老师你好，为什么我的固态硬盘速度只有500MB/s，不应该都是几千的吗？
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安排，这篇文章为你解答！
不论是个人组装电脑，还是电脑或游戏主机扩容，硬盘的选择都非常重要。硬盘决定了本地存储空间，决定了可以存储多少游戏、电影、照片……
固态硬盘由于读写速度快、重量轻、抗震能力强等突出优点，已经成为大部分消费者的心头好，但它也有着价格昂贵、使用寿命较短、数据恢复困难等缺陷。
机械硬盘（左）和固态硬盘（右）
本文主要介绍固态硬盘的原理、分类和优缺点，让大家在选用硬盘的时候有更多参考。
传统机械硬盘
传统机械硬盘的原理是电磁存储，使用机械臂带动磁头，在盘面上记录数据，工作原理跟磁带录音机大同小异。
机械硬盘的结构
机械硬盘的速度受盘面转速限制，有5400转和7200转的区别，速度较快的7200转硬盘读写速度可达150MB/s。写入次数方面没有明显限制固态硬盘缓存和不缓存的区别，理论寿命可达3万小时以上，通常可以使用3-5年以上。
自1956年发展至今，机械硬盘已经是非常成熟的技术，消费级机械硬盘的售价低至0.3元/GB左右。
由于存在机械盘面的高速旋转，机械硬盘有一定的运行噪音。另外由于存在磁头、磁头臂、马达和轴承等精密零部件，导致机械硬盘的抗震性能很差，关键零部件的损坏或位移都会导致硬盘无法读写。
数据恢复方面，机械硬盘有比较大的优势。这是因为机械硬盘的盘面被分为不同的扇区，磁头需要找到分配好的扇面进行读写等操作，所以数据和物理地址是一一对应的。如果出现了磁头损坏等情况，我们可以换一个新磁头继续使用。
固态硬盘的优缺点
固态硬盘的原理是半导体存储，数据存储在一个个闪存颗粒（NAND Flash）中，缓存（DRAM）用来暂存数据。主控单元（）的技术含量最高，相当于固态硬盘的微处理器，主要负责执行读写操作。
固态硬盘的结构
固态硬盘的读写速度是突出优势，目前消费级的主流固态硬盘读写速度可达/s，是机械硬盘的数十倍。在小文件读写的场景下，固态硬盘的优势更加明显。
寿命则是固态硬盘的劣势项目，其擦除次数通常在1000-10000次，超过限制则性能显著下降、数据容易损坏。例如一块500GB、擦除次数2000次的固态硬盘固态硬盘缓存和不缓存的区别，其理论寿命是。
固态硬盘售价较高。经过长期普及和数次大降价之后，目前的平均售价在1元/GB左右。
由于没有需要旋转的机械部件，也没有马达等发声电子元器件，固态硬盘在使用时没有杂音。而且固态硬盘集成度非常高，核心部分的外形类似一块儿芯片，抗震性能比较好。
固态硬盘的数据很难恢复。为了保持固态硬盘不同区块的擦除次数相当，主控芯片会频繁搬运数据，这就需要使用闪存映射表来记录最新的数据存储位置。因此一旦闪存映射表由于断电等原因损坏，固态硬盘的数据将很难恢复。
SATA3.0 总线 VS PCIe4.0 总线
这里的SATA和PCIe指的都是数据总线，用于计算机CPU和硬盘等外围部件之间的通信。
使用SATA3.0总线的SATA接口
SATA是串行总线，主要用来连接机械硬盘和光盘驱动器等部件，特点是技术成熟、应用广泛、性价比高、传输可靠。目前的SATA3.0标准最高可达600MB/s的速度，也就是说只要采用了SATA总线，速度再快的固态硬盘也会被限制在600MB/s以下。
主流机械硬盘基本都采用SATA3.0总线。一部分低端的机械硬盘也采用SATA3.O总线，能够充分利用SATA3.0总线应用广泛的特点，也方便对老旧设备进行升级。
PCIe总线
PCI-总线的全称为外围组件快速互连，是一种高带宽扩展总线，主要用来连接GPU、NPU、视频采集卡等部件。PCIe总线通道分为x1、x2、x4、x8、x16几种配置，x4就是4条通道，通道越多带宽也就相应越高。
每一代的PCIe总线标准，其通道传输速率都是上代的两倍，最新的版本是PCIe6.0。就主流固态硬盘而言，目前采用的标准是PCIe4.0，单一通道的传输速率可达16GT/s，x4配置（中高端固态硬盘采用）的数据吞吐量为7.877GB/s。
固态硬盘的几种物理接口
M.2 接口
M.2 和M.2 指的都是一种插槽。外观上，固态硬盘在金手指部位有两个缺口。
M.2 接口和M.2 接口
