为什么固态硬盘比机械硬盘读取速度快?

news/2024/11/24 8:04:02/

(1)机械硬盘(WDC):是通过磁粒极性来存取数据的。写入数据是通过磁头改变磁粒的极性实现。机械硬盘有相应的扇区和磁道来定位读取和改写数据的位置。故机械硬盘也称为磁盘。

(2)固态硬盘(SSD):固态硬盘是量子力学的实际应用。存储数据的基本单元是浮删晶体管。

晶体管结构示意图

读取数据的原理:如果往控制级加电压,源集和漏极导通,浮栅极有大量的电子,判断为0,源集和漏极没有导通时,浮栅集没有电子或者有少量电子,判断为1,这样可以实现读取数据。

改写数据的原理:往p级施加电压,可以从浮栅中析出电子,值变1;往控制级施加电压,可以吸回电子,值为0;这样就可以实现数据的改写。

无数的浮栅晶体管堆叠在一起,就形成了大量的0和1的数据,这个东西就是NAND颗粒,即固态硬盘上表面的一个一个黑色颗粒。

固态硬盘中还有一个重要的角色:主控。如果把NAND颗粒是水库,数据是水,则主控类似是水坝的角色。控制着水库中水的流入与流出,并针对NAND颗粒里的数据进行管理与分配。

机械硬盘的缺点:读取数据前需要先摆动磁头臂到对应的磁道上,还需要等待扇区的到来所用的时间。会有十几毫秒的延迟,但对于几千MHZ的内存和几GHZ的CPU来讲,时间花费较高。而且数据是随机存存在不同区域的,机械硬盘需要多次的寻址和寻道,多次等待扇区转动到磁头底部。所以随机读写数据时,机械硬盘显得很弱鸡。

固态硬盘:电子信号的速度肯定远超于磁头臂和磁盘这种机械结构。

固态硬盘的主控和NAND颗粒中间会有一块缓存,让主控交换数据的时候优先和缓存进行交互,然后缓存再在空闲的时候把数据写入颗粒。跑分高的固态硬盘其实跑的是缓存,当缓存中的数据读完后,主控就会直接和NAND颗粒进行交互,这时就会出现阶梯式的性能下降。

 


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