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技术干货:固态硬盘容量的小秘密

返回列表 来源: 发布日期: 2019.04.09
容量是用户购买固态硬盘要考虑的最重要指标。但固态硬盘到手后,细心的用户就会发现,硬盘的实际容量总是会低于标准容量10%左右。当用户遇到这个问题时,总是非常困扰:是不是厂商偷工减料了呢?别的型号会不会容量多一些呢?或是硬盘本身是否存在问题?又或是有什么不兼容的情况呢?

其实,用户大可不必担心,10%左右的容量差是正常的情况,事实上容量其实并没有减少,仅仅是计算习惯的不同所引起的差异而已。这里我们以容量最常见的128GB Agrade睿达mSATA固态硬盘来举例说明:

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(图一)Agrade睿达 mSATA SSD PS36 128GB 外观

我们看到,蓝框中的128GB,就是厂商声称的容量,即标准容量。

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(图二)Agrade睿达 mSATA SSD PS36 128GB DiskGenius 分区信息

硬盘需要分区然后格式化才能正常使用,我们使用最常用的分区工具DiskGenius,可以看到红框中分区容量是119.2GB。

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(图三)Agrade睿达 mSATA SSD PS36 128GB Windows 7系统中的磁盘信息

分区格式化完成后,我们用WINDOWS查看磁盘属性,可见看到,红框中还是分区容量119GB,而绿框中出现了一个容量数值,是用Byte(字节)来表示的,数值是128,034,271,232 字节,这个就是格式化容量。


下面我们来简单地解释一下:
格式化容量=128,034,271,232 字节,按人们的日常习惯来计算,
1GB=1000MB 
1MB=1000KB 
KB=1000(字节),
那么理所当然是128GB,这样计算简单,方便,直观,并且符合一般的习惯。

那么,分区容量又是怎么计算的呢,大家都知道,计算机使用二进制,没有办法采用日常习惯的10进制,100进制,1000进制,只有采用最接近的2的10次方=1024来计算,
即1GB=1024MB 
1MB=1024KB 1KB=1024(字节),
计算机只能采用并且必须采用这种方式。

于是,分区容量一定会低于格式化容量,那么低多少呢,我们来计算一下:
1000x1000x1000 /1024/1024/1024= 0.931
分区容量=0.931x格式化容量,而标准容量基本=格式化容量。

所以,我们在分区时看到的容量,应该是标准容量数值的0.931倍,那么我们这款睿达mSATA 128GB SSD的分区容量是128x0.931=119.168GB,与我们上面看到的数值119.2GB完全一致。

到这里,我们终于明白容量为什么会“少”了,也知道会“少”多少,用户明白了这点,不但可以免除不必要的担心,并且,在选购硬盘时,更能做到心中有数,根据自己容量的需求选购合适的型号,不会造成购买到的型号因为容量不够而不能使用,而造成不必要的困扰。

小提示:
1、容量客观上并没有“少”,更没有消失,仅仅是因为计算的方式不同,而造成主观上数值表示的不同而已;
2、所有固态硬盘,包括各种内存卡,电子盘,都是这样的情形,并且,我们惯常使用的机械硬盘也是完全一样。
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(图四)常见固态硬盘容量对比表

上面列出了常用固态硬盘的容量详表,事实上这是最理想的状况,而固态硬盘因为特殊的原因还需要有一些少量的预留空间,我们下一期再进行讨论。

固态硬盘的分区容量=标准容量x0.931,这是一种最理想的状况,事实上用户可使用的容量一般情况下是低于这个容量的,这是因为固态硬盘本身的需要,会预留一部分空间作为特定目的使用。

2.5SATA

固态硬盘由主控芯片和FLASH闪存芯片两大部分组成,主控必须执行许多特定的任务才能保证FLASH芯片的正常工作,这些任务大都需要一定的存储空间才能实现,比如:FLASH芯片的原始坏块空间、未来坏块预留空间、垃圾回收交换空间、磨损平衡缓存空间,都会占用一定的储存空间,作为用户,我们可以不必关心预留空间是多少,只须关心最终可使用的容量是多少即可。
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预留空间的原则是,保留足够的空间供必须的使用,同时不预留过多的空间避免浪费,于是,预留空间多少,即最终用户可使用容量是多少,跟FLASH芯片本身的类型和品质息息相关:

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A、FLASH闪存采用SLC、MLC芯片,并且达到优选品质的情况下,如上期的例子,Agrade(睿达)全系列产品都采用最高品质的SLC、MLC原装正品闪存芯片,所以可以仅预留最少的空间,达成用户可使用容量的最理想状态。
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B、FLASH闪存采用普通MLC芯片,所以预留空间会略多,事实上,这是大部分厂商使用MLC闪存时的默认状态。
Agrade(睿达)一项特色是支持用户个性定制,以适用工业存储用户特殊的需求,所以完全支持容量定制,我们就以Agrade(睿达)ST40 128G固态硬盘,来特意减少容量,定制到默认状态看一下具体的情况。
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我们可以计算出:MLC闪存默认状态,分区容量约=0.92x标准容量
C、绝大多数情况下,固态硬盘是使用品质欠佳,当然也是最廉价的TLC,或QLC闪存芯片,这类芯片本身固有的特性,因为结构最复杂,所以读写的速度最慢,同理寿命最低,也最容易出错,这些都是工业存储最不可容忍的,所以只在低端消费市场使用。
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这类固态硬盘的容量事实上会让很多用户困惑,比如,为什么是120G,而不是正常的128G,因为FLASH芯片的容量总是2的n次方,那么基于FLASH的固态硬盘容量也应该是2的n次方,如64、128、256......才对,而不会是120G这种奇怪的容量,那么问题在哪里呢?
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答案是,TLC、QLC这类硬盘必须要求最大的预留空间才能正常工作,比我们上面A B类还多需要7%左右的预留空间。一部分是因为最容易出错,需要额外的复杂纠错机制才能保证数据的正确性,另一部分是因为速度的原因,需要额外的缓存空间,因此,这类固态硬盘128G的FLASH只能有120G的标准容量,以此类推:比如60G(非64G)、120G(非128G)、240G(非256G)、480G(非512G)、960G(非1024G)。

下图是120G的容量情况:

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