揭秘：80后研制出世界最快硬盤

一塊切糕數(shù)百元，和切糕大小差不多的硬盤卻要3萬元！這究竟是什么樣的硬盤得這么貴。最近國(guó)內(nèi)報(bào)道兩位80后創(chuàng)業(yè)者研制出世界最快硬盤，高達(dá)1500MB/秒的讀寫速度、每秒I/0讀寫次數(shù)多達(dá)31萬次。這樣的速度是怎樣的概念呢？我們舉一個(gè)例子：臺(tái)式機(jī)電腦的機(jī)械硬盤讀寫速度100-200MB/秒、每秒的I/0讀寫次數(shù)無法逾越1000次。

什么樣的硬盤能有這么快的速度呢？它又是如何達(dá)到這樣的驚人性能。

比切糕還貴 揭秘80后研制世界最快硬盤

切糕是古代軍糧，硬盤則是現(xiàn)代高科技產(chǎn)物，價(jià)格有天壤之別理所當(dāng)然。我們從照片中能看到，兩位80后創(chuàng)業(yè)者研制的硬盤和大家見到的傳統(tǒng)硬盤不一樣，這些外觀怪異的硬盤叫固態(tài)硬盤。即便如此，網(wǎng)友們對(duì)它們還是感到相當(dāng)陌生，原來它和我們見到的家用固態(tài)硬盤還不一樣。

我們使用的普通家用固態(tài)硬盤目前發(fā)展到第三代，以三星840PRO、OCZ Vector、浦科特M5P等家用固態(tài)硬盤為翹楚，最大讀寫速度不過570MB/秒、每秒I/O寫入次數(shù)10萬次左右。兩位80后研制的固態(tài)硬盤是我們家用固態(tài)硬盤的三倍左右性能，也許固態(tài)硬盤廠商該好好考慮收納這兩位天才。

兩位80后創(chuàng)業(yè)者發(fā)明的固態(tài)硬盤，全名叫PCI-E原生固態(tài)硬盤，和我們平常見的固態(tài)硬盤外觀不一樣，它的外形和顯卡頗為相像，但是兩種類型固態(tài)硬盤的工作原理是相通的。

普通家用SSD（左）和PCI-E SSD（右）

無論是家用還是PCI-E原生固態(tài)硬盤，它們都是在一個(gè)PCB板上，布置一個(gè)主控通過算法固件控制多個(gè)閃存進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。除了外觀不同，他們的接口也不一樣，PCI-E原生固態(tài)硬盤是插在顯卡插槽上，家用固態(tài)硬盤是插在大家常見的SATA接口。

讀寫速度最快不代表技術(shù)含量最高，下面我們對(duì)硬盤的種類進(jìn)行盤點(diǎn)，方便大家深入認(rèn)識(shí)PCI-E原生固態(tài)硬盤，我們?cè)诤竺孢€將為您分析PCI-E原生固態(tài)硬盤的開發(fā)難度、成本、性能等等。

并非固態(tài)SSD 哪種硬盤最難開發(fā)

我們普通消費(fèi)者認(rèn)為速度最快的硬盤，它的技術(shù)含量可能最高。事實(shí)并非如此，在硬盤行業(yè)有兩種類型的硬盤的技術(shù)含量是僅次于CPU，它們并不是固態(tài)硬盤，而是機(jī)械硬盤?；蛘哒f，硬盤的容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)比速度更難提高，大家只要看看SSD的容量和它所付出的成本就知道此話是否成立。

貴有貴的理由：

兩位80后創(chuàng)業(yè)者研制的PCI-E原生固態(tài)硬盤的容量為1TB，價(jià)格為3萬元；家用固態(tài)硬盤的最大容量為512GB，價(jià)格為2500元；而機(jī)械硬盤的最大容量已高達(dá)4TB硬盤，價(jià)格為1280元。

固態(tài)硬盤呈現(xiàn)用戶越高級(jí)、速度越快、容量越大、價(jià)格越貴；機(jī)械硬盤則是用戶最普遍、速度最慢、容量最大、價(jià)格最便宜。下面由筆者為大家盤點(diǎn)四種類型硬盤：

注：SSD即固態(tài)硬盤的英文譯名縮寫。

1、技術(shù)含量最高的硬盤--混合硬盤

能否終結(jié)SSD 希捷新一代750GB混合硬盤評(píng)測(cè)

混合硬盤以機(jī)械硬盤為盤體，結(jié)合SSD的特性，它的外觀和普通筆記本硬盤幾乎沒有區(qū)別。如果說機(jī)械硬盤的開發(fā)難度大，那么混合硬盤的開發(fā)難度更大。它的難度之大在于如何設(shè)計(jì)算法，讓機(jī)械硬盤和SSD部分有效結(jié)合，建立防錯(cuò)校驗(yàn)機(jī)制，避免數(shù)據(jù)丟失。

