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固態儲存
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固態儲存(Solid state storage),為一種資料儲存方式，其透過使用積體電路裝置來儲存資料，而非移動磁碟片或光碟片。

• 固態儲存通常是非揮發性且具有多種面貌，例如固態硬碟機、固態卡或固態模組。
  • 固態儲存還有 PATA (舊型)、SATA、SAS、光纖通道或 PCIe

等數種介面。

• 多媒體記憶卡（MMC），可攜式裝置的儲存，易於拆卸；
• 安全數字卡（SD），非揮發性記憶卡，廣泛用於可攜式裝置；
• 固態硬碟（SSD），各種層級中的裝置，用於電腦儲存；企業中所用的固態硬碟機為資料儲存設備，所採用的是不動快取記憶體技術，並非磁碟片或光碟片。
  • 固態硬碟機可相容於 SATA 或 SAS 等傳統硬碟機介面，並具備常見的 3.5 吋、2.5 吋或 1.8 吋等硬碟機尺寸規格。
• 隨身碟（U-Disk），USB介面的可攜式行動裝置--USB 隨身碟與固態硬碟機兩者皆使用 NAND 快取記憶體。
  • 結構單純的 USB 隨身碟和企業級儲存設備所用的 NAND 品質 (以及相關控制器及介面) 卻大不相同，好比刀鋒型伺服器及外接式儲存系統中所用的規格。

固態儲存硬碟機(SSD)的優缺點

• 優點部分:
• SSD讀取速度快速的特性，也是源自於SSD本身的儲存機制，上述提到的黑色晶片分成兩種：
  • 一個是管理資料通路的控制晶片（Controller），通常只有一片焊接在電路板上；
  • 另一種則為存放資料的資料儲存晶片（NAND Flash Memory），通常數量為2的倍數個(2片、4片、8片…)；
• 若資料儲存晶片有兩顆，只要存入一個檔案，都會被Controller拆成兩個½的大小分別存入兩個NAND Flash Memory，依照NAND Flash Memory的數量以此類推；
  • 由於也是同時從多個NAND Flash Memory進行讀取，這種方式相較於HDD來說的確快上很多，但是整體條件這麼優越的SSD，背後還是有它固有的風險存在。
• 請試著想像有一個大蛋糕（資料），倉庫內有八台小冰箱（資料儲存晶片），冷藏蛋糕的方式就是店員（主要控制晶片）會將蛋糕平均切成八等分再分別放到八台小冰箱內做存放，有客人要買一個完整的蛋糕時，店員再將八台冰箱內的蛋糕拼湊成完整的一個再將其賣出。

假設今天只要有一台冰箱故障，導致八等分的蛋糕其中一塊因此壞掉，固然無法賣出一個完整的蛋糕給客人，便是『SSD的隱憂』所在。

• 缺點部分:
• 為什麼大部分的使用者和網友，都會建議SSD單純用來跑程式就好，而不是建議拿來備份重要資料，只要有其中一塊資料儲存晶片發生問題，SSD內的所有資料會像連鎖效應一樣，全部都『無法挽回』。
• 倘若這些資料剛好又是自己多年來的心血結晶，並非網路上就可以找到、隨處可見、擁有無法取代的重要性，也是回天乏術。
• 這邊也建議各位，未來在任何儲存裝置的選擇和使用上，務必要再三考量自己的購買用途、使用方向。

SSD快閃記憶體儲存方式與傳統硬碟不同

• 吳晉賢解釋，因為SSD使用快閃記憶體來儲存資料，電路特性會產生三個傳統硬碟所沒有的限制，這也導致SSD和硬碟儲存方式的差異:
• (一)資料不能重複寫入! 在快閃記憶體上最小的儲存空間稱為一個Cell，一個Cell可以儲存一個位元的資訊，可以是1或0，這就是所謂的SLC儲存方式（Single Bit per Cell）。
  • 若要寫入新資料，必須充電來清除這個Cell的電位資訊以後，才可以重新寫入。
  • 不像硬碟磁盤上記錄資料的磁性可以反覆改變，也就說可反覆將資料寫入磁盤上同一個位置，達到重複寫入。
• 另一種快閃記憶體技術MLC（Multi-level Cell），也是一樣在一個Cell上用不同電位來儲存2個位元的資訊，同樣也有不能重複寫入的特性。
  • 這是硬碟和SSD儲存方式第一個不同點。
• (二)快閃記憶體刪除資料的方法也和硬碟磁盤不同，必須採取「逐一寫入整批抹除」的作法。
• SSD寫入資料時最小的單位是Page，一個Page依SSD採用的快閃記憶體而有不同，可以是2,048、4,096或8,192Bit等，每次可以寫入1個Page的資料。
  • 抹除資料時無法一次抹除1個Page的資料，而必須一整批Page同時抹除，這個整批抹除的單位就是Block，1個Block通常是64或128個Page，也可以更多如128或256。
  • 寫入時每次1個Page，抹除時則要每次1個Block; 因為每次最少要抹除1個Block，即使這個Block只有寫入了幾個Page的資料，SSD還是會一次抹除這個Block中所有Page的資料。
  • 因為必須採取整批寫入的方式，所以SSD的抹除速度會比讀取速度慢很多。
  • 若是要更新某一個Page資料的作法也相當繁複，必須先將整個Block中記錄的資訊取出，存放到快取記憶體中，再更新這段快取記憶體中的資料，最後再逐一將Page資料寫回這個Block中。
• (三)最後一個特性是快閃記憶體寫入資料有次數限制，例如有的快閃記憶體的電路特性可以寫入10萬次。
  • 當一個區域寫入次數達到這個限制以後，就無法再寫入，成為壞死區域（Bad Sector）。為了延長SSD的使用壽命，就必須避免寫入集中在少數區域，讓寫入資料平均分配到每一個Cell上。
• SSD底層的實際寫入機制和硬碟不同，但FTL會模擬出像硬碟一樣的檔案系統，讓作業系統用同樣控制硬碟的指令，來控制SSD的寫入。
• FTL層會移動資料實際存放的位置，這會造成資料覆寫的效果和傳統硬碟不同。
• 在傳統硬碟上，作業系統可以知道資料實際寫入的位置，若要覆蓋原來的資料，就在相同位置寫入資料。但是在SSD中，作業系統以為自己寫入相同位置的資料，但FTL層可能將第二次覆寫的資料，儲存到SSD中其他位置，而沒有蓋掉原來的資料，導致在SSD中無法透過資料覆寫來刪除原有資料。
• 另一個造成資料不易刪除的原因，是廠商特別為SSD設計的資料抹寫方式TRIM機制。
  • SSD必須整批寫入的特性，導致抹寫速度遠比讀取速度慢。
  • 減少實際寫入的次數，除了能延長使用壽命也可以提高SSD的存取效能，所以，廠商讓SSD的TFL層先對需要刪除的資料加註記號，而不實際進行刪除，等到這個Block中多數Page的資料都需要刪除時，才真正實際抹除這個Block。