最全的机械硬盘和固态硬盘知识
机械硬盘和固态硬盘
不关注细节的能够直接看对比
回形针硬核视频
硬盘分类
硬盘分为固态硬盘（SSD）和机械硬盘（HDD）；
SSD采用闪存颗粒来存储，HDD采用磁性碟片来存储。html
固态硬盘对比机械硬盘
一、防震抗摔性：目前的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（即目前内存、MP三、U 盘等存储介质）制做而成，因此 SSD 固态硬盘内部不存在任何机械部件，这样即便在高速移动甚至伴随翻转倾斜的状况下也不会影响到正常使用，并且在发生碰撞和震荡时可以将数据丢失的可能性降到最小。相较机械硬盘，固硬占有绝对优点。
二、数据存储速度：从 PConline 评测室的评测数据来看，固态硬盘相对机械硬盘性能提高 2 倍多。
三、功耗：固态硬盘的功耗上也要高于机械硬盘。
四、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。
五、噪音：因为固硬属于无机械部件及闪存芯片，因此具备了发热量小、散热快等特色，并且没有机械马达和风扇，工做噪音值为 0 分贝。机械硬盘就要逊色不少。
六、价格：目前市场上 80G Intel 固态硬盘，价格为 4000 元左右。而这个价钱足够买几个容量为 1TB 的机械硬盘了。
七、容量：固态硬盘目前最大容量仅为 256G(目前 IBM 公司已经开始测试容量为 4TB 的高速固态硬盘组)，和机械硬盘最大按 TB 容量衡量相比差距很大。
八、使用寿命：SLC 只有 10 万次的读写寿命，成本低廉的 MLC，读写寿命仅有 1 万次；比起机械硬盘毫无优点可言。git
机械硬盘
便是传统普通硬盘，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。
算法
机械硬盘，英文名Hard Disk Drive，是电脑上使用坚硬的旋转盘片为基础的非挥发性存储设备，它在平整的磁性表面存储和检索数字数据，信息经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，同时信息能够经过相反的方式读取，例如读头通过纪录数据的上方时磁场致使线圈中电气信号的改变。缓存
其读写是采用随机存取的方式，所以能够以任意顺序读取硬盘中的数据。机械硬盘内部包括一至数片高速转动的磁盘以及放在执行器悬臂上的磁头。根据其实现原理，咱们不难发现现代机械硬盘的工做方式就如同其名称通常，是经过机械方式来实现，即电动马达驱动盘片高速旋转，再辅以磁头的操做来存取数据。服务器
机械硬盘外部插口：
SATA数据线插口：与主板链接，用来传输数据。架构
SATA分别有SATA 1.5Gbit/s、SATA 3Gbit/s和SATA 6Gbit/s三种规格传输速率也不一样。ide
SATA供电插口：与电源链接，用来给硬盘供电。台式机硬盘5V/12V,笔记本硬盘5V
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机械硬盘的常见故障：
上图咱们能够看到，只要硬盘内进入任何灰尘，都会致使磁头损坏，盘片划伤，因此为何硬盘内部是半真空状态，当咱们硬盘须要开盘作数据恢复的时候，也须要无尘的工做室。咱们在硬盘工做时忽然断电，震动，跌落，磕碰，就容易致使在盘片上读取和工做的磁头晃动，而后划伤磁盘，或者磁头损坏。性能
电源质量差也是硬盘的一大杀手，因为电源输出不稳定，会影响硬盘工做时磁头的异常抖动，从而致使磁头与盘片的接触面发生摩擦和碰撞。加速硬盘老化，增长故障率。测试
因此机械硬盘的使用寿命，与正常的保养和使用，有很大的关系，虽然机械硬盘存在老化现象，但只要不是高强度运行下，普通消费者的机械硬盘保养得当，基本都能达到7-10年以上的寿命。
常见普通机械硬盘型号：
咱们以WD为例。红盘，紫盘，蓝盘，黑盘，金盘，大体的工做和制造原理基本相同。
只是在厂商制造的时候，加入了一些特殊工艺和运行特色，让某一种型号的硬盘更适合某些特殊的工做环境要求，好比常见的WD蓝盘，就是咱们平常使用常见硬盘，特色就是性能，价格，耐久性方面找到一个均衡。WD黑盘，属于高性能硬盘。紫盘应用于监控。金盘应用于企业等等。你们按照实际需求采购就能够。
机械硬盘的主要制造商
希捷Seagate 西部数据Western Digital 东芝Toshiba 日立HITACHI
而IBM我的硬盘部门在2003年被日立收购，迈拓2006年被希捷收购，富士通2009年被东芝收购，日立2011年被西部数据收购更名HGST，三星2013年被希捷收购
在服务器硬盘上你们或许还能看到DELL，Lenovo，HP等厂商标识的服务器硬盘，基本也是上面4家硬盘厂商代工
