硬盘有机械硬盘(HDD)和固态硬盘(SSD)之分

机械硬盘:硬盘有机械硬盘(HDD)和固态硬盘(SSD)之分。机械硬盘即是传统普通硬盘,主要由:盘片,磁头,盘片转轴及控制电机,磁头控制器,数据转换器,接口,缓存等几个部分组成。

磁头可沿盘片的半径方向运动,加上盘片每分钟几千转的高速旋转,磁头就可以定位在盘片的指定位置上进行数据的读写操作。信息通过离磁性表面很近的磁头,由电磁流来改变极性方式被电磁流写到磁盘上,信息可以通过相反的方式读取。硬盘作为精密设备,尘埃是其大敌,所以进入硬盘的空气必须过滤。

原理:机械硬盘中所有的盘片都装在一个旋转轴上,每张盘片之间是平行的,在每个盘片的存储面上有一个磁头,磁头与盘片之间的距离只有0.1μm~0.5μm,较高的水平已经达到 0.005μm~0.01μm,所有的磁头联在一个磁头控制器上,由磁头控制器负责各个磁头的运动。


固态硬盘:固态驱动器(Solid State Disk或Solid State Drive,简称SSD),俗称固态硬盘,固态硬盘是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘,因为台湾英语里把固体电容称之为Solid而得名。SSD由控制单元和存储单元(FLASH芯片、DRAM芯片)组成。固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同,在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致。被广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空、导航设备等诸多领域。

其芯片的工作温度范围很宽,商规产品(0~70℃)工规产品(-40~85℃)。虽然成本较高,但也正在逐渐普及到DIY市场。由于固态硬盘技术与传统硬盘技术不同,所以产生了不少新兴的存储器厂商。厂商只需购买NAND存储器,再配合适当的控制芯片,就可以制造固态硬盘了。新一代的固态硬盘普遍采用SATA-2接口、SATA-3接口、SAS接口、MSATA接口、PCI-E接口、NGFF接口、CFast接口、SFF-8639接口和M.2 NVME/SATA协议。

基于闪存的固态硬盘是固态硬盘的主要类别,其内部构造十分简单,固态硬盘内主体其实就是一块PCB板,而这块PCB板上最基本的配件就是控制芯片,缓存芯片(部分低端硬盘无缓存芯片)和用于存储数据的闪存芯片。

市面上比较常见的固态硬盘有LSISandForce、Indilinx、JMicron、Marvell、Phison、Goldendisk、Samsung以及Intel等多种主控芯片。主控芯片是固态硬盘的大脑,其作用一是合理调配数据在各个闪存芯片上的负荷,二则是承担了整个数据中转,连接闪存芯片和外部SATA接口。不同的主控之间能力相差非常大,在数据处理能力、算法,对闪存芯片的读取写入控制上会有非常大的不同,直接会导致固态硬盘产品在性能上差距高达数十倍。

主控芯片旁边是缓存芯片,固态硬盘和传统硬盘一样需要高速的缓存芯片辅助主控芯片进行数据处理。这里需要注意的是,有一些廉价固态硬盘方案为了节省成本,省去了这块缓存芯片,这样对于使用时的性能会有一定的影响。

除了主控芯片和缓存芯片以外,PCB板上其余的大部分位置都是NAND Flash闪存芯片了。NAND Flash闪存芯片又分为SLC(单层单元)MLC(多层单元)以及TLC(三层单元)NAND闪存。


机械硬盘与固态硬盘优缺点对比

1、防震抗摔性:机械硬盘都是磁碟型的,数据储存在磁碟扇区里。而固态硬盘是使用闪存颗粒(即内存、MP3、U盘等存储介质)制作而成,所以SSD固态硬盘内部不存在任何机械部件,这样即使在高速移动甚至伴随翻转倾斜的情况下也不会影响到正常使用,而且在发生碰撞和震荡时能够将数据丢失的可能性降到最小。相较机械硬盘,固硬占有绝对优势。

2、数据存储速度:机械硬盘的速度约为120MB/S,SATA协议的固态硬盘速度约为500MB/S,NVMe协议(PCIe 3.0×2)的固态硬盘速度约为1800MB/S,NVMe协议(PCIe 3.0×4)的固态硬盘速度约为3500MB/S。

3、功耗:固态硬盘的功耗上也要低于机械硬盘。

4、重量:固态硬盘在重量方面更轻,与常规1.8英寸硬盘相比,重量轻20-30克。

5、噪音:由于固硬属于无机械部件及闪存芯片,所以具有了发热量小、散热快等特点,而且没有机械马达和风扇,工作噪音值为0分贝。机械硬盘就要逊色很多。

6、价格:截至(2020/6/18),品牌的500GB 固态硬盘为400元左右。而1TB 的机械硬盘价格才280左右。固态硬盘比起机械硬盘价格较为昂贵,性价比较低。

8、使用寿命:SLC颗粒只有10万次的读写寿命,成本低廉的MLC颗粒,读写寿命仅有1万次,TLC颗粒读写寿命为3000次左右,而最便宜的QLC颗粒读写寿命只有400次。因此从这个角度看相对于固态硬盘,机械硬盘寿命更长。但是机械硬盘会随着盘片正常磨损,意外断电导致磁头没有悬停在停驻区,对盘片造成损伤,可能因因其他原因损坏,所以,机械硬盘寿命不一定比固态硬盘长。

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