1、固態硬碟原理是一種主要以快閃記憶體(NAND Flash)作為永久性存儲器的計算機存儲設備，此處固態主要相對於以機械臂帶動磁頭轉動實現讀寫操作的磁碟而言，NAND或者其他固態存儲以電位高低或者相位狀態的不同記錄0和1。
2、固態硬碟介質採用SATA 3、M.2或者PCI Express、mSATA、U.2、ZIF、IDE、CF、CFast等介面。但由於價格及存儲空間與機械硬碟有巨大差距，固態硬碟當前仍無法完全取代機械式硬碟。
(1)ssd硬碟原理擴展閱讀
固態硬碟特點
1、固態硬碟和機械硬碟相比讀寫速度遠遠勝出，這也是其最主要的功能，還具有低功耗、無噪音、抗震動、低熱量的特點，這些特點可以延長靠電池供電的計算機設備運轉時間。
2、固態硬碟防震抗摔性傳統硬碟都是磁碟型的，數據儲存在磁碟扇區里。而固態硬碟是使用快閃記憶體顆粒（即mp3、U盤等存儲介質）製作而成，所以SSD固態硬碟內部不存在任何機械部件。
B. ssd固態硬碟 為什麼有擦寫次數的限制原理是什麼
這個問題，我也在網上查了好久，綜合多個文章，大概是這樣的：
單元存儲顆粒，你用多了，可能就消磁了，或者介質疲勞損壞了[可以理解為，就像是輪胎那樣磨損了]。
一個單元顆粒，可以擦寫1000次； 利用這些個單元顆粒，組成了100G的硬碟；
當你正好寫入100G的數據的時候，這個100G的硬碟，正好每個顆粒 被擦寫了1次。
個人的SSD硬碟，如果每天能寫滿100G，那1000次的顆粒硬碟，可以用1000天。
平時我們的SSD，寫入是非常少的，為了保證每個顆粒的使用頻度；SSD有一套均衡機制，保證每個顆粒都能被使用到，而且盡可能的使用的平均。 如果100G硬碟，平時只有10G數據，不會只往那10G上寫【與機械硬碟的區別】，否則的話，那10G寫報廢了，豈不是整個硬碟也跟著報廢。
即使硬碟有些數據是始終只讀的，在其它顆粒被頻繁使用後，調度也會做出數據遷移，保證每個顆粒的 平均使用度。
就是，100G的硬碟，一天寫100G，如果是1000次擦寫的，基本上用3年沒任何問題【理論上的，沒有其它故障原因】。
但是，一天寫100G，基本不可能，所以呢，一個固態硬碟，用個5、6年基本沒問題，跟機械硬碟差不了多謝； 反而是，機械硬碟頻繁擦寫固定的位置，反而容易壞道。
C. 求固態硬碟工作原理
固態硬碟的簡稱是其英文縮寫SSD：Soild State Disk。而機械硬碟名字是HDD：Hard Driver Disk，它也不是液態或固態材質製造的，而是以鋁合金材質的磁碟作為存儲介質，馬達來驅動碟片旋轉，並由磁頭來讀寫數據。這就是機械硬碟的基本構成，這與光碟的一些特性比較類似。
【機械硬碟】：無法突破瓶頸
首先我們還要簡單了解機械硬碟（HDD）的基本工作原理。當機械硬碟需要讀寫數據時，將會接到指令，然後磁頭會移動到相應位置，碟片也會轉動以便讓數據發生操作的區域到達指定位置。這些動作所需要的時間就是尋道時間和潛伏周期，由於需要發生裝置的移動，這些過程都需要幾毫秒的時間。當然，對於人類來說，幾毫秒的時間並不算很久，為什麼我們經常會覺得機械硬碟經常會很慢，甚至用久了會更慢呢？
這是由於操作系統的讀寫機製造成的：硬碟被分為若干個區域作為最基本的操作單位，這個單位被叫做「扇區」，當一個新數據寫入時，會選擇一個或幾個扇區進行數據寫入，這些扇區的位置都是挨著的，從邏輯上說它們是連續的，無論在讀取還是寫入的時候所需時間都比較短。而問題的關鍵在於：所有數據都不是在簡歷之後就永遠放在那裡不會改變了，當原先寫入的數據修改時，比如增加內容、數據量加大，而緊挨著原有扇區的位置已經有了其他數據，這些新數據就要寫入到其他位置去，那麼我們在操作系統中看到的一個文件，在實際物理地址上並不是連續的，那麼在再次讀取該文件時，磁碟要進行的工作量就會加大，在最惡劣的情況，磁頭和碟片會進行多次移動和轉動，最後的工作時間也是成倍的增加。這種情況在我們實際使用中並不少見，比如打開一個程序要很久，這是因為程序要載入很多系統文件、組件，這些東西都要從硬碟中逐一讀取，比如游戲的載入時間，有大量的數據要讀取，並且數據並不一定是連續的，甚至大部分都不可能是連續的。以及，我們從使用經驗上來看，都會覺的電腦會越用越慢，慢道受不了了，重裝系統會讓速度有所恢復，都是萬惡的HDD工作原理造成的
