，很多固态硬盘也加上了电容来给断电之后有时间让缓存数据写到闪存颗粒上，所以DRAM 缓存没啥缺点。

但是现在很多固态硬盘已经是没有DRAM 缓存，所以我们仔细讲讲动态模拟SLC 缓存。

上面我们也学到了SLC 和其它类型储存单元物理上使用的是一样的浮栅储存单元，所以厂家就想到干脆牺牲一部分容量把MLC/TLC/QLC 固态硬盘的一部分模拟成SLC，

把这部分SLC 当做缓存来用。这样厂商就能节省下一个比较贵的DRAM 颗粒同时让固态硬盘又能小一点点，总体成本下降不少（至于售价降不降，那就看厂商的良心了）。

很多业内人士和评测博主都不会给没有DRAM 的固态硬盘太好的评价，因为DRAM 缓存和SLC 缓存两者的速度差别实在太大，同时用闪存颗粒的一部分用来做缓存也会让闪存颗粒寿命更短。

当固态硬盘使用DRAM 时，主控还负责动态调整SLC 缓存的空间。毕竟如果固定用一块地方做SLC 缓存，每次读取写入数据都要过这部分，质量再好的闪存颗粒也会瞬间暴毙。

所以主控一般会动态分配不用的块作为SLC 缓存，用一段时间之后再清除SLC 缓存上的所有数据恢复成TLC/QLC 等其它类型（这个过程一般叫做升/降级）。

SLC 缓存除了速度不够快，还有另一个显著的缺点，那就是缓存容量会随着固态硬盘剩余容量而减少。比如一个256G 的QLC 固态硬盘，厂商如果分配30GB 的SLC 缓存，

那就要占用30*4=120GB 的QLC 空间，当用户把这块固态硬盘用到256-130+30=156GB 以后，剩下的空间就不足以分配这么多的SLC缓存。

良心点的厂商还会额外加点空间补回来，没良心的厂商直接就破罐子破摔，毕竟用户用到156GB 以后可以通过减少SLC 缓存容量的方式让用户继续装数据，不过这样子固态硬盘速度就会越来越慢，

最后变成QLC 的真实速度。很多垃圾固态硬盘被人戏称为大号U 盘，就是没有缓存以后实际速度会降到连U 盘都不如，甚至顺序写入都只有几MB，甚至比不过机械硬盘。

杂牌「大号U 盘」固态硬盘的缓外速度，图片来源：什么值得买@blackocean

另外现在还有HMB 等类似的技术，原理就是支持的操作系统可以将运行内存分出一部分来当做固态硬盘的缓存，这样既不用DRAM 颗粒节省成本，也避免了SLC 缓存的缺点。

不过目前好像只有NVMe 固态硬盘加上WIN10 1709 以上版本才能开启这个技术。

我手上的西部数据SN550 宣传页面就着重宣传了这个技术

OP 空间看完上面那这部分，细心的朋友可能就会发现，固态硬盘除了用户数据外，还有很多额外的数据要装—— FTL 映射表、纠错用的校验码、SLC 缓存等等。

所以厂商通常会把固态硬盘的实际容量做得比标称容量大，根据良心程度大5%~30% 不等，也就是说256G 的固态硬盘真正空间甚至能有332GB。

多出来的这部分空间就叫做OP 空间（OP=Over Provisioning，就是额外提供的意思）。

这部分空间也是动态的，由主控进行调整。除了放我们上面说的那些额外数据外，当部分储存单元坏掉的时候，主控还负责把OP 空间里面的容量释放到正常用量里，保证用户能使用的总容量不变。

另外多出一部分空间来平衡擦除次数，也可以一定程度上延长固态硬盘的寿命，如果有30% 容量的OP 空间甚至可以将固态硬盘寿命延长50% 以上。

一些玩固态硬盘的发烧友，所谓的开盘其中一部分操作就是用特殊的工厂软件把这部分空间开出来，获得额外的免费容量。想折腾手上又刚好有空闲固态硬盘的朋友可以自己去找下对应品牌的工厂软件玩一下。

