硬件缺陷真能用軟件補_盤點軟件填過的硬件坑

前言

硬件挖的坑真的可以通過軟件來填嗎?實際上不少硬件產(chǎn)品，都存在一些不盡如人意的地方，這可能是某項技術(shù)天生的短板，也有可能是設(shè)計不當(dāng)帶來的問題。為了對付這些硬件方面的不足，業(yè)界最常用的填坑大法可能就是軟件了!不少廠商會通過一些特定的軟件程序，試圖修復(fù)或者緩解一些硬件方面的問題。這真的有效嗎?今天，就一起來盤點一下有什么著名的為硬件填坑的軟件方案吧!

固態(tài)硬盤壽命短?平衡算法來續(xù)命

SSD現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛使用了，如果你現(xiàn)在裝機不用SSD，甚至?xí)徊糠?a target="_blank">DIY玩家嘲笑說不懂電腦。不過，SSD獲得如此高的認(rèn)同度，也并非是常態(tài)，起碼在早些年，就有很多人對SSD的壽命心存芥蒂。

SSD由閃存組成，但要解決閃存的壽命問題，需要特殊的軟件算法

SSD由閃存構(gòu)成，而閃存是有擦寫壽命限制的，例如MLC閃存只能夠擦寫數(shù)千次，TLC閃存只能夠擦寫數(shù)百次等等。如果就這樣普通拿閃存組裝成為SSD，那么實際的壽命表現(xiàn)可能非常令人失望——讀寫數(shù)據(jù)時，會集中讀寫SSD的其中一部分閃存，這部分的閃存壽命就會損耗得特別快。一旦這部分閃存掛了，那么整塊SSD也就掛了。

閃存擦寫次數(shù)有限，因此要讓整塊SSD的閃存磨損平衡

這種磨損不平衡的情況，可能會導(dǎo)致一塊100G容量的SSD，只因有數(shù)M的閃存耗損，而整塊廢掉。而讓數(shù)M的閃存壽命走向完結(jié)，就算是MLC，可能也只需要擦寫數(shù)十G的數(shù)據(jù)。然而我們都知道，現(xiàn)在不存在什么SSD會如此輕易得掛掉，這就和SSD的特殊軟件算法有關(guān)系了。

為了彌補SSD閃存的壽命缺陷、最大程度延續(xù)SSD的壽命，業(yè)界為SSD引入了磨損平衡(Wear Leveling)算法，令所有閃存磨損度盡可能保持一致。SSD的磨損平衡算法大致分為動態(tài)和靜態(tài)兩種。動態(tài)的算法就是當(dāng)寫入新數(shù)據(jù)的時候，會自動往比較新的Block中去寫，老的閃存就放在一旁歇歇;而靜態(tài)的算法就更加先進(jìn)，就算沒有數(shù)據(jù)寫入，SSD監(jiān)測到某些閃存Block比較老，會自動進(jìn)行數(shù)據(jù)分配，讓比較老的閃存Block承擔(dān)不需要寫數(shù)據(jù)的儲存任務(wù)，同時讓較新的閃存Block騰出空間，平日的數(shù)據(jù)讀寫就在比較新的Block中進(jìn)行——如此一來，各個Block的壽命損耗，就都差不多了。

有了這種軟件算法加持，就算是TLC閃存的SSD，壽命也比較可觀了。例如256G的TLC閃存SSD，壽命是500次擦寫(P/E)的話，那么就需要寫入125TB的數(shù)據(jù)，閃存才壽終正寢——就算你每天寫入10G數(shù)據(jù)，也需要用三十多年才能把閃存給寫掛，更何況很少人每天往SSD中寫10G數(shù)據(jù)。

某些山寨SSD用U盤的方案，而某些U盤方案是不提供磨損平衡算法的

不過，磨損平衡算法需要主控芯片負(fù)責(zé)運算，現(xiàn)在還是有一些閃存產(chǎn)品不帶有這個算法，導(dǎo)致壽命特別短——例如一些低端U盤。在早些年，有不良商家用不帶磨損平衡算法的山寨U盤冒充SSD，導(dǎo)致這所謂的“SSD”壽命特別短。SSD不可靠的壞口碑，或許和這有很大關(guān)系。

液晶屏幕拖影多?插黑算法來幫忙

現(xiàn)在液晶屏幕LCD已經(jīng)成為了絕對的主流，不過在早年，液晶是一項不怎么被看好的技術(shù)。無論和CRT和等離子相比，液晶的顯示效果都明顯處于下風(fēng)，其中比較令人詬病的一項，就是拖影了。

由于硬件原理，LCD在顯示動態(tài)畫面的時候，需要不斷對液晶分子進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。液晶分子偏轉(zhuǎn)是一個持續(xù)、穩(wěn)態(tài)的過程，并不是一瞬間完成的。人們可以觀察到，無論液晶分子偏轉(zhuǎn)速度有多快，LCD還是會比CRT和等離子有更明顯的拖影。當(dāng)畫面顯示高速運動物體，例如飛快駛過的火車、體育比賽中的運動員之類的時候，拖影會更加明顯。

插黑禎是改善LCD拖影的典型方案

怎么辦?為了解決液晶拖影，插黑算法應(yīng)運而生。所謂的插黑算法，其實就是在一禎禎的畫面之間，插入黑禎，讓LCD的穩(wěn)態(tài)式顯示轉(zhuǎn)變成近似CRT、等離子那樣的脈沖式顯示，讓每禎之間有時間差，這可以大大減少殘影的出現(xiàn)。當(dāng)然，這也帶來了閃爍偏暗之類的副作用，不過LCD提升刷新率和亮度總比提升液晶分子的偏轉(zhuǎn)速度來得簡單，因此插黑算法還是有實用價值的。