可以說，磁碟存儲技術的發展並不慢，不過僅限於存儲密度方面，隨著單位面積存儲容量的提高，我們可以享用到更高容量的硬碟，但是讀寫數據的速度上並沒有太大突破。因為決定尋道時間、潛伏周期的關鍵因素：磁頭移動速度和磁碟轉動速度都已經接近了極限，繼續增加會帶來其他不利因素：比如成本增加、噪音、溫度的增加等等。換言之，在人類科技水平沒有重大突破之前，HDD的構造不會發生改變，工作機制不會產生重大變化，其讀寫性能也就不會有突破了。
認識SSD：為什麼這么快
前邊簡單介紹了HDD的基本構造和工作原理，當然，關於硬碟的詳細解析還有很多很多內容，不過我想我已經說清楚了HDD的最大弊端所在，它的物理移動：磁頭移動和碟片轉動造成了讀寫速度慢，越是不連續的文件，讀寫速度就越慢。這個對不連續的文件進行讀寫的操作，我們稱之為隨機讀寫，實際上，我們在日常使用中絕大多數硬碟讀寫操作都是隨機類型的，而SSD與HDD的最大差異就在於隨機讀寫速度。這就是由SSD的基本構造決定的。
SSD的系統介面、供電部分，以及驅動方式都與HDD沒有差別，其主要改變是構成單元和物理工作方式。SSD的內部構造包括PCB板、主控制器晶元和快閃記憶體晶元，有些產品還會有緩存。SSD最基本的單位就是快閃記憶體晶元，英文名字叫做Nand Flash，這是一種非易失性內存晶元，通過充電、放點的方式寫入和擦除數據，速度相當快。由於在讀寫操作中完全通過電路來傳輸信號，因此不會存在類似HDD那樣移動磁頭、旋轉碟片等動作，因此大大減少了處理時間。然而，Nand Flash也分為幾種，目前消費級SSD甚至不少企業級SSD都是用MLC（多層單元）快閃記憶體，這種快閃記憶體的寫入性能不如SLC（單層單元）快閃記憶體，壽命也較之短很多，但是價格要低很多。就算這樣，目前SSD的成本也沒有降低到人人都能接受的程度，價格仍然是影響SSD進一步普及的障礙。
切割後的Nand Flash晶元
一塊SSD是由多個Nand flash快閃記憶體顆粒組成的，我們可以將每一個快閃記憶體顆粒看作是一個獨立的存儲單位，然後由主控制器將他們做了一個RAID並聯。也就是說SSD的讀寫是「多線程」的，每次的工作並不會只局限於一個顆粒之上，主控可以讓數據分解並同時在不同顆粒上進行寫入，這樣以來速度自然會更快了。這也是SSD速度快的原因之一。當然，主控要做的事情遠非這么簡單。
SSD的心臟：主控制器介紹
SSD快閃記憶體也是有最小操作單元的，和機械硬碟相比，Nand Flash的一個比較特殊的區別是寫入與擦出操作最小單位不同，寫入最小單位為4KB,這個4KB大小的單元稱之為「頁」（Page），而擦除則為512KB，叫做「塊」（Block）。也就是說，在空白單元上寫入，可以以頁為單位來進行，但是若要刪除這個數據，就需要將整個塊進行擦除操作。並且當有一個塊中的數據需要刪除時，會先對需要刪除的數據進行標記而非真正物理擦出，然後當再次需要在同一物理位置寫入之時，會將有效數據保留，復制到新的塊上，然後擦寫原來的塊。聽起來似乎很復雜，簡單的說，SSD的寫入機制就是原本需要寫入1MB大小的數據，實際操作量是會大於這個數值的，具體是多少，就要看主控制器的演算法是否具備高效率，而實際隨機寫入速度則取決於運算速度是否夠快。