东芝的固态硬盘管理软件可以很方便地调整OP 空间

至于我们如何查看缓存容量和OP 空间大小，OP 空间一般需要对应品牌的工厂软件才能看到，缓存容量则是要通过实际测试跑出来，下面实际测试部分，我会仔细教大家怎么做。

主控协议ONFI/Toggle至于闪存颗粒接口标准和主控之间的交互协议目前则有ONFI/Toggle 两种，厂商也围绕这两个协议组成了联盟，ONFI 协议联盟主要有英特尔，镁光，

海力士；Toggle 协议主要有三星和东芝，ONFI 协议主要就是为了对抗三星东芝的垄断而诞生的，背后也有一段故事。这个协议的具体还有它们背后的故事，我在这里就不细说了，

感兴趣的朋友可以看看相关文献里面的内容，或者自己去找找。

看到这里我们已经了解的主控经常用的工作内容，算法越高级每个部分效率越好，而更高级的算法对主控性能的要求就更高。相信大家对主控性能和算法质量的重要性有了更加深刻的理解。

就像CPU 需要散热风扇一样，现在固态硬盘主控性能日益提升，和颗粒产生的热量一起已经需要散热马甲来压住，等以后甚至还要给固态硬盘专门准备散热风扇了。

温度上来后PCIe4.0 的固态硬盘速度立马就下去了

其它固态硬盘参数P/E（Program/Erase Cycle） 循环擦写次数在固态硬盘部分，我们反复介绍到擦除对闪存颗粒寿命的影响响，实际上有专门的参数去量化固态硬盘的寿命，就是P/E。

一个P/E 就是将整个固态硬盘上所有的块擦除一次，如果一块固态硬盘产品参数上写着10000 P/E，那就意味着将这块固态硬盘产出1 万次后，里面的储存单元将无法储存电子，

也就是这个固态硬盘的寿命。

通常SLC 固态硬盘的P/E 在100000 次以上，MLC 固态硬盘在10000 次，TLC 固态硬盘在3000 次，

现在越来越多的QLC 固态硬盘更是只有可怜的1000 次以下（金士顿Kingston，2022.04）。

听起来是不是比想象中要少多了，有些朋友甚至会怀疑QLC 固态硬盘到底能用多久。但上面我们介绍主控工作内容的时候，所有工作内容最后要实现的效果，几乎都有减少块磨损这一项，

为了减少磨损做的操作统一起来叫做磨损均衡。

原本P/E 指的是每个储存单元擦写一次，但因为有磨损均衡在，优秀的FTL 算法和OP 空间让每个储存单元都能尽量平均擦写，所以P/E 就变成了将整个固态硬盘上所有的块擦写一次。

我们用实际场景来看看，假如一个512G 的固态硬盘，每天写入20G 的数据，那么：

SLC 固态硬盘理论寿命在512*100000/207000 年。MLC 固态硬盘理论寿命在512*10000/20700 年。TLC 固态硬盘理论寿命在512*3000/20200 年。

QLC 固态硬盘理论寿命在512*1000/2070 年。以后普及的PLC 固态硬盘如果按照现在技术理论寿命在512*35/202年。看起来是不是除了PLC 以外还好，

但所有类型的固态硬盘实际寿命都会更长。首先每日20G 的写入量，即使以系统盘来讲也算是比较多的，除非你天天安装卸载很多软件游戏，或者高清影音文件，不然用不了那么多。

其次按照上面的计算，大家有没有发现容量越大寿命越长，所以如果你用的是大容量的固态硬盘，无论是什么类型的颗粒基本都不用担心寿命的问题。所以很多人买固态硬盘关注P/E 循环擦写次数，其实没有太大意义。

当然，如果按照另外一种计算方法就会比较惊悚，那就是连续写入，就是24 小时不断写文件进去固态硬盘，按照这种计算方法QLC 只需要三天就会挂掉。这种场景民用领域比较小众，但还是有的，

比如挂PT 下载或者做监控和直播，这种情况就千万不要选择SLC 以外的固态硬盘了。

其实固态硬盘写入还有一种叫做写入放大的问题，首先就是上面提到的空闲时GC 垃圾回收还有TRIM 机制造成的无效数据搬运，

增加擦写次数的问题；另外当用户使用固态硬盘大部分容量之后（比如512GB 用了400G），只剩下一小部分可用空间来装新数据，如果这个时候用户就不动前面这400GB 然后不断删除再写入新数据，

