揭开固态硬盘不为人知的另一面

◆写入数据块的大小

无论是SSD还是HDD，在进行文件管理时并不是直接由操作系统管理每一个数据存储位置；而是控制IC将若干个空间看成一个数据簇，对于操作系统来说小的数据单位就是一个簇。以我们常用的HDD为例，在NTFS文件分区模式下，一个数据簇的大小为4KB或者8KB。也就是说，哪怕一个文件只含有1个字节它也要占用4KB的存储空间；且这种数据管理方式具有唯一性，一旦某个数据簇被使用，其它文件就无权再调用该数据簇。对于HDD来说，因为每个磁碟面只有一个读写磁头，即便这种簇管理方式会浪费一些空间，也不会造成太大的影响，况且每个簇也不会有读写次数的限制。

多通道技术实际上是在不同的颗粒之间展开的，我们可以形象地将其理解为一种“RAID 0”技术

对于SSD产品来说，情况就不一样了，因为NAND Flash的管理方式是按照“页(Page)”和“块（Block）”来管理的。每个Page的数据实际上就是一个数据簇，一般4KB或者8KB，这样在存储大量小文件时会造成比较严重的浪费；而且多通道数据技术大大增加了这种浪费的几率。例如对于一个16KB大小的文件来说，正常情况下只需要占用4个4KB的数据块即可：但在引入了8通道数据存储技术之后，控制IC会将文件分成8份进行存储，也就是占用8个Page。这种情况不仅会造成一定的浪费，而且进一步加剧了数据块的写入频率，对于SSD产品的寿命来说是非常不利的。

Tips：NAND颗粒的读写操作

NAND型Flash颗粒的基本存储单元叫做Cell，如下图所示。通过在栅极的绝缘层中注入或者释放电子来达到存储数据的目的。所以NAND Flash的操作分为三种，注入电子叫做“Erase”、释放电子叫做“Program”、读取电子叫做“Read”。

由于Cell的充电和放电都需要借助高压来完成，所以会对Gate Oxide(栅极)造成损耗，因此
NAND FLASH是有Program/Erase的周期数限制的，对于SLC颗粒这个次数为8～10万次，MLC颗粒为2～3万次。

Program操作只能将电子释放，即写入0；写入0之后就不能再通过Program写入1，写入1只能通过Erase来实现。

让操作系统每次寻址精确到一个Cell将会带来复杂的地址线，让大容量变得遥不可及；所以工程师们使用了一种“串串烧”的方式将若干个Cell串接起来，一个串称为一个“Page(页面)”，然后将多个Page做成一个集合用一个栅极进行充电，则成为“Block(块)”。当前多数NAND Flash结构多为4KB组成一个Page，而64或者128个Page组成一个Block。Page是读取和写入的基本单位，而Block则是Erase操作的小单位。

NAND Flash中的页面组织方式

由于NAND FLASH的结构组织中，Block的size比较大（256KB或者512KB），而Block又是
Erase的基本单位，所以要对Block内的任何数据进行改写，必须先将不需要改写的旧数据读出，对整个Block进行擦除，然后再将新旧组合的数据写入。