和HDD的相同之處是，SSD也需要邏輯地址來管理，然而操作系統的邏輯地址最小單位是512B，SSD的最小寫入單位則是4KB，這其中就需要CPU、晶元組和主控制器依次工作。除此之外，主控制器還要負責分配每個快閃記憶體晶元的任務量，全盤快閃記憶體狀態的監控，各個塊的管理，數據校驗等等，工作相當多而繁雜，這也是為什麼在一些新主控上會使用到ARM雙核心處理器，因為主控的性能會直接影響到SSD的速度。
主控和快閃記憶體，誰更重要？
關於主控和快閃記憶體，並非寥寥幾行字可以完全詳細說清楚的。不過我們現在已經對他們有了基本的認知：快閃記憶體是基本存儲單元，而主控制器則是SSD的心臟，負責運算和任務分配，兩者的結合才是一款SSD性能的真正體現。那麼，主控和快閃記憶體，到底哪個更重要呢？
常見的Intel快閃記憶體
答案其實是顯而易見的，兩者都重要。如果主控能力不足，會無法完全發揮快閃記憶體高速存取的特性，而如果快閃記憶體品質較低，那麼主控再強也無濟於事。不過目前市場上SSD主控方案基本只有兩大類：SandForce出品的SF-2281系列主控好Marvell出品的88SS9174主控，市面上90%以上的產品都採用上述兩款主控。快閃記憶體晶元方面，目前Nand Flash晶元同樣分為兩大陣營：鎂光、Intel、海力士使用ONFI標准快閃記憶體，分為同步和非同步兩種，同步快閃記憶體的速度更快。而三星、東芝、Sandisk則使用了Toggle DDR標准。這兩種標準的介面、傳輸速率都不一樣，當然，拋離主控是無法對比兩者誰的性能更好的，此外不同製造商的快閃記憶體之間也多少存在差異。此外，快閃記憶體還會依據體質在出廠後劃分為不同的等級，性能也有好壞之分。
SSD的快閃記憶體晶元和主控制器都可以說是半導體行業最尖端的技術結晶，絕非山寨工廠可以模仿製造的。但是快閃記憶體和主控的銷售卻都是開放的，無論Intel、鎂光、三星，還是Sandforce、Marvell，都會將自己的產品出售給別人。這樣以來製造SSD卻不是什麼困難的事情，所以我們會看到近兩年來固態硬碟廠商如雨後春筍一般滋生，除了我們熟知的存儲品牌之外，還不斷有新面孔出現。
購買了主控和晶元之後，生產一款SSD並不困難，甚至還有無所不能的代工廠負責組裝測試，一些廠商只需要貼牌出售即可。但是他們之間的品質或多或少會有差異。難道相同主控和快閃記憶體組成的SSD之間，性能表現、質量也不同？這又是什麼緣故呢？
答案是「固件」。固件是寫入到電路中的基本控製程序，負責集成電路的基本運行、控制和協調工作。它是電子產品最底層的軟體，SSD也不例外。與其他電子產品一樣，SSD也有產品存在設計缺陷、Bug等問題，小則性能降低，重則全盤報廢。由於SSD是一個新興產品，各家廠商又急於搶占市場，SSD產品發生問題的幾率並不低，至少和HDD相比要高一些。並且數據一旦丟失恢復有相當大的難度甚至成為不可能的任務，那麼固件的及時更新、穩定、可靠就成為SSD的關鍵了。
主控供應商會提供固件，而不同SSD製造商與主控廠商之間也有不同程度的合作，這就使得不同產品之間的固件形成差異，除了性能之外，穩定性、壽命等問題是更加無法預知卻對SSD影響很大的問題。有實力的廠商在固件更新、售後服務、技術支持等方面會更出色一些，這對於任何商品來說都是一樣的。但是選SSD並非一定要選擇知名品牌，畢竟有成熟穩定的方案和固件，或者出自可靠的代工廠，產品也一樣可以用的放心。
SSD的使用：合理設置發揮最佳性能
●使用原生SATA 6Gbps介面
SSD和HDD一樣都使用SATA介面進行數據傳輸。近兩年內推出的主板大部分都已經標配了SATA 6Gbps介面，介面速率為6Gbps，比如Intel平台的P67、Z68、H67，7系列全系，AMD 9系、A75晶元組主板，對應的筆記本移動平台晶元組SATA 6Gbps支持特性也一致。不過部分主板除了晶元組原生SATA 6Gbps介面之外，還會提供第三方SATA 6Gbps介面，需要注意的是做為系統盤的SSD盡量不要使用這些介面，否則由於第三方橋接晶元帶來的延遲，以及SATA控制器的性能等問題，SSD的性能表現與使用原生介面相比會有一些差距。而對於不支持SATA 6Gbps的主板來說，使用原生SATAII介面在隨機讀取上也不遜色於第三方介面。