这个时候主控再怎么做磨损均衡，也只能把数据写在那100GB 的闪存块里，导致这100GB 闪存块擦写次数要比剩下的400G 多得多。就会让固态硬盘实际寿命短不少，剩下这部分空间也容易出现错误，

不断纠错导致读写速度下降，这也是固态硬盘使用容量多之后掉速的原因之一。

写入量参数：TBW/DWPD与其关注P/E，写入量更为重要，这点是有厂商背书的。虽然民用固态硬盘一般不会标出预计写入量，但企业级固态都会标出TBW/DWPD，而且会以这个作为保修的标准之一。

TBW（TB Write）就是固态硬盘的总写入量，一般都会写在厂商保修条款里面：

单位就是TB，一般保修年限和TBW 以先到的为准。TBW 单位是TB，别以为普通用户用不了这么多，这里放个只挖了几个月虚拟货币的固态硬盘参数给大家开开眼：

挖了几个月矿的西部数据SN550，读写都快1200TB 的固态硬盘你见过吗

更别说企业用户了，所以对于写入量更大的企业用户还有另外一个参数DWPD，这个参数代表每天全盘写入次数，也就是每天写满多少个硬盘容量。

DWPD 一般只有用料十足卖的贼贵的企业级固态才敢这么标，民用级固态可不敢这么玩，拿我们上面举例的512GB QLC 固态来讲，

与普通企业级硬盘10DWPD 也就是每天写10 个盘容量来算：512*150/5120=15 天，半个月就能把这个盘干废了，所以知道为什么买二手硬盘要小心小心再小心了吧。

而企业级固态这么玩还能有几年的保修时长，足以看出颗粒和主控品质的差距。

三星关于DWPD 和TBW 的介绍

TBW 除以固态硬盘本身的容量就可以转换为P/E 次数，DWPD 乘以保修时长大概就可以得到TBW。

总体来讲，一块闪存颗粒或者说固态硬盘的寿命是以颗粒类型为基底，好的颗粒质量和主控算法能在此基础上让寿命延长。

查看固态硬盘寿命看到这里很多朋友是不是已经迫不及待想知道自己固态硬盘的剩余寿命了，其实固态硬盘主控都帮我们统计好了读取和写入量。

使用CrystalDiskInfo 这类软件就可以直接看到总写入量和读取量，然后再查看你的固态硬盘对应的产品参数，结合颗粒类型就可以算出这个固态硬盘的健康程度和剩余寿命。

另外说一下CrystalDiskInfo 左边的健康度其实大概也是这么算出来的，不过偏向保守，实际数值会比这个差，CrystalDiskInfo 显示60% 以下基本就可以当做寿命快到了。

CrystalDiskInfo 的健康度和总写入读取量

按照我用来做系统盘的普通NVMe 固态硬盘来讲，已经使用了得有两三年了吧，目前写入量18401GB，换算成P/E 大概是71，按照TLC P/E 来讲才消耗了14% 的寿命。

这就是我一个日常用户大概的使用情况，所以说与其担心颗粒寿命不如担心一下主控能不能挨这么久，毕竟大部分固态坏掉的都是主控，颗粒还能被厂商回收起来再次利用。

相关文献：

[5]. ONFI 与Toggle 协议的介绍可以查看各自的官方文档「ONFI Specifications」和「TOSHIBA memory Toggle DDR1.0 Technical Data Sheet」。

测试固态硬盘的实际性能了解完对应的参数之后，我们就来到了实际测试环节了。在这个环节使用的软件和基本参数反映的意义与机械硬盘部分都差不多，有一些在固态硬盘特性加持下会有一些不同。

但我们需要知道的是，和机械硬盘直接跑就能获得比较准确的速度不同，固态硬盘在不同负载和扇区大小的情况下，性能都会有明显的差别。除此以外，不同的文件系统，不同的CPU，不同的内存主板供电，

甚至是不同操作系统的格式化方法等等都会影响到固态硬盘的实际性能，有时候带宽足够固态硬盘也会跑不出标称的性能，最重要的还是散热，不同的散热对高端固态硬盘的性能有巨大的影响。

