conscience6487 / 待分类 / 笔记本电脑—硬盘篇

分享

   

笔记本电脑—硬盘篇

2019-02-15  conscienc...

前言


硬盘是个人电脑最常见的存储媒介,如果把个人电脑比作一家工厂的话,那硬盘就相当于该工厂的仓库。硬盘的主要功能是存储操作系统、程序和数据;它和CPU、显卡等硬件一样,也是电脑必不可少的硬件之一。

硬盘有固态硬盘(SSD 新式硬盘)、机械硬盘(HDD 传统硬盘)和混合硬盘(HHD 一块基于传统机械硬盘诞生出来的新硬盘)。固态硬盘采用闪存颗粒来存储;机械硬盘采用磁性碟片来存储;混合硬盘是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。

磁盘种类


机械硬盘

机械硬盘,即传统硬盘,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。


磁头复位节能技术:通过在闲时对磁头的复位来节能。


多磁头技术:通过在同一碟片上增加多个磁头同时的读或写来为硬盘提速,或在同时多碟片同时利用磁头来读或写为磁盘提速,多用于服务器和数据库中心。

固态硬盘

固态硬盘,用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘。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。固态硬盘被广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空和导航设备等领域。


关于固态硬盘,小编会在另外一篇中详细介绍~~~

混合硬盘

混合硬盘是一块基于传统机械硬盘诞生出来的新硬盘,除了机械硬盘必备的碟片、马达、磁头等等,还内置了NAND闪存颗粒。此颗粒将用户经常访问的数据进行储存,可以达到如固态硬盘效果的读取速度。


固态混合硬盘是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。原理和微软Windows 7和Windows 8操作系统上的“Ready Boost”功能相似,两者都是通过增加高速闪存来进行资料预读取(Prefetch),以减少从硬盘读取资料的次数,从而提高性能。不同的是;混合硬盘将闪存模块直接整合到硬盘上,对比一下,就会发现新一代的混合硬盘不仅能提供更佳的性能,还可减少硬盘的读写次数,从而使硬盘耗电量降低,提高了笔记本电脑的电池续航能力;由于一般混合硬盘仅内置8GB的MLC闪存,因此成本不会大幅提高。同时混合硬盘亦采用传统磁性硬盘的设计;因此没有固态硬盘容量小的不足。通常使用的闪存是NAND闪存。混合硬盘是处于磁性硬盘和固态硬盘中间的一种解决方案。

基本参数


容量

作为计算机系统的数据存储器,容量是硬盘最主要的参数。

硬盘的容量以兆字节(MB/MiB)、千兆字节(GB/GiB)或百万兆字节(TB/TiB)为单位,而常见的换算式为:1TB=1024GB、1GB=1024MB而1MB=1024KB。但硬盘厂商通常使用的是GB,也就是1G=1000MB,而Windows系统,依旧以“GB”字样来表示“GiB”单位(1024换算的),因此我们在BIOS中或在格式化硬盘时看到的容量会比厂家的标称值要小。


硬盘的容量指标还包括硬盘的单碟容量。所谓单碟容量是指硬盘单片盘片的容量,单碟容量越大,单位成本越低,平均访问时间也越短。一般情况下硬盘容量越大,单位字节的价格就越便宜,但是超出主流容量的硬盘略微例外。


在我们买硬盘的时候,说是500G,但实际容量都比500G要小,因为厂家是按1MB=1000KB来换算的。

转速

转速(Rotational Speed 或Spindle speed),是硬盘内电机主轴的旋转速度,也就是硬盘盘片在一分钟内所能完成的最大转数。转速的快慢是标示硬盘档次的重要参数之一,它是决定硬盘内部传输率的关键因素之一,在很大程度上直接影响到硬盘的速度。硬盘的转速越快,硬盘寻找文件的速度也就越快,相对的硬盘的传输速度也就得到了提高。硬盘转速以每分钟多少转来表示,单位表示为RPM,RPM是Revolutions Per Minute的缩写,是转/每分钟。RPM值越大,内部传输率就越快,访问时间就越短,硬盘的整体性能也就越好。


硬盘的主轴马达带动盘片高速旋转,产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。要将所要存取资料的扇区带到磁头下方,转速越快,则等待时间也就越短。因此转速在很大程度上决定了硬盘的速度。


家用的普通硬盘的转速一般有5400RPM、7200RPM几种高转速硬盘也是台式机用户的首选;而对于笔记本用户则是4200RPM和5400RPM为主,虽然已经有公司发布了10000RPM的笔记本硬盘,但在市场中还较为少见;服务器用户对硬盘性能要求最高,服务器中使用的SCSI硬盘转速基本都采用10000RPM,甚至还有15000RPM的,性能要超出家用产品很多。较高的转速可缩短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间,但随着硬盘转速的不断提高也带来了温度升高、电机主轴磨损加大、工作噪音增大等负面影响。

平均访问时间

平均访问时间(Average Access Time)是指磁头从起始位置到到达目标磁道位置,并且从目标磁道上找到要读写的数据扇区所需的时间。平均访问时间体现了硬盘的读写速度,它包括了硬盘的寻道时间和等待时间,即:平均访问时间=平均寻道时间+平均等待时间。