OLED會燒屏?偏移算法來緩解

作為面向未來的顯示技術(shù)，OLED相比液晶有很多優(yōu)點，例如輕薄、省電、對比度高、色域高等等，但也帶來了一個不容忽視的問題——燒屏。就算是現(xiàn)在大紅大火的iPhone X，使用OLED屏幕后也帶來了燒屏問題，這點是蘋果官方都予以承認(rèn)的。

iPhoneX使用了OLED屏幕，在說明頁面中也提到了燒屏現(xiàn)象

燒屏的確是OLED最為令人頭疼的問題之一，它和OLED的顯示原理息息相關(guān)。和傳統(tǒng)的LCD屏幕不同，OLED并不通過背光模組照亮液晶像素點發(fā)光，OLED的每一個像素點都可以自發(fā)光。這樣帶來了很多優(yōu)點，例如避免漏光、堆高對比度等等，但存在的一個問題就是，不同的像素點發(fā)光時間不一樣，某些經(jīng)常發(fā)光/不常發(fā)光的像素點會衰減得更快/更慢，亮度對比其他像素點明顯不同。我們觀察到這些亮度衰減更快/更慢的像素點，直接的觀感就是某地方暗了/亮了一塊，這就是“圖像殘留”或者說“燒屏”。

這就是典型的燒屏，除了OLED，等離子屏幕也很容易出現(xiàn)

如何對付燒屏?要么是提高OLED發(fā)光像素點的壽命，讓用戶在使用期間不出現(xiàn)亮度衰減——但這是很難做到的，成本太高。于是，防止燒屏的偏移算法就誕生了。

用軟件解決OLED燒屏的一個思路，就是減少顯示固定的圖像。三星使用OLED屏經(jīng)驗豐富，它就有自己的一套軟件算法來防止OLED燒屏。在很多OLED屏的三星手機中，經(jīng)常固定顯示圖像的位置例如虛擬按鈕，會定期位移，避免相同的像素點長時間發(fā)光/不發(fā)光，這樣可以一定程度上避免燒屏。

三星的一些手機會通過偏移算法移動虛擬按鍵位置，防止燒屏

在iPhone X上，也存在類似的機制。之前有人解包過iOS11的固件，發(fā)現(xiàn)蘋果也針對OLED設(shè)置了防燒屏的程序。此外，iOS上并不存在安卓那樣的虛擬按鈕，iPhone X使用手勢操作，這無疑也大大降低了燒屏出現(xiàn)的概率。

不過，防止OLED燒屏的軟件算法，并不能徹底保證OLED就一定不會燒屏，蘋果自己也不敢這么說。受限于硬件，OLED屏幕燒屏仍會是難以完全避免的問題。不過通過軟件優(yōu)化以及正確的使用習(xí)慣，燒屏的情況還是可以大大減輕甚至不會出現(xiàn)的，希望有更多使用OLED屏的廠商加入防燒屏算法吧。

CPU設(shè)計有Bug?補丁BIOS來解決

在很多人的印象中，正常使用的話，CPU應(yīng)該是電腦最不容易出現(xiàn)問題的部件了。但是，如果CPU本身設(shè)計不完善，那也是相當(dāng)令人頭疼的。實際上，還真出現(xiàn)過CPU設(shè)計有Bug、但CPU依然進(jìn)入了消費市場的情況，例如AMD就干過這樣的事。

AMD的phenom處理器存在TLB Bug

AMD的第一代Phenom(羿龍)處理器被賦予了迎擊Intel酷睿處理器的重任，首次使用了三級緩存的設(shè)計，一度讓A飯們寄予厚望。然而不幸的是，率先登場的B2步進(jìn)的Phenom竟然存在TLB的Bug。TLB是用來連接內(nèi)存和CPU緩存的橋梁，在有Bug的Phenom處理器中，TLB會導(dǎo)致CPU讀取頁表出現(xiàn)錯誤，出現(xiàn)死機等情況。出了Bug就得修，CPU是難以返廠回爐的了，怎么辦?于是AMD就用軟件來解決問題。

AMD通過系統(tǒng)補丁及BIOS的方法避開了這個硬件Bug，但會造成性能下降

AMD發(fā)布了一個新BIOS，也為Win系統(tǒng)提供了一個補丁，無論是那種方法，其作用都是屏蔽某段頁表乃至CPU緩存。這當(dāng)然可以避免Bug的出現(xiàn)，不過也會造成性能降低?？梢哉f，這個軟件修復(fù)的方案只是權(quán)宜之計，其實并不完美。此后AMD推出了B3步進(jìn)的Phenom處理器，從硬件上修改，才徹底解決了問題，步進(jìn)改動后的CPU還從9X00改名為9X50，可見此次修補之重要。

總結(jié)

可以看到，軟件的確可以彌補很多硬件方面的缺陷，但也不是此次都能完美填坑，例如AMD的Phenom就必須靠修改硬件才徹底解決問題，OLED的偏移顯示算法也并不能根治燒屏毛病。新技術(shù)固然會擁有獨到的優(yōu)點，但某些新型硬件也會帶來新的問題，希望廠商們能夠真正為用戶體驗著想，帶來更出色的產(chǎn)品吧。