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SSD和HDD，一文詳解固態(tài)硬盤(pán)和機(jī)械硬盤(pán)的知識(shí)盲區(qū)

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本文將從原理上對(duì)機(jī)械硬盤(pán)（HDD）和固態(tài)硬盤(pán)（SSD）進(jìn)行深入對(duì)比分析 。

SSD和HDD，一文詳解固態(tài)硬盤(pán)和機(jī)械硬盤(pán)的知識(shí)盲區(qū)

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什么是HDD
SSD和HDD，一文詳解固態(tài)硬盤(pán)和機(jī)械硬盤(pán)的知識(shí)盲區(qū)

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HDD是Hard Disk Driver的首字母縮寫(xiě)，一般稱(chēng)為“機(jī)械硬盤(pán)”，也是最常見(jiàn)的普通硬盤(pán) 。它是由盤(pán)片、轉(zhuǎn)軸、讀寫(xiě)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(xiě)頭通過(guò)驅(qū)動(dòng)臂調(diào)整不同磁道位置，驅(qū)動(dòng)器帶著磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)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(pán)的時(shí)候一定要注意該參數(shù) 。
內(nèi)部結(jié)構(gòu)
SSD和HDD，一文詳解固態(tài)硬盤(pán)和機(jī)械硬盤(pán)的知識(shí)盲區(qū)

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名詞解釋
SSD和HDD，一文詳解固態(tài)硬盤(pán)和機(jī)械硬盤(pán)的知識(shí)盲區(qū)

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磁道
磁頭固定保持一個(gè)位置，磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)后，磁頭在盤(pán)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(chēng)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(xiě)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(pán)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 。
【SSD和HDD，一文詳解固態(tài)硬盤(pán)和機(jī)械硬盤(pán)的知識(shí)盲區(qū)】什么是SSD
SSD和HDD，一文詳解固態(tài)硬盤(pán)和機(jī)械硬盤(pán)的知識(shí)盲區(qū)

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SSD是Solid State Disk的首字母縮寫(xiě)，一般稱(chēng)為“固態(tài)硬盤(pán)” 。SSD與機(jī)械硬盤(pán)HDD不同，它沒(méi)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(pán)SSD通過(guò)電子電路來(lái)讀取寫(xiě)入數(shù)據(jù) 。由于不需要機(jī)械機(jī)構(gòu)完成讀寫(xiě)，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 。
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容量
SSD受限于存儲(chǔ)顆粒，目前普通消費(fèi)者買(mǎi)到的SSD容量，一般不超過(guò)4TB 。
HDD容量較大 ， 市面主流銷(xiāo)售的最高可到20TB之上 。
速度
不管是順序讀寫(xiě)還是4K讀寫(xiě)，SSD訪問(wèn)數(shù)據(jù)的速度遠(yuǎn)高于HDD速度 。尤其是小文件讀寫(xiě) 。
而我們?nèi)粘Ｊ褂么疟P(pán)，更多的是小文件的讀寫(xiě) 。所以 ， 硬盤(pán)升級(jí)為SSD確實(shí)可以極大地提高電腦的性能 。
順序讀寫(xiě)
HDD：HDD的大文件讀寫(xiě)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(xiě)（4K）
HDD：海量小文件讀寫(xiě)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(pán)HDD長(zhǎng)期斷電后，數(shù)據(jù)可以保存10年以上 。
固態(tài)硬盤(pán)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(pán)：1TB SATA CMR 7200轉(zhuǎn)的西數(shù)價(jià)格是299 。
固態(tài)硬盤(pán)：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(jiàn)的硬盤(pán)協(xié)議
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AHCI：Advanced Host Controller Interface的首字母縮寫(xiě)，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(xiě)，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(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與存儲(chǔ)硬件的溝通 。
SATA：Serial ATA的縮寫(xiě)，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 。
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mSATA：miniSATA，通過(guò)名稱(chēng)就能看出來(lái)它是SATA的迷你版 。尺寸更小 。
M.2：有兩種類(lèi)型：NVMe（M key）和NGFF（B key） 。
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PCIe：Peripheral component interconnect express的首字母縮寫(xiě)，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 。
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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 。