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固态硬盘简介大理学院继续教育学院 张怀忠

目录1. 硬盘 2. 机械硬盘(HDD)的发展历程 3. 固态硬盘(SSD)的发展历程 4. SSD的组成和设计优势 4.1 快捷 4.2 安全 4.3 温度范围大 4.4 无噪音、功耗低、温度低 4.5 重量轻、种类多 5. SSD的缺点 5.1 成本高 5.2 写入寿命较短 6. SSD和HDD的对比 7. SSD的应用范围 7.1 消费类 7.2 服务器 7.3 超算中心 7.4 车载DVR 7.5 云计算 7.6 国防军工 7.7 航空航天 8. SSD行业前景

9. SSD内部技术提供：主控 8.1 Intel 8.2 SandForce 8.3 Marvell 8.4 三星 8.5 JMicron

硬盘硬盘自1956年诞生以来， 跨过了52年的风风雨雨， 已经成为名副其实的存储 介质代名词。

机械硬盘的发展历程1956年9月，IBM向世界展示了第一台磁盘存储系统IBM 350 RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control) 1968年，IBM公司首次提出“温彻斯特/Winchester”技术 1973年，IBM公司制造出第一台采用“温彻期特”技术的硬盘 1979年，IBM发明薄膜磁头，为减小硬盘体积、增大容量、提高读写速度提供了可能 80年代末期，IBM发明了MR(Magneto Resistive)磁阻，使得盘片的存储密度

比以往20MB每英寸提高了数十倍1991年，IBM生产的3.5英寸的硬盘使用了MR磁头，使硬盘的容量首次达到了1GB, 从此 硬盘容量开始进入了GB数量级 引入了一个新里程碑 2000年2月23日，希捷发布了转速高达15,000RPM的Cheetah X15系列硬盘

1999年9月7日，Maxtor宣布了首块单碟容量高达10.2GB的ATA硬盘，把硬盘的容量

2000年3月16日，IBM第一款“玻璃硬盘”问世

机械硬盘的发展历程回顾1956年IBM公司发明的 世界上第一块硬盘， 仅有5MB的存储空间， 却由50多块24英寸的碟片 组成， 重达一吨， 所占体积在现今人对电脑的 理解来看就是不可想象的。

转眼四十多年过去， 如今磁盘式硬盘的体积已经 小至可以放入口袋中带走， 而每英寸磁盘空间可存储的 信息数量， 更增加达5,000万倍。

机械硬盘的发展历程 ——温彻斯特架构1973年，IBM研制成功了一种新型的硬盘IBM 3340。这种硬盘拥有几个同轴的金属 盘片，盘片上涂着磁性材料。它们和可以移动的磁头共同密封在一个盒子里面，磁 头能从旋转的盘片上读出磁信号的变化--这就是我们今天是用的硬盘的祖先，IBM 把它叫做温彻斯特硬盘。 硬盘基于“温彻斯特” 架构确定下来后， 和其它电脑硬件一样， 进入了飞速发展时期。 和CPU堆二级缓存， 显卡堆晶体管一样， 硬盘改善性能的良方 是提高主轴转速和提 升存储密度。 遵循着这两条定律， 硬盘厂商一直沿着路 线前进。

机械硬盘的发展历程 ——来自固态硬盘的冲击25倍 25倍

2倍 内存 CPU 传统存储硬盘

主 板

内 存

硬 盘性 能 表 现

在过去十年中， CPU和内存的速度提高 了25倍， 而传统存储硬盘的速度 只提高了2倍。 传统的存储硬盘成为数 据处理和传输的瓶颈。

CPU

固态硬盘的发展历程固态硬盘：用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘。

是一种存储设备

固态硬盘发展历程早期的固态硬盘是基于RAM技术的(Random Access Memory, 随机存取内存) 基于RAM的固态硬盘，几乎是和Winchester磁盘同步成长的。 20世纪70年代到80年代，固态硬盘被应用到IBM、Amdahl和Gray等超级计算 机的半导体存储器中，但其高昂的价格使得它们很少被使用。 在上世纪七十年代，StorageTek公司(现在的Sun StorageTek)开发了第一个固 态硬盘驱动器。早期固态硬盘的缺陷如价格昂贵、性能不稳定，以及当时高 性能市场需求尚未崛起，致使它来去匆匆无声无息。 世界上第一款固态硬盘出现于1989年，不过由于其价格过于高昂因此在当时 只限应用于非常特别的市场比如医疗、工作以及军用市场。实际上虽然当时 其1M大小的闪存换算下来的价格已经达到了3500美元，但是其性能却要远低 于当时的普通硬盘产品，不过凭借其独有的特性却使得闪存硬盘在军用、航 空以及医疗领域获得了长足的发展。 自从07年七月IBM在其刀片式服务器上部署 SanDisk SSD,固态硬盘再一次 走进人们的视线。