●使用AHCI模式
在很久之前，存儲系統使用的是IDE傳輸模式,而硬體設備介面規范發展至SATA介面之後，這一模式卻得以保留下來。由於SATA介面下的AHCI模式擁有NCQ技術、支持熱插拔，因此對於SSD的性能和壽命都有著比較大的影響。需要注意的是，個別主板不支持AHCI模式。比如Intel H61晶元組主板，AHCI模式被軟體方式屏蔽（一些廠商會破解開放以支持）。在這樣的主板上使用SSD會讓產品性能發揮受到限制，同時降低使用壽命。
●4KB對齊
很多用戶都知道這個詞，那麼它到底是什麼意思呢？前邊我們介紹過，SSD中快閃記憶體最小操作單元是4KB，而大部分機械硬碟扇區為512B，因此如果如果沒有選擇正確的邏輯地址與物理地址的對應關系，那麼操作系統在下達指令時對SSD來說會進行額外的無用計算，完全浪費CPU、控制器的資源。因此我們需要讓其4KB分區對齊。重新安裝Windows 7操作系統或使用新版本Ghost都可以實現。
●不要頻繁跑分
如果說前三條是菜鳥小白級用戶常常容易忽略的，那麼最後一條可是一些高手和老DIY玩家也容易犯的錯誤：跑分。由於快閃記憶體的特殊性質，跑分會大大影響使用壽命。尤其是諸如Crystal Disk Mark這樣的軟體，一次測試真實寫入量可以多達幾十個G，甚至可能比你一個月實際使用量還大。因此，如無特殊需要盡可能避免跑分。
●開機通電有特效
與機械硬碟不同，SSD內部擁有非常復雜的主控制器，甚至一款好的主控處理器CPU性能比一台上網本的CPU還要強。當SSD性能突然下降、出現Bug等特殊狀況時，根據主控特性和固件能力，開機通電不僅行任何操作，或者僅連接電源線不接數據線，此時如果主控有恢復、還原等特殊功能，就會開始工作。因此，當你的SSD發生什麼意外時，通電開機，沒准可以返老還童甚至起死回生！
D. SSD 的工作原理是什麼
SSD主要由SSD控制器，FLASH存儲陣列，板上DRAM（可選），以及跟HOST介面（諸如SATA，SAS, PCIe等）組成。
SSD主控通過若干個通道（channel）並行操作多塊FLASH顆粒，類似RAID0，大大提高底層的帶寬。舉個例子，假設主控與FLASH顆粒之間有8個通道，每個通道上掛載了一個快閃記憶體顆粒，HOST與FLASH之間數據傳輸速率為200MB/s。該快閃記憶體顆粒Page大小為8KB，FLASH page的讀取時間為Tr=50us，平均寫入時間為Tp=800us，8KB數據傳輸時間為Tx=40us。那麼底層讀取最大帶寬為（8KB/(50us+40us)）*8 = 711MB/s，寫入最大帶寬為(8KB/(800us+40us))*8 = 76MB/s。從上可以看出，要提高底層帶寬，可以增加底層並行的顆粒數目，也可以選擇速度快的FLASH顆粒（或者讓速度慢的顆粒變快，比如MLC配成SLC使用）。
HOST是通過LBA（Logical Block Address，邏輯地址塊）訪問SSD的，每個LBA代表著一個Sector（一般為512B大小），操作系統一般以4K為單位訪問SSD，我們把HOST訪問SSD的基本單元叫用戶頁（Host Page）。而在SSD內部，SSD主控與FLASH之間是FLASH Page為基本單元訪問FLASH的，我們稱FLASH Page為物理頁（Physical Page）。HOST每寫入一個Host Page, SSD主控會找一個Physical Page把Host數據寫入，SSD內部同時記錄了這樣一條映射（Map）。有了這樣一個映射關系後，下次HOST需要讀某個Host Page 時，SSD就知道從FLASH的哪個位置把數據讀取上來。