也正因为如此固态硬盘的标准测试方法，一直都众说纷纭，特别是行业联盟或者业内给出的测试方法往往过于复杂，要求很高，对于普通用户不太适用。

这种复杂程度也让固态硬盘的国标测试方法直到最近才出来（GB/T 36355-2022，2019 年生效）

固态盘测试国标GB/T 36355-2022 封面

但国标测试方法对普通用户而言还是有点复杂，所以通常用户自己使用的时候，只需要按照我下面给的方法测试一下，接近标称性能就足够了，不过这种波动也成为很多无良厂商混用主控，偷偷更换内存颗粒的借口。

测试环境：AMD 5600X + 华硕B550M-PRO + 海盗船复仇者8G*2 3200Mhz，室温27 空闲固态硬盘无散热马甲（吐槽一下华硕主板PCIe3.0 M.2 接口有散热马甲，

PCIe4.0 M.2 接口反而没有就离谱），新建简单卷关闭文件压缩。

空盘、半盘、满盘测试测试方法简单总结就是：空盘，半盘，和满盘测试。在这部分我们依旧使用ASS SSD Benchmark 和CrystalDiskMark 这两款软件。

注意，以下测试基本都是最极端的情况，实际使用情况会比测试结果好。

我们以aigo 性价比SATA 固态硬盘S500 和高端NVMe4.0 固态硬盘P7000 为例：

首先是两个盘刚刚格式化之后，或者容量为空的时候，开始用两个测试软件跑一次测试。

SATA 固态硬盘S500 空盘测试结果

NVMe4.0 固态硬盘P7000 空盘测试结果

接下来我们可以用手头上的大文件，比如电影或者游戏安装包等等来把硬盘的容量用到一半，接下来再进行同样的测试。

SATA 固态硬盘S500 半盘测试结果

NVMe4.0 固态硬盘P7000 半盘测试结果

最后我们把所有的固态硬盘容量用到只剩50GB 左右，再进行最后一次测试。

SATA 固态硬盘S500 满盘测试结果

NVMe4.0 固态硬盘P7000 满盘测试结果

如果你只想测试不同容量下的日常速度，每次填满到目标容量之后等待0.5~1 个小时让缓存容量恢复（上面测试就是这种）；如果你想测试固态硬盘缓存外的极限速度，那么这几次测试过程最好是连续的，

另外如果你想获得更加准确的数据，可以把软件跑的数据量从1GB 提升到10GB，但是测试时间会长很多很多。

测试过程从头到尾不要让其它硬盘占用带宽，同时建议打开CrystalDiskInfo 或者类似软件来实时监看固态硬盘温度，如果温度过高，性能低就不关固态硬盘本身的事了，需要我们自己加强散热。

之所以我们要这样测试，是因为厂商对于固态硬盘通常标注的都是空盘1GB 测试容量下连续读取的速度，也就是最理想情况下最好的那个数据。

我们日常使用基本上不会有这种良好的场景（比如你不会买一个固态硬盘一直让它空着吧，也不会每天都只复制单个1GB 左右的文件吧）。

我们分为空盘，半盘和满盘来进行测试，不仅可以模拟日常使用固态硬盘各个阶段的实际场景，满盘容量加上连续的测试也可以让DRAM 和SLC 缓存都被用完，测出真正的缓外速度，看看厂商的颗粒主控质量。

如果一个固态硬盘跑分和官方标称的速度差不多，并且空盘半盘满盘三个状态下跑分速度都没有明显掉速，或者只有满盘状态下才会有不严重的掉速，那么这个盘的质量还是很不错的。如果半盘的情况下开始掉速，但不严重，

那么这个盘的质量还可以。如果半盘或者写入量大一点就开始严重掉速，那么这个固态硬盘的质量就需要好好考虑了。

HD Tune Pro：测出缓外速度和缓存容量上一个测试，算上填满容量的时间需要蛮久的，特别是当一些固态硬盘缓外速度比较慢的时候，整个过程还是挺煎熬的。而且要进行5，6 个步骤，还挺麻烦。

