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SSD和HDD，一文詳解固態硬盤和機械硬盤的知識盲區

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本文將從原理上對機械硬盤（HDD）和固態硬盤（SSD）進行深入對比分析 。

SSD和HDD，一文詳解固態硬盤和機械硬盤的知識盲區

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什么是HDD
SSD和HDD，一文詳解固態硬盤和機械硬盤的知識盲區

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HDD是Hard Disk Driver的首字母縮寫，一般稱為“機械硬盤”，也是最常見的普通硬盤 。它是由盤片、轉軸、讀寫頭、驅動臂、驅動軸、驅動器以及永磁鐵等組件構成 。讀寫頭通過驅動臂調整不同磁道位置，驅動器帶著磁盤旋轉，通過磁頭完成數據讀取 。
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
現在主要用的就是PMR，它又分為：
CMR：Conventional Magnetic Recording 傳統磁記錄SMR：Shingled Magnetic Recording 疊瓦磁記錄
CMR性能好于SMR ， 選購機械硬盤的時候一定要注意該參數 。
內部結構
SSD和HDD，一文詳解固態硬盤和機械硬盤的知識盲區

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名詞解釋
SSD和HDD，一文詳解固態硬盤和機械硬盤的知識盲區

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磁道
磁頭固定保持一個位置，磁盤旋轉后，磁頭在盤片上留下的圓形軌跡，叫做磁道 。不同的半徑，會形成不同的磁道 。
上圖黃色圓圈指的就是磁道 。
扇區
磁道會進一步分割為多個相同角度的圓弧，這些圓弧稱為扇區 。那么為什么要劃分圓弧呢 ， 這樣是為了增加顆粒度，能有效提高數據的讀取寫入效率 。
上圖紅色餅狀指的就是扇區 。
柱面
垂直方向上，不同盤片的相同編號的磁道構成了垂直柱面 。
上圖藍色圓柱面就是柱面 。
【SSD和HDD，一文詳解固態硬盤和機械硬盤的知識盲區】什么是SSD
SSD和HDD，一文詳解固態硬盤和機械硬盤的知識盲區

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SSD是Solid State Disk的首字母縮寫，一般稱為“固態硬盤” 。SSD與機械硬盤HDD不同，它沒有活動機構 。而是使用NAND閃存技術存儲 。
固態硬盤SSD通過電子電路來讀取寫入數據 。由于不需要機械機構完成讀寫，所以SSD的功耗要比HDD低 。
HDD與SSD對比分析
HDD和SSD各有優缺點 ， 適合的才是最好的 。下面從容量、速度、壽命、價格等4個方面進行對比 。
SSD和HDD，一文詳解固態硬盤和機械硬盤的知識盲區

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容量
SSD受限于存儲顆粒，目前普通消費者買到的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訪問數據的速度遠高于HDD速度 。尤其是小文件讀寫 。
而我們日常使用磁盤，更多的是小文件的讀寫 。所以 ， 硬盤升級為SSD確實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 會低于這個值 。
SSD：基于SATA協議的大概在500~700M/s之間，基于NVME的可以高達3000+M/s
隨機讀寫（4K）
HDD：海量小文件讀寫速度很低，大概幾M/s
SSD：基于SATA協議的大概在30+M/s之間，基于NVME的大概在100+M/s
壽命
機械硬盤HDD長期斷電后，數據可以保存10年以上 。
固態硬盤SSD在連續斷電1年后，就會因為浮柵內的電子衰減而徹底丟失數據，并且該丟失的數據不可恢復 。這一點大家要注意 。
價格
參考電商平臺JD最新的HDD和SSD的價格如下：
機械硬盤：1TB SATA CMR 7200轉的西數價格是299 。
固態硬盤：1TB NVME 7300MB/S的西數價格是750 。
以上，同品牌同容量SSD比HDD價格上還是要貴一倍多 。
常見的硬盤協議
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AHCI：Advanced Host Controller Interface的首字母縮寫，即高級主機控制器接口 。
NVMe：Non Volatile Memory Host Controller Interface Specification的首字母縮寫，即非易失性內存主機控制器接口規范 。
AHCI和NVMe協議都是上層協議，用來實現系統與存儲硬件的溝通 。
SATA：Serial ATA的縮寫，即串行ATA 。它是由“SATA工作組”在2000年11月提出的一種計算機總線 。主要是用于主板與大容量存儲設備進行數據傳輸 。該總線具有結構簡單和支持熱插拔的特點 。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） 。
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PCIe：Peripheral component interconnect express的首字母縮寫，即高速串行計算機擴展總線標準 。目前有PCIe1.0、PCIe2.0、PCIe3.0、PCIe4.0、PCIe5.0幾個版本 ， 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、對比分析以及常用協議進行了深入探討 。