關(guān)于兩位80后研制最快硬盤的相關(guān)報(bào)道著重提及到算法設(shè)計(jì)，實(shí)際上無論是國(guó)際最大的硬盤廠商，還是兩位80后創(chuàng)業(yè)者，他們不約而同把算法設(shè)計(jì)放到了最重要的位置，甚至比產(chǎn)品本身更重要。

2、開發(fā)難度第二大--機(jī)械硬盤

讀寫超過190MB/s 希捷4TB硬盤詳盡測(cè)試

在混合硬盤誕生之前，機(jī)械硬盤是開發(fā)難度最大。它基于機(jī)械結(jié)構(gòu)，需要由伺服馬達(dá)高速運(yùn)轉(zhuǎn)來驅(qū)動(dòng)盤片來讀寫數(shù)據(jù)。它的核心部分是盤片，技術(shù)含量最高，僅次于CPU的晶圓。

3、開發(fā)難度第三大--PCI-E接口SSD

PCI-E接口的SSD分為原生和橋接兩類，具備超高速讀寫性能和異常強(qiáng)悍的隨機(jī)讀寫性能，它們主要應(yīng)用在企業(yè)級(jí)領(lǐng)域。它們由主控、閃存芯片、緩存（橋接芯片）組成。令人遺憾的是，我國(guó)無法自主生產(chǎn)PCI-E接口固態(tài)硬盤的主控部件。

4、相對(duì)開發(fā)難度最小--普通家用SSD

全新主控破土而出 OCZ Vector SSD首測(cè)

結(jié)構(gòu)相對(duì)要簡(jiǎn)單一些的家用SSD毫無疑問是墊底的，它和PCI-E原生SSD的工作原理相通，區(qū)別在于它采用SATA接口的主控芯片。目前國(guó)產(chǎn)家用SSD廠商不下5家。

我國(guó)無法自產(chǎn)家用SSD的主要部件，但已經(jīng)具備一定的主控研發(fā)和生產(chǎn)水平，難關(guān)在于主控的可靠性以及算法匹配上，前者屬于硬實(shí)力難題，后者屬于軟實(shí)力難題。

為何兩位創(chuàng)業(yè)者選擇PCI-E SSD？

機(jī)械硬盤屬于極為精密儀器，創(chuàng)業(yè)者難以靠拿來主義拼裝；家用SSD的速度慢，無法滿足企業(yè)級(jí)用戶的需求，且它的利潤(rùn)小難于支持起步階段的小企業(yè)生存；PCI-E SSD具備前兩者所沒有的優(yōu)點(diǎn)，PCI-E接口SSD的開發(fā)相對(duì)要簡(jiǎn)單一些，PCI-E橋接SSD實(shí)現(xiàn)的速度更快，為什么兩位80后創(chuàng)業(yè)者沒用采用，而是采用PCI-E原生方案呢？

1TB PCI-E橋接SSD完全拆解

PCI-E橋接SSD也許是真正意義的變形金剛，它實(shí)際上是由一款存儲(chǔ)卡和2/4/8甚至16塊小型固態(tài)硬盤組成的超級(jí)磁盤陣列系列，說到這里，網(wǎng)友已經(jīng)明白過來了，靠這么多固態(tài)硬盤組成磁盤陣列，速度能不快么！確實(shí)很快，我們測(cè)試過的兩款國(guó)產(chǎn)2TB/1TB PCI-E橋接SSD速度都超過2500MB/秒。[!--empirenews.page--]

PCI-E橋接SSD有一道難過的坎，它需要具備一定規(guī)模的SSD廠商方可解決，就是它的前提得能生產(chǎn)小型固態(tài)硬盤，即家用SSD，它可能是SATA接口，也可能是mSATA接口。這顯然不是兩位80后創(chuàng)業(yè)者短期所能具備的客觀因素。

圖中SSD可分辨它采用PCI-E原生架構(gòu)（圖片來源新浪）

因此兩位80后創(chuàng)業(yè)者選擇PCI-E原生固態(tài)硬盤作為突破口。這是一個(gè)明智的選擇，它適合單兵作戰(zhàn)的創(chuàng)業(yè)者。他們可以通過采購(gòu)主控、閃存、PCB板來研制生產(chǎn)PCI-E原生SSD。

PCI-E SSD的成本構(gòu)造

這里還涉及一個(gè)成本問題。PCI-E SSD的成本主要由零部件成本、銷售周期成本、售后成本三部分組成。一方面是核心部件，諸如主控、閃存占據(jù)70-80%的成本；其次是PCI-E SSD的銷售周期長(zhǎng)，需要較高的利潤(rùn)分?jǐn)偝杀荆黄浯问蔷S護(hù)和恢復(fù)數(shù)據(jù)的售后成本高，企業(yè)用戶要求快速、等不得，這意味它們得掏更多的錢。

