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固态硬盘SSD与机械硬盘HDD

时间：2023-07-19 22:08:17

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固态硬盘SSD与机械硬盘HDD

固态硬盘与机械硬盘

1.固态硬盘

1.1介绍

固态硬盘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、导航设备等领域。

1.2分类

1.2.1.基于闪存类

基于闪存的固态硬盘（IDEFLASHDISK、Serial ATA Flash Disk）：采用FLASH芯片作为存储介质，这也是通常所说的SSD。它的外观可以被制作成多种模样，例如：笔记本硬盘、微硬盘、存储卡、U盘等样式。

这种SSD固态硬盘最大的优点就是可以移动，而且数据保护不受电源控制，能适应于各种环境，适合于个人用户使用。一般它擦写次数普遍为3000次左右，以常用的64G为例，在SSD的平衡写入机理下，可擦写的总数据量为64G X 3000= 192000G，假如你是个变态视频王每天喜欢下载视频看完就删每天下载100G的话，可用天数为192000 / 100 = 1920，也就是 1920 / 366 = 5.25 年。如果你只是普通用户每天写入的数据远低于10G，就拿10G来算，可以不间断用52.5年，再如果你用的是128G的SSD的话，可以不间断用104年！这什么概念？它像普通硬盘HDD一样，理论上可以无限读写，

1.2.2基于DRAM类

基于DRAM的固态硬盘：采用DRAM作为存储介质，应用范围较窄。它仿效传统硬盘的设计，可被绝大部分操作系统的文件系统工具进行卷设置和管理，并提供工业标准的PCI和FC接口用于连接主机或者服务器。应用方式可分为SSD硬盘和SSD硬盘阵列两种。它是一种高性能的存储器，而且使用寿命很长，美中不足的是需要独立电源来保护数据安全。DRAM固态硬盘属于比较非主流的设备。

1.3.1优点

固态硬盘与机械硬盘比较，拥有以下优点：

1. 启动快，没有电机加速旋转的过程。不用磁头，快速随机读取，读延迟极小。根据相关测试：两台电脑在同样配置的电脑下，搭载固态硬盘的笔记本从开机到出现桌面一共只用了18秒，而搭载机械硬盘的笔记本总共用了31秒，两者几乎有将近一半的差距。

2.读写速度快：采用闪存作为存储介质，读取速度相对机械硬盘更快。固态硬盘不用磁头，寻道时间几乎为0。持续写入的速度非常惊人，固态硬盘厂商大多会宣称自家的固态硬盘持续读写速度超过了500MB/s！固态硬盘的快绝不仅仅体现在持续读写上，随机读写速度快才是固态硬盘的终极奥义，这最直接体现在绝大部分的日常操作中。与之相关的还有极低的存取时间，最常见的7200转机械硬盘的寻道时间一般为12-14毫秒，而固态硬盘可以轻易达到0.1毫秒甚至更低

3. 相对固定的读取时间。由于寻址时间与数据存储位置无关，因此磁盘碎片不会影响读取时间。

4. 基于DRAM的固态硬盘写入速度极快。

5. 无噪音。固态硬盘没有机械马达和风扇，工作时噪音值为0分贝。基于闪存的固态硬盘在工作状态下能耗和发热量较低（但高端或大容量产品能耗会较高）。内部不存在任何机械活动部件，不会发生机械故障，也不怕碰撞、冲击、振动。由于固态硬盘采用无机械部件的闪存芯片，所以具有了发热量小、散热快等特点。6. 低容量的基于闪存的固态硬盘在工作状态下能耗和发热量较低，但高端或大容量产品能耗会较高。

7. 防震抗摔性：传统硬盘都是磁碟型的，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。相较传统硬盘，固态硬盘占有绝对优势。

8. 工作温度范围更大。典型的硬盘驱动器只能在5到55摄氏度范围内工作。而大多数固态硬盘可在-10~70摄氏度工作。固态硬盘比同容量机械硬盘体积小、重量轻。固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的相同，在产品外形和尺寸上也与普通硬盘一致。其芯片的工作温度范围很宽（-40~85摄氏度）。

