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关于机械硬盘和固态硬盘,你需要知道的都在这

关于机械硬盘和固态硬盘,你需要知道的都在这

作者:admin    来源:互联网    发布时间:2020-06-04 05:47

硬盘是计算机内可以以磁的形式存储数十亿字节数据的一个重要器件。其内部实际上是一些由一根金属杆穿起来的圆形磁片,磁片可以在两面记录数据,每个磁片都可以被划分为半径不同的圆,这些同心圆被称为磁道。 像录音机一样,读取磁片上的数据时也需要磁头,每个磁片都对应两个磁头,在磁片的两面,一上一下读写数据。磁片在一个真空的状态下高速转动,每分钟4500或7200转,磁头在需要读取数据的时候接近(注意,是接近而不是接触)磁片在磁道上读取数据。磁头寻找到磁道的时间称之为寻道时间。 在读取和写入数据时, 一般需要知道要在哪个磁片上进行,在这个磁片的哪个磁道上进行,在这个磁道的哪个位置进行,知道了这三个量就可以精确地找到数据所在的位置了。

机械硬盘是传统硬盘,常见的有3.5寸(台式机)、2.5寸(笔记本),为电脑主要的存储媒介之一。由一个或者多个铝制或者玻璃制成的磁性碟片,磁头,转轴,控制电机,磁头控制器,数据转换器,接口和缓存等几个部分组成。工作时,磁头悬浮在高速旋转的碟片上进行读写数据。机械硬盘是集精密机械、微电子电路、电磁转换为一体的电脑存储设备。

IDE(Integrated Drive Electronics)接口的硬盘又叫并口硬盘,本意是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器,是一种硬盘的传输接口, 平常也称IDE接口为ATA(Advanced Technology Attachment)接口。

旧时代的产物,IDE的速度也有多种分别是:2113IDE33、IDE66、IDE100和IDE133速度就是后面的数字,对应的33MB/S、66MB/S、100MB/S和133MB/S。

SATA(Serial ATA)接口的硬盘又叫串口硬盘. SATA以它串行的数据发送方式得名。在数据传输的过程中,数据线和信号线独立使用,并且传输的时钟频率保持独立,因此同以往的PATA相比,SATA的传输速率可以达到并行的30倍。可以说:SATA技术并不是简单意义上的PATA技术的改进,而是一种全新的总线架构。

SATAⅠ单向数据线的比特流速率为1.5Gbps,即相当于工作时钟频率为1. 5GHz。由于采用8b/10b编码,每10个时钟周期传送一个8位(1B)数据,故最大数据传输速率为150MB/s;SATAⅡ和SATAⅢ的比特流速率预定为3.0Gbps和6.0Gbps,最大数据传输速率将分别达到300MB/s和600MB/S。

SCSI英文全称:Small Computer System Interface(小型计算机系统接口),旧时代过渡期产物!使用50针接口,它出现的原因主要是因为原来的IDE接口的硬盘转速太慢,传输速率太低,因此高速的SCSI硬盘出现。其实SCSI并不是专为硬盘设计的,实际上它是一种总线型接口,其主要用在服务器上。

SAS(Serial Attached SCSI)即串行连接SCSI,是新一代的SCSI技术。和现在流行的Serial ATA(SATA)硬盘相同,都是采用串行技术以获得更高的传输速度,并通过缩短连结线改善内部空间等。

SAS是并行SCSI接口之后开发出的全新接口,是目前服务器使用的主流数据传输接口;此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性,并且提供与SATA硬盘的兼容性;具体来说,二者的兼容性主要体现在物理层和协议层的兼容。

固态硬盘(SSD)是由多个闪存芯片加主控以及缓存组成的阵列式存储,属于以固态电子存储芯片阵列制成的硬盘。相对机械硬盘,读取速度更快,寻道时间更小,可加快操作系统启动速度和软件启动速度。

SATA是硬盘接口的标准规范,实际上SATA 6Gbps接口这个说法并不规范,准确的称呼是SATA III,接口速度是6Gbps而已,只是现在大家习惯这个说法了。SATA 6Gbps接口是目前最最常见的HDD/SSD硬盘接口,大部分人现在买的硬盘都在用这种接口,

SATA 6Gbps接口不利于SSD小型化,半高SATA设备又有点不受欢迎,因此针对便携设备开发的mSATA(mini SATA)接口应运而生,你可以把它看作标准SATA接口的mini版,物理接口跟mini PCI-E接口一样,所以二者容易混淆,但mSATA走的是SATA通道而非PCI-E通道,所以需要SATA主控。

M.2原名是NGFF接口,它是为超极本(Ultrabook)量身定做的新一代接口标准,主要用来取代mSATA接口,具备体积小巧、性能主流等特点;并且M.2又有丰富的可扩展性,可以提高SSD容量。

