【硬件篇】第5期：硬盘知识（台式机）
书中有没有颜如玉我不知道，但在硬盘里，是真的有女神！
为了让这些把一切都奉献给了艺术的女神们，我决定写下篇文章，普及一下硬盘相关的知识，只为了让她们能够住的好一些......
目录：
- 硬盘是什么
- 机械硬盘重要参数解析
- 固态硬盘重要参数解析
- 机械硬盘与固态硬盘优缺点对比
- 机械硬盘日常使用注意事项
- 固态硬盘日常使用注意事项
一、硬盘是什么
硬盘就是电脑里的仓库，与内存条这个临时仓库不同，只要不是硬盘被损坏或者人为操作，保存在里面的数据就是永久存在的。
CPU，硬盘和内存之间的关系如下图：
你也可以通过我之前的文章来更好的理解这张图：
半根朽木：认识CPU只需要这一篇文章（台式机）
半根朽木：内存条到底是个什么玩意儿（台式机）
根据制作技术和存储原理的的不同，硬盘又分为了机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）两种：
机械硬盘是将数据保存在盘片上，盘片上面有一个无限接近它的磁头，通过盘片的高速旋转，使磁头在盘片的指定位置上进行数据读写（可以想象一下唱片和留声机）。
固态硬盘是采用的闪存芯片作为存储介质，因为不存在机械设备，所以固态硬盘根据接口的不同可以做成各种外观形态，SATA接口的固态硬盘内部构造如图所示：
二、机械硬盘重要参数解析
接口：
SATA接口：SATA接口到现在已经革新了三代：
转速：
单位是“rpm（每分钟转速）”，如果是7200rpm，就说明盘片一分钟能转7200圈，前面我们已经知道了机械硬盘的工作原理，所以理论上来说，转速越快，机械硬盘的读取速度就越快。
容量：
单位一般是“TB”或者"GB"，“B”就是byte（字节）的意思，除了这三个，在日常生活中我们还会经常看到”KB“、”MB“；
因为看这篇文章的人中有很多小白，所以再特别说一下它们之间的换算和全名，见下表：
注意，有的硬盘制造商在标注硬盘容量时，采用的是千进制，即1TB=1000GB，1GB=1000MB。
此文写于2020年4月23日
缓存：
因为机械硬盘的读取速度一般和写入速度一样（小区块测试除外），所以需要缓存来加速读取，如果把容量比作仓库的话，那缓存就是数据在传输途中的临时仓库，当调用A数据时，会顺带把A周围的B数据放在缓存中，如果下次调用时需要的数据刚好在缓存中，就会直接从缓存中提取，从而达到加速读取的目的，如图所示：
理论上来说，缓存越大越好，然而在实际情况中，缓存对硬盘速度的提升相对于其他参数不算明显，甚至在个别情况中会出现缓存大了反而降低读取速度的情况，所以在实际选购中，没必要单单为了大缓存而花费过多的银子。
三、固态硬盘重要参数解析
接口：
- SATA接口： 参考机械硬盘SATA接口，外形如下：
- M.2（AHCI协议）： 也被叫做M.2（SATA总线），这种接口的固态硬盘走的还是SATA的通道，所以交换带宽极限依然是SATA3.0的，在读写速度上相对于机械硬盘提升不高，外形如下：
- M.2（NVMe协议）： 这种接口的固态硬盘才是真正意义上的高速固态硬盘，走的是PCIe通道，能够突破SATA3.0的极限，而且PCe通道直连CPU，几乎没有延迟，外形如下：
闪存类型：
- SLC： 容量小，成本最高，速度最快，出错率最低；
- MLC： 容量大，成本适中，速度适中，出错的几率相对SLC会增加；
- TLC： 容量最大，成本最低，速度最慢，出错率最高，几乎已经被MLC淘汰出市场了。
TBW：
TB就是TB的意思（不理解的翻上去看机械硬盘容量），W的意思是Write，TBW就是总写入数据量；
这个参数一般写在保修条例里，如“5年/150TBW”，意思是硬盘超过了五年或者总写入数据量超过了150TB就不在保修范围内了。
MTBF：
Mean Time Between Failure，中文意思是“平均故障间隔时间”，单位是小时。
MTTF:
