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技術干貨:固態硬盤容量的小秘密

返回列表 來源: 發布日期: 2019.04.09
容量是用戶購買固態硬盤 要考慮的最重要指標。但固態硬盤 到手后,細心的用戶就會發現,硬盤的實際容量總是會低于標準容量10%左右。當用戶遇到這個問題時,總是非常困擾:是不是廠商偷工減料了呢?別的型號會不會容量多一些呢?或是硬盤本身是否存在問題?又或是有什么不兼容的情況呢?

其實,用戶大可不必擔心,10%左右的容量差是正常的情況,事實上容量其實并沒有減少,僅僅是計算習慣的不同所引起的差異而已。這里我們以容量最常見的128GB Agrade睿達 mSATA固態硬盤來舉例說明:

Agrade睿達工業級SSD固態硬盤
(圖一)Agrade睿達 mSATA SSD PS36 128GB 外觀

我們看到,藍框中的128GB,就是廠商聲稱的容量,即標準容量。

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(圖二)Agrade睿達 mSATA SSD PS36 128GB DiskGenius 分區信息

硬盤需要分區然后格式化才能正常使用,我們使用最常用的分區工具DiskGenius,可以看到紅框中分區容量是119.2GB。

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(圖三)Agrade睿達 mSATA SSD PS36 128GB Windows 7系統中的磁盤信息

分區格式化完成后,我們用WINDOWS查看磁盤屬性,可見看到,紅框中還是分區容量119GB,而綠框中出現了一個容量數值,是用Byte(字節)來表示的,數值是128,034,271,232 字節,這個就是格式化容量。


下面我們來簡單地解釋一下:
格式化容量=128,034,271,232 字節,按人們的日常習慣來計算,
1GB=1000MB 
1MB=1000KB 
KB=1000(字節),
那么理所當然是128GB,這樣計算簡單,方便,直觀,并且符合一般的習慣。

那么,分區容量又是怎么計算的呢,大家都知道,計算機使用二進制,沒有辦法采用日常習慣的10進制,100進制,1000進制,只有采用最接近的2的10次方=1024來計算,
即1GB=1024MB 
1MB=1024KB 1KB=1024(字節),
計算機只能采用并且必須采用這種方式。

于是,分區容量一定會低于格式化容量,那么低多少呢,我們來計算一下:
1000x1000x1000 /1024/1024/1024= 0.931
分區容量=0.931x格式化容量,而標準容量基本=格式化容量。

所以,我們在分區時看到的容量,應該是標準容量數值的0.931倍,那么我們這款睿達mSATA 128GB SSD的分區容量是128x0.931=119.168GB,與我們上面看到的數值119.2GB完全一致。

到這里,我們終于明白容量為什么會“少”了,也知道會“少”多少,用戶明白了這點,不但可以免除不必要的擔心,并且,在選購硬盤時,更能做到心中有數,根據自己容量的需求選購合適的型號,不會造成購買到的型號因為容量不夠而不能使用,而造成不必要的困擾。

小提示:
1、容量客觀上并沒有“少”,更沒有消失,僅僅是因為計算的方式不同,而造成主觀上數值表示的不同而已;
2、所有固態硬盤,包括各種內存卡,電子盤,都是這樣的情形,并且,我們慣常使用的機械硬盤也是完全一樣。
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(圖四)常見固態硬盤容量對比表

上面列出了常用固態硬盤的容量詳表,事實上這是最理想的狀況,而固態硬盤因為特殊的原因還需要有一些少量的預留空間,我們下一期再進行討論。

固態硬盤的分區容量=標準容量x0.931,這是一種最理想的狀況,事實上用戶可使用的容量一般情況下是低于這個容量的,這是因為固態硬盤本身的需要,會預留一部分空間作為特定目的使用。

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固態硬盤由主控芯片和FLASH閃存芯片兩大部分組成,主控必須執行許多特定的任務才能保證FLASH芯片的正常工作,這些任務大都需要一定的存儲空間才能實現,比如:FLASH芯片的原始壞塊空間、未來壞塊預留空間、垃圾回收交換空間、磨損平衡緩存空間,都會占用一定的儲存空間,作為用戶,我們可以不必關心預留空間是多少,只須關心最終可使用的容量是多少即可。
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預留空間的原則是,保留足夠的空間供必須的使用,同時不預留過多的空間避免浪費,于是,預留空間多少,即最終用戶可使用容量是多少,跟FLASH芯片本身的類型和品質息息相關:

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A、FLASH閃存采用SLC、MLC芯片,并且達到優選品質的情況下,如上期的例子,Agrade(睿達)全系列產品都采用最高品質的SLC、MLC原裝正品閃存芯片,所以可以僅預留最少的空間,達成用戶可使用容量的最理想狀態。
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B、FLASH閃存采用普通MLC芯片,所以預留空間會略多,事實上,這是大部分廠商使用MLC閃存時的默認狀態。
Agrade(睿達)一項特色是支持用戶個性定制,以適用工業存儲用戶特殊的需求,所以完全支持容量定制,我們就以Agrade(睿達)ST40 128G固態硬盤,來特意減少容量,定制到默認狀態看一下具體的情況。
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我們可以計算出:MLC閃存默認狀態,分區容量約=0.92x標準容量
C、絕大多數情況下,固態硬盤是使用品質欠佳,當然也是最廉價的TLC,或QLC閃存芯片,這類芯片本身固有的特性,因為結構最復雜,所以讀寫的速度最慢,同理壽命最低,也最容易出錯,這些都是工業存儲最不可容忍的,所以只在低端消費市場使用。
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這類固態硬盤的容量事實上會讓很多用戶困惑,比如,為什么是120G,而不是正常的128G,因為FLASH芯片的容量總是2的n次方,那么基于FLASH的固態硬盤容量也應該是2的n次方,如64、128、256......才對,而不會是120G這種奇怪的容量,那么問題在哪里呢?
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答案是,TLC、QLC這類硬盤必須要求最大的預留空間才能正常工作,比我們上面A B類還多需要7%左右的預留空間。一部分是因為最容易出錯,需要額外的復雜糾錯機制才能保證數據的正確性,另一部分是因為速度的原因,需要額外的緩存空間,因此,這類固態硬盤128G的FLASH只能有120G的標準容量,以此類推:比如60G(非64G)、120G(非128G)、240G(非256G)、480G(非512G)、960G(非1024G)。

下圖是120G的容量情況:

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