硬盘的平均寻道时间(Average Seek Time)是指硬盘的磁头移动到盘面指定磁道所需的时间。这个时间当然越小越好,硬盘的平均寻道时间通常在8ms到12ms之间,而SCSI硬盘则应小于或等于8ms。


硬盘的等待时间,又叫潜伏期(Latency),是指磁头已处于要访问的磁道,等待所要访问的扇区旋转至磁头下方的时间。平均等待时间为盘片旋转一周所需的时间的一半,一般应在4ms以下。

传输速率

传输速率(Data Transfer Rate)硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速度,单位为兆字节每秒(MB/s)。硬盘数据传输率包括内部数据传输率和外部数据传输率。


内部传输率(Internal Transfer Rate) 也称为持续传输率(Sustained Transfer Rate),它反映了硬盘缓冲区未用时的性能。内部传输率主要依赖于硬盘的旋转速度。


外部传输率(External Transfer Rate)也称为突发数据传输率(Burst Data Transfer Rate)或接口传输率,它标称的是系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输率,外部数据传输率与硬盘接口类型和硬盘缓存的大小有关。


Fast ATA接口硬盘的最大外部传输率为16.6MB/s,而Ultra ATA接口的硬盘则达到33.3MB/s。


下面分别给出一款五年前主流固态硬盘目前的测试数据和一款五年前机械硬盘的测试数据供大家参考。

浦科特M5S 128GB SATA3接口固态硬盘


500GB机械硬盘

可以清楚地看到,即使是多年以前的老款SATA通道固态硬盘,无论读取速度还是写入速度也都远超机械硬盘,并且4K小文件读写速度和访问时间比机械硬盘快数十倍。我们日常的电脑使用其实绝大部分都是在进行小文件读取,所以固态硬盘才会在实际体验中带来完爆机械硬盘的表现。

缓存

缓存(Cachememory)是硬盘控制器上的一块内存芯片,具有极快的存取速度,它是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器。由于硬盘的内部数据传输速度和外界介面传输速度不同,缓存在其中起到一个缓冲的作用。缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素,能够大幅度地提高硬盘整体性能。当硬盘存取零碎数据时需要不断地在硬盘与内存之间交换数据,有大缓存,则可以将那些零碎数据暂存在缓存中,减小外系统的负荷,也提高了数据的传输速度。

尺寸分类


3.5英寸台式机硬盘;风头正劲,广泛用于各种台式计算机。

2.5英寸笔记本硬盘;广泛用于笔记本电脑,桌面一体机,移动硬盘及便携式硬盘播放器。

1.8英寸微型硬盘;广泛用于超薄笔记本电脑,移动硬盘及苹果播放器。

1.3英寸微型硬盘;产品单一,三星独有技术,仅用于三星的移动硬盘。

1.0英寸微型硬盘;最早由IBM公司开发,MicroDrive微硬盘(简称MD)。因符合CFⅡ标准,所以广泛用于单反数码相机。

0.85英寸微型硬盘;产品单一,日立独有技术,已知用于日立的一款硬盘手机,前Rio公司的几款MP3播放器也采用了这种硬盘。

接口种类


ATA

ATA接口硬盘

ATA 全称 Advanced Technology Attachment,是用传统的40-pin 并口数据线连接主板与硬盘的,外部接口速度最大为133MB/s,因为并口线的抗干扰性太差,且排线占空间,不利计算机散热,将逐渐被SATA所取代。

IDE

全称 Integrated Drive Electronics,即“电子集成驱动器”,俗称PATA并口。

RAID的优点

1. 传输速率高。在部分RAID模式中,可以让很多磁盘驱动器同时传输数据,而这些磁盘驱动器在逻辑上又是一个磁盘驱动器,所以使用RAID可以达到单个的磁盘驱动器几倍的速率。因为CPU的速度增长很快,而磁盘驱动器的数据传输速率无法大幅提高,所以需要有一种方案解决二者之间的矛盾。 


2. 更高的安全性。相较于普通磁盘驱动器很多RAID模式都提供了多种数据修复功能,当RAID中的某一磁盘驱动器出现严重故障无法使用时,可以通过RAID中的其他磁盘驱动器来恢复此驱动器中的数据,而普通磁盘驱动器无法实现,这是使用RAID的第二个原因

SATA

SATA接口

2001年,由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的Serial ATA委员会正式确立了Serial ATA 1.0规范,2002年,虽然串行ATA的相关设备还未正式上市,但Serial ATA委员会已抢先确立了Serial ATA 2.0规范。Serial ATA采用串行连接方式,串行ATA总线使用嵌入式时钟信号,具备了更强的纠错能力,与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查如果发现错误会自动矫正。

SATAⅡ

SATA Ⅱ是芯片巨头Intel英特尔与硬盘巨头Seagate(希捷)在SATA的基础上发展起来的,其主要特征是外部传输率从SATA的150MB/s进一步提高到了300MB/s,此外还包括NCQ(Native Command Queuing,原生命令队列)、端口多路器(PortMultiplier)、交错启动(Staggered Spin-up)等一系列的技术特征。但是并非所有的SATA硬盘都可以使用NCQ技术,除了硬盘本身要支持NCQ之外,也要求主板芯片组的SATA控制器支持NCQ。

