了解一顆固態(tài)硬盤首先要從主控入手，主控對于固態(tài)硬盤的影響絲毫不亞于閃存。

在固態(tài)硬盤以低價沖擊機械硬盤市場的背景下，固態(tài)硬盤的結(jié)構(gòu)也正在發(fā)生變化。除了原本就只出現(xiàn)在企業(yè)級型號中的斷電保護電路之外，SPI接口的獨立ROM芯片、外置DRAM緩存也因為成本的原因而被省掉了。

但無論發(fā)展到何時，主控都是固態(tài)硬盤不可或缺的一部分，而且會隨著閃存技術(shù)和固態(tài)硬盤市場的不斷發(fā)展，地位得到一步步的提高。為什么會有這種現(xiàn)象發(fā)生？主控對于固態(tài)硬盤到底有多重要？影響了固態(tài)硬盤的哪些方面？我們首先來了解主控的地位、功能和運作模式。

主控的地位：

顧名思義，主控就是固態(tài)硬盤的主控制器，一顆硬盤的大腦，相當(dāng)于手機中的CPU。每一塊硬盤都有它的主控，即便是機械硬盤也不例外，只是機械硬盤的性能基本已經(jīng)定型，而且全球也只剩下希捷、西數(shù)和東芝三家主要廠商，對主控的關(guān)注就遠不如豐富的固態(tài)硬盤產(chǎn)品。

你想我們買手機的時候第一個關(guān)注的是什么？選蘋果還是選安卓？然后確定了陣營之后，就該確定自己想要的產(chǎn)品檔次了，這個時候，CPU就是主要的參照點。比方說你是想要最強旗艦性能，那么驍龍855的機型了解一下，如果想找中端性價比，搭載驍龍660和驍龍710的機型都可以納入考慮的范圍。通過CPU就能大致確定候選的方向，然后再橫向?qū)Ρ葍r格、系統(tǒng)軟件。

那么到了選購固態(tài)硬盤的時候，主控也是大家最為關(guān)注的重點，一顆主控就能傳遞一個性能印象。固態(tài)硬盤的主控其實也有兩大陣營：原廠和其他。目前主要的閃存制造廠：三星、東芝、美光、海力士，再加上剛剛和美光分家的英特爾，都同時生產(chǎn)原廠固態(tài)硬盤產(chǎn)品。

它們既是運動員又是裁判員，在競爭中自然是占了很大的便宜。不過目前很多原廠固態(tài)硬盤也不再使用完全自主研發(fā)的主控芯片了，比如英特爾545s和660p/760p、美光的BX500、MX500，使用的都是臺灣慧榮的主控。再比如說東芝的TR200，名義上它使用的是東芝自家的TC58NC1010GSB，其實仔細一看，還是群聯(lián)PS3111的底子。

閃存原廠固態(tài)硬盤使用第三方提供的公版主控，并不是說主控不重要，恰恰相反，隨著閃存技術(shù)的迭代，固態(tài)硬盤性能的提升，當(dāng)然還有成本壓力的因素，要做好一顆主控以及與它搭配的固件，存在相當(dāng)大的難度。 (既要馬兒跑，又不愿給馬兒吃草)

英特爾有一些高端的型號會直接使用簡化后的企業(yè)級主控，這樣雖然減少了重復(fù)研發(fā)成本，但高規(guī)格的主控在制造成本上并不低。而且現(xiàn)在家用固態(tài)硬盤和企業(yè)級固態(tài)硬盤的性能調(diào)教方向上已經(jīng)出現(xiàn)了很大的分歧，企業(yè)級追求性能一致性，而家用固態(tài)硬盤則因為讀寫負載不均衡而需要更高的短時爆發(fā)力，所以企業(yè)級的那一套設(shè)計方向在很多時候并不適合家用固態(tài)硬盤的硬件底子和使用方式。

現(xiàn)在除了三星之外，各大閃存原廠都在一定程度上將主控設(shè)計和固件研發(fā)的工作委派給專門的主控供應(yīng)商，由它們在原廠的技術(shù)支持下，完成相關(guān)的主控和固件設(shè)計。最終，原廠固態(tài)硬盤產(chǎn)品會通過定制固件的方式，降原廠固態(tài)硬盤跟公版產(chǎn)品區(qū)分開來。

在原廠主控之外，常見的固態(tài)硬盤主控還有Marvell、群聯(lián)、慧榮、Realtek瑞昱(yù)、Maxiotek(云蓮)，包括VIA也有研發(fā)SSD主控的消息。

國產(chǎn)主控里有憶芯、國科微等等。通過主控的型號，就能大致的判斷采用它的固態(tài)硬盤大致處于怎樣的定位。

主控的功能和實現(xiàn)：

前邊我們羅列了一些常見的主控，現(xiàn)在回到主控的功能這個話題上來。為什么主控在固態(tài)硬盤中的地位如此重要呢？作為固態(tài)硬盤的'大腦'，它一方面要'能掐會算'，而且要'左右逢源'，更要'處事不驚'，聽起來是不是挺像古代的謀士呢？

先說'能掐會算'，這個是對主控最基本的功能需求。主控首先要有一個CPU，但又不僅僅是一個CPU那么簡單。

需要用到主控計算能力的地方有很多，比如FTL閃存映射表的結(jié)構(gòu)管理、閃存磨損均衡的規(guī)劃、垃圾回收時控制先讀取，再寫入，后擦除的步伐。一些定位比較高的主控通常會有多個CPU核心，分別用來執(zhí)行不同的任務(wù)，并且在多個核心之間還需要有一套協(xié)同的機制?，F(xiàn)在很多主控都使用了ARM的處理器架構(gòu)，通常選擇Cortex-R系列。