固态硬盘
固态硬盘（Solid State Disk或Solid State Drive），也称做电子硬盘或者固态电子盘，是由控制单元和固态存储单元（DRAM或FLASH芯片）组成的硬盘。
固态硬盘分易失性与非易失性两种，这里咱们着重研究更适合做为传统硬盘替代品的非易失性固态硬盘。非易失性固态硬盘中数据的存取主要由NAND Flash及其主控芯片来实现，没有活动的机械部件，为纯芯片结构。
固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与机械硬盘的相同，在产品外形和尺寸上也与机械硬盘一致。
因为固态硬盘没有机械硬盘的旋转介质，于是抗震性极佳。其芯片的工做温度范围很宽（-40~85摄氏度）
SSD发展历程
SSD发展主要围绕颗粒类型、容量大小、封装缓存技术等进行。
SSD内部结构：主控芯片、闪存芯片、固件算法
主控
SSD主控本质是一颗处理器，相似于电脑CPU，主要基于ARM架构，也有部分SSD厂家的主控采用RISC架构，使其具有CPU级别的运算能力。
其具体做用表如今：一是合理调配数据在各个闪存芯片上的负荷，让全部的闪存颗粒都可以在必定负荷下正常工做，协调和维护不一样区块颗粒的协做，
二是承担了整个数据中转，链接闪存芯片和外部SATA接口，三是负责固态硬盘内部各项指令的完成，诸如trim、CG回收、磨损均衡。
一款主控芯片的好坏直接决定了固态硬盘的实际体验和使用寿命。主控芯片的技术门槛较高，因此主控品牌比较少，目前主流主控品牌有慧荣、群联、Marvell、三星。
慧荣/群联： 慧荣和群联是两家台湾主控公司，其主控成本低廉，受到不少国产SSD的欢迎，涉及厂家包括但不限于：浦科特、七彩虹、影驰、台电、光威、铭瑄等。
Marvell主控： Marvell隶属于高端系列，早期产品只用于企业级，如今应用在浦科特、闪迪、英睿达固态硬盘中。技术实力雄厚，主控质量稳定，可是相应的固态硬盘的价格也比较昂贵。
三星主控： 三星主控只用在自家的SSD产品中，技术实力强悍。能够这么说，在SATA接口SSD中，三星860PRO读写速度最快，在NVMe固态硬盘中，三星960PRO读写速度最快。
瑞昱主控： 一样是台系品牌，是一家新晋主控品牌，七彩虹部分SSD采用瑞昱主控方案。
固件算法
SSD固件是确保SSD性能的很是重要的一部分，主要用于驱动控制器。固件冗余存储至NAND闪存中，主控使用固件算法中的控制程序，去执行自动信号处理，耗损平衡，错误校订码(ECC)，坏块管理、垃圾回收算法、与主机设备(如电脑)通讯，以及执行数据加密等任务。当SSD制造商发布一个固件更新时，须要手动更新固件来改进和扩大SSD的功能。
一款固态硬盘中颗粒对性能的影响约为60%，而固件的影响就会占到20%以上。高品质算法优秀的固件不只仅是一项很是艰难的工做，并且也须要让闪存和主控之间达到完美的兼容，须要掌握闪存颗粒和主控等多项先进的技术 。固件的品质越好，整个SSD的品质也就越出色。
可以独立开发固件的SSD厂商少，仅有三星、Intel、闪迪、英睿达、浦科特、东芝等，这是大厂带来的技术优点。
NAND闪存颗粒
闪存颗粒有不少不一样的变种，固态硬盘最为经常使用的是NAND闪存颗粒。
NAND闪存分类（根据电子单元密度大小划分）：
SLC（单层次存储单元）
MLC（双层存储单元）、
TLC(三层存储单元)
QLC（四阶存储单元）
经过对闪存内最小的物理存储单元的电位划分不一样的阶数，能够在一个存储单元内存储一至多个二进制位数。
即SLC一个单元只有两种状态（0或1）储存一位信息；
MLC中一个单元有四种状态（00/01/10/11）储存两位信息。
每一个存储单元存储的二进制位数越多，寿命越短。（电压阈值较低可靠性差）
SLC模拟缓存
应对突发IO，主要是应对突发写入、免除等待。是无独立缓存时代的解决方案，牺牲必定的容量换取短暂的高性能；缓存大小可经过主控动态分配
TRIM
微软提出，因FLASH不支持实时覆盖写入而生，必须清空后才能使用。操做系统删除文件，发送指令给主控，相关数据区域被标记，后台根据实际状况进行数据清理（由固件决定实时清理仍是延迟清理），TRIM指令默认都打开，打开后能必定程度保证写入性能。TRIM指令致使SSD数据误删除后难以恢复。
磨损平衡
减缓区域性的过分重复磨损；擦除次数实时预警
动态WL、静态WL、全局WL
3D-NAND
随着NAND制程愈来愈小，缩短制程提升存储密度已经很是困难。最新的NAND技术被称为3D-NAND，这种材料改变了2D-NAND单层的设计，将32层、64层NAND进行堆叠，从而提升存储密度。
固态硬盘的主要制造商
目前具有独立固件研发的SSD厂商并很少，仅有Intel、闪迪、英睿达、浦科特、OCZ、三星等厂商。