如果你想要简单直接一点就能测出最好的速度和缓外速度，顺便还能大概估算出缓存容量，那么可以试试使用HD Tune Pro。

HD Tune Pro 界面

HD Tune Pro 原本是为测试机械硬盘而设计的，所以对于固态硬盘的测试数据仅供参考。但它有一个优点，可以设置自动写入不同类型的文件直到达到特定的硬盘容量来测试。并且测试的结果有很明确直观的图表，

这样就很方便，我们看出缓存内和缓存外的速度，通过跌下来的那一瞬间，我们还可以判断出固态硬盘大概的缓存容量。

SATA 固态硬盘S500 写速度与缓存容量

SATA 固态硬盘S500 读速度与缓存容量

NVMe4.0 固态硬盘P7000 写速度与缓存容量

NVMe4.0 固态硬盘P7000 读速度与缓存容量

HD Tune Pro 的使用有一点需要注意，就是需要硬盘没有被格式化而且没有分区，不然选择写入的时候就会提示写入已被禁用。如果已经建好分区卷，

可以在Windows 的磁盘管理里面选择对应的磁盘右键选择删除卷就可以了。另外软件默认的块大小是64KB，与其他测试软件对比时块大小要对应才可以。

对应的固态硬盘要未分配才行

实际复制测试很多同学觉得这样子测试耗时也比较长，不如我直接拿大文件来复制粘贴测试算了。虽然这样子也能测试出实际的使用场景，但前提是你必须保证大文件所在的原始盘读取速度要大于目标盘的写入速度，

无论你是测4K 还是连续读写都是一样。比如极端一点，你从一个机械硬盘复制50GB 的电影到NVMe 固态，那么你测出来的写入速度就只有100MB/S 左右，之所以使用测试软件，

就是因为测试软件它的测试文件是生成在运行内存里的，速度保证能达到最快。

保证原始盘比目标盘快的情况下，我们只需要在原始盘准备大约30~50G 的单个文件和1000 个小文件（比如图片或者小说），就可以通过反复复制查看缓存内与缓存外的速度了。

空盘情况下，如果速度再复制某个文件的时候突然掉下来，那么这时候查看固态硬盘已用容量，大概就是固态硬盘缓存的大小了。

测试缓外速度的意义有些朋友可能会问了，我们日常使用固态硬盘基本都没有这么大的文件或者这么长时间的读写，那么测试缓外速度和缓存容量还有意义吗？

不管我们自己跑，还是查看别人的评测，缓存容量都是很有必要测试的一项，虽然一般缓存我们用户日常也够用了，通常也不会有很多写入超过缓存大小文件的场景。不过如果是电影文件或者安装系统游戏的时候，

还是有可能跑出真实速度，所以我们平时也是要测试固态硬盘缓存外速度的，如果缓存外的速度特别烂，那这个固态用料和厂商的良心也好不到哪里去。而且首先既然缓存是比较快的，那么同样价格买到的固态硬盘，

缓存容量和缓存外速度自然是越大越好。

上面几种测试方法，一般都是给用户或者媒体简单测试一下使用的，想要查看更详细准确的数据或者做更专业的测试，可以使用FIO 等这类专业的储存设备测试软件，不过它们通常没有安装包下载，

需要自己根据使用平台去编译源代码，使用的时候也是要用命令行，普通用户用我推荐的软件方法去测试就足够了。

相关文献：

[1]. 英睿达Crucial 官方的简单固态硬盘测试方法。[2]. 国家标准GB/T 36355-2022 《信息技术 固态盘测试方法》 [3]. 希捷科技Seagate 的固态硬盘性能测试方法。

[4]. JEDEC 固态技术学会发表的固态硬盘测试标准和固态硬盘负载测试标准。

机械硬盘和固态硬盘的优缺点及使用场景到这里你已经基本上了解完了机械硬盘和固态硬盘的原理结构，还有常见的参数。这一小节我们就来对比一下它们两个之间的优缺点，以及推荐的使用场景。

以下讨论的优缺点均截止于文章发布前，讨论的设备仅限民用普及的储存设备。

尺寸尺寸方面固态硬盘十分占优，即使是2.5 英寸机械硬盘制作成的移动硬盘，加上保护措施等外壳仍然会比银行卡大上不少。而固态硬盘只需要将颗粒和电路板集成度做高，就可以做得非常小，