SATAⅢ

正式名称为“SATARevision 3.0”,是串行ATA国际组织(SATA-IO)在2009年5月份发布的新版规范,主要是传输速度翻番达到6Gbps,同时向下兼容旧版规范 “SATARevision 2.6” (也就是现在俗称的SATA 3Gbps),接口、数据线都没有变动。SATA 3.0接口技术标准是2007上半年英特尔公司提出的,由英特尔公司的存储产品架构设计部技术总监Knut Grimsrud负责。Knut Grimsrud表示,SATA 3.0的传输速率将达到6Gbps,将在SATA 2.0的基础上增加1倍。

SCSI

SCSI的英文全称为“Small Computer System Interface”(小型计算机系统接口),是同IDE(ATA)完全不同的接口,IDE接口是普通PC的标准接口,而SCSI并不是专门为硬盘设计的接口,是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低,以及热插拔等优点,但较高的价格使得它很难如IDE硬盘般普及,因此SCSI硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站中。

光纤通道

光纤通道接口硬盘

光纤通道的英文拼写是Fibre Channel,和SCSI接口一样光纤通道最初也不是为硬盘设计开发的接口技术,是专门为网络系统设计的,但随着存储系统对速度的需求,才逐渐应用到硬盘系统中。光纤通道硬盘是为提高多硬盘存储系统的速度和灵活性才开发的,它的出现大大提高了多硬盘系统的通信速度。光纤通道的主要特性有:热插拔性、高速带宽、远程连接、连接设备数量大等。


光纤通道是为在像服务器这样的多硬盘系统环境而设计的,能满足高端工作站、服务器、海量存储子网络、外设间通过集线器、交换机和点对点连接进行双向、串行数据通讯等系统对高数据传输率的要求。

M.2

M.2接口

M.2接口,是Intel推出的一种替代MSATA新的接口规范,也就是以前经常提到的NGFF,即Next Generation Form Factor。其实,对于桌面台式机用户来讲,SATA接口已经足以满足大部分用户的需求了,不过考虑到超极本用户的存储需求,Intel才急切的推出了这种新的接口标准。虽然,在华硕、技嘉、微星等发布的新的9系列主板上都看到了这种新的M.2接口,但是对于台式机的意义并不大,真正的意义在于超极本上。


与MSATA相比,M.2有速度上的优势。M.2接口有两种类型:Socket 2和Socket 3,其中Socket 2支持SATA、PCI-E ×2接口,而如果采用PCI-E ×2接口标准,最大的读取速度可以达到700MB/s,写入也能达到550MB/s。而其中的Socket 3可支持PCI-E ×4接口,理论带宽可达4GB/s。


M.2也有体积上的优势。虽然,MSATA的固态硬盘体积已经足够小了,但相比M.2接口的固态硬盘,MSATA仍然没有任何优势可言。M.2标准的SSD同mSATA一样可以进行单面NAND闪存颗粒的布置,也可以进行双面布置,其中单面布置的总厚度仅有2.75mm,而双面布置的厚度也仅为3.85mm。而MSATA在体积上的劣势就明显的多,51mm×30mm的尺寸让MSATA在面积上不占优势,而4.85mm的单面布置厚度跟M.2比起来也显得厚了太多。另外,即使在大小相同的情况下,M.2也可以提供更高的存储容量。

U.2

U.2接口别称SFF-8639,是由固态硬盘形态工作组织(SSD Form Factor WorkGroup)推出的接口规范。U.2不但能支持SATA-Express规范,还能兼容SAS、SATA等规范。因此大家可以把它当做是四通道版本的SATA-Express接口,它的理论带宽已经达到了32Gbps,与M.2接口毫无差别。 

主流接口的区别和特点 :

总结


 笔记本选购时,硬盘的选择是很灵活的;对于目前大部分笔记本产品来说,能够自行选择的配置往往就剩内存和硬盘了。除极端轻薄的产品外,正常的主流笔记本都能够拥有一个2.5英寸硬盘位以及一个或更多M.2接口的固态硬盘位。例如华为MateBook D,从接口就能看出,厂商的设计思路就是将一块固态硬盘和一块机械硬盘进行组合,这也是目前主流笔记本的标准配置。


在目前的电脑硬件中,硬盘是比CPU对系统流畅度影响还要大的硬件,所以要想让自己的电脑使用流畅舒适,那么选择固态硬盘是十分值得的。如果在预算有限的情况下,在一个128GB固态和1TB机械硬盘之间选,小编还是会选择固态硬盘,因为机械硬盘糟糕的响应速度如今实在令人无法忍受了,尤其是目前大部分配备机械硬盘的笔记本还停留在5400转 8m/16m缓存的时代。




    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多
    喜欢该文的人也喜欢 更多

    ×
    ×

    ¥.00

    微信或支付宝扫码支付:

    开通即同意《个图VIP服务协议》

    全部>>