正文 PC進化.存儲多元(1 / 3)

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數據存儲一直是PC機的一個重要功能,不提上古時代那可憐的存儲空間,即便是奔騰時代那幾百兆的硬盤容量,在如今看來也是非常可笑的。現在主流的台式機硬盤容量都在5006B以上,TB級硬盤的價格也早已讓人可以接受。隨著網絡速度的提升和應用程序的不斷膨脹,我們的計算機內部數據存儲容量也在不斷的提升。不過隨著應用的發展,以往PC作為單一數據存儲設備的時代早已過去。

過去的磁帶庫、光盤庫這些設備對r家用以及一般的商業應用來說都是無法廣泛普及的,而隨著硬盤技術的逐步發展,我們現在已經有很多產品能夠實現各類應用所需要的數據存儲功能。數據,從廣義上來說,存儲在硬盤上的文什挪可以叫數據,包括係統文件、遊戲、各類文檔、音樂、電影等等,都是數據。不過實際上用戶在談到數據的時候,往往是指應用程序及其關聯文件之外的東西,也就是諸如照片、文檔、音樂、電影之類的文件。或者說,不少用戶根本就沒有數據差異的概念,就好比我的一個朋友會把所有的遊戲都安裝在同一個日錄下,而且幣設置任何子目錄,也就是說所有的遊戲文件都混裝在一個巨大的目錄中。這種情況發生在應用程序上尚可接受,畢竟這些東西不那麼重要,隨刪可以重新安裝。但是其他類型的文件也這麼“混搭”的話,一來找起來麻煩;二來出現問題損失也比較大。

其實,隻要我們對數據進行簡單的分類,並且按照分類單獨存儲,出現問題的時候處理起來就比較容易一些。對於企業級存儲稍有了解的用戶一定會知道企業級存儲會將數據按照使用頻率進行分級。以往的分級模型大致為在線存儲、近線存儲,以及離線存儲三犬類。而隨著數據應用類型的進一步細分,NSSD固態硬盤在企業級應用領域的推廣,當前的存儲模型分級發生了改變。時下的企業級存儲模型從0級到3級,共四個等級。其中0級存儲對應的是訪問最頻繁的數據;1級存儲對應的是以往的在線存儲部分,也就是防問量比較頻繁的數據;2級存儲對應的是近線存儲;3級存儲則是備份存儲設備。

如果您覺得分級存儲太難以理解,那麼我們可以更為簡單的將存儲劃分為本地存儲、移動存儲以及網絡存儲三種模式。也就足說,我們的數據其實現在可以存儲在很多設備上,而不僅僅是PC內部的硬盤。根據數據移動、共享、備份等各種應用的需求,用戶可以使用多種存儲設備來保存數據。本地存儲

對於本地存儲來說,傳統的機械硬盤仍舊是首選。雖然在性能上磁記錄硬盤受製於結構,已經沒有太大的性能提升空間。但是成熟的技術以及低廉的成本依舊讓它成為市場的主流選擇。不過隨著SSD固態硬盤的逐步普及,越來越多的人在使用這種性能出色的存儲設備,唯一阻礙SSD普及的恐怕隻有價格和容量的限製了。

SSD固態硬盤出現在市場上已經釘一段時間了,用戶對於這類設備的反應可以說是相當的強烈。ssD固態硬舷的性能的確是非常給力,SATA 3GB接口的速率是300MBps,隻有SSD固態硬盤的持續讀寫傳輸率能夠比較接近這個數值。而傳統的機械硬盤,在過去的1年多時間裏,持續讀寫傳輸率提升了大慨40MBps,目前最快的7200rpm硬盤的持續傳輸率大慨是140MBps上下,還沒有達到接口速率的一牛。要知道SATA 6GBps已經開始作為標配出現在新一代主板上了。

不過,SSD固態硬盤剛剛上市的時候,銷售情況並不好,並未對傳統硬盤市場造成影響,可以說是“叫好不叫座”。這主要是由於那時的SSD固態硬盤價格實在太高,而容量卻又比傳統硬盤小太多。即便是發燒用戶,也要考慮一下花個幾千塊買一個64GB的SSD固態硬盤到底能帶來些什麼。那時候,網絡上充斥“硬盤殺手出現”,“硬盤行將就木”,“存儲行業即將洗牌”等等如此不靠譜的新聞,仿佛SSD固態硬盤的出現,傳統硬盤就該玩完。實際情況呢?時至今日,硬盤依然步履穩健的朝向更大容量、更好的性能發展,而SSD固態硬盤也終於開始走進尋常百姓家。