E. SSD 的工作原理是什麼
SSD硬碟與傳統的溫徹斯特硬碟在工作機制上有著本質的不同
首先 傳統的溫徹斯特是採用金屬碟片+磁性材料進行數據記錄的 內部主要由馬達 磁頭 金屬碟片 主控電路構成
而SSD固態硬碟是採用NAND型Flash顆粒作為存儲介質 由控制IC（主控晶元）進行數據的讀/寫過程協調 內部構造與傳統硬碟相比 沒有馬達 磁片 因此是真正的「無噪音」的靜音硬碟
因此 得益於SSD硬碟天生的「無機械構件」數據讀取/寫入模式 SSD硬碟在數據的讀取/寫入 突發讀取速率等方面均大幅度超過傳統硬碟 並且在省電（一般SSD硬碟功耗在2.5W-5W之間） 抗震性方面也優於傳統硬碟 其中Intel的 X-25M MLC SSD硬碟 的讀取/寫入速度達到了驚人的250MB/s 70MB/s
而SSD硬碟根據存儲介質的不同分為
SLC(single layer cell）單層單元
MLC(multi-level cell） 多層單元
在性能上 由於SLC得天獨厚的優勢 在讀寫和壽命上均大幅度超過MLC 但是容量上MLC占優 SLC局限於工藝技術 無法在有限的體積內更多的集成存儲晶元 導致容量一直受限
但是 隨著IC主控晶元和新演算法的研究 現在MLC SSD在壽命和速度上已經漸漸縮小的與SLC SSD的差距 市面上比較常見的SSD產品現在多為MLC構造的
但是與溫徹斯特硬碟相比 SSD產品在性價比上處於絕對劣勢 其每GB數十元的成本與現在每GB不足一元成本的傳統硬碟相比 高的離譜 並且在大容量上 SSD硬碟還無法做到與普通硬碟相提並論的程度 因此並不十分普及
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F. 固態硬碟的工作原理是什麼
固態硬碟的原理是，SSD固態硬碟就是把磁存儲改為集成電路存儲。磁存儲需要掃描磁頭的動作和旋轉磁碟的配合。電路存儲即固態存儲靠的是電路的掃描和開關作用將信息讀出和寫入，不存在機械動作。固態硬碟內主體其實就是一塊PCB板，而這塊PCB板上最基本的配件就是控制晶元，緩存晶元和用於存儲數據的快閃記憶體晶元。
(6)ssd硬碟原理擴展閱讀：
基本結構
基於快閃記憶體的固態硬碟是固態硬碟的主要類別，其內部構造十分簡單，固態硬碟內主體其實就是一塊PCB板，而這塊PCB板上最基本的配件就是控制晶元，緩存晶元（部分低端硬碟無緩存晶元）和用於存儲數據的快閃記憶體晶元。
市面上比較常見的固態硬碟有LSISandForce、Indilinx、JMicron、Marvell、Phison、Goldendisk、Samsung以及Intel等多種主控晶元。
G. 什麼是固態硬碟SSD，大神給你深度剖析
SSD（solid-statedrive）俗稱固態硬碟主要由主控晶元（Controller）、DRAM緩存、NANDFLASH三部分組成，主控晶元為SSD的控制核心，DRAM作為數據、指令及映射表的緩存，NANDFLASH是SSD的實際存儲介質。
SSD的工作原理可通過寫操作與讀操作單獨闡述：
l寫操作
PC機發送寫指令到SSD，SSD主控晶元解析該指令並獲取需要寫入的邏輯地址及寫入數據，然後根據映射表（操作系統邏輯地址與Flash物理地址之間的映射關系）將數據寫入NANDFLASH中。
l讀操作
PC機發送讀指令到SSD，SSD主控晶元解析讀指令獲取讀地址，主控晶元根據映射表從NANDFLASH中讀取數據並返回PC機。
為什麼SSD順序讀寫速度比HDD快？
