用在笔记本电脑上的固态硬盘,散热和缓存哪个更重要?

蔡琰Yc


固态硬盘因其出色的读写速度,小巧的外形和逐渐下降的价格,深得用户的喜爱。无论是新装机还是升级旧电脑,固态硬盘已经成了首选配件。

回到问题上,从固态硬盘用在笔记本和有石墨烯散热这两个条件可以判断,这是两款不同规格的M.2固态硬盘,一款有缓存但无散热片,另一块正好相反。

先给出我的答案:选择有缓存的那一款!

从使用角度考虑,固态硬盘无论是削减缓存还是散热不良,都非常影响硬盘的使用效果,这二者最好兼备。从现实角度出发,受限于预算,鱼和熊掌不可兼得,只能做出妥协,那么如何选择就显得非常重要。


缓存的作用

缓存是一种DRAM颗粒,它与电脑中的内存颗粒相似,读写速度非常快,作用在数据和闪存颗粒之间为缓冲。不过其在掉电时无法保存数据,比较注重数据安全性的硬盘会在硬盘上设置缺电保护电路,能够为缓存提供短时间的电力供应,使其有时间将数据写入到闪存里。

通常情况下,固态硬盘由主控、PCB、缓存和闪存组成,但并非缺一不可,许多低端的固态硬盘为了节省成本,会将缓存取消,并不影响硬盘的使用。

但是能取消并不代表缓存不重要,相反它直接影响着硬盘的读写速度,没有缓存的硬盘性能通常比较低。


这要从固态硬盘的工作原理说起,当数据需要写入硬盘内部时,首先会写入缓存中,由于它的速度非常快所以效率很高,特别是写入数据小于缓存容量时,基本上硬盘就是以缓存的性能来写入(不过受限于接口的速度)。数据写入缓存后,在由主控分配,写入每个闪存的指定区域,这段时间用户察觉不到。当写入数据大于缓存容量,多出来的一部分才是以正常闪存的写入速度进行工作,所以当我们在复制大文件时,能看到前期速度快,然后突然速度掉下来。

当数据需要读取时,由于数据是分别存在每一个闪存颗粒中,硬盘主控会先建立一个FTL表以追踪所有数据的位置。缓存速度更快,于是将FTL存在其中能显著提高读取能力。没有缓存的话就只能存在闪存中,速度相比之下会慢一些。


这里还要强调另一个概念,就是固态硬盘的SLC缓存,这是一种用其它颗粒模拟SLC颗粒的工作模式,并非真正的物理缓存。

目前大多数固态硬盘采用的闪存颗粒是TLC,档次高用的是MLC闪存,低端的有用QLC闪存,但是从速度和耐用性上来说还是SLC最好,不过成本最高。以常见的额TLC颗粒为例,一个TLC单元能够写入8个数据,而SLC单元只能写入两个数据,所以速度比较快,但是容量低。硬盘厂商会把一部分TLC颗粒仅写入两个数据,当做SLC来用,等待硬盘空闲时,再将数据逐渐导入其它TLC颗粒里面。

SLC缓存并非固定某一区域,根据各个主控的算法策略,可能采用不同的TLC区域作为SLC缓存,已达到平衡磨损的效果。


综合来看,无论固态硬盘是写入还是读取数据,缓存都能达到加速的目的,并且配合主控能够更好的平衡数据写入位置,使得固态硬盘的寿命延长。


固态硬盘的温度影响

电子产品都会发热,不过相比来说固态硬盘的比较特殊,它根据硬盘不同性能、不同使用状态等有不同的发热量。M.2固态硬盘的读写速度比普通的SATA固态硬盘要快得多,普通的机械硬盘更加难以望其项背,不过超快的速度下隐藏着发热量比较大的弊端。

根据长期的测试证明,50摄氏度到55摄氏度是固态硬盘的最佳工作温度,太高和太低都会影响硬盘的正常工作状态。同样是固态硬盘,为何M.2硬盘的发热这么高?主要是以下两点原因。


  • 性能强

固态硬盘存储的过程,实际上是对闪存颗粒内部施加不同电压,以改变内部状态的过程。M.2速度快,代表着电压的更改频繁,闪存颗粒的发热随之增大。

除了闪存外,主控也是比较大的发热区域。主控总体来说就像一个小型的电脑,内部集成了ARM架构微型的CP,由它运算所有的命令。好的主控处理能力强,功耗和发热也比较大一些。


