电脑硬件之------硬盘

机械硬盘HDD和固态硬盘SDD

1,为什么我的电脑这么卡?

一般来说,电脑的运行速度由多方面决定,但是,硬盘的质量是一个权重很大的影响因素,

电脑在工作时需要把放置在硬盘上的数据转移到内存中,CPU再读取内存中的数据进行计算,完成一次操作,即:

硬盘(数据)  ====>    内存    ====> CPU

DDR2(内存条的型号)时代,内存条的读写速度已经能够达到6GB/sDDR3时期,存存条的速度可以达到惊人的12GB/s,更不用说现在大面积普及的DDR4内存了,因此CPU与内存的交互是没有问题的,只要内存中有数据,CPU就可以在短时间内拿到,然后进行处理,但是问题就出在硬盘上,内存中是没有数据的,所有的数据都来源于硬盘,内存向硬盘索要数据,但是由于硬盘的质量太差,寻找到想要的数据需要消耗大量的时间,因此内存就在那里干等着硬盘给数据,CPU也就在那里干等着内存给数据,这样,电脑整体的性能也就慢下来了。

 

2, 为什么机械硬盘比固态硬盘慢?

本质原因是因为两者的工作模式物理结构)不同:

机械硬盘的结构类似于民国时期的留声机,有一条来回伸缩的磁头负责读取数据,有两张高速旋转的磁盘负责存储数据,有一个马达负责旋转磁盘,让磁针读取到不同区域的数据,这也就是机械硬盘的结构,如图:

图片不见了

固态硬盘是由一条电路板构建起来的,上面有个数不一的闪存颗粒,所有的数据都存储在闪存芯片(flash )上,不需要任何的机械工具进行数据的读写,主要的结构由主控芯片,闪存颗粒和缓存单元等三部分组成,如图:

图片不见了

这样,我们就可以得到答案了:

调用机械硬盘上的数据时,我们需要操作磁头,通过旋转来扫描磁盘获取数据,这样速度就会很慢,而调用固态硬盘上的数据时,没有物理上的电机操作,通过指令直接找到想要找寻的数据的位置,这样的速度是非常快的。

理论上,最好的每秒7200转机械硬盘读写的速度也不会超过200M/s, 而一块很普通的固态硬盘的顺序的读写速度也能达到500到600M/s,这样的读写速度是机械硬盘所望尘莫及的。

 

3, 固态硬盘的接口类型有什么区别?

市面上常见的固态硬盘一般分为SATA接口M.2接口,如图:

SATA接口:

图片不见了

M.2接口:

图片不见了

SATA接口是为了兼容机械硬盘而诞生的,目前已近出到第三代即 SATA3,相对M.2接口较老,使用的通道是SATA通道,搭载的是AHCI协议(可以理解为乡村的石子路),SATA3的顺序读写速度最高能达到600M/s。

M.2接口这里又分为两大类,一种是走SATA通道的,速度上限不会高于600M/s,

还有一种是走PCIE(高速高带宽传输,可以理解为高速公路)通道的M.2接口,这种接口一般在搭载没有搭载NVME协议的情况下,传输速度和SATA的传输速度不相上下,但是如果搭载了NVME协议之后,传输速度能达到SATA的三倍左右即:1800-2000M/s

所幸的是18年之后的电脑只要是M.2接口的固态硬盘一般都走PCIE通道,并搭载NVME协议,在这样的前提之下又出来了PCIE x 2PCIE x 4, 这就相当于之前有两条高速通道进行数据传输,现在有四条了,传输速度高了一倍,在主板支持的情况下,这样的硬盘能达到4G/s的速度。

 

4, 固态硬盘的材质有哪些,都有什么区别?

现在的固态硬盘一般都分为三种,分别是 SLC, MLC, TLC

SLC(Single-Level Cell):SLC的擦写次数可达一万到十万次,由于每一个存储单元只存储一个bit的数据,因此读取速度很快,使用寿命也很长,但相应的,价格不是贵,那叫昂贵。

MLC(Multi-level cell):MLC的擦写次数是三千到五千次,M表示的就是Multi,即多的意思,每一个存储单元存储两个bit的数据,因此就翻译而言翻译为BLC(Binary level cell)其实更合适,读取速度和使用寿命都不如SLC,即使如此,MLC的品质也足够大多数发烧友的使用了,其价格也是不低的。

TLC:(Third Level cell)TLC的擦写次数是一千到三千甚至几百次,每一个存储单元存储三个bit的数据,性能和使用寿命进一步降低,但好处是,价格终于降下来了,这让固态硬盘也能进入寻常百姓家了,实际上,目前市场上绝大多数的固态硬盘都是用的是TLC颗粒

最近还出了新一代的QLC,当然了,性能和使用寿命仍有减小,但是值得欣慰的是固态硬盘的容量得以大大提升,将来的10T固态,估计就得仰仗QLC了

由此我们可以得出结论:

无论是性能上,寿命上还是价格上,SLC最强,MLC次之,TLC最弱,但是,瘦死的骆驼比马大,即使是最差的QLC,其读写速度也要比最好的机械硬盘好的多的多的多。

 

5, 固态硬盘会越用越卡吗,为什么我买的521G的固态到手只有480,剩下的空间去哪里了?

这两个问题的答案有联系的,因此就放在一块儿讲了,固态硬盘用的时间长了,性能确实会下降,生活中除了脑子以外,哪一件物品是越用越好用的呢?随着时间的推移,性能慢慢下降的,这是很正常的事情

说一下原因:当固态硬盘上的数据被删除时,并不是真正的被物理删除了,而是在被删除的区域上打上标记,表示已经被删除,刚开始,由于空白区域比较多,读写的速度会非常快,之后随着硬盘的使用,空白区域越来越少,后来进入的新数据必须让主控芯片去寻找已经打了删除标记的区域,进行覆盖写入,这样,固态硬盘的速度也就相应的降下来了。

为了解决固态硬盘越用越卡的问题,就要限制用户不要把固态硬盘塞的太满,于是各大厂商在固态出厂前,就单独划出了一片区域用来强制不让用户把固态塞满,以避免固态硬盘出现性能下降的情况,通常会取整个容量的0.05%左右的空间,这也就是为啥128的固态,到手只有110的容量的原因了。

 

写在后面:

固态的读写速度优于机械,但是当固态的读写次数达到上限时,闪存颗粒就会损坏,存储在固态上的数据也会永久丢失,

但是如果数据存储在机械上,那还是有大概率可以找回数据的,这也就是为什么很多政府单位宁愿电脑卡着,也不使用固态的原因了,

在实际的使用中,购买TLC的固态已经足够我们日常生活,游戏娱乐了,在购买上,还是一分价钱一分货的,买贵的就对了,如果不甘心被商家坑,还是老老实实多学一点硬件的相关知识吧!

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