固态硬盘性能优化提升技术与方法探究

李庆

[摘 要]固态硬盘（SSD），与传统机械硬盘（HDD）相比，通过使用闪存，固态硬盘能够即时访问和加载文件和应用程序，可以提供更快速、更节能、更可靠的数据存储体验。如今，固态硬盘已成为新装机必备之选，同时不少旧台式机和笔记本也可以通过加装SSD进行升级，提高电脑运行速度。但装上SSD并不意味着完全释放速度优势，要最大化发挥固态硬盘的性能，合理的优化设置必不可少，本文就从多个方面，探究优化提升固态硬盘的技术与方法。

[关键词]SSD;4K对齐;TRIM;AHCI;固件

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.24.070

[中图分类号]TP333.35[文献标识码]A[文章编号]1673-0194（2019）24-0-02

0     引 言

SSD固态硬盘已成为当前新装机必备之选，同时许多旧台式机和笔记本可以通过加装SSD固态硬盘进行升级，从而大幅度地提升电脑的运行速度。但是，不当的使用方法也会极大地影响SSD的性能和寿命。要最大化发挥固态硬盘的性能，合理的优化设置必不可少。比如固态硬盘的4K对齐，打开AHCI，打开Trim指令，禁用不必要的操作系统功能，更新升级SSD固件等。相信通过采取这些优化技术与方法，可以让你的电脑速度完全飞起来。

1     使用固态硬盘的软硬件要求

1.1   硬件要求

硬件要求主要指电脑主板上必须有与固态硬盘种类相对应的接口。目前来说，硬件接口主要分为SATA接口、mSATA接口、M.2接口等。SATA接口是目前主流的接口类型，从最初的SATA1.0进化到如今的SATA3.0，普通2.5英寸SSD以及HDD硬盘都使用这种接口，理论最大带宽6 Gbps。mSATA（min-SATA）接口其实就是标准SATA的迷你版本，依然执行的是SATA协议，使用SATA通道，速度也还是6 Gbps。M.2接口有两种，一种走SATA通道，另外一种走PCI-E通道。走SATA通道的速度与传统SATA接口沒区别，只是接口变成M.2。走PCI-E通道的，就是NVME M.2，性能超强。如今的NVME M.2接口全面转向PCI-E 3.0 x4通道，理论带宽达到了32 Gbps。如果是旧电脑升级，通常并不会配备高速的NVMe M.2接口，因此只能上SATA SSD。在安装SATA接口的SSD时，一定要将数据线插在原生SATA3.0接口上，从而发挥最大的性能。一般来说，Intel 100系或者AMD 300系芯片组之后就会配有M.2接口。所以如果是新配电脑的话，那主板基本上是有NVME M.2接口的，这种情况建议直接上NVME M.2 SSD。相比SATA SSD，文件传输速度可提升5倍以上。

1.2   软件要求

软件上的要求主要是固态硬盘应该选择什么操作系统，建议尽量采用Win7以上的系统。不要使用WinXP，最主要是不支持Trim。虽然XP现在也有人做了强制Trim工具，但经过测试表明没有原生支持Trim的系统靠谱。只有Win7之后的系统才支持Trim特性，才做到了对固态硬盘比较好的支持。

2     固态硬盘性能优化提升技术与方法

2.1   开启AHCI

对SSD固态硬盘来说，开启AHCI模式，目的是打开NCQ功能。NCQ中文译为“本地命令序列”，简单说，就是对要读写的指令、数据，分析排序进行优化，从而达到提升硬盘性能的目的。开启AHCI后，需要先加载AHCI驱动，进行操作系统安装。Win7及以后版本的系统安装包均集成AHCI驱动，可直接安装。在非AHCI模式下安装的操作系统，若后面再开启AHCI模式，会出现蓝屏，原因是缺少该驱动支持，硬盘不能识别，无法启动系统。现在大多数主板默认是开启AHCI模式的，但也有一些还在用IDE模式。开启方法是开机按功能键进入BIOS后，找到Integrated Peripherals选项，将SATA Configuration项目中的IDE/RAID/AHCI模式设置成AHCI。不同的主板可能设置项显示不同，但大同小异。

