教你玩转固态硬盘

固态硬盘的硬件部分

固态驱动器（Solid State Disk或Solid State Drive，简称SSD），俗称固态硬盘。固态硬盘是用固态电子存储芯片阵列制成的硬盘，由控制单元和存储单元（FLASH芯片、DRAM芯片）组成。固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通的硬盘完全相同，在产品外形和尺寸上也与普通硬盘一致，已被广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空、导航设备等诸多领域。

由于固态硬盘技术与传统硬盘技术不同，所以产生了不少新兴的存储器厂商。厂商只需购买NAND存储器，再配合适当的控制芯片，就可以制造固态硬盘了。新一代的固态硬盘接口主要有SATA3接口（图1）、M.2接口（图2）、SAS接口、MSATA接口和PCI-E接口，更换时要看清楚电脑的接口，不要买错了。

固态硬盘的存储介质分为两种，一种是采用闪存（FLASH芯片）作为存储介质，另一种是采用DRAM作为存储介质。基于DRAM的固态硬盘应用范围较窄，它仿效传统硬盘的设计，可被绝大部分操作系统的文件系统工具进行卷设置和管理。而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主控芯片、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。

主控芯片是固态硬盘的大脑，其作用一是合理调配数据在各个闪存芯片上的负荷，二是承担了整个数据中转、连接闪存芯片和外部SATA接口的任务。不同的主控芯片之间性能相差非常大，在数据处理能力、算法、对闪存芯片的读取写入控制上会有非常大的不同，直接导致固态硬盘产品在性能上产生高达数十倍的差距。

主控芯片旁边是缓存芯片，固态硬盘和传统硬盘一样需要高速的缓存芯片辅助主控芯片进行数据处理。这里需要注意的是，有一些廉价固态硬盘为了节省成本，省去了这块缓存芯片，这样对性能会有一定的影响。

除了主控芯片和缓存芯片以外，PCB板上其余的部分就是NAND Flash闪存芯片了。NAND Flash闪存芯片又分为SLC（单层单元）、MLC（多层单元）以及TLC（三层单元）NAND闪存。一般来说，固态硬盘都有三年质保，同时由于技术的不断改进和成熟，所以我们不必太在意这些芯片类型。

固态硬盘的使用和保养

对于固态硬盘的使用和保养，我们一定要注意的是——在机械硬盘时代养成的“良好习惯”，未必适合固态硬盘，要与时俱进。

1.使用磁盘碎片整理

磁盘碎片整理程序是对付机械硬盘变慢的一个好方法，但它对于固态硬盘来说完全就是一种“折磨”。消费级固态硬盘的擦写次数是有限制的，碎片整理会大大缩短固态硬盘的使用寿命。其实，固态硬盘的垃圾回收机制已经是一种很好的“磁盘整理”，多余的整理完全没必要。Windows的“磁盘整理”功能是机械硬盘时代的产物，并不适用于SSD（图3）。

除此之外，使用固态硬盘时最好禁用Windows 7的预读（Superfetch）和快速搜索（Windows Search）功能。这两个功能的实用意义不大，而禁用可以降低硬盤的读写频率（图4）。

2.小分区，少分区

这还是由于固态硬盘的“垃圾回收机制”，在固态硬盘上彻底删除文件，是将无效数据所在的整个区域摧毁，过程是先把区域内有效数据集中起来，转移到空闲的位置，然后把“问题区域”整个清除。

因此，我们在分区时不要把SSD的容量都分满。例如一块128G的固态硬盘，厂商一般会标称120G，预留了一部分空间。但如果在分区的时候我们只分100G，留出更多空间，固态硬盘的性能表现会更好。这些保留空间会被自动用于固态硬盘内部的优化操作，如磨损平衡、垃圾回收和坏块映射。这种做法被称为“小分区”（图5、图6）。

“少分区”则是另外一种概念，关系到“4K对齐”对固态硬盘的影响。一方面主流SSD容量都不是很大，分区越多意味着浪费的空间越多，另一方面分区太多容易导致分区错位，在分区边界的磁盘性能可能受到影响。最简单地保持“4K对齐”的方法就是用Windows 7自带的分区工具进行分区，这样能保证分出来的区域都是4K对齐的（图7）。

3.留足剩余空间

固态硬盘存储文件越多则性能越慢，而如果某个分区长期处于使用量超过90%的状态，固态硬盘崩溃的可能性将大大增加。所以及时清理无用的文件，设置合适的虚拟内存大小，将电影、音乐等大文件存放到机械硬盘非常重要，必须让固态硬盘分区保留足够的剩余空间（图8）。

4.及时刷新固件

“固件”好比主板上的BIOS，控制固态硬盘的一切内部操作，不仅直接影响固态硬盘的性能、稳定性，也会影响到其寿命。优秀的固件包含先进的算法，能减少固态硬盘不必要的写入，从而减少闪存芯片的磨损，维持性能的同时也延长了固态硬盘的寿命。因此及时更新官方发布的最新固件显得十分重要，不仅能提升硬盘性能和稳定性，还可以修复之前出现的Bug（图9）。

