電腦里起的比雞早睡的比狗晚的部件：沒錯(cuò)，就是我硬盤了

王青 / 2019-01-24 09:1949243

不少朋友抱怨起得比雞早，睡的比狗晚。在電腦中也有一個(gè)苦逼的勞力——硬盤，它開機(jī)就工作，關(guān)機(jī)幾乎也是最后才斷電，不管你有沒有使用，它隨時(shí)都處在待命或后臺(tái)靜默工作中。

跟機(jī)械硬盤相比，現(xiàn)代的固態(tài)硬盤工作量更大，幾乎一刻也沒閑著，每隔數(shù)秒就會(huì)有一次FTL數(shù)據(jù)回寫閃存的操作。在操作系統(tǒng)當(dāng)中寫入或刪除文件，顯示完成之后固態(tài)硬盤還會(huì)有一段時(shí)間的后臺(tái)活動(dòng)。

今天我們就通過工作電流與功耗彼變化，試著分析下固態(tài)硬盤每時(shí)每刻都在做些什么。

通過USB測(cè)試儀能夠?qū)崟r(shí)顯示當(dāng)前USB供電功率，我們通過轉(zhuǎn)接線連接到固態(tài)硬盤SATA供電接口。包括東芝Q200在內(nèi)的幾乎所有SATA接口固態(tài)硬盤都只需要5V供電即可工作。

SATA信號(hào)線延長(zhǎng)后直接連接電腦SATA插槽。供電和數(shù)據(jù)線分離之后，我們就能在電腦上測(cè)試各種使用方式下固態(tài)硬盤的實(shí)時(shí)功耗。

數(shù)據(jù)讀寫：

首先是CrystalDiskMark，直接使用最大32GB測(cè)試區(qū)間。東芝Q200使用了MLC閃存，所以32G大文件下讀寫速度不會(huì)發(fā)生下滑，也方便了峰值功耗讀數(shù)統(tǒng)計(jì)。

順序讀取最高1.601瓦，順序?qū)懭胱罡?.965瓦，隨機(jī)讀寫最高2.360瓦，隨機(jī)寫入最高1.986瓦，單線程隨機(jī)讀取1.005瓦，單線程隨機(jī)寫入1.612瓦。

復(fù)制刪除：

將60GB的大文件復(fù)制到東芝Q200當(dāng)中，全程不掉速，峰值功耗1.92瓦。這里的寫入速度和功耗均比CrystalDiskMark測(cè)試值略低，這是因?yàn)閃indows的文件復(fù)制是單線程的，而CDM測(cè)試為多線程（QD32）。

MLC閃存的Q200在文件復(fù)制結(jié)束后實(shí)時(shí)功耗馬上恢復(fù)至待機(jī)功耗水平，而如果是普通TLC固態(tài)硬盤，在文件復(fù)制進(jìn)度條走完之后，高功耗水平還將維持一段時(shí)間，這是因?yàn)門LC固態(tài)硬盤有SLC緩存需要釋放，如果此時(shí)直接斷電就容易發(fā)生危險(xiǎn)。

隨后刪除掉60G的大文件，使用Shift+Delete跳過回收站直接徹底刪除，觸發(fā)Trim指令，原本存儲(chǔ)該文件的閃存單元將被擦除清空。

刪除文件后Trim隨之發(fā)送到固態(tài)硬盤，但閃存的擦除卻不是立刻開始的，而是大約延后了5秒鐘。東芝Q200應(yīng)該是利用了這5秒來判斷固態(tài)硬盤當(dāng)前是否空閑，避免影響到用戶使用（閃存的擦除操作會(huì)干擾同時(shí)進(jìn)行的讀取和寫入）。1.088瓦峰值功耗大約持續(xù)3秒就結(jié)束了，雖然擦除比寫入慢，但是閃存擦除的單位Block要比寫入時(shí)的單位Page大很多倍，所以總體來看擦除60G數(shù)據(jù)還是要比寫入60G更快。

格式化和安全擦除：

格式化有快速和慢速兩種。通常對(duì)東芝Q200的快速格式化能在三秒內(nèi)完成，峰值功耗1.5瓦。慢速格式化因?yàn)橛袑?shí)際的填零寫入，所以耗時(shí)長(zhǎng)功耗也高一些，最高1.892瓦。

反復(fù)的快速格式化并不會(huì)對(duì)固態(tài)硬盤產(chǎn)生實(shí)際的磨損。快速格式化相當(dāng)于對(duì)整塊固態(tài)硬盤的全部區(qū)域發(fā)送Trim指令，促使固態(tài)硬盤對(duì)全部閃存進(jìn)行擦除。

安全擦除相當(dāng)于過去的低格（當(dāng)然只是效果上接近，本質(zhì)是不同的），東芝Q200的普通安全擦除瞬間即可完成，檢測(cè)不到功耗波動(dòng)。增強(qiáng)型安全擦除會(huì)在刷新硬盤密鑰的同時(shí)對(duì)全部閃存進(jìn)行擦除，峰值功耗1.596瓦。

由東芝發(fā)明的閃存影響了全球所有人的生活方式。如今固態(tài)硬盤已經(jīng)進(jìn)入越來越多的電腦當(dāng)中，不僅帶來了更快的開機(jī)速度，更能令電腦享受到從百元安卓直換蘋果的流暢度升級(jí)。不過閃存先擦后寫的原理決定了固態(tài)硬盤工作的特殊性，避免非正常關(guān)機(jī)斷電和減少無謂的磁盤碎片整理，才能給固態(tài)硬盤創(chuàng)造一個(gè)良好的工作環(huán)境。

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