9. 低容量的固态硬盘比同容量硬盘体积小、重量轻。但这一优势随容量增大而逐渐减弱。直至256GB，固态硬盘仍比相同容量的机械硬盘轻。

1.3.2缺点

固态硬盘与机械硬盘比较，拥有以下缺点：

1. 成本高。每单位容量价格是机械硬盘的5~10倍（基于闪存），甚至200~300倍（基于DRAM）。

2. 容量低。目前固态硬盘最大容量远低于机械硬盘。固态硬盘的容量仍在迅速增长，据称IBM已测试过4TB的固态硬盘。

3. 由于不像机械硬盘那样屏蔽于法拉第笼中，固态硬盘更易受到某些外界因素的不良影响。如断电（基于DRAM的固态硬盘尤甚）、磁场干扰、静电等。

4. 写入寿命有限（基于闪存）。固态硬盘闪存具有擦写次数限制的问题，这也是许多人诟病其寿命短的所在。闪存完全擦写一次叫做1次P/E，因此闪存的寿命就以P/E作单位。34nm的闪存芯片寿命约是5000次P/E，而25nm的寿命约是3000次P/E。随着SSD固件算法的提升，新款SSD都能提供更少的不必要写入量。一款120G的固态硬盘，要写入120G的文件才算做一次P/E。普通用户正常使用，即使每天写入50G，平均2天完成一次P/E，3000个P/E能用，到那时候，固态硬盘早就被替换成更先进的设备了(在实际使用中，用户更多的操作是随机写，而不是连续写，所以在使用寿命内，出现坏道的机率会更高)。另外，虽然固态硬盘的每个扇区可以重复擦写100000次(SLC)，但某些应用，如操作系统的LOG记录等，可能会对某一扇区进行多次反复读写，而这种情况下，固态硬盘的实际寿命还未经考验。不过通过均衡算法对存储单元的管理，其预期寿命会延长。SLC有10万次的写入寿命，成本较低的MLC，写入寿命仅有1万次,而廉价的TLC闪存则更是只有可怜的500-1000次。5. 基于闪存的固态硬盘在写入时比机械硬盘慢很多，也更易受到写入碎片的影响。

6. 数据损坏后难以的恢复。传统的磁盘或者磁带存储方式，如果硬件发生损坏，通过目前的数据恢复技术也许还能挽救一部分数据。但如果固态硬盘发生损坏，几乎不可能通过目前的数据恢复技术在失效（尤其是基于DRAM的）、破碎或者被击穿的芯片中找回数据。

7. 根据实际测试，使用固态硬盘的笔记本电脑在空闲或低负荷运行下，电池航程短于使用5400RPM的2.5英寸机械硬盘。

8. 基于DRAM的固态硬盘在任何时候的能耗都高于机械硬盘，尤其是关闭时仍需供电，否则数据丢失。

9. 据用户反映，使用低廉的MLC的固态硬盘在Windows操作系统下运行比机械硬盘慢。这是由于Windows操作系统的文件系统机制不适于固态硬盘。在Linux下无此问题。

1.3正确使用与保养

对于固态硬盘的使用和保养，最重要的一条就是：在机械硬盘时代养成的“良好习惯”，未必适合固态硬盘。

1.3.1不要使用碎片整理

碎片整理是对付机械硬盘变慢的一个好方法，但对于固态硬盘来说这完全就是一种“折磨”。

消费级固态硬盘的擦写次数是有限制，碎片整理会大大减少固态硬盘的使用寿命。其实，固态硬盘的垃圾回收机制就已经是一种很好的“磁盘整理”，再多的整理完全没必要。Windows的“磁盘整理”功能是机械硬盘时代的产物，并不适用于SSD。