5.使用恢复指令

固态硬盘的Trim重置指令可以将硬盘完全恢复到出厂状态，但不建议过多使用，因为对固态硬盘来说，每做一次Trim重置就相当于完成一次完整的擦写操作，对磁盘寿命会有影响。（图10）

固态硬盘分区篇

由于固态硬盘的结构和机械硬盘有本质的不同，因此固态硬盘要实现真正的性能发挥需要一些特殊的手段。其中尤其需要注意的是，固态硬盘的分区对于硬盘的性能起着至关重要的作用。要想全面发挥出固态盘的性能，就需要对固态硬盘进行分区。怎样进行分区呢？下面给大家详细介绍。

方法一：借助DiskGenius

DiskGenius是一款功能强大、灵活易用的分区软件，具备最有效且容易上手的4K对齐分区功能。它支持各种机械硬盘、固态硬盘、混合硬盘，提供了独特的快速分区、整数分区等功能。该软件不用安装，下载后就可直接使用，下载网址：http：//www.diskgenius.cn。

将固态硬盘安装到电脑中，然后准备好一个启动U盘或者启动WinPE光盘，将DiskGenius复制到启动U盘或光盘中，将启动U盘或者光盘插入电脑。从U盘或光盘启动后，打开DiskGenius程序。首先在左侧点击选中需要分区的SSD固态硬盘，点击鼠标右键，选择“建立新分区”，选择“分区类型”，如果是启动分区，必须选择“主磁盘分区”。选择文件系统类型为NTFS，再选择新分区大小，一定要勾选“对齐到下列扇区数倍”，确认后就创建了该分区。再选择空闲空间，用同样的方法创建其他分区（图11）。也可以进入“硬盘”菜单，点“快速分区”，一次创建多个分区。完成后，软件会自动格式化硬盘，点击“保存更改”，固态硬盘才开始进行分区。

方法二：Windows 7系统分区

如果你是首次安装系统，且用的是Windows7原版安装系统的话，Windows 7安装过程中是自带分区功能的，此分区可自动4K对齐。这里使用Windows 7光盘ISO安装版，可以获得较佳的兼容性和稳定性。

使用此版本安装基本就是一路点击“下一步”。选择“自定义（高级）”（图12），可以根据自己需要进行分区。

注意：分区时，一定要保证4K对齐。一般情况下，新硬盘分区时，把分配单元大小选成4096即可，Windows 7版本以上的PE系统中默认值就是4096）。（图13）

提示：固态硬盘4K对齐的重要性

SSD读写的最小单位叫“页”（常见尺寸为4KB，实际视具体颗粒而定），闪存颗粒不允许像机械硬盘一样覆盖写入。因此在有数据的地方要写入新数据，需要先进行擦除操作，而擦除的最小单位是块，每个块都由很多个页组成。传统的分区偏移尺寸一直是从磁盘的第63个扇区（63×512B=31.5KB）开始，因此第一个用户数据的前4KB，都是存放在系统“逻辑扇区”的31.5KB～35.5KB。在SSD上，这样就会导致所有数据都横跨在2个页之间，这种情况必然导致SSD的性能受到严重影响（特别是随机性能），因为每次的写入操作在SSD上都变成了读、擦、写操作。

查看磁盘有没有4K对齐，方法有很多种，最直接简单的方法是下载AS SSD Benchmark软件来检测。如果显示绿色ok，说明4K已对齐，如果显示红色bad，说明没有对齐（图14）。

如果用了一段时间后，才发现4K没有对齐，如何补救呢？如果是刚装系统，建议大家，重新进入PE把分区重新格式化，再装系统，省心省事又快捷。如果用了一段时间才发现没对齐，这时就要用专用软件进行无损对齐了。笔者比较喜欢用Paragon Alignment Tool，通用性比较好。软件装好后打开，点next会检测硬盘是否4K对齐。绿色表示4K已对齐，黄色表示可操作。勾上需要对齐的磁盘，再点Align Partition即可，系统会自动操作，中间会重启进入对应界面。所需时间视磁盘里文件多少而定，文件越多时间越长，因为需要搬运数据（图15）。

SSD状态监控及性能优化工具

据我们所知，与传统的硬盘驱动器（HDD）相比，固态硬盘具有极高的磁盘性能，尤其是新出廠的硬盘，但随着时间的推移，SSD的性能会急剧下降。而且当存储在其中的数据达到总容量的约70%时，更是如此。

SSD测试工具在监控固态硬盘的运行状况和性能方面发挥着重要作用，使用这些工具可以帮助你实施很多应对措施，来最大限度地减少性能下降。最有效的此类软件通常是SSD制造商自己提供的免费工具。