即使是比较大的2280 NVMe 固态硬盘加上外壳，体积仍然只有机械硬盘的几分之一。

所以固态硬盘十分适合放到笔记本，平板等等便携式设备里面。而机械硬盘现在的用途越来越偏向大容量的存储设备，比如台式机和NAS。

价格/容量储存设备价格通常是以每GB 多少元为标准。

机械硬盘方面，随着16TB 甚至18TB 机械硬盘的出现，让机械硬盘的每GB 价格降到了一毛多左右，这个价格是固态硬盘，暂时还追不上来的。

但是通过使用QLC 颗粒还有其他一些技术，固态硬盘的价格也迅速下降，现在每GB 价格低的也只有5 毛不到。

容量方面也是类似，目前机械硬盘的容量在20TB 左右，而固态在8-12TB，虽然未来两个类型都会有厂商推出更大容量的产品（机械硬盘和固态硬盘都有100TB 的产品问世了），

但高容量都会带来一些妥协的问题，比如机械硬盘的叠瓦和固态硬盘的颗粒速度与寿命。

写入/读取这方面就是固态硬盘的天下了，机械硬盘的机械结构决定了它的速度达不到太快，每次读取和写入都需要几次等待和物理移动，

完成每次请求都要几十毫秒；固态硬盘的全电气化和量子隧穿效应让读写I/O 速度可以达到纳秒级别。

另外也大家有没有发现，因为读写都是相同的机械结构和类似的原理，机械硬盘是不分读取写入速度的，读取和写入通常都差不多；而固态硬盘因为读写原理和实现方法稍有不同，导致读取和写入速度通常都是不一样的。

耐用性与数据恢复耐用性方面也是固态硬盘比较占优势，还是因为固态硬盘没有机械结构，所以不会因为震动跌落影响工作，把机械硬盘的磁头臂离盘面只有几十纳米，工作的时候一旦跌落或者有大的震动，

磁头臂很容易就刮到盘面，直接把触碰部分的数据报废。即使机械硬盘储存数据的寿命比较长，但日常使用的情况下，机械硬盘和固态硬盘的寿命都是以10 年为单位，所以这方面不用太多考虑。

但数据恢复方面是机械硬盘的强项，一来是机械硬盘删除数据不是直接删除，而是先标记对应区域可以写入。这样在这块区域没有新的数据写入之前原本的数据还在上面，可以通过特殊的方法提取出来。

即使有新的数据覆盖写入，之前的磁颗粒还会残留一些「数据阴影」在上面，技术比较高的数据恢复公司还是有可能恢复数据（详细内容会在数据恢复章节介绍）。

固态硬盘就不一样了，写入之前需要先擦除块，擦除之后块上的所有储存单元的电子都跑掉了，加上垃圾回收机制和TRIM 功能会在空闲时把块擦除，所以一旦数据被覆盖，除非第一时间拔出固态硬盘断电，

不然基本上是没有可能恢复回来了。SLC 可能还有牛逼的数据恢复公司根据残留电子量推断原来的数据，MLC 以上的多层储存单元基本上没戏了。

掉速机械硬盘和固态硬盘都会掉速，但是原因却不一样。机械硬盘掉速主要是在文件碎片方面，而固态硬盘掉速主要则是因为缓存。但即使固态硬盘用到缓存外，

我们日常碰到比较多的情景—— 4K 读写能力仍然好于大部分机械硬盘。

机械硬盘换固态硬盘的提升很多人认为把机械硬盘换成固态硬盘，然后把系统装在固态硬盘里，只是提升了开机速度，但其实除了开机速度和复制文件变快，整个系统的反应都会因此提升。

原因部分是因为固态硬盘更快的读写速度，但更直接的原因是固态硬盘更高的I/O 数。

我们日常在操作系统上运行软件游戏，除了操作系统在不断的调用系统目录里面的各种库文件，软件和游戏本身也在不停的访问自己安装目录里面的文件。

比如我们Chrome 浏览器访问少数派首页，表面上看只是一个网页，但浏览器需要加载很多个脚本文件、样式文件、还有网页上的每一张图片等等的各种资源。

这些资源不仅数量众多，其实容量也不小，用浏览器的开发者模式就可以看到，每加载一个网页就要往硬盘上写入几十MB 的数据。资源被加载后，浏览器会先把它们放在硬盘上的一个缓存目录里面，

