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固态储存
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固态储存(Solid state storage),为一种资料储存方式，其透过使用积体电路装置来储存资料，而非移动磁碟片或光碟片。

• 固态储存通常是非挥发性且具有多种面貌，例如固态硬碟机、固态卡或固态模组。
  • 固态储存还有 PATA (旧型)、SATA、SAS、光纤通道或 PCIe

等数种介面。

• 多媒体记忆卡（MMC），可携式装置的储存，易于拆卸；
• 安全数字卡（SD），非挥发性记忆卡，广泛用于可携式装置；
• 固态硬碟（SSD），各种层级中的装置，用于电脑储存；企业中所用的固态硬碟机为资料储存设备，所采用的是不动快取记忆体技术，并非磁碟片或光碟片。
  • 固态硬碟机可相容于 SATA 或 SAS 等传统硬碟机介面，并具备常见的 3.5 吋、2.5 吋或 1.8 吋等硬碟机尺寸规格。
• 随身碟（U-Disk），USB介面的可携式行动装置--USB 随身碟与固态硬碟机两者皆使用 NAND 快取记忆体。
  • 结构单纯的 USB 随身碟和企业级储存设备所用的 NAND 品质 (以及相关控制器及介面) 却大不相同，好比刀锋型伺服器及外接式储存系统中所用的规格。

固态储存硬碟机(SSD)的优缺点

• 优点部分:
• SSD读取速度快速的特性，也是源自于SSD本身的储存机制，上述提到的黑色晶片分成两种：
  • 一个是管理资料通路的控制晶片（Controller），通常只有一片焊接在电路板上；
  • 另一种则为存放资料的资料储存晶片（NAND Flash Memory），通常数量为2的倍数个(2片、4片、8片…)；
• 若资料储存晶片有两颗，只要存入一个档案，都会被Controller拆成两个½的大小分别存入两个NAND Flash Memory，依照NAND Flash Memory的数量以此类推；
  • 由于也是同时从多个NAND Flash Memory进行读取，这种方式相较于HDD来说的确快上很多，但是整体条件这么优越的SSD，背后还是有它固有的风险存在。
• 请试著想像有一个大蛋糕（资料），仓库内有八台小冰箱（资料储存晶片），冷藏蛋糕的方式就是店员（主要控制晶片）会将蛋糕平均切成八等分再分别放到八台小冰箱内做存放，有客人要买一个完整的蛋糕时，店员再将八台冰箱内的蛋糕拼凑成完整的一个再将其卖出。

假设今天只要有一台冰箱故障，导致八等分的蛋糕其中一块因此坏掉，固然无法卖出一个完整的蛋糕给客人，便是‘SSD的隐忧’所在。

• 缺点部分:
• 为什么大部分的使用者和网友，都会建议SSD单纯用来跑程式就好，而不是建议拿来备份重要资料，只要有其中一块资料储存晶片发生问题，SSD内的所有资料会像连锁效应一样，全部都‘无法挽回’。
• 倘若这些资料刚好又是自己多年来的心血结晶，并非网路上就可以找到、随处可见、拥有无法取代的重要性，也是回天乏术。
• 这边也建议各位，未来在任何储存装置的选择和使用上，务必要再三考量自己的购买用途、使用方向。

SSD快闪记忆体储存方式与传统硬碟不同

• 吴晋贤解释，因为SSD使用快闪记忆体来储存资料，电路特性会产生三个传统硬碟所没有的限制，这也导致SSD和硬碟储存方式的差异:
• (一)资料不能重复写入! 在快闪记忆体上最小的储存空间称为一个Cell，一个Cell可以储存一个位元的资讯，可以是1或0，这就是所谓的SLC储存方式（Single Bit per Cell）。
  • 若要写入新资料，必须充电来清除这个Cell的电位资讯以后，才可以重新写入。
  • 不像硬碟磁盘上记录资料的磁性可以反复改变，也就说可反复将资料写入磁盘上同一个位置，达到重复写入。
• 另一种快闪记忆体技术MLC（Multi-level Cell），也是一样在一个Cell上用不同电位来储存2个位元的资讯，同样也有不能重复写入的特性。
  • 这是硬碟和SSD储存方式第一个不同点。
• (二)快闪记忆体删除资料的方法也和硬碟磁盘不同，必须采取“逐一写入整批抹除”的作法。
• SSD写入资料时最小的单位是Page，一个Page依SSD采用的快闪记忆体而有不同，可以是2,048、4,096或8,192Bit等，每次可以写入1个Page的资料。
  • 抹除资料时无法一次抹除1个Page的资料，而必须一整批Page同时抹除，这个整批抹除的单位就是Block，1个Block通常是64或128个Page，也可以更多如128或256。
  • 写入时每次1个Page，抹除时则要每次1个Block; 因为每次最少要抹除1个Block，即使这个Block只有写入了几个Page的资料，SSD还是会一次抹除这个Block中所有Page的资料。
  • 因为必须采取整批写入的方式，所以SSD的抹除速度会比读取速度慢很多。
  • 若是要更新某一个Page资料的作法也相当繁复，必须先将整个Block中记录的资讯取出，存放到快取记忆体中，再更新这段快取记忆体中的资料，最后再逐一将Page资料写回这个Block中。
• (三)最后一个特性是快闪记忆体写入资料有次数限制，例如有的快闪记忆体的电路特性可以写入10万次。
  • 当一个区域写入次数达到这个限制以后，就无法再写入，成为坏死区域（Bad Sector）。为了延长SSD的使用寿命，就必须避免写入集中在少数区域，让写入资料平均分配到每一个Cell上。
• SSD底层的实际写入机制和硬碟不同，但FTL会模拟出像硬碟一样的档案系统，让作业系统用同样控制硬碟的指令，来控制SSD的写入。
• FTL层会移动资料实际存放的位置，这会造成资料覆写的效果和传统硬碟不同。
• 在传统硬碟上，作业系统可以知道资料实际写入的位置，若要覆盖原来的资料，就在相同位置写入资料。但是在SSD中，作业系统以为自己写入相同位置的资料，但FTL层可能将第二次覆写的资料，储存到SSD中其他位置，而没有盖掉原来的资料，导致在SSD中无法透过资料覆写来删除原有资料。
• 另一个造成资料不易删除的原因，是厂商特别为SSD设计的资料抹写方式TRIM机制。
  • SSD必须整批写入的特性，导致抹写速度远比读取速度慢。
  • 减少实际写入的次数，除了能延长使用寿命也可以提高SSD的存取效能，所以，厂商让SSD的TFL层先对需要删除的资料加注记号，而不实际进行删除，等到这个Block中多数Page的资料都需要删除时，才真正实际抹除这个Block。