傳統機械硬碟（HDD）的順序讀寫速度主要由磁碟的轉速和磁碟面密度共同決定。然而過快的轉速會縮短電機主軸的壽命、產生更大噪音、消耗更多的電能，因此目前家用HDD最高只有7200RPM，伺服器HDD產品可以做到15000RPM。磁碟面密度是HDD的另一個瓶頸，過高的磁碟面密度會降低數據的穩定性，導致數據出錯的概率增加。因此HDD的順序讀寫速率始終無法超越SATA3.0的極限速率550Mbps。
而SSD的存儲介質為NANDFLASH。對於大容量的SSD，主控晶元與NANDFLASH之間通常有多個數據通道，這些通道可並行收發數據。因此目前大部分SATA3.0SSD的順序讀寫速率都已接近SATA極限速率550Mbps。
為什麼SSD隨機讀寫速度遠遠超過HDD？
HDD隨機讀取某個扇區的數據需要磁頭先切換至對應的磁軌，然後等待對應的扇區轉動到磁頭下方。前者為HDD的尋道時間，後者由扇區當前位置和磁碟轉速決定，兩者均為毫秒級。
而SSD隨機讀取數據某個區域的數據只需要主控晶元在緩存中查找映射表，沒有任何機械操作，時間通常為微秒級。因此SSD隨機讀寫速度會遠遠超過HDD。
SSD垃圾回收
NANDFLASH的最小讀寫單元為page，一般為幾KB到幾KB，多個page組成一個block。SSD的最小寫入單元為page，而最小擦除單元是block。當操作系統刪除或改寫SSD上某個存儲空間的數據時，NANDFLASH上對應的數據會被標記為無效，而不會直接被覆蓋為新數據，這些被標記為無效的數據空間必須經過垃圾回收得到釋放。
如上圖所示，首先寫入A,B,C,D這4個page數據到blockX，再寫入E,F,G並修改A、B、C、D為A』、B』、C』、D』，此時原有A、B、C、D會被標記為無效空間，A』、B』、C』、D』會寫入新的空間。若要釋放BlockX中的無效空間，則需要將BlockX的數據整體拷貝至BlockY並擦除BlockX，此過程即為垃圾回收。
SSD預留空間OP（Overprovisioning）
通常SSD內部NANDFLASH實際容量都比用戶可見的容量要大，例如240GB的固態硬碟實際容量為256GB，480GB的固態硬碟實際容量為512GB。這些多出來的存儲空間主要用來做垃圾回收、存儲映射表（mappingtable）、替換壞塊。
SSD磨損均衡（WearLeveling）
SSD的磨損均衡包括動態均衡與靜態均衡。動態均衡，SSD內部會記錄每個FLASHblock的擦寫次數，每當SSD接收數據需要寫入NANDFLASH時，SSD控制器總是挑選那些擦寫次數較小的block，保證所有NANDblock的擦寫次數平衡，不會有某一個block擦寫次數過多而提前損壞。靜態均衡與動態均衡類似，唯一的區別為靜態均衡還會將SSD內的靜態數據（寫入SSD後長期無修改）搬移到擦寫次數較多的block。
SSD寫放大（WriteAmplification）
寫放大是SSD實際寫入NANDFLASH的數據與PC機寫入SSD控制器的數據之比，該值通常大於等於1。這主要是由於SSD會在後台執行垃圾回收與磨損均衡操作。寫入SSD的數據越小，寫放大值越大，反之越小，極限情況為順序寫入（sequentialwrite），此時寫放大值接近1。
論SSD壽命
SSD的存儲介質NANDFLASH分為SLC、MLC、TLC。SLCNAND的擦寫次數通常為100000次，MLC為3000次，TLC通常只有1000次。SSD的壽命主要由NANDFLASH類型決定，SLCSSD壽命最長價格最貴，MLCSSD次之，TLCSSD壽命最短價格最便宜。此外SSD的壽命還與OP空間、緩存大小、磨損均衡與垃圾回收軟體演算法相關。OP空間或緩存空間越大，SSD壽命越長，反之壽命越短；
SSD的壽命參數可通過查看TBW（TotalBytesWritten）參數，數值越大壽命越長。