電腦硬件之------硬盤

機械硬盤HDD和固態硬盤SDD

1,爲什麼我的電腦這麼卡?

一般來說,電腦的運行速度由多方面決定,但是,硬盤的質量是一個權重很大的影響因素,

電腦在工作時需要把放置在硬盤上的數據轉移到內存中,CPU再讀取內存中的數據進行計算,完成一次操作,即:

硬盤(數據)  ====>    內存    ====> CPU

DDR2(內存條的型號)時代,內存條的讀寫速度已經能夠達到6GB/sDDR3時期,存存條的速度可以達到驚人的12GB/s,更不用說現在大面積普及的DDR4內存了,因此CPU與內存的交互是沒有問題的,只要內存中有數據,CPU就可以在短時間內拿到,然後進行處理,但是問題就出在硬盤上,內存中是沒有數據的,所有的數據都來源於硬盤,內存向硬盤索要數據,但是由於硬盤的質量太差,尋找到想要的數據需要消耗大量的時間,因此內存就在那裏乾等着硬盤給數據,CPU也就在那裏乾等着內存給數據,這樣,電腦整體的性能也就慢下來了。

 

2, 爲什麼機械硬盤比固態硬盤慢?

本質原因是因爲兩者的工作模式物理結構)不同:

機械硬盤的結構類似於民國時期的留聲機,有一條來回伸縮的磁頭負責讀取數據,有兩張高速旋轉的磁盤負責存儲數據,有一個馬達負責旋轉磁盤,讓磁針讀取到不同區域的數據,這也就是機械硬盤的結構,如圖:

圖片不見了

固態硬盤是由一條電路板構建起來的,上面有個數不一的閃存顆粒,所有的數據都存儲在閃存芯片(flash )上,不需要任何的機械工具進行數據的讀寫,主要的結構由主控芯片,閃存顆粒和緩存單元等三部分組成,如圖:

圖片不見了

這樣,我們就可以得到答案了:

調用機械硬盤上的數據時,我們需要操作磁頭,通過旋轉來掃描磁盤獲取數據,這樣速度就會很慢,而調用固態硬盤上的數據時,沒有物理上的電機操作,通過指令直接找到想要找尋的數據的位置,這樣的速度是非常快的。

理論上,最好的每秒7200轉機械硬盤讀寫的速度也不會超過200M/s, 而一塊很普通的固態硬盤的順序的讀寫速度也能達到500到600M/s,這樣的讀寫速度是機械硬盤所望塵莫及的。

 

3, 固態硬盤的接口類型有什麼區別?

市面上常見的固態硬盤一般分爲SATA接口M.2接口,如圖:

SATA接口:

圖片不見了

M.2接口:

圖片不見了

SATA接口是爲了兼容機械硬盤而誕生的,目前已近出到第三代即 SATA3,相對M.2接口較老,使用的通道是SATA通道,搭載的是AHCI協議(可以理解爲鄉村的石子路),SATA3的順序讀寫速度最高能達到600M/s。

M.2接口這裏又分爲兩大類,一種是走SATA通道的,速度上限不會高於600M/s,

還有一種是走PCIE(高速高帶寬傳輸,可以理解爲高速公路)通道的M.2接口,這種接口一般在搭載沒有搭載NVME協議的情況下,傳輸速度和SATA的傳輸速度不相上下,但是如果搭載了NVME協議之後,傳輸速度能達到SATA的三倍左右即:1800-2000M/s

所幸的是18年之後的電腦只要是M.2接口的固態硬盤一般都走PCIE通道,並搭載NVME協議,在這樣的前提之下又出來了PCIE x 2PCIE x 4, 這就相當於之前有兩條高速通道進行數據傳輸,現在有四條了,傳輸速度高了一倍,在主板支持的情況下,這樣的硬盤能達到4G/s的速度。

 

4, 固態硬盤的材質有哪些,都有什麼區別?

現在的固態硬盤一般都分爲三種,分別是 SLC, MLC, TLC

SLC(Single-Level Cell):SLC的擦寫次數可達一萬到十萬次,由於每一個存儲單元只存儲一個bit的數據,因此讀取速度很快,使用壽命也很長,但相應的,價格不是貴,那叫昂貴。

MLC(Multi-level cell):MLC的擦寫次數是三千到五千次,M表示的就是Multi,即多的意思,每一個存儲單元存儲兩個bit的數據,因此就翻譯而言翻譯爲BLC(Binary level cell)其實更合適,讀取速度和使用壽命都不如SLC,即使如此,MLC的品質也足夠大多數發燒友的使用了,其價格也是不低的。

TLC:(Third Level cell)TLC的擦寫次數是一千到三千甚至幾百次,每一個存儲單元存儲三個bit的數據,性能和使用壽命進一步降低,但好處是,價格終於降下來了,這讓固態硬盤也能進入尋常百姓家了,實際上,目前市場上絕大多數的固態硬盤都是用的是TLC顆粒

最近還出了新一代的QLC,當然了,性能和使用壽命仍有減小,但是值得欣慰的是固態硬盤的容量得以大大提升,將來的10T固態,估計就得仰仗QLC了

由此我們可以得出結論:

無論是性能上,壽命上還是價格上,SLC最強,MLC次之,TLC最弱,但是,瘦死的駱駝比馬大,即使是最差的QLC,其讀寫速度也要比最好的機械硬盤好的多的多的多。

 

5, 固態硬盤會越用越卡嗎,爲什麼我買的521G的固態到手只有480,剩下的空間去哪裏了?

這兩個問題的答案有聯繫的,因此就放在一塊兒講了,固態硬盤用的時間長了,性能確實會下降,生活中除了腦子以外,哪一件物品是越用越好用的呢?隨着時間的推移,性能慢慢下降的,這是很正常的事情

說一下原因:當固態硬盤上的數據被刪除時,並不是真正的被物理刪除了,而是在被刪除的區域上打上標記,表示已經被刪除,剛開始,由於空白區域比較多,讀寫的速度會非常快,之後隨着硬盤的使用,空白區域越來越少,後來進入的新數據必須讓主控芯片去尋找已經打了刪除標記的區域,進行覆蓋寫入,這樣,固態硬盤的速度也就相應的降下來了。

爲了解決固態硬盤越用越卡的問題,就要限制用戶不要把固態硬盤塞的太滿,於是各大廠商在固態出廠前,就單獨劃出了一片區域用來強制不讓用戶把固態塞滿,以避免固態硬盤出現性能下降的情況,通常會取整個容量的0.05%左右的空間,這也就是爲啥128的固態,到手只有110的容量的原因了。

 

寫在後面:

固態的讀寫速度優於機械,但是當固態的讀寫次數達到上限時,閃存顆粒就會損壞,存儲在固態上的數據也會永久丟失,

但是如果數據存儲在機械上,那還是有大概率可以找回數據的,這也就是爲什麼很多政府單位寧願電腦卡着,也不使用固態的原因了,

在實際的使用中,購買TLC的固態已經足夠我們日常生活,遊戲娛樂了,在購買上,還是一分價錢一分貨的,買貴的就對了,如果不甘心被商家坑,還是老老實實多學一點硬件的相關知識吧!

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