M.2接口可以同时支持SATA及PCI-E通道,后者更容易提高速度,早期的M.2接口使用的是PCI-E 2.0 x2通道,理论带宽10Gbps,不过在9系及100系芯片组之后,M.2接口现在全面转向PCI-E 3.0 x4通道,理论带宽达到了32Gbps,远高于之前水准,大大提升了SSD性能潜力。另外,该接口固态硬盘还支持NVMe标准,和现在的AHCI比较起来,通过新的NVMe标准接入的SSD,在性能提升方面非常明显,已成为目前市场主流。

2019年AMD在消费级平台上首次支持PCIe 4.0,SSD厂商威刚、三星等随后跟进最新支持产品。

早在SATA接口的SSD发展之初,PCI-E接口的SSD就出现了,其他SSD不论采用什么接口,都是从SATA向原生PCI-E走进,而PCI-E接口的SSD直接是一步到位,省去了中间过程。

跟显卡类似,PCI-E硬盘的规格也会根据长度、高度分为全高/半高、全长/半长等不同级别,最常见的PCI-E硬盘多是HHHL半高半长的,长度为167mm。

PCI-E接口的硬盘速度也逐渐从当初的PCI-E 2.0 x2走向了PCI-E 3.0 x4通道,速度也达到了32Gbps,而且早期PCI-E硬盘不能做启动盘的问题也解决了,现在旗舰级SSD大多会选择PCI-E接口。

M.2接口解决了mSATA接口的后继问题,SATA 6Gbps接口在6Gbps速度之后,SATA接口要想继续提高速度,SATA-IO给出的解决方案是SATA Express(SATA E)接口。

为了提高接口带宽,SATA E接口放弃了SATA通道,走向了PCI-E通道,他们选择的是PCI-E x2通道,具体有PCI-E 2.0 x2或者PCI-E 3.0 x2两种选择,因此就有了10Gbps以及16Gbps两种,最初是10Gbps居多,现在的主板逐渐开始提供16Gbps的SATA E接口,因为100系芯片组的南桥通道数量大幅提升了。 无论厂商选择PCI-E 2.0还是PCI-E 3.0方案,接口速度相对原来的6Gbps都有了明显的提升,带宽更不是瓶颈了。

U.2接口别称SFF-8639,U.2的设备端接口融合了SATA及SAS接口的特点,U.2不但能支持SATA-Express规范,还能兼容SAS、SATA等规范,主板一端是mini SAS(SFF-8643)接口,设备端的U.2线则是一端接在SATA电源上,一端接在U.2硬盘的数据口上。因此大家可以把它当做是四通道版本的SATA-Express接口,它的理论带宽已经达到了32Gbps,与M.2接口毫无差别。

U.2接口的优点是接口带宽达到了32Gbps,支持NVMe协议,甚至供电能力也提高了,这都有助于提高SSD性能,但U.2不好的地方在于它依然是新兴事物,很多主板目前并没有U.2接口,而且U.2接口的消费级硬盘少的可怜。

混合硬盘(SSHD)是机械硬盘与固态硬盘的结合体,采用容量较小的闪存颗粒用来存储常用常用文件,而磁盘才是最重要的存储介质,闪存仅起到了缓冲作用,将更多的常用文件保存到闪存内减小寻道时间,从而提升效率。

在PC发展的过程中,我们所需要的存储空间越来越多,硬盘也在发生着巨大的变化,硬盘的容量也是越来越大。硬盘的容量通常以MB(兆)和GB(千兆)为单位的,早期的硬盘容量低下,大多以MB(兆)为单位,1956年9月IBM公司制造的世界上第一台磁盘存储系统只有区区的5MB,而随着硬盘技术飞速的发展,数十TB容量的硬盘也已进入到普通家庭用户的手中。硬盘技术还在继续向前发展,更大容量的硬盘还将不断推出。

众所周知,在计算机中是采用二进制,在电脑世界里,以2的次方数为“批量”处理Byte会方便一些,整齐一些。

磁盘的容量级别为YBEBTBMBKB,其中 1KB=1024Byte=8192Bit=8Kb,每1024Byte为1KB,每1024KB为1MB,每1024MB为1GB,每1024GB为1TB,而在国际单位制中TB、GB、MB、KB是“1000进制”的计数单位,为此国际电工协会(IEC)拟定了KiB、“MiB”、“GiB的二进制单位,专用来标示“1024进位”的数据大小;

而硬盘厂商在计算容量方面是以每1000为一进制的,每1000字节为1KB,每1000KB为1MB,每1000MB为1GB,每1000GB为1TB,在操作系统中对容量的计算是以1024为进位的,并且并未改为KiB、“MiB”、“GiB的二进制单位,这差异造成了硬盘容量“缩水”。

硬盘需要分区和格式化,操作系统之间存在着差异,再加上安装操作系统时的复制文件的行为,硬盘会被占用更多空间,所以在操作系统中显示的硬盘容量和标称容量会存在差异,而硬盘的两类容量差值在5%-10%左右应该是正常的。

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