除此之外，使用固态硬盘最好禁用win7的预读(Superfetch)和快速搜索(WindowsSearch)功能。这两个功能的实用意义不大，而禁用可以降低硬盘读写频率。

1.3.2小分区少分区

还是由于固态硬盘的“垃圾回收机制”。在固态硬盘上彻底删除文件，是将无效数据所在的整个区域摧毁，过程是这样的：先把区域内有效数据集中起来，转移到空闲的位置，然后把“问题区域”整个清除。

这一机制意味着，分区时不要把SSD的容量都分满。例如一块128G的固态硬盘，厂商一般会标称120G，预留了一部分空间。但如果在分区的时候只分100G，留出更多空间，固态硬盘的性能表现会更好。这些保留空间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。这种做法被称之为“小分区”。

“少分区”则是另外一种概念，关系到“4k对齐”对固态硬盘的影响。一方面主流SSD容量都不是很大，分区越多意味着浪费的空间越多，另一方面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受到影响。最简单地保持“4k对齐”的方法就是用Win7自带的分区工具进行分区，这样能保证分出来的区域都是4K对齐的。

1.3.3保留足够剩余空间

固态硬盘存储越多性能越慢。而如果某个分区长期处于使用量超过90%的状态，固态硬盘崩溃的可能性将大大增加。

所以及时清理无用的文件，设置合适的虚拟内存大小，将电影音乐等大文件存放到机械硬盘非常重要，必须让固态硬盘分区保留足够的剩余空间。

1.3.4及时刷新固件

“固件”好比主板上的BIOS，控制固态硬盘一切内部操作，不仅直接影响固态硬盘的性能、稳定性，也会影响到寿命。优秀的固件包含先进的算法能减少固态硬盘不必要的写入，从而减少闪存芯片的磨损，维持性能的同时也延长了固态硬盘的寿命。因此及时更新官方发布的最新固件显得十分重要。不仅能提升性能和稳定性，还可以修复之前出现的bug。

1.3.5学会使用恢复指令

固态硬盘的Trim重置指令可以把性能完全恢复到出厂状态。但不建议过多使用，因为对固态硬盘来说，每做一次Trim重置就相当于完成了一次完整的擦写操作，对磁盘寿命会有影响。

1、检测SSD固态硬盘是否开启Trim指令

（1）在终端中输入fsutil behavior QUERYDisableDeleteNotify

（2）如果查询结果是“DisableDeleteNotify= 0”，代表SSD已经支持并启用Trim指令；如果提示为“DisableDeleteNotify= 1”，代表SSD还没启用Trim指令

（3）如果关闭了Trim指令，好处是可以恢复出数据。若打开则数据删除很难恢复。当我们删除数据时，它直接让SSD把数据清理掉腾地方，而不是像机械硬盘那样先存着，新数据进来再擦写覆盖。因此SSD想要恢复数据真的是难上加难（SSD长时间不使用还会丢文件）。

2、说到这个Trim，它打开的目的是增加ssd是寿命，让固态硬盘更加高性能的为你服务。

虽然为了数据安全着想，是需要关闭它的，但ssd是寿命看起来更加的重要，毕竟ssd现在涨价了，买一个贵多了，而且一般ssd都是当做c盘在使用，这样的话重要的数据都存在机械硬盘上的，那么就不用担心这个问题了，当然如果你只有一个ssd硬盘没有机械的话，不妨关闭Trim吧，关闭方法如下：

在命令提示符（管理员）中输入“fsutilbehavior set disabledeletenotify 1”就OK了！

不过现在ssd贵了，但机械硬盘还是很便宜的，建议大家购买小容量的ssd+大容量的机械硬盘才是最佳搭配，ssd只做为c盘和一些常用的程序使用，程序的重要数据可以默认安装到机械硬盘里，比如qq里的个人数据都可以设置机械硬盘的目录的存放的，所以大多数时候我们就不要指望固态硬盘来恢复数据了，保证重要的数据在机械硬盘即可。

