相较于传统的机械硬盘（HDD），固态硬盘（SSD）能让我们操作电脑时有如丝滑一般的体验。
除此之外，固态硬盘还解决了机械硬盘很多痛点，比如：噪声大、功耗高、重、不抗摔等。这主要是由于机械硬盘的机械结构注定了它不可能会发生质变，提高机械硬盘性能主要是靠提高盘片的转速，目前主流的机械硬盘是7200转，民用级别高的也有10000转到15000转，但高转速也意味着更大的噪音和更大的功耗，也对马达有更高的要求。这些都导致了机械硬盘连续读取速度很难超过200MB/s，4KB随机性能更是杯具。
机械硬盘的工作原理：
机械硬盘写入数据时，距离盘面3纳米左右的磁头会利用电磁铁来改变盘片上磁性材料的极性来记录数据，两种极性分别对应0和1。
理解不了的小伙伴们可以参照一下小朋友的磁性画板，画画时画笔头上的磁铁会将藏起来的磁粉吸到最上面来跟随磁铁的路径，由于磁粉是困在一个一个的小格子内，所以并不会一直跟随者笔头的磁铁走，而最终在画板上留下了图案。
机械硬盘读取数据的时候，磁头另一侧的读取器可以识别磁性材料的不同极性，然后还原成0和1。
机械硬盘的一块盘片被分割为若干个刺刀，磁道又细分为各个扇区，扇区是机械硬盘盘片存储的最小数据块，一般大小是512字节。
当我们想要读取机械硬盘里的数据时，必须要在电机的驱动下，找到对应的磁道，再转到对应的扇区才行，这样就会有十几毫秒的延迟。如果数据是分散存储的时候，读写的速度更会大幅降低，所以机械硬盘就会有磁盘整理这么一说。
固态硬盘的工作原理：
固态硬盘存取数据时就简单多了，比如存储数据时，数据会在主控芯片的控制下，经由缓存直接分配到闪存芯片中存储起来。
闪存芯片中最基本的存储单元就是浮栅晶体管，浮栅被二氧化硅包裹着和上下层之间绝缘，在断电时能够保存电子，当电子数量高于某一个值时就表示0，低于这个值时就表示1。
浮栅的工作原理很像水塔的自动上水原理，当水位低于临界值时，浮漂受到重力作用拉紧传感器，接通抽水机的电源，当水位高于临界值时，浮漂浮起松开对于传感器的拉力，电源断开停止抽水。其实抽水马桶也是类似的原理。
固态硬盘写入数据时，晶体管会被初始化，在P极加上一个电压，浮栅中原有的电子就会因为量子隧穿效应通过绝缘层逃逸出来，让浮栅中的电子数量低于某个值时就还原成1。
假如要写入0，就在控制极上加一个电压，让电子穿过绝缘层再注入浮栅中，当电子数量高于某个值时就表示0。
在读取时，主控其实并不知道浮栅中有多少电子。但可以通过往控制极加上一定大小的电压来判断是0还是1。控制极的电压越大N极间的电流就会越大。存储0的浮栅要比存储1的浮栅有多得多的电子，就会抵消控制极上的电压，所以控制极需要更大的电压才能导通存储0的两个N极。
实际上往往是在控制极上加一个中间值电压，如果两个N极导通了，就说明浮栅中电子较少，那么存储的就是1，如果没有导通，就说明浮栅中电子较多，那么存储的就是0。
传统的单阶存储单元SLC只有两种状态，只能保持一比特的数据，而多阶存储单元MLC、TLC和QLC可以有4~16种状态，一个单元可以保持2~4比特的数据。多阶存储虽然降低了固态硬盘单位容量的成本，但也降低了固态硬盘的寿命和性能。
综上所诉固态硬盘的缺陷也十分明显
随着时间的推移反复擦写数据浮栅的电子累计到一定程度就会抵消控制极上的电压，控制极导通两个N极的电压也会越来越大，当偏移超过一定程度就无法再分辨0和1了。
多阶存储单元更容易受到这种偏移的影响，因为多阶存储单元不同主题之间分得非常细。从SLC到MLC、TLC、QLC，它们总的擦写次数呈几何态递减。
所以相比于单位存储白菜价的机械硬盘，固态硬盘可谓是消耗品，机械硬盘反复擦写的次数多得多，而且机械硬盘断电后数据可以保持数十年，而固态硬盘通常断电1年左右就会因为浮栅中的电子衰减而彻底丢失数据。
可见大多数人认为固态硬盘寿命很短的隐忧是情有可原的
衡量固态硬盘寿命的是循环读写次数（PE），在固态硬盘的主控算法定义中修改一次才算一次真正的读写，比如一个480G的固态硬盘全盘写入了480G的数据后，才算消耗一次PE寿命。它的寿命计算公式如下图：
事实上固态硬盘的工作过程远比我们想象中的复杂，并不是我们下载了1G的数据，固态硬盘就完成了1G的写入，这样固态硬盘再牛逼也很快会报废。主控有一套算法去管理固态硬盘内的存储空间，这套算法也决定了固态硬盘的寿命。比如：当产生大量碎片和垃圾数据时，固态硬盘都需要经过擦除才能写入，而不是直接覆盖掉。算法也能确保读写数据的时候，让擦写次数多的区块尽量少用，而比较新的区块多用一点。
这也就是为什么厂商会有好几年的质保，固态硬盘也并不是那么菜。但细心的小伙伴们就会发现厂商在玩文字游戏，质保和TBW（总写入量）以先到为准，比如你的固态硬盘在十年内的TBW超过了规定值，那么10年质保就不算。所以固态硬盘的使用寿命还真不能片面地看PE。
实际上不管是PE，还是TBW，又或者是DWPD（企业固态每天全盘写入次数）固态硬盘厂商都是提供比较保守的数据，实际使用过程中寿命会比官方宣称高很多。上帝并不会把所有的好给予单个人或者单件物，机械硬盘和固态硬盘各有优势，但他们都无法做到绝对的安全存储，重要数据还是要多个篮子备份。
原文链接：https://baijiahao.baidu.com/s?id=1693768641303422729&wfr=spider&for=pc