  • 体积小

M.2硬盘的按尺寸来分有三个规格,2280、2242、2230,前面的22代表宽度22毫米,后面的80、42和30代表三种不同的长度。

从规格上说,即使最大的也就80x22mm,相比2.5寸SATA固态硬盘的100x69.9mm,它的面积非常小,而且厚度也不如SATA过她一片。面积小,那么所有的电子元件会很集中,热量聚积不易散发。

没有辅助散热的固态硬盘,在读写数据量非常大的时候,可能会达到上百摄氏度!这时候硬盘的速写速度会严重下降,并且影响到内部元件的寿命!为防止此现象发生,厂商会为固态硬盘表面设计安装散热片,帮助硬盘散热。


综合判断,选择有缓存那一款更为妥当

从以上关于缓存和温度的分析来看,这两样都能影响硬盘的工作表现,但是综合以下几点原因来看,缓存显得更加重要。


  • 紧迫性和即时性

上文中说道缓存的作用,从总可以看出如果固态硬盘缺失缓存,那么它的速度会降低,而且是即时降低,不会有缓冲的过程。我们为笔记本升级固态硬盘,看中的就是它的速度,所以要尽量选择有缓存的版本。

而散热片则不同,固态硬盘的温度有个上升的过程,并不会刚开机就达到最高温度。在硬盘还没受到高温影响之前,它的状态和速度是正常的。

笔记本换固态硬盘,通常是看中其出色的随机读写能力,用它来当做系统盘以提高系统流畅性,这并不涉及非常大的读写数据量。即使用它来作为存储盘,正常家用也不会反复写反复删,使固态硬盘持续在高速运转当中。读写量不大的时候,固态硬盘的发热量也不会很大,现在许多笔记本标配的固态硬盘很多都没有散热片,也不影响正常使用。

从这一点来说,温度上升是缓慢并且可控的过程,而没有缓存则立刻会降低性能。


  • 可替换性

这个就更加容易理解,散热片能自己装,而缓存则不能。

图中左侧是DRAM缓存颗粒,采用的是BGA接口,用专业焊台将颗粒焊在PCB板上,普通用户无法自行拆卸安装。即使拿到有专用设备的维修店也无济于事,因为缓存的大小、类型等参数要和固态硬盘的主控相匹配,否则就无法工作,并不是随便拿一个缓存颗粒焊上去就行。再退一步,就算拿到了相匹配的原厂颗粒,也会受到维修员的技术影响,可能工作不稳定。算上购买和安装成本,比买一块带缓存的固态硬盘还贵,完全犯不上。

题目中说的石墨烯散热并不是什么黑科技,只是导热性比较好的材料而已,而且价格也不贵。除此之外也有其它选择,网上有各式各样的散热片出售,能够适应不同尺寸的硬盘,安装很方便。甚至还可以根据笔记本的空间进行定制,这种散热方案也非常靠谱。

甚至可以先不要散热片,看下裸片状态下硬盘能否适应,如果能行完全可以就这么用。如果影响较大或者以后天气原因温度升高,那时候再加散热也不迟。

以上两点说明选择有缓存的固态硬盘更稳妥!


使用固态硬盘的注意事项

从题目中来看,还是做了不少功课的,对固态硬盘的速度、协议、颗粒、尺寸,再加上有疑问的缓存和散热,都一一做了比较,基本涵盖了固态硬盘的所有参数。

这一段主要介绍下固态硬盘使用中常见的注意事项。


  • 禁止磁盘碎片整理

系统中的磁盘整理是针对机械硬盘设计的优化程序,它将硬盘中不连贯的碎片文件通过写入删除的方法使其尽量转移到同一个扇区,这样可以减少磁头的寻址时间,加快系统响应速度。而闪存颗粒有擦写寿命的限制,需要将文件均匀分散在不同的区域,使多个闪存寿命尽量保持一致。磁盘整理会白白耗费擦写次数影响固态硬盘的寿命,而且会使硬盘性能降低。


  • 需要4K对齐

硬盘数据最早是以512b为基准扇区大小进行读写操作,随着硬盘容量增加,改为了4KB大小 ,然而根据早期的NTFS规范,数据写入的位置会落在两个4K扇区之间。这样一来,即使写入的数据远远小于4KB,也会同时使用两个扇区。如此速度会降低,而且增加硬盘不必要的写入次数,

4K对齐是以空出某些扇区为代价,使物理扇区和4KB的文件系统精准对齐,这样就不会出现上述的情况。

4K对齐可以使用系统原版镜像的分区工具或者Disk Genius第三方工具进行对齐,并在安装好系统后使用AS SSD Benchmark软件检查是否成功对齐,如果未对齐不必重新分区,使用Paragon Alignment Tool软件可进行无损对齐。


