本文將從原理上對(duì)機(jī)械硬盤（HDD）和固態(tài)硬盤（SSD）進(jìn)行深入對(duì)比分析，喜歡請(qǐng)點(diǎn)贊收藏。

什么是HDD

HDD是Hard Disk Driver的首字母縮寫，一般稱為“機(jī)械硬盤”，也是最常見的普通硬盤。它是由盤片、轉(zhuǎn)軸、讀寫頭、驅(qū)動(dòng)臂、驅(qū)動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)器以及永磁鐵等組件構(gòu)成。讀寫頭通過驅(qū)動(dòng)臂調(diào)整不同磁道位置，驅(qū)動(dòng)器帶著磁盤旋轉(zhuǎn)，通過磁頭完成數(shù)據(jù)讀取。

磁記錄方式又分為：

• LMR：Longitudinal Magnetic Recording 水平磁記錄
• PMR：Perpendicular Magnetic Recording 垂直磁記錄

現(xiàn)在主要用的就是PMR，它又分為：

• CMR：Conventional Magnetic Recording 傳統(tǒng)磁記錄
• SMR：Shingled Magnetic Recording 疊瓦磁記錄

CMR性能好于SMR，選購(gòu)機(jī)械硬盤的時(shí)候一定要注意該參數(shù)。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)

名詞解釋

• 磁道

磁頭固定保持一個(gè)位置，磁盤旋轉(zhuǎn)后，磁頭在盤片上留下的圓形軌跡，叫做磁道。不同的半徑，會(huì)形成不同的磁道。

上圖黃色圓圈指的就是磁道。

• 扇區(qū)

磁道會(huì)進(jìn)一步分割為多個(gè)相同角度的圓弧，這些圓弧稱為扇區(qū)。那么為什么要?jiǎng)澐謭A弧呢，這樣是為了增加顆粒度，能有效提高數(shù)據(jù)的讀取寫入效率。

上圖紅色餅狀指的就是扇區(qū)。

• 柱面

垂直方向上，不同盤片的相同編號(hào)的磁道構(gòu)成了垂直柱面。

上圖藍(lán)色圓柱面就是柱面。

什么是SSD

SSD是Solid State Disk的首字母縮寫，一般稱為“固態(tài)硬盤”。SSD與機(jī)械硬盤HDD不同，它沒有活動(dòng)機(jī)構(gòu)。而是使用NAND閃存技術(shù)存儲(chǔ)。

固態(tài)硬盤SSD通過電子電路來讀取寫入數(shù)據(jù)。由于不需要機(jī)械機(jī)構(gòu)完成讀寫，所以SSD的功耗要比HDD低。

HDD與SSD對(duì)比分析

HDD和SSD各有優(yōu)缺點(diǎn)，適合的才是最好的。下面從容量、速度、壽命、價(jià)格等4個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比。

• 容量

SSD受限于存儲(chǔ)顆粒，目前普通消費(fèi)者買到的SSD容量，一般不超過4TB。

HDD容量較大，市面主流銷售的最高可到20TB之上。

• 速度

不管是順序讀寫還是4K讀寫，SSD訪問數(shù)據(jù)的速度遠(yuǎn)高于HDD速度。尤其是小文件讀寫。

而我們?nèi)粘Ｊ褂么疟P，更多的是小文件的讀寫。所以，硬盤升級(jí)為SSD確實(shí)可以極大地提高電腦的性能。

順序讀寫

HDD：HDD的大文件讀寫速度普遍在 100-260M/s 之間，SMR 會(huì)低于這個(gè)值。

SSD：基于SATA協(xié)議的大概在500~700M/s之間，基于NVME的可以高達(dá)3000+M/s

隨機(jī)讀寫（4K）

HDD：海量小文件讀寫速度很低，大概幾M/s

SSD：基于SATA協(xié)議的大概在30+M/s之間，基于NVME的大概在100+M/s

• 壽命

機(jī)械硬盤HDD長(zhǎng)期斷電后，數(shù)據(jù)可以保存10年以上。

固態(tài)硬盤SSD在連續(xù)斷電1年后，就會(huì)因?yàn)楦艃?nèi)的電子衰減而徹底丟失數(shù)據(jù)，并且該丟失的數(shù)據(jù)不可恢復(fù)。這一點(diǎn)大家要注意。

• 價(jià)格

參考電商平臺(tái)JD最新的HDD和SSD的價(jià)格如下：

機(jī)械硬盤：1TB SATA CMR 7200轉(zhuǎn)的西數(shù)價(jià)格是299。

固態(tài)硬盤：1TB NVME 7300MB/S的西數(shù)價(jià)格是750。

以上，同品牌同容量SSD比HDD價(jià)格上還是要貴一倍多。

常見的硬盤協(xié)議

AHCI：Advanced Host Controller Interface的首字母縮寫，即高級(jí)主機(jī)控制器接口。

NVMe：Non Volatile Memory Host Controller Interface Specification的首字母縮寫，即非易失性內(nèi)存主機(jī)控制器接口規(guī)范。

AHCI和NVMe協(xié)議都是上層協(xié)議，用來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與存儲(chǔ)硬件的溝通。

SATA：Serial ATA的縮寫，即串行ATA。它是由“SATA工作組”在2000年11月提出的一種計(jì)算機(jī)總線。主要是用于主板與大容量存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。該總線具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和支持熱插拔的特點(diǎn)。SATA接口有SATA1.0，SATA2.0，SATA3.0。所有的SATA向前兼容，接口一樣，只是傳輸速度不同而已。

mSATA：miniSATA，通過名稱就能看出來它是SATA的迷你版。尺寸更小。

M.2：有兩種類型：NVMe（M key）和NGFF（B key）。

PCIe：Peripheral component interconnect express的首字母縮寫，即高速串行計(jì)算機(jī)擴(kuò)展總線標(biāo)準(zhǔn)。目前有PCIe1.0、PCIe2.0、PCIe3.0、PCIe4.0、PCIe5.0幾個(gè)版本，不同版本傳輸速率不同。

以上從HDD和SSD的概念、原理、對(duì)比分析以及常用協(xié)議進(jìn)行了深入探討。喜歡請(qǐng)點(diǎn)贊收藏。