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computer architecture (8) ソリッドステートドライブSSD

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NOTE

其中,读写性能特性和磨损均衡技术,这两个部分是操作系统明确指明要求掌握的。

  • 固态硬盘SSD#

    • 原理
    • 组成
    • 读写功能特性
    • 与机械硬盘相比的特点
    • 磨损均衡技术

原理#

alt text 固态硬盘原理基于闪存技术,如U盘。

组成,读写功能特性和与机械硬盘相比的特点#

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每一块闪存芯片内部由若干个数据块组成,块大小为16KB-512KB,块又可拆分成页,页大小为512B-4KB。

系统对固态硬盘的读写以页为单位,每次要读(写),系统通过I/O总线指明要写的逻辑块号是多少。

闪存芯片组的块可对应为磁盘的磁道,页可对应为磁盘的扇区。

以块为单位进行擦除,擦干净之后,其中的每一页才可以再次写入数据。

这会导致其他页的数据也跟着消失,因此仅仅如此是不合理的。

固态硬盘的处理方式是:把其他块的数据先复制到另一块对应的位置,再把想写入的新数据写到这个地方,接着把原来的块擦除。 alt text

为了使地址的映射关系依然保持正确,在数据迁移之后,闪存翻译层会把逻辑块号映射到新的位置,原有的映射舍弃。

所以,对于固态硬盘来说,一个逻辑地址实际对应的物理位置有可能会变,只不过闪存翻译层会把映射关系修正。 alt text

磨损均衡技术#

如果一个块被擦除的次数太多了,把其中的数据迁移到其他被擦除的次数较少的地方,以提高使用寿命,这就是磨损均衡技术中的动态磨损均衡

磨损均衡技术也会在后台监控哪些块被读了多少次,把读多写少的数据迁移到较老的数据块里,让较新的块承担更多写操作任务,被称为静态磨损均衡

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知识回顾#


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computer architecture (8) ソリッドステートドライブSSD
https://yirong.site/posts/0013/
Author
Yirong Zhou
Published at
2025-09-18
License
CC BY-NC-SA 4.0
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