等全部加载完再运行上面的代码并图片显示出来。之前我们学到这几百个小文件考验的是什么？没错就是4k 读写能力，而固态硬盘的同样时间内完成的I/O 请求是机械硬盘的几百倍甚至几千倍，

所以同样的几百个资源，放到缓存目录和读取用时只是机械硬盘的几百分之一甚至几千分之一，最后我们用户感受到的效果是什么—— 就是加载网页变快了。

你看机械硬盘换成固态硬盘甚至能让网页加载变快。不仅如此，打开关闭软件、登录退出软件、加载保存工程文件、游戏加载地图等等日常操作都会变快不少，综合到用户体验上就是感觉整个系统反应都变快了。

不同类型硬盘的适合人群和应用场景中和机械硬盘和固态硬盘的优缺点，以及日常使用人群的用途，我来给大家讲讲不同类型硬盘适合的人群和场景。

机械硬盘影音发烧友和不放到本地就不放心的用户，那么非常推荐使用机械硬盘，更便宜同时容量更大，尽量不要使用固态硬盘，因为频繁写入颗粒寿命本来就短，而喜欢下载用户很快把剩余容量用到很小，

反复擦写剩下的部分导致固态硬盘寿命更加短。

省钱专家/办公用户，不是所有用户都需要很快的速度，如果你的需求只是组一台用来办公或者轻度影音娱乐的电脑，不玩游戏，偶尔看看电影，那么固态硬盘也是一个不必要的选项，毕竟垃圾固态硬盘便宜，

小容量的机械硬盘更便宜。

工程专业/安防监控，工程专业的学生或者业内人员往往会有一大堆像鬼那么大的工程文件，这个时候同时满足大容量优先和4K 读写能力没有那么重要两个条件，

机械硬盘就是一个不错的选择；另外像是安防监控这些需要不停连续读写，容量满之后还要滚动擦写的领域，上面我们已经提到了固态硬盘连续读写寿命能有多短，机械硬盘就是唯一选择。

NAS 和数据仓库，这是机械硬盘另一个典型的应用场景，就是容量大+ 断电保存+ 数据安全，毕竟固态硬盘一旦出错或者误删除里面的数据基本就不用期待着能找回来了。同时机械硬盘的磁化是永久的，

同时固态硬盘断电之后闪存颗粒里面的电子会慢慢流失，QLC 固态硬盘在实际生活中往往几年后就会开始丢失数据。

可以使用像aigo H809 这样的2TB 移动机械硬盘，不仅花一点钱能装很多数据，也能随时带走。

aigo H809 2TB 移动机械硬盘

SATA/低速固态经常出差的商务办公人士，他们的数据比较重要也比较多，同时经常出差，最好就是把笔记本里面的机械硬盘全部换成固态硬盘，防止经常旅途中的忘记休眠或者关机笔记本的意外和震动让机械硬盘损坏。

但他们的关注点主要在数据安全上，不想要U 盘那么慢的速度但也没有很多大文件需要经常复制，特别是商务人士换设备的频率比较低，用上最新设备的比例很低，

这个时候SATA 接口的固态硬盘就是一个很实惠的选择。

固态硬盘当移动硬盘用的人，很多人需要更高速度更耐用的移动硬盘，同时现在除了雷电接口其它接口的速率上限往往不高，即使是USB3.1 接口速度上限也只有1.25GB/S，

用SATA 接口的固态硬盘加上硬盘盒作为移动硬盘使用就很合适。其实市面上很多固态移动硬盘产品就是这样做的，拆开外壳以后就是完整的一个SATA 固态硬盘。

旧机升级，直到现在仍然有很多人在使用没有M.2 高速储存接口的设备，比如给父母用的电脑或者学校教室用的教学电脑，虽然不需要很快的读写速度，但又想提升现有设备的体验。这个时候就可以先上低速固态，