固态硬盘的诞生世界上第一块固态硬盘是美国Dataram公司于 1976年发布一款产品，代号Bulk Core。 该产品设计成机柜样式，其中有8个独立的存储器 板，每块板上集成了256KB RAM的芯片，总容量 2MB。可以配置安装到DEC PDP-11和Data General Nova上。 这块固态硬盘的访问延迟根据配置的控制器板的 不同能达到0.75 -2毫秒的水平，甚至高于我们现 在销售的硬盘产品。 不过该产品当时来看也是天价，包含控制器板和 256KB容量的套装在1977年币值价格为9700美元， 换算成今天美元价格就是36,317美元。按照这个 价格，今天买块 1TB的SSD就要1520亿美元。

闪存芯片的诞生1984年， 奠定现代固态硬盘产业的一 个重大事件诞生了， 东芝发明了FLASH闪存芯片， 不过东芝当时并未重视，

反倒是Intel接过FLASH闪存 芯片的大旗，设计了NOR类 型闪存。随后，有创意的公司开始考 虑使用这一创新非易失性存 储器作为硬盘的可能性。

基于闪存的SSD1988年，一家美国PC销售 商公开世界上首款基于闪存 的固态硬盘设计原型， 该设计使用了Intel的NOR Flash芯片。 这款SSD采用IBM PC兼容插 卡设计，发售时更名为 simply Flashdisk, 1990年发售时有2MB, 4MB, 6MB和8MB 4个容量版本， 最高版本售价5000美元。 基本在同一时期，一家以色 列的Flash厂商M-Systems 设计了他们的基于闪存的固 态硬盘原型

,但是直到1995 年才推出商业化销售版本。

基于闪存的SSD1995, 以色列公司M-Systems推出了一款可称为现代SSD始祖的 一款产品，Fast Flash Disk (FFD-350)系列。 该产品的最突出设计就是使用3.5英寸硬盘兼容外形和SCSI接口, 该系列产品容量从16MB到 896MB,售价也是以万美元开算。 由于固态硬盘出众适应恶劣使用环境能力，也不需要DRAM类SSD 的后背电源，它主要用于军事、航空领域。

九十年代初的SSD在上世纪90年代初，Flash闪存并没有像现在大规模的使用，价格 比较高昂，能量产的也屈指可数，访问速度也远不如基于DRAM的 固态硬盘。所以在高速访问数据速度的大规模服务器领域基于 DRAM的SSD还是主角。

降低SSD的价格门槛有先人奠定了现代SSD的结构框架，FLASH闪存也随 着数码相机等消费电子产品的大量普及降价到一个合 理范围，SSD普及化和杀价的工作就要交给我们的台 湾同胞了。 2003年，我国台湾公司创见发布了一系列SSD扩展模 块，模拟当时占PC市场主导的并口的 ATA IDE硬盘。 该产品相比传统的PATA硬盘体积上要"苗条"很多,使 用 44-pin PATA接口，容量从 16MB 到 512MB 。

该款产品"丰功伟绩"在于大大拉低了SSD的价格门槛， 基本型售价低于50美金，使得SSD第一次在价格上有 可能被个人消费者接受。

SSD走向主流市场2006年首次面向大众市场发布了SSD产品，2.5 英寸，32GB,使用了PATA接口，售价699美金。 该款产品目标明确就是替换桌面或者笔记本的传 统硬盘。

次年，SanDisk发布了自己的2.5英寸32GB SSD-SATA 5000。从这时起，厂商已经开始重视SSD市场和存储 卡市场的最大不同，开始使用磨损均衡技术来大 幅度提高SSD的可覆写寿命，使得SSD在寿命 上已经具备替代传统硬盘进行日常应用的能力。 此后，延续SSD的结构框架基础上，新制程闪 存颗粒和主控和接口进步，SSD从此开始真正 的走向主流化市场。

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