  • 容量不能太满

这里需要提到写入放大的概念,简单来说,固态硬盘的逻辑单元是“页”(类比扇区),由多个页组成“块”,数据读写时以“页”为单位,而删除时只能以“块”为单位,并且“块”只能先擦除再写入。

硬盘写入的太满,闪存颗粒就已经没有空闲的“块”,但是有很多空闲的“页”存在(剩余空间),这时候再往里写入数据,主控只能先把“块”中已经写过的页的数据先提取,再将“块”整个删除,再把提取的数据和准备写入的数据一起存到“块”里面。本来只是一次写入操作,实际上闪存颗粒分别进行了一次擦除和写入的过程,这个就是写入放大。

硬盘存的越满,写入放大现象就越明显,为避免此问题,一般来说需要保留所有容量的百分之二十左右。


总结

从上述的多个角度考虑,显然采用有缓存那一款更合适。除此之外,本文还介绍了一些使用固态硬盘的常见注意事项。


固态硬盘虽然性能强,可以大幅提高系统和软件的速度,不过由于它的原理和特性,也有着诸多禁区,不当的操作会伤害到固态硬盘,尤其需要注意。

希望我的回答能够帮到你,谢谢。


硬件有多硬


笔记本固态的散热要求还挺高的。

我前段时间入手了一块NVMe SSD三星的PM981a。

给你看看我主动散热之后的效果

我说的主动散热是我给他加了铜管,并且引向了风扇的位置。

如果不加这个铜管,仅仅只是被动散热的话,并且在不开风扇的情况下,很容易就上到70度去了。

根据我自己的测试数据,如果你连续长时间读写的话,那么如果是被动散热的情况肯定会有降速的情况出现,就是因为过热导致的降速,因为这个时候温度可能会超过80度。

我用HD tune测试的时候,如果温度超过80度时,一定会有降速触发的。


可以看到 在连续读写到110GB左右的位置,由于磁盘温度过高出现了降速,温度下降之后又很快回到了原来的位置,并且在后续再一次降速。

这种反复横跳的情况 就是温度引起的,而不是缓存DRAM用尽引起的。


所以,对于这个问题的回答,温度优先级要高于缓存容量优先级。

NVMe固态的连续读写速度越来越高,这块的散热也成了巨大的瓶颈,原先的被动散热可能已经不太够用了。


羞耻地匿了


“硬盘乃数据之仓库,内存取出数据交于CPU处理之。”可见硬盘的家庭地位着实不能小瞧,它的读取速度决定了整台电脑的流畅性。相信看完今天的科普,能让您找到答案。固态硬盘与机械硬盘不同,它并非采用磁盘存储数据,而是采用了存储芯片。这个芯片被大家称作为闪存颗粒,而根据不同闪存的工作原理,聪明绝顶的设计师将闪存芯片型号分别命名为SLC、MLC、TLC和QL。

目前主流的硬盘考虑到成本和性价比都是使用MLC、TLC的闪存颗粒,不要觉得它很弱,其实很平民很常见。而目前生产这些的闪存颗粒厂商主要有三星、东芝、闪迪、英特尔、海力士、镁光等。其中三星和英特尔作为半导体行业的巨头,拥有着自在极意功孙悟空的实力,实属强劲。了解完了固态硬盘的身体,我们来了解一下它的大脑吧。如果说存储着数据的闪存颗粒是整个固态硬盘的身体,那么操控这些数据和调度各个元件之间合作的主控芯片就是它的大脑。主控很重要,假设你有一个无敌的闪存芯片,却没有搭配一个合适的主控,那么你会像一个虽有着浑身武力值但是智商跟不上的铁憨憨。可以说,一款主控芯片的好坏直接决定了固态硬盘的实际体验和使用寿命,而主控芯片也有不同的生产厂商。

根据战斗力划分分别是Marve11、三星、慧荣、群联,而说完了固态硬盘的闪存颗粒和主控芯片。就不得不提提最后的缓存了,硬盘跟CPU一样,也有缓存,缓存能够有效地提高硬盘的工作效率,提前写入部分数据。当然也有不少低端固态没有缓存,或者缓存容量较小,这就导致了这些固态硬盘在读取或者写入文件的时候变成几秒的速度,前面的速度还算正常,可要不了多久速度就会降下去。甚至有的掉速后不如机械硬盘,你说你这个硬盘那到底还有什么用?了解完了固态硬盘的三大件知识,接下来说它的接口类型,固态硬盘根据不同的接口类型有着不同的最高速度,例如sate接口的方盒子最高速度上限为600MB/S,而M.2口香糖接口或者PCIE接口的硬盘最高速度上限可突破3000MB/S。

