硬碟殺手SSHD混合碟評測：發展演進到架構解析，與純SSD混戰拚速度

章節目錄：

第一章：SSHD發展太慢是敗筆，產品價格兩樣情

第二章：混合碟的加速基礎就是學習，微軟亦為SSHD推手

第三章：智慧學習就是監控你，快取未必大就是美

第四章：選對軟體才能看見效益，概觀效能SSD輕鬆勝

第五章：SSD、SHD僅數秒之差，改觀就別再困惑

SSHD加速基礎就是學習

前面談論到固態混合硬碟應用彈性，以及每GB儲存成本等面向內容，其重點在於相同花費代價下，使用者可以得到怎樣的結果。接著進一步來探討其架構特性，還有真實應用面的兩三事，來看它究竟是何以達成加速效果。

延遲反映的即為速度

無論是固態硬碟，或者固態混硬碟，還有其他土砲混合等解決方案，都脫離不了「快閃記憶體」。傳統硬碟存取性能表現，通常取決於主軸馬達轉速，以及所採用碟片的磁錄密度規格。無論規格如何，都無法跳脫資料散落在碟片各處，磁頭懸臂檢索資料得疲於奔命移動，導致延遲時間較高的限制。

再者，碟片用來紀錄資料的磁軌，受制於碟片屬於圓形設計，每圈長度與可規畫磁區數量都不同。由於主軸馬達轉速屬於恆定設計，因此存取速度會有內外圈落差，無法提供相近甚至是一致的表現。基於種種機械動作的物理限制，即便性能也持續提升，仍然無法追上固態硬碟。

當前普遍採用的快閃記憶體，大多屬於NAND Flash架構類型，廣泛應用在固態硬碟、記憶卡等裝置上。其結構沒有機械元件，內部是由電晶體構成陣列，透過電壓與電流控制閘極狀態，來達成資料紀錄或讀取動作。特點是延遲時間短，不到硬碟硬碟的2%或更短，存取速度快而且趨近線性。

磁碟I/O成為效能瓶頸

快閃記憶體誕生於1984年，過去除了應用在記憶卡產品上，也少量以儲存裝置型態應用在工業電腦、航太設備等環境。現今所謂的固態硬碟（Solid-State Disk），特別是長2.5吋、9.5mm、SATA介面這模樣的，是在2000年代後期才出現。嚴格說起來，固態混合硬碟起源時間相近，只是量產上市相差一段時間。

要說固態混合硬碟就不得不提到微軟，Windows Vista開發設計之初，即構思以快閃記憶體來為硬碟加速。因為在當年，處理器已經發展至一定性能階段，系統使用中有不少時間，都是在等待硬碟餵食與寫入資料。也就是說，磁碟I/O總是跟不上處理器速度，這議題過去曾經常被討論到。

微軟亦為SSHD推手

當年已經有USB隨身碟，微軟發想應用之一ReadyBoost，就是透過它存放快取檔案。藉由分散硬碟存取負載量，改善的是系統執行流暢度，並無法提升硬碟存取速度。其實在相近年代，Intel也為Centrino筆電平台，設計出效用相似的TurboMemory，該產品猶如現今mSATA固態硬碟前身。

▲以HD Tune Pro測試為例，在存取時間項目可看到固態硬碟是0.163ms，多數個人用硬碟則在12ms以上，兩者差距達73.6倍之多。顯示純電子運作的固態硬碟，在資訊檢索搜尋等動作上，勢必遠遠優於機械結構的硬碟。

▲隨著固態硬碟普及，ReadyBoost逐漸逐漸失去應用價值，畢竟透過USB隨身碟為系統加速，還存在傳輸介面速度、裝置性能等變數影響。當系統使用一定性能固態硬碟時（Windows判定依據以4K速度為主），反而會拒絕提供ReadyBoost功能，以避免造成反效果。

有效改善儲存裝置存取性能，是微軟計畫中的一部分，當年如Seagate等廠商都曾參與。這亦即是固態混合硬碟的前身，為硬碟加入快閃記憶體，用以儲存特定快取作用的檔案，如此便能改善硬碟速度。只不過其推廣時程推延許多，早年只有Seagate推出Momentus 5400 PSD，這款近乎實驗性的產品。

同為SSHD但架構有別

時至今日，Seagate、Toshiba、WD等3大硬碟廠，都已經有固態混合硬碟產品。Seagate與Toshiba設計方案，是在既有硬碟電路板上，加入快閃記憶體與必要的控制器，並搭配相關的韌體層功能。其特點是無須驅動程式，或者特定應用軟體搭配，消費者真實操作使用程序，和傳統硬碟完全相同。

WD方案則是具有混血色彩，整合在電路板的元件並非一般快閃記憶體，而是來自SanDisk的iSDD。這是和eMMC相似的產物，內建固態硬碟控制器，並且採用小型化封裝生產。使用時還得安裝ExpressCache軟體套件，方可構成固態混合架構，但真實使用體驗異於前述方案。

我們過去也曾經介紹過土砲Hybrid硬碟議題，像是來自Marvell磁碟控制器的HyperDuo，還有Intel晶片組Intel Smart Response Technology等。這2種磁碟控制器附加功能，都是由韌體層與軟體配合控制，使用者必須參與部分組建設定動作，WD方案看來猶如這的翻版。

重複率為熱檔判定依據

前述各方案，運作原理大同小異，都是透過控制核心監控硬碟讀取動作來達成。對於經常讀取且耗時的資料，會自動將其標記為熱檔，並且從硬碟讀取至快閃記憶體製做成熱檔（快取檔）。熱檔判定基本依據普遍是短時間內使用3次，而且以可執行程式之類檔案為主，各家實際演算法、判定標準不盡相同。

共通特性是系統再次檢索相同檔案時，控制核心能直接從快閃記憶體內讀取出來，如此達成加速系統開機，以及縮短應用程式啟動執行速度目的。這些方案主要是用來改善硬碟的讀取速度，熱檔標記與快取製作都是在背景自動執行，使用者是無以察覺其執行動作。

下一頁：智慧學習就是監控你，快取未必大就是美