(固态硬盘的存取原理?)

固态硬盘的工作原理是什么?

固态硬盘的原理是,ssd固态硬盘就是把磁存储改为集成电路存储。磁存储需要扫描磁头的动作和旋转磁盘的配合。电路存储即固态存储靠的是电路的扫描和开关作用将信息读出和写入,不存在机械动作。固态硬盘内主体其实就是一块pcb板,而这块pcb板上最基本的配件就是控制芯片,缓存芯片和用于存储数据的闪存芯片。

扩展资料:

基本结构

基于闪存的固态硬盘是固态硬盘的主要类别,其内部构造十分简单,固态硬盘内主体其实就是一块pcb板,而这块pcb板上最基本的配件就是控制芯片,缓存芯片(部分低端硬盘无缓存芯片)和用于存储数据的闪存芯片。

固态硬盘的存取原理?

固态硬盘(solid state drive,ssd)是一种采用非易失性存储芯片制造的硬盘,与传统机械硬盘相比,它的读写速度更快,耐用性更高,能耗更低。其存取原理是利用闪存芯片进行数据的读写和存储。

具体来说,ssd内部的闪存芯片被划分为若干个块(block),每个块里面包含多个页(page)。当需要写入数据时,控制器会将数据分成多个小块,逐个写入闪存芯片的页内存储单元中。由于ssd的写入操作是以页为单位进行的,因此在写入数据时需要先将原有的数据读出,并将新数据与原有数据合并后再写入。

当需要读取数据时,控制器会根据数据的地址信息找到对应的闪存块,并将其中的页读取出来。由于ssd的读取操作也是以页为单位进行的,因此可能会出现读取不完整的情况。为此,控制器会将相邻的页合并,确保读取到的数据是完整的。

ssd还采用了trim技术,可以在文件被删除时立即释放闪存芯片中的空间,提高了ssd的写入效率和寿命。

固态硬盘的制作原理是什么?

朋友,你好:固态硬盘基于闪存:采用flash芯片作为存储介质,其内部构造十分简单,主体其实就是一块pcb板,而这块pcb板上最基本的配件就是控制芯片、缓存芯片和用于存储数据的闪存芯片

这也是我们通常所说的ssd这种ssd固态硬盘最大的优点就是可以移动,而且数据保护不受电源控制,能适应于各种环境,但是使用年限不高,适合于个人用户使用

什么是ssd固态硬盘 ssd固态硬盘原理介绍【详解】

固态硬盘(solid state drive),简称固盘,英文ssd。是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘,由控制单元和存储单元(flash芯片、dram芯片)以及缓存单元组成。区别于机械硬盘由磁盘、磁头等机械部件构成,整个固态硬盘结构无机械装置,全部是由电子芯片及电路板组成。

根据固态硬盘的定义,我们可以知道固态硬盘的内部结构,其实就是由三大部分:主控芯片、闪存颗粒、缓存单元构成。

固态硬盘的大脑:主控芯片

正如同cpu之于pc一样,主控芯片其实也和cpu一样,是整个ssd固态硬盘的核心器件,其作用一是合理调配数据在各个闪存芯片上的负荷,二则是承担了整个数据中转,连接闪存芯片和外部sata接口。

不同的主控之间能力相差非常大,在数据处理能力、算法上,对闪存芯片的读取写入控制上会有非常大的不同,直接会导致固态硬盘产品在性能上产生很大的差距。

当前主流的主控芯片厂商有 marvell 迈威(俗称“马牌”)、sandforce、siliconmotion慧荣、phison群联、jmicron智微等。而这几大主控厂商,又都有着自己的相应特点,应用于不同层级的固态产品。

核心器件:闪存颗粒单元

作为硬盘,存储单元绝对是核心器件。在固态硬盘里面,闪存颗粒则替代了机械磁盘成为了存储单元。

闪存(flash memory)本质上是一种长寿命的非易失性(在断电情况下仍能保持所存储的数据信息)的存储器,数据删除不是以单个的字节为单位而是以固定的区块为单位。

在固态硬盘中,nand闪存因其具有非易失性存储的特性,即断电后仍能保存数据,被大范围运用。

根据nand闪存中电子单元密度的差异,又可以分为slc(单层次存储单元)、mlc(双层存储单元)以及tlc(三层存储单元),此三种存储单元在寿命以及造价上有着明显的区别。

slc(单层式存储),单层电子结构,写入数据时电压变化区间小,寿命长,读写次数在10万次以上,造价高,多用于企业级高端产品。

mlc(多层式存储),使用高低电压的而不同构建的双层电子结构,寿命长,造价可接受,多用民用高端产品,读写次数在5000左右。

tlc(三层式存储),是mlc闪存延伸,tlc达到3bit/cell。存储密度最高,容量是mlc的1.5倍。 造价成本最低, 使命寿命低,读写次数在1000~2000左右,是当下主流厂商首选闪存颗粒。

当前,固态硬盘市场中,主流的闪存颗粒厂商主要有toshiba东芝、samsung三星、intel英特尔、micron美光、skhynix海力士、sandisk闪迪等。