2.机械硬盘

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。

3.固态硬盘与传统硬盘对比

3.1

固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘几近相同，外形和尺寸也基本与普通的 2.5英寸硬盘一致。

3.2

固态硬盘具有传统机械硬盘不具备的快速读写、质量轻、能耗低以及体积小等特点，同时其劣势也较为明显。尽管IDC认为SSD已经进入存储市场的主流行列，但其价格仍较为昂贵，容量较低，一旦硬件损坏，数据较难恢复等；并且亦有人认为固态硬盘的耐用性（寿命）相对较短。

3.3

影响固态硬盘性能的几个因素主要是：主控芯片、NAND闪存介质和固件。在上述条件相同的情况下，采用何种接口也可能会影响SSD的性能。

主流的接口是SATA（包括3Gb/s和6Gb/s两种）接口，亦有PCIe3.0接口的SSD问世。

3.4

由于SSD与普通磁盘的设计及数据读写原理的不同，使得其内部的构造亦有很大的不同。一般而言，固态硬盘（SSD）的构造较为简单，并且也可拆开；所以我们通常看到的有关SSD性能评测的文章之中大多附有SSD的内部拆卸图。

而反观普通的机械磁盘，其数据读写是靠盘片的高速旋转所产生的气流来托起磁头，使得磁头无限接近盘片，而又不接触，并由步进电机来推动磁头进行换道数据读取。所以其内部构造相对较为复杂，也较为精密，一般情况下不允许拆卸。一旦人为拆卸，极有可能造成损害，磁盘无法正常工作。这也是为何在对磁盘进行评测时，我们基本看不到关于磁盘拆卸图的原因

3.5

固态硬盘虽然有寿命，但是现在消费级的固态硬盘基本解决这个问题，但是会随着时间降速，比如2年后，他的读写速度只有原来的百分之70了。特点是读写速度快，目前最好的三星840 pro的读写速度已经超过SATA 3接口的600M/S的上限了。各项性能全面超越机械硬盘

缺点是，价格昂贵，而且短期降价很多的可能性没有。3个月不通电的话，数据有可能丢失

3.6

机械硬盘，以目前最好的万转硬盘，读写速度也只有220mb左右，好一点的家用机械硬盘，7200转，1T单碟的也只有190M/S

优点是廉价，500G的硬盘不到350元。。。数据保存稳定，理论上数据写入后，只要不火烧之类的破坏，可以保存数十年

机械硬盘就是普通硬盘，容量大速度慢价格便宜。。因为里面有机械马达，运行时有噪音，运行时怕振动。4K读写很差。。固态硬盘普及是趋势，固态硬盘本质和U盘差不多，但是是加强版的，速度快功耗低没噪音不怕振动，缺点是现在普遍容量小，价格贵，128G的普遍700左右（其实已经降好多了），数据损坏了不可恢复。。另外网上都说的寿命问题可以完全忽略。。简单说，固态最大好处就是快，尤其是开机，系统优化好的话开机可以二十秒以下甚至十秒以下。。一般来说，要是组双硬盘，固态用作系统盘，机械用作数据盘

3.7

机械硬盘是用磁盘作为存储机制，即使你删除数据也清空回收站，但只要不被大量的数据再次覆盖就可以恢复出原来的数据的。而ssd则不可以，ssd是用闪存作为存储机制。SSD在新数据写入之前需要先进行擦除操作，然后厂商们为了保证SSD随时有可以写入的地方，平均分配各个闪存模块的损耗（也就是寿命，闪存是都是有擦写次数限制），用名为FTL的动态链表记录和维护。因为是动态记录，使SSD数据存放的位置和外部的存取地址并不对应，举个例子，如果我们用闪存模块ABCD来区别命名它们的话，在传统的思维中，C盘的文件一定是存在闪存A上吧？但其实除了SSD控制器，谁都不知道实际的数据是在哪个模块内。使用数据恢复软件按着操作系统之前的记录方式，铁定找不到！