固态硬盘与机械硬盘的奥秘

硬盘是电脑里的仓库，与内存条这个临时仓库不同，只要不是硬盘被损坏或者人为操作，保存在里面的数据就是永久存在的。根据制作技术和存储原理的的不同，硬盘又分为了机械硬盘(HDD)和固态硬盘(SSD)两种：

机械硬盘是将数据保存在盘片上，盘片上面有一个无限接近它的磁头，通过盘片的高速旋转，使磁头在盘片的指定位置上进行数据读写(可以想象一下唱片和留声机)。固态硬盘是采用的闪存芯片作为存储介质，因为不存在机械设备，所以固态硬盘根据接口的不同可以做成各种外观形态，SATA接口的固态硬盘内部构造如图所示：

一、机械硬盘重要参数解析

1、机械硬盘接口

SATA接口：SATA接口到现在已经革新了三代：

2、机械硬盘转速

单位是“rpm(每分钟转速)”，如果是7200rpm，就说明盘片一分钟能转7200圈，前面我们已经知道了机械硬盘的工作原理，所以理论上来说，转速越快，机械硬盘的读取速度就越快。

3、机械硬盘容量

单位一般是“TB”或者"GB"，“B”就是byte(字节)的意思，除了这三个，在日常生活中我们还会经常看到”KB“、”MB“;有的硬盘制造商在标注硬盘容量时，采用的是千进制，即1TB=1000GB，1GB=1000MB。

4、机械硬盘缓存

因为机械硬盘的读取速度一般和写入速度一样(小区块测试除外)，所以需要缓存来加速读取，如果把容量比作仓库的话，那缓存就是数据在传输途中的临时仓库，当调用A数据时，会顺带把A周围的B数据放在缓存中，如果下次调用时需要的数据刚好在缓存中，就会直接从缓存中提取，从而达到加速读取的目的，如图所示：

理论上来说，缓存越大越好，然而在实际情况中，缓存对硬盘速度的提升相对于其他参数不算明显，甚至在个别情况中会出现缓存大了反而降低读取速度的情况，所以在实际选购中，没必要单单为了大缓存而花费过多的银子。

二、固态硬盘重要参数解析

1、固态硬盘接口

SATA接口：参考机械硬盘SATA接口，外形如下：

M.2(AHCI协议)：也被叫做M.2(SATA总线)，这种接口的固态硬盘走的还是SATA的通道，所以交换带宽极限依然是SATA3.0的，在读写速度上相对于机械硬盘提升不高，外形如下：

M.2(NVMe协议)：这种接口的固态硬盘才是真正意义上的高速固态硬盘，走的是PCIe通道，能够突破SATA3.0的极限，而且PCe通道直连CPU，几乎没有延迟，外形如下：

2、固态硬盘闪存类型

SLC：容量小，成本最高，速度最快，出错率最低;

MLC：容量大，成本适中，速度适中，出错的几率相对SLC高;

TLC：容量最大，成本最低，速度最慢，出错率最高。

3、固态硬盘TBW

TB就是TB的意思(不理解的翻上去看机械硬盘容量)，W的意思是Write，TBW就是总写入数据量;

这个参数一般写在保修条例里，如“5年/150TBW”，意思是硬盘超过了五年或者总写入数据量超过了150TB就不在保修范围内了。

4、固态硬盘MTBF

Mean Time Between Failure，中文意思是“平均故障间隔时间”，单位是小时。

5、固态硬盘MTTF

Mean Time To Failure，中文意思是“平均失效前时间”，单位是小时。

6、固态硬盘顺序读写

单位是MB/s，在读写过程中会遵循先后顺序，数值越高代表读写性能越强;当我们在拷贝大文件，编辑视频时，主要发挥作用的就是顺序读写性能。

7、固态硬盘随机读写

单位是IOPS,“IO”就是“Input/Output”，“输入输出”的意思 ,IOPS就是每秒进行的IO操作次数，在读写过程中不遵循文件的先后顺序，数值越高代表读写性能越强;当我们在进行病毒扫描，启动程序时，主要发挥作用的就是随机读写能力。