Mean Time To Failure，中文意思是“平均失效前时间”，单位是小时。
顺序读写：
单位是MB/s，在读写过程中会遵循先后顺序，数值越高代表读写性能越强；当我们在拷贝大文件，编辑视频时，主要发挥作用的就是顺序读写性能。
随机读写：
单位是IOPS,“IO”就是“Input/Output”，“输入输出”的意思 ,IOPS就是每秒进行的IO操作次数，在读写过程中不遵循文件的先后顺序，数值越高代表读写性能越强；当我们在进行病毒扫描，启动程序时，主要发挥作用的就是随机读写能力。
缓存：
固态硬盘的读取速度一般比写入要快（小区块测试除外），而且固态硬盘的写入单位是页，大小是4K，如果数据小于4K，就会把多个数据放在缓存中，等到足够4K的时候，在一起写到闪存中，而要存储4K数据其实用不了多少缓存空间，因此，固态硬盘缓存的作用不是用来存数据的，而是存储闪存映射表，完全可以调用电脑内存来存储映射表，所以对于固态硬盘来说，缓存不是必须的，因此很多品牌都会把固态硬盘做成无缓存。
四、机械硬盘与固态硬盘优缺点对比：
噪音：
机械硬盘工作时，盘片会高速旋转，转速越快，声音越大；
固态硬盘内部没有机械马达和风扇，工作噪音值为0分贝。
物理碰撞：
机械硬盘的数据都储存在盘片里，通过磁头来进行读取，如果产生碰撞、震荡或者高速移动让盘片损坏或磁头位移，数据都有丢失的可能；
固态硬盘使用的是闪存颗粒，内部不存在任何机械部件，所以因产生碰撞、震荡和高速移动而导致数据丢失的可能性极小。
尺寸/重量：
机械硬盘的尺寸台式机一般是3.5英寸，笔记本硬盘一般是2.5英寸，超薄笔记本一般是1.8英寸；
固态硬盘根据接口不同，尺寸可大可小，重量比机械硬盘轻。
数据存储速度：
SATA协议的机械硬盘速度约为500MB/S；
NVME协议（PCIe 3.0 x 2）的固态硬盘速度约为1800MB/s；
NVME协议（PCIe 3.0 x 4）的固态硬盘速度约为3500MB/S。
功耗/发热：
机械硬盘：盘片转速越快，功耗越高，热量越高；
固态硬盘：功耗及发热相对机械硬盘更低。
修复难度：
相对于固态硬盘，机械硬盘的修复难度要更小。
价格（截至2020年4月23日）：
机械硬盘：2TB容量，SATA3.0，7200rpm，价格大概为399元；
固态硬盘：500GB容量，NVME协议（PCIe 3.0 x 4），TLC颗粒，价格大概为899元。
五、机械硬盘日常使用注意事项：
启动、重启与关机：
- 尽力避免突然断电导致的关机；
- 不要使用常按电源键的方式关机；
- 关机后等待五秒以上再开机；
- 不要使用机箱上的重启按钮来重启；
运行中：
- 尽量不要去移动电脑；
- 关注硬盘温度，尽量保持在20℃~25℃之间；
- 定期使用Windows中自带的碎片整理工具进行碎片整理，再使用硬盘修复程序来修补有问题的磁道；
- 定期杀毒。
其他：
- 不要拆开机械硬盘（必坏）；
- 不要放在强磁场物的附近，如音响、电视、磁铁等；
- 水平或垂直放置，不要使底盘（电路板面）朝上；
- 不到万不得已，不要使用低级格式化。
六、固态硬盘日常使用注意事项：
- 不要使用碎片整理；
- 小分区，如一块128G的固态硬盘，分区时只分100G，留出的空间就会被自动用于固态硬盘内部的优化操作，如磨损平衡、垃圾回收和坏块映射；
- 少分区，分区太多容易导致分区错位，在分区边界的磁盘区域性能可能会收到影响；
- 不要让固态硬盘满载，就是不要装满它，最好预留15%以上的空间，预留25%以上最佳；
- 给非系统盘的固态硬盘/分区做4K对齐；
- 不要在固态硬盘上设置虚拟内存；
- 不要在固态硬盘上运行P2P下载软件；
- 如果官方发布了最新的固件，及时刷新；
- 虽然Trim重置指令可以把固态硬盘的性能恢复到出厂状态，但每做一次Trim充值就相当于完成了一次完整的擦写操作，所以不要过多使用。
- 不到万不得已，不要使用低级格式化。
此文写于2020年4月23日