2.2   4K对齐

SSD固态硬盘只有在4K对齐的前提下，才能发挥出高性能。否则对于固态硬盘来说，不但会极大地降低数据写入和读取速度，还会造成固态硬盘不必要的写入次数。4K对齐，可分为有损对齐和无损对齐两种方式。“有损对齐”指需要重新分区、格式化磁盘、重装系统。如果使用WIN7以上的系统，通过“磁盘管理”选项来格式化、创建SSD分区，那么4K扇区是自动对齐的。另外如果原版Windows系统安装过程中，对SSD进行格式化后也是4K对齐的。当然，也可使用第三方工具来实现，比如傲梅分区助手或者DiskGenius等。相对于“有损对齐”，另一种4K对齐的方法则是“无损对齐”，无损就是不需要重新格式化磁盘、重新分区，免去重装系统的麻烦。实现无损对齐，可以使用第三方工具“Paragon Alignment Tool”实现。固态硬盘是否4K对齐，可运行“AS SSD Benchmark”检测。若4K对齐会显示绿色，没有对齐会显示红色。

2.3   打开Trim指令

简单来说，Trim主要是优化固态硬盘，解决SSD使用后的降速与寿命问题，通过准备数据块进行重用提高SSD效率的功能。TRIM的简约性将极大减少写入负担，同时允许SSD更好地在后台预删除闲置的数据块，以便让这些数据块更快地预备新的写入。Windows 7默认开启Trim，那么，如何验证系统是否开启了Trim呢。点击“开始-程序-附件”，右击“命令提示符”，选择“以管理员身份运行”，键入“fsutil behavior query disabledeletenotify”并回车，若返回值是0，那么Trim已开启，返回值为1则未启用。若Trim未启用，在命令提示符窗口中键入“fsutil behavior set disabledeletenotify 0”并回车即可开启。值得注意的是，不是所有的SSD都支持Trim，有些固态硬盘可能不支持。另外，Raid 0阵列并不能支持Trim。

2.4   禁用操作系统中某些不必要的服务

①索引（Windows Search）磁盘索引的目的是加速进入相应的文件夹和目录，但是SSD产品本身的响应时间非常低，仅为0.1 ms级别，相比传统硬盘快了百倍之多，所以没有必要做索引，过多的索引只会白白减少SSD的寿命。②预读取（Superfetch），该功能将经常使用的程序存入内存，提高这些程序的启动速度。但是对于SSD而言，这项功能没有必要。③磁盘碎片整理（Disk Defragmenter）因为SSD对所有存储区域有着相同的访问速度，所以文件没有必要连续存储，文件数据排列连续与否对读取速度并没有太大提升，碎片整理只会造成额外的写入操作，从而减少SSD的寿命。“WIN+R”打开运行对话框，键入“services.msc”打开Windows服务窗口，分别找到上述要禁用的服务名称，右键单击，在快捷菜单中选择“停止”。接着双击该服务名，打开属性窗口，在“常规”选项卡下面的“启动类型”下拉列表框中选择“禁用”，点击确定即可。接下来关闭固态硬盘的索引，打开“计算机”，右击固态硬盘的分区，选择“属性”，取消“除了文件属性外，还允许索引此驱动器上文件的内容”前面的复选框，确定即可。