8、固态硬盘缓存

固态硬盘的读取速度一般比写入要快(小区块测试除外)，而且固态硬盘的写入单位是页，大小是4K，如果数据小于4K，就会把多个数据放在缓存中，等到足够4K的时候，在一起写到闪存中，而要存储4K数据其实用不了多少缓存空间，因此，固态硬盘缓存的作用不是用来存数据的，而是存储闪存映射表，完全可以调用电脑内存来存储映射表，所以对于固态硬盘来说，缓存不是必须的，因此很多品牌都会把固态硬盘做成无缓存。

三、机械硬盘与固态硬盘优缺点对比

1、噪音

机械硬盘工作时，盘片会高速旋转，转速越快，声音越大;

固态硬盘内部没有机械马达和风扇，工作噪音值为0分贝。

2、物理碰撞

机械硬盘的数据都储存在盘片里，通过磁头来进行读取，如果产生碰撞、震荡或者高速移动让盘片损坏或磁头位移，数据都有丢失的可能;

固态硬盘使用的是闪存颗粒，内部不存在任何机械部件，所以因产生碰撞、震荡和高速移动而导致数据丢失的可能性极小。

3、尺寸/重量

机械硬盘的尺寸台式机一般是3.5英寸，笔记本硬盘一般是2.5英寸，超薄笔记本一般是1.8英寸;

固态硬盘根据接口不同，尺寸可大可小，重量比机械硬盘轻。

4、数据存储速度

SATA协议的机械硬盘速度约为500MB/S;

NVME协议(PCIe 3.0 x 2)的固态硬盘速度约为1800MB/s;

NVME协议(PCIe 3.0 x 4)的固态硬盘速度约为3500MB/S。

5、功耗/发热

机械硬盘：盘片转速越快，功耗越高，热量越高;

固态硬盘：功耗及发热相对机械硬盘更低。

6、修复难度

相对于固态硬盘，机械硬盘的修复难度要更小。

7、价格(截至2020年4月23日)：

机械硬盘：2TB容量，SATA3.0，7200rpm，价格大概为399元;

固态硬盘：500GB容量，NVME协议(PCIe 3.0 x 4)，TLC颗粒，价格大概为899元。

四、机械硬盘日常使用注意事项

1、启动、重启与关机

尽力避免突然断电导致的关机;

不要使用常按电源键的方式关机;

关机后等待五秒以上再开机;

不要使用机箱上的重启按钮来重启;

2、运行中

尽量不要去移动电脑;

关注硬盘温度，尽量保持在20℃~25℃之间;

定期使用Windows中自带的碎片整理工具进行碎片整理，再使用硬盘修复程序来修补有问题的磁道;

定期杀毒。

3、其他

不要拆开机械硬盘(必坏);

不要放在强磁场物的附近，如音响、电视、磁铁等;

水平或垂直放置，不要使底盘(电路板面)朝上;

不到万不得已，不要使用低级格式化。

五、固态硬盘日常使用注意事项

1、小分区，如一块128G的固态硬盘，分区时只分100G，留出的空间就会被自动用于固态硬盘内部的优化操作，如磨损平衡、垃圾回收和坏块映射;

2、少分区，分区太多容易导致分区错位，在分区边界的磁盘区域性能可能会收到影响;

3、不要让固态硬盘满载，最好预留15%以上的空间，预留25%以上最佳;

4、给非系统盘的固态硬盘/分区做4K对齐;不要在固态硬盘上设置虚拟内存;

5、不要在固态硬盘上运行P2P下载软件;如果官方发布了最新的固件，及时刷新;

6、虽然Trim重置指令可以把固态硬盘的性能恢复到出厂状态，但每做一次Trim充值就相当于完成了一次完整的擦写操作，所以不要过多使用。