低速只是相对于高端固态来讲，对比机械硬盘仍然是几十倍的提升，能够明显提升旧设备的反应速度。

单机游戏玩家，这是低速固态硬盘的一个经典使用场景—— 储存不太重要的数据，同时对读写速度都有要求。单机游戏容量越来越大，同时主机游戏玩家也在追求更好的游戏体验，

用低速的固态硬盘就能获得几百倍与机械硬盘的4K 读写能力，同时用较低的价格获得较大的容量。

所以像是aigo 固态硬盘S500 或者aigo 移动固态硬盘S7 Pro 这样子的设备就很适合上面几种用户了。比银行卡还小的体积加上轻薄机身，固态硬盘不怕摔不怕晃，

价格便宜同时拥有优秀4K 读写能力加上1TB 的大容量，既可以做商务人士的第二文档库，也可以做游戏玩家的移动游戏库。

aigo 移动固态硬盘S7 Pro

NVMe/高速固态系统盘/移动系统盘，我们用计算机就是在用操作系统和各种软件，所以系统盘一定要用你预算以内能买到最快的固态硬盘，插在你主板上最快的接口上。最近所有储存设备再快也快不过处理器和运行内存，

完全没有性能过剩的问题，能买多快使用体验就能提升多少。

摄影师/数字画家，对于摄影师和数字画家这种，靠影像来工作的人，随着工作经验的积累带来的还有成千上万张图片。这个时候连低速固态硬盘都已经满足不了需求，必须上高速固态硬盘才能让工作流变得流畅。

影视行业人士/音乐工作者，对于影视行业和音乐工作者这种专业领域来说，经常需要加载大量的素材，不仅容量大数量还多，对储存设备读写速度还有4K 能力都有极高的要求，基本上都是能上多好就上多好，

毕竟在专业领域速度快一点，赚钱就多一点。另外固态硬盘还有一个优点就是安静，没有机械硬盘那种咔哒咔哒的读取声音，能够让创作者更好地集中注意力。

其实对于所有工作需要经常和数字设备打交道的人来讲，都应该选择尽量快的固态硬盘。毕竟效率就是金钱，对于效率提升赚来的钱来讲，高速固态最大的缺点—— 贵，也就显得微不足道了。

重度/职业游戏玩家，对于重度游戏玩家和职业选手来讲，高速固态就意味着进入游戏更快，加载地图更快，死掉之后重生更快，传送更快，经常玩游戏的话不仅能省下可观的时间，也能让玩游戏更加舒服。

现在的游戏也越来越偏向高速固态优化，像是PS5 和XBox 今年都以超高速固态、无缝切换地图和快速恢复游戏为卖点，以后超高速固态将会成为游戏玩家的刚需。

不差钱的土豪，最后一种自然就是各位不差钱的土豪了，什么原理结构通通都不重要，直接上最贵的。至少在储存设备这个领域，最贵的就是最好的这句话大部分时候是适用的，所以各位不差钱的土豪们直接上最好的就行。

高速固态可以试试aigo 的P3000/5000 系列高速NVMe 固态硬盘，甚至可以直接往PCIe 槽插一张P3000A 企业及固态，什么都不用介绍了，

想要用比较低的价格买到参数比较顶级的固态，选这几个很OK。

aigo P5000

高速固态还可以更好地战未来，比如等未来微软的Direct Storage 普及之后，PCIe4.0 的重要性就会更加突出，用了一阵子的高速固态还能发挥出更高的性能。

我在查找资料的时候，居然还发现有NVMe 机械硬盘这种神奇的东西。大家也可以去搜一下相关的信息，如果有机会我会把它放到最后一章讲一下。

总结到这里，我用两章的篇幅给大家非常全面地介绍了固态硬盘的原理，结构还有参数，还给大家对比了一下机械硬盘和固态硬盘的优缺点，同时针对不同受众和情景做了推荐。可以说看到这里的你，

已经比绝大部分人都要更加了解固态硬盘这个领域了。

在下一章，我们将介绍运行内存、内存卡、手机内存芯片等其他存储设备的参数原理，接着就要进入大家最感兴趣的选购和使用的环节啦。