這個架構(gòu)和我們平時在手機上見到的A系列不同，R系列用于實時數(shù)據(jù)處理，在響應(yīng)速度上更有優(yōu)勢，汽車自動駕駛系統(tǒng)中使用的往往就是R系列，當(dāng)然我們的硬盤主控也用到了它。

再來說主控的左右逢源能力。主控一方面是固態(tài)硬盤的大腦，另一方面也處在大腦主機與閃存顆粒之間，起到一個搭橋的作用，一方面要跟主機溝通協(xié)作，接受和處理主機發(fā)來的命令，另一方面也要跟呆頭呆腦缺乏智能的閃存顆粒打交道，搞好底層數(shù)據(jù)存取的具體實現(xiàn)。對于主機端的溝通，主要難點在于節(jié)能特性的把握上，SATA鏈路節(jié)能可以降低功耗，提升筆記本電腦電池續(xù)航時間，同時也符合綠色環(huán)保的理念。但是SATA鏈路進出節(jié)能狀態(tài)的過程中需要主機和固態(tài)硬盤雙方的協(xié)同，稍有不注意就會導(dǎo)致卡頓甚至掉盤的惡劣情況出現(xiàn)。現(xiàn)在很多非原廠的主控為了減少麻煩，圖省事直接禁用了節(jié)能特性，也是一種不太自信的表現(xiàn)。

主控與閃存的溝通同樣很復(fù)雜。固態(tài)硬盤中的閃存通常被叫做RAW閃存，智能化程度很低，只能遵循特定的閃存接口，如Toggle或者ONFI進行訪問。而不同的閃存芯片在工作特性上有些千絲萬別的不同，這就需要主控去主動適應(yīng)閃存的特點。

單單要往閃存芯片中寫入一個數(shù)據(jù)就要通過給閃存芯片不同針腳施加各種高低電位，完成控制和傳輸指令的發(fā)出。這個過程如果仔細研究，絕對是個耗費腦細胞的工作，所以不要小看那些能夠自己研發(fā)主控或是給主控開發(fā)固件的攻城獅，絕對是高智商人群。主控要完成的功能還有很多，譬如溫度管理、SMART健康度報告、壞塊管理等等，絕非易事。

最后的'處事不驚'，則是對主控糾錯引擎以及斷電保護功能的要求。我們平時經(jīng)?？吹焦虘B(tài)硬盤標(biāo)注'支持LDPC糾錯'。LDPC糾錯實際上包含了硬判決和軟判決兩部分，前者在主控硬件內(nèi)有硬件加速實現(xiàn)，后者則需要結(jié)合主控的運算能力去加強糾錯效果。

和很多朋友想象中不同，閃存顆粒并不是只到了壽命末期才會出錯的，只是末期的出錯率更高一些。所以說主控糾錯引擎其實是始終在運作的，每一筆寫入和讀出的數(shù)據(jù)，都要經(jīng)過主控糾錯引擎的檢驗和處理。

斷電保護則是每一個固態(tài)硬盤主控都必須考慮的。過去我們講一顆固態(tài)硬盤帶不帶斷電保護，指的是固態(tài)硬盤是否有獨立的斷電保護電路，包括儲能電容、監(jiān)測電路和固件中的保護動作執(zhí)行邏輯。完整的斷電保護應(yīng)該包括運行時用戶數(shù)據(jù)保護以及DRAM緩存當(dāng)中元數(shù)據(jù)的保護。

消費級的固態(tài)硬盤因為成本和定位的因素，在應(yīng)對意外斷電的防護上只做到了防止掉盤的作用。比如在美光MX300上這樣一排小電容，容量上比較有限，只能保護FTL閃存映射表的安全，保護固態(tài)硬盤不掉盤就算完成使命了。

還有更多的固態(tài)硬盤，連一排小電容都沒有的，它們的斷電保護也并不是說就不存在。只是執(zhí)行起來比較被動，比如在閃存中給FTL映射表做多次備份，這樣一旦損毀還能有保底不至于徹底掉盤。再比如說定時的刷新FTL映射表到閃存中存儲，降低斷電產(chǎn)生的影響。

其他形式的主控：

除了固態(tài)硬盤之外，還有其他地方也會有類似的閃存主控存在，譬如eMMC、UFS閃存，就是自身集成了主控功能的芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)閃存的管理和讀寫指令的排序、解碼、執(zhí)行、回饋。

eMMC、UFS大都用于手機、平板當(dāng)中，因為這些設(shè)備運算能力不夠強大，需要存儲芯片能自己完成閃存管理等眾多功能。

總結(jié)：

硬盤的主要作用就是存儲數(shù)據(jù)，在固態(tài)硬盤當(dāng)中閃存承擔(dān)著記憶體的作用，而主控則是閃存的直接掌控者，處于頭腦的地位。

固態(tài)硬盤正朝著更大更快的方向發(fā)展，更大容量需要更新的閃存技術(shù)，如堆疊層數(shù)增長、TLC轉(zhuǎn)換QLC類型，這些會對主控的糾錯能力提出新的要求。更快的速度也要求主控能夠在NVMe協(xié)議下充分發(fā)揮低延遲特點，同時借助優(yōu)化的SLC緩存算法來最大限度提升爆發(fā)讀寫能力。

在使用相同主控的不同固態(tài)硬盤之間也會存在一定的差異，這是固件的影響力。但不管怎么說，主控為固件提供了一個發(fā)揮作用的舞臺，如果沒有主控的好底子，固件也將巧婦難為無米之炊。識主控看固態(tài)，感謝大家關(guān)注存儲極客，也歡迎大家通過私信告知我你所關(guān)心的固態(tài)存儲話題。