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什么是有缓固态?什么是无缓固态?两者有什么区别?

谈到固态硬盘,大家往往会听到有缓固态和无缓固态的说法,亦或者也可能会听到缓内速度和缓外速度这样的词汇。那这个有缓固态和无缓固态,缓内速度和缓外速度到底是什么意思呢?别着急,下面我们就来好好聊一聊什么是有缓固态,什么是无缓固态,而这两者之间又有什么区别,在购买固态硬盘的时候是买有缓的呢?还是无缓的呢

工业固态硬盘

  • 什么是有缓固态?

有缓固态硬盘简单点说就是有独立缓存的固态硬盘(通常为DRAM或SLC单层单元)。有缓固态硬盘通过其内置的动态随机存取存储器(也就是DRAM)提升固态硬盘性能,通过存储器频繁访问的数据来优化读写效率。这种有独立缓存芯片的方案,一般多出现在各个固态硬盘厂商的高端旗舰固态硬盘上面。既然是高端旗舰,那价格自然也比较贵。比如同为TLC颗粒、2TB容量、PCIe4.0x4的SSD固态硬盘,有独立缓存的三星990PRO售价1299元,而无独立缓存的探路人TN770售价只要759元。

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  • 什么是无缓固态?

顾名思义就是没有独立DRAM缓存的固态硬盘;它通常采用HMB技术或者动态SLC缓存来代替独立缓存的作用,从而提升固态硬盘的性能。无缓固态硬盘的好处就是发热量小,价格低;这类产品适合在笔记本计算机/PS5这类游戏主机使用。


  • 有缓固态和无缓固态有什么区别?

在前面我们知道了有缓固态硬盘是有独立DRAM缓存芯片的,那这颗缓存芯片有什么作用呢?其实DRAM的主要作用就是存储逻辑物理映射表FTL。在说FTL表之前,我们先简单介绍一下固态硬盘闪存颗粒(NAND颗粒)的结构。固态硬盘闪存颗粒可以看作是一个立体的三维空间,它由N层的芯片die组成,每层芯片又由N个面plane组成,每个面又由N个区块block组成,每个区块又分为N页page。FTL物理映射表的作用就是记录每个存储单元的物理位置,当我们想要读取或者写入数据的时候,主控就会记录下每个数据的存放位置,然后把这个位置信息保存为FTL表,并把FTL表存放在DRAM缓存颗粒中,下次需要使用某个数据的时候就可以直接从存放在DRAM缓存中的FTL表获取档位置,然后到对应的NAND颗粒中提取,从而来提高固态硬盘的随机读取速度。

工业固态硬盘

DRAM的另外一个作用就是缓解写入放大。闪存芯片的工作原理是以页page为一个写入单位,但擦除时需擦除整个区块block上的所有数据,此时该区块上的无效数据会被直接删除,有效数据则会被挪到空置的区块block上,而有效数据原本就写入过一次,再次挪动的重新写入这个过程就叫写入放大,写入放大值越高越损耗固态硬盘的使用寿命;DRAM的存在可以延长固态硬盘的使用寿命。DRAM缓解写放大的作用相对本篇文章的内容关联性不大,这里就不做过多介绍,知道有这个作用即可。


缓存固态硬盘又是怎么回事呢?无缓存固态硬盘也是有FTL逻辑物理映射表的,只是没有使用单独的DRAM颗粒来存放FTL表,而是把FTL表存放在了固态硬盘的闪存颗粒中,再利用HMB技术快速读取FTL表中数据的存放位置。那什么是HMB技术呢?HMB全称叫主机存储器缓冲技术;简单点说就是让固态硬盘“借用”计算机的一部分存储器(通常是64MB)当缓存使用,每次开机的时候往存储器写入部分常用数据的FTL表,以此来提升固态硬盘的速度。

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在前面我们提到有缓固态有两种;一种是DRAM独立缓存;一种是SLC缓存,也叫SLC Cache。要介绍SLC Cache,先介绍一下固态硬盘的闪存颗粒类型;固态硬盘的闪存颗粒类型分为:SLC、MLC、TLC、QLC;这四种颗粒的读写速度快慢为SLC>MLC>TLC>QLC。目前主流消费级固态硬盘使用的闪存颗粒为TLC,为了提高固态硬盘的读写速度,硬盘厂商会把一部分存储空间模拟成SLC颗粒的工作状态,主控会先把数据写入到模拟SLC中,再通过模拟SLC把数据写到TLC闪存颗粒中,此时固态硬盘的速度会出现大幅下降。

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具体一点说就是,我们平时在使用计算机拷贝大容量档时,会发现开始一段时间档拷贝的速度很快,但过一会档拷贝的速度就会大幅下降;这就是因为模拟SLC工作状态的原因。比如一块1TB固态硬盘,如果SLC CaChe容量为200GB,那么在拷贝超过200GB的档时,200GB以内的档拷贝速度就叫缓内速度,200GB以外的档拷贝速度就叫缓外速度。

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缓固态硬盘和无缓固态硬盘怎么选?

这个问题其实不必纠结,建议还是根据自己的使用需求和场景来购买。如果是专业人士,比如专业的内容创作者,用于专业的生产力创作,或者是用于AI训练场景等这种高负载使用,建议选择带独立缓存的固态硬盘。如果是用于玩游戏或做日常办公等负载不高的场景使用,其实有缓固态和无缓固态基本感知不到差异,建议选择更具性价比的无缓存固态硬盘。