2.5   关闭系统休眠

计算机休眠时，将内存的所有内容写到磁盘，然后切断所有的电源供应。下次开机时，将硬盘里临时存储的内存数据恢复到内存里，复原到断电以前的状态。可以发现，在C盘根目录下有一个名为“hiberfile.sys”的文件，即休眠文件，文件大小与内存大小一致。休眠模式是在XP系统时开始提供的功能，当时硬件配置低，内存小，写入的休眠文件小，使用休眠模式确实能提高开机启动速度。但如今使用SSD，若采用休眠模式并不适合。一是SSD读取速度快，休眠模式提速并不明显。二是内存越大，写入的休眠文件越大，越影响休眠开机速度。三是大量的数据写入会对SSD寿命造成影响。以管理员权限打开CMD窗口，键入“powercfg -h off”并回车，即可关闭休眠功能，休眠文件同时被删除。若以后还想启用休眠，则用同样的方法，输入“powercfg -h on”回车即可。

2.6   关闭系统还原

系统还原会影响SSD或者Trim的正常操作，进而影响SSD的读写能力。并且，系统还原非常占用空间，且需要持续不断地对硬盘读写，对固态硬盘寿命会有较大影响。右键单击“计算机”，选择“属性”，选择“系统保护”选项卡，选中SSD所在分区，点击“配置”按钮，在“还原设置”中选择“关闭系统保护”，点击下方的“删除”按钮，删除此驱动器的所有还原点，最后点击确定即可。

2.7   关闭节能以達到最佳性能

CPU开启节能选项之后，除了可能降低CPU频率，同时可能降低外部总线接口单元的运行速度，而CPU正是通过主板BIOS的节能选项影响了SSD的性能。以Intel芯片组主板（Z87）为例，CPU Enhanced Halt（C1E）（系统闲置状态时的CPU节能功能）、C3/C6/C7 State Support（比C1E更深层的省电模式）、CPU EIST Function（Intel CPU节能技术）等几个CPU节能选项默认为“Auto”，即开启节能状态。为使SSD发挥出最佳性能，建议将主板BIOS中的节能设置关闭，将其设为“Disabled”，即关闭节能。

2.8   及时更新升级SSD固件

SSD固件的更新往往是算法上的更新，算法的部分会关系写入平衡、错误校正码（ECC）、坏块管理、垃圾回收等，这也是为什么同一主控和相同颗粒的两款产品，不同版本的固件会导致使用寿命和读写性能上有所差异的原因。固件更新通过修复一些可能存在的Bug，能够提升固态硬盘的稳定性与可靠性，并延长固态硬盘的寿命。如果官方针对某款固态硬盘发布最新的固件，建议用户尽快升级。对于可以升级固件算法的SSD，升级方法都比较简单。现在，升级固件一般不再需要制作“固件升级引导盘”“DOS系统之下刷固件”等，可以在Windows系统下直接更新固件。通常，一线固态硬盘厂商都会推出自家固态硬盘维护工具，里面自带固件升级选项。需要注意的是，更新固件有可能引起硬盘数据丢失，所以升级前，一定要提前保存好数据。例如，针对三星固态硬盘，厂商推出了Magician软件，可以直接查看三星SSD的状态，包括损耗寿命、S/N码、固件状态，直接点击固件版本的更新按钮就可以进行固件版本的检测与升级。而英特尔公司推出的固态驱动器工具箱（Intel SSD Tool Box），执行一下Intel SSD Optimizer就能使固态硬盘工作在最佳状态下。

3     合理使用固态硬盘的注意事项

①固态硬盘分区要保留一定的可用空间，比如保留10%。如果SSD装满，有更大的概率会出现崩溃问题，主要跟主控有关，有些主控可能会在满载数据后出现大幅度降低读写速度的情况。②利用固态硬盘能频繁快速处理零碎文件的优势，建议将所有软件临时缓存系统临时文件，IE浏览器缓存都设置在固态硬盘上。③固态硬盘除了正常通电时间的寿命外，还有一个寿命是取决于写入量，达到一定写入量后闪存芯片就该寿终正寝了。所以平时不要频繁地用测试软件测速跑分，不要频繁下载BT、PT，同时应加大BT、PT等P2P软件的内存缓存。