由于闪存颗粒是固态硬盘中的核心器件,也是主要的存储单元,因而它的制造成本占据了整个产品的70%以上的比重,极端一点说,选择固态硬盘实际上就是在选择闪存颗粒。

锦上添花:缓存芯片

缓存芯片,是固态硬盘三大件中,最容易被人忽视的一块,也是厂商最不愿意投入的一块。和主控芯片、闪存颗粒相比,缓存芯片的作用确实没有那么明显,在用户群体的认知度也没有那么深入,相应的就无法以此为噱头进行鼓吹。

实际上,缓存芯片的存在意义还是有的,特别是在进行常用文件的随机性读写上,以及碎片文件的快速读写上。由于固态硬盘内部的写入机制,导致固态硬盘在读写小文件和常用文件时,会不断将数据整块的写入缓存,进而导出到闪存颗粒,这个过程需要大量缓存维系。特别是在进行大数量级的碎片文件的读写进程,缓存的作用更是明显,直接影响运行速度和写入次数甚至闪存颗粒的寿命。这也解释了为什么没有缓存芯片的固态硬盘在用了一段时间后,开始掉速。

当前,缓存芯片市场规模不算太大,主流的厂商基本也集中在南亚、三星、金士顿等。根据最新消息,无外置缓存的固态硬盘产品将于不久后问世,虽然很早之前就有诸如sandforce2281 自带缓存主控产品,但是市场反响却差强人意,不知道最新的无外置缓存的固态硬盘的表现如何,也请大家拭目以待。

总结:主控芯片、闪存颗粒、缓存芯片,这三者有机的结合在一块pcb板上,构成了ssd固态硬盘的整体形态。我们在选购ssd固态硬盘或是评价ssd固态硬盘的时候,可以从这三者出发,进行产品性能的预估,避免被有些商贩鼓吹的高速读写,蒙蔽双眼。

固态硬盘的存储原理是什么?

一、固定分区存储管理

其基本思想是将内存划分成若干固定大小的分区,每个分区中最多只能装入一个作业。当作业申请内存时,系统按一定的算法为其选择一个适当的分区,并装入内存运行。由于分区大小是事先固定的,因而可容纳作业的大小受到限制,而且当用户作业的地址空间小于分区的存储空间时,造成存储空间浪费。

1、空间的分配与回收

系统设置一张“分区分配表”来描述各分区的使用情况,登记的内容应包括:分区号、起始地址、长度和占用标志。其中占用标志为“0”时,表示目前该分区空闲;否则登记占用作业名(或作业号)。有了“分区分配表”,空间分配与回收工作是比较简单的。

2、地址转换和存储保护

固定分区管理可以采用静态重定位方式进行地址映射。

为了实现存储保护,处理器设置了一对“下限寄存器”和“上限寄存器”。当一个已经被装入主存储器的作业能够得到处理器运行时,进程调度应记录当前运行作业所在的分区号,且把该分区的下限地址和上限地址分别送入下限寄存器和上限寄存器中。处理器执行该作业的指令时必须核对其要访问的绝对地址是否越界。

3、多作业队列的固定分区管理

为避免小作业被分配到大的分区中造成空间的浪费,可采用多作业队列的方法。即系统按分区数设置多个作业队列,将作业按其大小排到不同的队列中,一个队列对应某一个分区,以提高内存利用率。

二、可变分区存储管理

可变分区存储管理不是预先将内存划分分区,而是在作业装入内存时建立分区,使分区的大小正好与作业要求的存储空间相等。这种处理方式使内存分配有较大的灵活性,也提高了内存利用率。但是随着对内存不断地分配、释放操作会引起存储碎片的产生。

1、空间的分配与回收

采用可变分区存储管理,系统中的分区个数与分区的大小都在不断地变化,系统利用“空闲区表”来管理内存中的空闲分区,其中登记空闲区的起始地址、长度和状态。当有作业要进入内存时,在“空闲区表”中查找状态为“未分配”且长度大于或等于作业的空闲分区分配给作业,并做适当调整;当一个作业运行完成时,应将该作业占用的空间作为空闲区归还给系统。

可以采用首先适应算法、最佳(优)适应算法和最坏适应算法三种分配策略之一进行内存分配。

2、地址转换和存储保护

可变分区存储管理一般采用动态重定位的方式,为实现地址重定位和存储保护,系统设置相应的硬件:基址/限长寄存器(或上界/下界寄存器)、加法器、比较线路等。

基址寄存器用来存放程序在内存的起始地址,限长寄存器用来存放程序的长度。处理机在执行时,用程序中的相对地址加上基址寄存器中的基地址,形成一个绝对地址,并将相对地址与限长寄存器进行计算比较,检查是否发生地址越界。

3、存储碎片与程序的移动

所谓碎片是指内存中出现的一些零散的小空闲区域。由于碎片都很小,无法再利用。如果内存中碎片很多,将会造成严重的存储资源浪费。解决碎片的方法是移动所有的占用区域,使所有的空闲区合并成一片连续区域,这一技术称为移动技术(紧凑技术)。移动技术除了可解决碎片问题还使内存中的作业进行扩充。显然,移动带来系统开销加大,并且当一个作业如果正与外设进行i/o时,该作业是无法移动的。

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