采用M.2 插槽的固态硬盘，可以使用SATA3.0或者PCIe4.0 x2（速度是x4的二分之一）数据总线，使用PCIe总线时速度要快很多。
M.2 接口
跟M.2 固态硬盘的两个缺口不同，固态硬盘在金手指部位只有一个缺口。M.2 采用PCIe4.0 x4数据总线，采用这种接口的固态硬盘数据吞吐量可达/s左右。
SATA 接口的固态硬盘
SATA接口是应用最广泛的接口，已经发展到第三代，对应SATA3.0总线。SATA接口还有第二代和第一代，分别对应SATA2.0总线和SATA1.0总线。SATA接口向前兼容。
SATA接口
固态硬盘和机械硬盘都可以使用SATA接口。目前SATA接口正在被M.2等采用PCIe数据总线的接口飞快抢占市场，尤其是中高端市场。
SAS 接口
SAS其实就是在SATA接口的基础上，添加了SCSI技术，从而提升了数据传输的稳定性、安全性和传输距离，主要用在企业级市场。跟SATA接口一样，SAS接口也可以连接固态硬盘或机械硬盘。
SAS接口的理论速度可达12Gb/s，是SATA3.0总线的两倍。SAS接口可以兼容普通的SATA接口硬盘，但是SAS硬盘不能使用普通的SATA接口。
mSATA 接口
mSATA全称为mini-SATA，是为了减少空间占用而设计的固态硬盘接口（不支持机械硬盘）。
mSATA固态硬盘
可以将mSATA接口视为缩小的SATA接口。它也采用SATA3.0数据总线，传输速度也和SATA3.0标准一致。mSATA接口支持两种尺寸的固态硬盘，分别是全高（30mm*50mm）和半高（30mm*25mm）。
影响固态硬盘速度的几个因素
闪存颗粒
NAND闪存按照存储单元的结构来分，有SLC、MLC、TLC、QLC的区别。每个存储单元存放1bit（0或1）的叫SLC，2bit就是MLC，3bit是TLC，4bit是QLC。
SLC、MLC、TLC、QLC
同样的芯片面积下，MLC的容量是SLC的两倍，TLC的容量是SLC的三倍，QLC的容量是SLC的四倍。
性能方面恰恰相反（与价格成正比），SLC擦除次数最多、读写速度最快，擦写寿命约在9万次到10万次之间，主要用在企业级市场。MLC的擦写寿命是1万次左右、读写速度也比较快，适合重度电脑用户。
TLC的擦写寿命和价格都大大降低，寿命约500-1000次，读写性能一般，适合普通用户，是目前消费级固态硬盘的主流。QLC是产业热点，由于采用了3D NAND技术，QLC能够承受1000次擦写，成本也比TLC低。
总之，SLC颗粒最快，MLC次之，TLC和QLC再次之。
缓存
在机械硬盘时代，由于硬盘读写速度太慢，于是在硬盘中配置缓存，暂存需要读写的数据。这样既能减少对CPU性能的消耗，也能够大大提升硬盘的读写速度。
闪存映射表实时记录数据存储位置
固态硬盘使用闪存颗粒存储数据，读取速度非常快，缓存对读写性能的直接提升比较有限。但是固态硬盘的缓存还有另一项重要功能，那就是实时存储并更新闪存映射表，因此也对读写速度有一定影响。
固态硬盘的缓存有DRAM缓存和SLC Cache两种，DRAM也叫独立缓存。
DRAM相当于固态硬盘的运行内存。SLC缓存指的是将MLC、TLC、QLC颗粒“降级”为SLC使用，将本来能存储多个bit的存储单元当成1bit空间使用，从而大大提升整个固态硬盘的写入速度。
主控芯片
固态硬盘的主控芯片其实是一个微处理器，主要功能是调配各个闪存颗粒的负荷，完成读取、改写等操作。主控芯片因其结构和算法不同，会对固态硬盘的性能有很大影响。
固件
固态硬盘的固件，其实就是实现固态硬盘各项功能的底层程序，是电脑操作系统识别并使用固态硬盘的桥梁。我们每次打开电脑时，操作系统都会加载并运行固态硬盘的固件，然后就可以对固态硬盘进行读写等操作。
固件的好坏，会直接影响到固态硬盘的性能和稳定性。大厂会不断推出新的固件，从而优化性能、延长寿命。
总结
从性能上来讲，支持M.2 接口的SLC固态硬盘性能最好，当然价格也更高，建议根据实际需求和预算来选择。
需要注意的是，固态硬盘最好减少分区，推荐配置为1个分区或2个分区，可以减少资源浪费。使用过程中也要预留一些空间，空间占用太满会导致数据搬运的压力加大，从而影响读写速度。
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