我們可想而知兩位80后創(chuàng)業(yè)者的前期資金投入也不少，但這不是它們遇到的最大難題。他們遇到的最大難度恐怕要數(shù)算法設(shè)計(jì)和架構(gòu)。說起算法，廣大網(wǎng)友也許感到陌生，算法設(shè)計(jì)寫入封裝主控芯片之后，它就是我們俗稱的固件，英文為“Fireware”。

1.5GB/秒就世界最快？當(dāng)然不是

普通家用SSD的速度之所以慢，是因?yàn)槠溟W存通道數(shù)最多只有8條；而PCI-E原生SSD一般配備32條通道，它的性能是普通家用SSD的3-4倍。另外一個(gè)重要原因，SATA接口最多支持600MB/秒的速度，而PCI-E 2.0 8X就可以支持8GB/秒的速度，PCI-E 3.0 16X可以支持高達(dá)16GB/秒的速度，它們輕易突破SATA3.0的速度限制。

那么1500MB/秒的讀寫速度就能稱之為世界最快？當(dāng)然不是，筆者測(cè)試的兩塊PCI-E橋接SSD，最大讀寫速度就超過2700MB/秒。

筆者經(jīng)過多方網(wǎng)絡(luò)資料查詢得知，原來兩位80后創(chuàng)業(yè)者研制的SSD分成四個(gè)系列產(chǎn)品，除了為客戶定制的產(chǎn)品，還分成Q300/500/700系列，其中Q300的性能比較低，Q500注重可靠性，Q700是旗艦型產(chǎn)品，它的最大讀寫速度高達(dá)12GB/秒。

如果以PCI-E SSD為限定范圍，Q700不是世界最快也是最快之一的硬盤。下面就由筆者為大家展示PCI-E SSD的獨(dú)特魅力。

2TB PCI-E SSD完全拆解

2TB PCI-E SSD的8個(gè)mSATA SSD

筆者測(cè)試的2TB PCI-E SSD，使用的是橋接芯片，并非原生PCI-E接口，它的架構(gòu)較之PCI-E原生SSD要簡(jiǎn)單得多，它由一個(gè)存儲(chǔ)卡加上8個(gè)mSATA SSD組成。

● CrystalDiskMark

CrystalDiskMark是一款簡(jiǎn)單易用的硬盤性能測(cè)試軟件，但測(cè)試項(xiàng)目非常全面，涵蓋連續(xù)讀寫、512K和4KB數(shù)據(jù)包隨機(jī)讀寫性能，以及隊(duì)列深度（Queue Depth）為32的情況下的4K隨機(jī)性能。隊(duì)列深度描述的是硬盤能夠同時(shí)激活的最大IO值，隊(duì)列深度越大，實(shí)際性能也會(huì)越高。

2TB PCI-E SSD的CrystalDiskMark測(cè)試

從CrystalDiskMark測(cè)試看，2TB PCI-E SSD的持續(xù)讀取速度達(dá)到1599MB/s，而持續(xù)寫入速度也達(dá)到1412MB/s。雖然這個(gè)數(shù)值離1500MB/秒比較近，不過我們一般說某款的讀寫速度不是以這個(gè)為標(biāo)準(zhǔn)，而是以下面的測(cè)試軟件測(cè)出的數(shù)值為標(biāo)稱數(shù)值。

● ATTO Disk Benchmark

ATTO Disk Benchmark是一款優(yōu)秀且免費(fèi)的磁盤基準(zhǔn)測(cè)試軟件，支持對(duì)穩(wěn)定性/突發(fā)性傳輸速率進(jìn)行讀寫測(cè)試，適用于常規(guī)硬盤、RAID、USB閃存盤、移動(dòng)存儲(chǔ)卡等產(chǎn)品的讀寫性能測(cè)試。

2TB PCI-E SSD的ATTO 隊(duì)列深度4測(cè)試

2TB PCI-E SSD在ATTO DiskBench 隊(duì)列深度4測(cè)試中，最大讀取速度達(dá)到2565MB/秒，寫入速度達(dá)到2776MB/秒。

PCI-E接口具備得天獨(dú)厚的帶寬優(yōu)勢(shì)，只要主控的性能足夠強(qiáng)勁，它的讀寫速度速度達(dá)到12GB/秒水到渠成。我們看到的諸如1500MB/秒、2700MB/秒級(jí)別的PCI-E SSD，它采用的是入門級(jí)主控，1TB的價(jià)格在2.5-3.5萬元不等。

我們根據(jù)有限的資料報(bào)道，兩位80后創(chuàng)業(yè)者研制的1TB固態(tài)硬盤，它是由64顆16GB閃存組成，實(shí)際上這1TB并不是可以使用的容量。這1TB閃存當(dāng)中有一部分被用作空白區(qū)域，主要用于垃圾回收、壞塊管理以及耗損均衡等，另外還有一部分區(qū)域用于奇偶校驗(yàn)。