不要看到这恐怖的速度差距就感觉sate前途渺茫,其实在不移动大文件的情况下,日常使用、打游戏等,sate接口你的固态真的就够用了。就算你用上最高端的PCIE固态,日常使用也很难用出什么差距,这里再加一句,有的M.2接口的固态走的是sate协议,与方盒子并未本质区别。而有的主板上的接口是sate.2接口,最高上限速度只有300MB/S,与600 MB/S的sate3接口区别过大,用上方盒子固态会被限速一半左右。所以在选购硬盘之前,不仅要看好颗粒主控缓存,还要看准接口类型,免得一不小心就买到个花钱糟心的货。

硬盘在电脑里属实是个狠角色,不知道大家有没有遇到过这种情况,电脑开机时间过长,点开软件一直加载都打不开,动不动电脑就白屏无影响。其实这些都是硬盘过慢的症状,哪怕给你用上i9 9900k也无法避免,毕竟硬盘过慢,一直输送不出数据给CPU处理。那你的电脑也只有愣着发呆了,想要日常使用的流畅和稳定体验,个人推荐大家使用速度较快的固态硬盘装系统。买个价格较低容量较高的机械硬盘装文件,保证了日常系统的稳定流畅的同时又拥有了较多的容量空间,实属明智的做法。

可能很多人对硬盘不太了解,其实应该很多人都听过一句话,就是说硬盘就是硬盘,它只负责数据读取,关游戏性能什么事。其实这句话有它的道理,但是又不完全正确。硬盘其实就是数据的仓库,它负责了数据的存储和读取,它的好坏也决定了数据读取时的速度。比如你下载了电影,硬盘的容量越大就能放下更多的电影,而硬盘的速度越快也就越能更快地打开视频看剧了。而电脑系统其实就是一个大型的软件,它存放在硬盘里面,所以这就解释了为什么大家都说要买一块好一点的硬盘拿来装系统。

这样不仅系统开机更快,日常使用系统的时候也能得到更快的响应时间。而你的游戏和其他软件并不是每时每刻都在进行读取和存储,例如LOL和绝地求生,你把它放在容量更大速度更慢的硬盘里面,其实只会影响游戏的打开和响应时间,以及读取的时长。而游戏性能什么的都取决于你的CPU和显卡,不关硬盘什么事,反正用超慢的机械硬盘安装LOL,进游戏之前就算他们双路泰坦也得等你加载完毕。了解完硬盘的基础知识,我们来看一波机械硬盘的构成操作吧,上面也讲到,固态硬盘是由其芯片存储数据的,所以数据相较于机械硬盘而言更快。而机械硬盘则是采用磁盘存储数据,原理就是机械硬盘内的磁盘高速旋转,有磁头上写入或读取数据,所以说从理论上而言磁盘的转速越快,读写操作的速度也就越快。

当然这是理论,在某宝上的什么万转硬盘不是真的都要比千转快,别被这单一的数据吓唬住了,影响机械硬盘性能的指标多了去了。不单单只有磁盘转速这一个因素,而在大佬西数对自己机械硬盘的分类中,又有蓝盘、绿盘、红盘、黑盘,这些分别对应了企业专用、平民首选、平民很爱、不怎么常见等。这些机械硬盘的在目前的容量都是1TB起步,10TB开冲,就普通的家用而言,1TB的机械就够了。下载不少游戏后还会有一定的剩余空间,至于更大的容量就是看你是否有视频剪辑的需求了。

目前的2TB机械价格都在400元以内,比较推荐希捷的酷鱼或者西数的蓝盘,他们都有不少的用户基数,不会随意的就爆炸升天,但是机械硬盘就是比较慢,1TB的家用机械和128G的sate固态来说速度相差了3倍以上。你的电脑能装多少个硬盘,得看你的主板上有多少个硬盘接口,一般情况下的家用电脑都可以装5个硬盘以上,机械硬盘和固态硬盘可以随便装,不存在兼容与能否使用的问题,当然,机械硬盘也有数据保存没有固态那么安全,体积较大,结构复杂等缺点。说到最后,不管想选择哪个都是看自己的经济能力和喜爱程度。




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