三星、英特尔和东芝的OCZ、金士顿等，都会为其SSD产品提供有效的工具。此外，还有其他一些SSD测试工具可与任何制造商的SSD一起使用。本文下面一一介绍。

1. 三星魔术师（Magician）

三星魔术师（Magician）是三星固态硬盘的专用优化和维护工具。该工具提供了基础评分测试，用户可看到优化前后的性能对比。另外，还能创建可引导U盘来升级固件。4.0版拥有全新设计的用户界面、简单直观的硬盘状态显示、重新设计的系统优化功能等（图16）。

2.Intel 固态驱动器工具箱

软件增强了Intel SSD管理功能，包括SSD性能优化、系统设置、调校以及安全擦除数据、汇总并分析硬盘识别信息、SMART属性查看、SSD硬盘诊断扫描，可以检测任何可能发生的读写错误（图17）。

3.OCZ SSD Utility

软件包括以下功能：

1）仪表板：有关系统状态、容量、界面、健康度、更新等情况的全面实时概览。

2）维护：会不时地建议更新 SSD 的固件，以增强硬盘性能和稳定性，帮您轻松更新固件。

3）健康度监控：查看 SSD 的剩余寿命，确认您的 SSD 是否挂到合适的端口，以及设置适当模式来获取高性能。

4）SSD Tuner：可用于精调您的 SSD，可快速调整超量配置以改进长期性能。

5）系统调校：使用此工具可调校操作系统与 SSD 的交互方式。可在三种模式（可靠性、性能或容量）中任选其一，或者自定义设置（图18）。

4.Crucial Storage Executive

一款非常出色的英睿达SSD管理工具，软件界面简洁大方，功能全面，操作简单。软件能够下载最新版本的固件，检测SSD的工作温度和总体运行状况，一键清理硬盘上的所有数据，支持多种型号的SSD，是管理英睿达SSD的好帮手（图19）。

5. 金士顿SSD Manager

金士顿SSD Manager的功能包括监控固态硬盘运行状况及使用情况;查看固态硬盘识别数据，包括型号名称、序列号、固件版本和其他相关信息;利用自我监控、分析和报告技术（SMART）以文本格式导出详细的报告;更新固态硬盘固件;安全擦除数据;管理 TCG Opal 和 IEEE 1667（图20、图21）。

SSD Life

SSD Life是一款专业的固态硬盘健康检测工具，其不但能够支持用户检测固态硬盘的品牌、型号、总计空间、可用大小、通电、微调等基本的参数数据，而且能够通过收集S.M.A.R.T.来对驱动器的运行情况以及硬盘健康状况进行评估，其软件健康评估标准已经获得各大品牌制作商的承认，为您带来更加专业的评估体验（图22）。

SsdReady

SsdReady是一款专为SSD打造的SSD寿命检测工具。与其他检测工具不同的是，SsdReady通过统计一天的硬盘使用量来推算寿命，结果十分精确可供参考（图23）。

Tweak-SSD

Tweak-SSD是固态硬盘优化工具，安装后可以帮助你自动优化SSD，并让其工作在最佳工作状态，可以关闭硬盘的磁盘分页以及系统还原功能。其工作原理就是将网上主流的SSD優化方式进行组合，然后通过批处理来完成所有的优化操作，使用起来简单快捷。软件优化和调整您的系统，以获得更好的SSD驱动器性能，使其更快，并减少读写访问。直观的调整向导为你推荐最好的设置，包括TRIM性能优化器（仅限许可版）。（图24、图25）

CrystalDiskMark

CrystalDiskMark是一款测试硬盘或者存储设备的小巧工具，其简单易于操作的界面让你随时可以测试你的存储设备。存储设备大小和测试数字都可以选择，还可测试读和写的速度（图26）。

CrystalDiskInfo

CrystalDiskInfo是一款检测本机硬盘详细信息的工具，其通过读取S.M.A.R.T了解硬盘健康状况，包括接口、转速、温度、使用时间等。软件还会根据S.M.A.R.T的评分做出评估，当硬盘快要损坏时还会发出警报（图27）。

SSD-Z

SSD-Z是最新推出的一款针对SSD设备的高可靠性的测试软件，同样也支持HDD机械硬盘。它能够通过读取硬盘固件中的信息，为你提供实时的硬盘健康状态汇报，具体功能包括检测设备信息、SSD健康参数读取、查看分区状态、性能测试和设备诊断（图28）。

结语：

对于固态硬盘，本文就介绍到这里。正确地使用固态硬盘，掌握固态硬盘的使用技巧和方法，可以令我们大大提高工作和学习的效率。硬件有价，数据无价，随时掌握我们的固态硬盘的状况也是非常重要的，千万不要心存侥幸，因为硬盘不出问题则已，一出问题可能就会带来严重的后果。