SSD固態硬盤性能出色,這是眾所周知的事情,但是它究竟哪裏比傳統的機械硬盤更強呢?要知道傳統機械硬盤發展了近60年,其物理結構近乎完美,各項技術應用純熟,企業級應用的SAS硬盤性能也是十分了得的。雖然SSD固態硬盤出現的時間並不算長,但實際上基於NAND F1ash的存儲設備卻不是什麼新鮮的事物。閃存(無論是NOR型或NAND型)是舛岡富士雄博士在1984年於東芝公司工作時發明的。據東芝表示閃存的“Flash”是舛岡博士的同事所持有泉建議的。舛岡博士在l 984年的加州舊金山IEEE國際電子組件大會(InternationalElectronDevices Meeting,IEDM)上發表了這項發明。Intel看到了這項發明的巨大潛力,並於1988年推出第一款商業性的NORFlash芯片。

前麵提到的NOR F1ash需要很長的時間進行抹寫,但是它提供完整的尋址與數據總線,並允許隨機存取存儲器上的任何區域,這使得它非常適合取代老式的ROM芯片。NOR Flash可以承受約一百萬次反複撩寫,它同時也是早期的便攜閃存設備的主要存儲介質。單反相機使用上常見的cF卡(Compact Flash)早期就是以NOR Flash作為存儲介質的,不過很快它就轉而使用速度更好並且成本較低的NAND Flash作為存儲介質了。

東芝在1989年的國際固態電路學會(ISSCc)上發表了NAND Flash。NANDFlash具有較快的擦寫時間,而且每個存儲單元的麵積也更小,這就讓NANDFlash比NOR Flash具有更高的存儲密度與較低的存儲成本。同時它的可擦寫次數也高出NORFlash十倍。然而NAND Flash的I/O接口沒有隨機存取外部尋址總線,它必須以區塊性的方式進行讀取。NAND Flash非常適合用於存儲卡之類的大量存儲設備。第一款創建在NAND Flash基礎上的可移除式存儲媒體是Smart Media,此後許多的存儲媒體也都采用NAND Flash作為存儲介質,包括我們現在熟知的Multi Media Card、SecureDigital、Memory Stick等等。隨著晶體管製造工藝的不斷提升,單顆NANDFlash芯片的容量越來越大,讓使用NANDFlash製造大容量存儲設備成為可能,於是SSD固態硬啦應運而生。

由於使用的是晶體管作為存儲介質,並且完全沒有機械硬盤的磁電轉換過程,也不存在任何可動機構,SSD固態硬盤在性能和抗震能力上有著先天的優勢。目前Ⅲ於製造SSD固態硬盤的NAND Flash主要用兩種,分別是SLC NAND Flash和MLCNAND Flash。SLC全稱是單層式儲存(Single-Level Cell),是指一個Block(Flash的基本存儲單元,又稱c eIt)隻有兩種電荷值,高低不同的電荷值表明0或者1,因為隻需要一組高低電壓就可以區分出0或者1信號,所以SLc最大的驅動電壓可以做到很低。SLC因為結構簡單,在寫入數據時電壓變化的區間小,所以壽命較長,傳統的SLCFlash可以經受10萬次的讀寫,因此出現壞塊的幾率較小,因為存儲結構非常簡單,所以其速度表現更好。不過這種一個塊隻存儲一組數據的模式無法在相同的晶圓麵積上實現較高的存儲密度,所以SLC的閃存容量相對來說都比較小。

MLC的全稱是多層式儲存(Multi-Level Ce11),與SLC不同,MLC充分利用塊存取技術,它采用較高的電壓驅動,通過幣同級別的電壓征一個塊中記錄兩組位信息(如00、01、11、10),這樣就可以將原本SLc的記得錄密度理論提升一倍,這對於曾經工藝製程遇到瓶頸的NANDFlash而言,是非常好的技術。不過MLC相比SLC除了同製程、同晶圓而積時理論大一倍的記錄空間外,也存在一些先天性缺陷,比如說電壓區間小需要更多的校驗空問,這會占據塊中約10%的空間,因此實際使用中同製程同晶圓麵積的MLc的容量實際上做不到SL c的一倍。同是時,因為MLC Flash電壓變化更頻繁,所以基於MLC技術的Flash在壽命方麵相較SLC要差一些。MLC技術還有一個缺點,就是它的讀寫速度不如SLC。

無論是SLC Flash還是MLC Flash構成的SSD固態硬盤,在讀寫速度上都要明顯好於傳統機械式硬盤。而且,借助目前品體管的製造工藝,單顆SSD固態硬啦實現犬容量也不再是什麼難題——隻不過容量越大的SSD固態硬盤,價格就越高。短時間內,要想用SSD固態硬盤全麵取代傳統機械式硬硬盤還是不太現實。