這就是前面的兩位80后創(chuàng)業(yè)者強(qiáng)調(diào)的另一個(gè)核心難題--架構(gòu)，1TB閃存如何在兩部分區(qū)域進(jìn)行分配是一門大學(xué)問。

算法設(shè)計(jì)高手 值得佩服和鼓勵(lì)

當(dāng)我們看完全文，有網(wǎng)友可能已經(jīng)看出名堂，這兩位80后創(chuàng)業(yè)者的核心技術(shù)在哪里？他們所有的核心部件都是采購(gòu)第三方的產(chǎn)品！實(shí)際上兩位80后創(chuàng)業(yè)者遇到的問題，也是我們所有國(guó)產(chǎn)SSD廠商遇到的問題，直接關(guān)系到國(guó)家產(chǎn)業(yè)。

閃存卡、優(yōu)盤、固態(tài)硬盤的內(nèi)部構(gòu)造（工作原理相通）

SSD產(chǎn)業(yè)之痛

表面上看，SSD的結(jié)構(gòu)原理和優(yōu)盤一樣簡(jiǎn)單，但我們的優(yōu)盤產(chǎn)業(yè)的存在問題延續(xù)至今已10年有余，一衣帶水自然也影響到SSD。SSD的三大核心部件：主控、閃存、緩存，我們國(guó)家沒有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。[!--empirenews.page--]

PCI-E原生SSD的結(jié)構(gòu)是不是很簡(jiǎn)單（圖片來源于Anandtech）

一方面，閃存行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，更新?lián)Q代頻繁，對(duì)制造工藝設(shè)備要求極其苛刻，在這方面，我們國(guó)家還面臨先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備禁運(yùn)的問題；其次我們?nèi)狈ο嚓P(guān)的研發(fā)生產(chǎn)人員。所幸三星在西安建設(shè)10nm閃存工廠，有利于我國(guó)閃存產(chǎn)業(yè)的日后發(fā)展，培養(yǎng)后備研發(fā)生產(chǎn)人員。

另一方面，我國(guó)的硬盤主控基本屬于空白，雖然我們已具備一定的ARM處理器生產(chǎn)研發(fā)能力，但是存儲(chǔ)器的主控對(duì)可靠性要求極嚴(yán)，手機(jī)所用的國(guó)產(chǎn)ARM處理器轉(zhuǎn)換成硬盤存儲(chǔ)器并非一日之功，其路漫長(zhǎng)遙遠(yuǎn)。

主控、閃存、緩存三大核心部件

兩位創(chuàng)業(yè)者之痛

可見兩位80后創(chuàng)業(yè)者的核心技術(shù)并不在硬件上，而是在于軟實(shí)力--算法設(shè)計(jì)。經(jīng)過四年的錘煉，兩位80后創(chuàng)業(yè)者已經(jīng)是算法設(shè)計(jì)的高手，就這本事，兩人的價(jià)值已不止2000萬元人民幣的投資。

他們對(duì)SSD的執(zhí)著和熱情，值得我們欽佩和鼓勵(lì)，而且他們選擇PCI-E SSD作為突破口的方向也是正確，因?yàn)榧矣肧SD的競(jìng)爭(zhēng)過于激烈，利潤(rùn)攤?。粰C(jī)械硬盤顯然不是兩個(gè)人之力就可以解決。

他們面對(duì)國(guó)際和國(guó)內(nèi)的SSD巨頭，生存壓力極大， 企業(yè)級(jí)用戶對(duì)數(shù)據(jù)安全極其看重，正如他們所說：“錢不是問題，數(shù)據(jù)最重要。”幾個(gè)人組建公司難于承載如此巨大的信用，它的背后必然需要一個(gè)龐大的硬件工廠來維系這種可靠的信用。

注：我國(guó)SSD廠商均有一定的歷史沉淀，其前身或?yàn)閷I(yè)的存儲(chǔ)制造商，比如優(yōu)盤廠商，又或者國(guó)防院校背景，背后有一定國(guó)家和地方的支持。

出路何在？

我們國(guó)家的幾家SSD廠商，其實(shí)有一家是具備一定的國(guó)防院校背景和國(guó)家扶持的。隨著我國(guó)工業(yè)/軍事對(duì)快速存儲(chǔ)的龐大需求，PCI-E SSD能有廣闊的應(yīng)用空間。在國(guó)家層次上，有一樣?xùn)|西要比數(shù)據(jù)安全更重要，它不是國(guó)外SSD廠商所為具備的。大浪淘沙，希望兩位80后創(chuàng)業(yè)者能在日后大放異彩，為我們國(guó)家的SSD產(chǎn)業(yè)做杰出貢獻(xiàn)。