電腦硬盤(pán)基本知識(shí)解析

時(shí)間：2024-02-05 08:53:08 懷健20由分享

固態(tài)硬盤(pán)在速度上的表現(xiàn)是有目共睹的，然而主控芯片的運(yùn)用是相當(dāng)重要。主控芯片是固態(tài)硬盤(pán)的大腦，其作用一是合理調(diào)配數(shù)據(jù)在各個(gè)閃存芯片上的負(fù)荷，二則是承擔(dān)了整個(gè)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，連接閃存芯片和外部SATA接口。下面就讓小編帶你去看看電腦硬盤(pán)基本知識(shí)解析范文5篇，希望能幫助到大家!

小知識(shí) | 固態(tài)硬盤(pán)的緩存的作用

CPU處理速度和硬盤(pán)傳輸速度存在巨大的鴻溝，為了解決這問(wèn)題，電腦系統(tǒng)上才會(huì)出現(xiàn)了緩存這種東西。緩存，從字面理解就是緩沖存儲(chǔ)。怎么個(gè)緩沖法呢?其實(shí)不難想像得到，既然硬盤(pán)慢，而CPU快，那我們就把CPU會(huì)需要的數(shù)據(jù)，先找個(gè)傳輸速度足夠快的東西放起來(lái)，CPU需要時(shí)，不必從硬盤(pán)拿，直接從這個(gè)當(dāng)緩沖的東西里拿，因?yàn)樗銐蚩?，CPU就不用浪費(fèi)時(shí)間等了。不過(guò)前面看到，CPU和硬盤(pán)的差距實(shí)在太大，單只有1個(gè)緩存還是不夠，因?yàn)樵娇斓木彺?，容量越難以造得大，而且成本會(huì)很高。那怎么辦?就是加多幾個(gè)慢點(diǎn)的，一級(jí)一級(jí)來(lái)唄，每多一級(jí)，緩存速度慢一些，但容量也大一些，那么就可以既有足夠大的容量來(lái)存放數(shù)據(jù)，又不會(huì)對(duì)速度有太大的影響了。

在固態(tài)硬盤(pán)中，緩存芯片起的作用也是類(lèi)似。SSD上的緩存一般都是1或者2顆DRAM顆粒構(gòu)成，起到數(shù)據(jù)交換緩沖作用。一款SSD產(chǎn)品是否有緩存這樣的設(shè)計(jì)，往往是廠(chǎng)商根據(jù)產(chǎn)品定位和用途做得決定，一般一些入門(mén)級(jí)產(chǎn)品或者低速產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)上就會(huì)考慮不帶緩存方案，而一些高速產(chǎn)品由于數(shù)據(jù)交換量大，就設(shè)計(jì)有緩存，以提高產(chǎn)品的讀寫(xiě)效率。

通常帶有緩存的SSD在價(jià)格上或比不帶緩存的略高一些，雖然SSD帶緩存讀取小文件的速度會(huì)快些，但對(duì)SSD來(lái)說(shuō)，快的太有限了。(探討一點(diǎn)，緩存對(duì)SSD的連續(xù)讀寫(xiě)速度提升不大，但是對(duì)小文件(4K)的讀寫(xiě)(特別是寫(xiě)入)影響很大的，因?yàn)闆](méi)有緩存時(shí)寫(xiě)小文件會(huì)頻繁擦寫(xiě)Flash，如果有了緩存就會(huì)先寫(xiě)在緩存中，等到一定的時(shí)機(jī)(由主控的策略決定)再寫(xiě)回Flash，這樣小文件讀寫(xiě)提速是很明顯的)。就反應(yīng)速度來(lái)說(shuō)，SSD的反應(yīng)速度一般都在0.2毫秒以?xún)?nèi)，不比緩存慢。所以帶緩存對(duì)讀取速度的提升，幾乎可以忽略。其次帶不帶緩存并不影響SSD的壽命，決定SSD壽命的是NAND FLASH的寫(xiě)入次數(shù)。其次，主控芯片的好壞才是是決定SSD性能和使用壽命的重要因素。

小知識(shí) | 固態(tài)硬盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)

固態(tài)硬盤(pán)(Solid State Drive)用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列而制成的硬盤(pán)，由控制單元和存儲(chǔ)單元(FLASH芯片、DRAM芯片)組成。固態(tài)硬盤(pán)在接口的規(guī)范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤(pán)的完全相同，其芯片的工作溫度范圍很寬，商規(guī)產(chǎn)品(0~70℃)工規(guī)產(chǎn)品(-40~85℃)。雖然成本較高，但也正在逐漸普及到DIY市場(chǎng)。由于固態(tài)硬盤(pán)技術(shù)與傳統(tǒng)硬盤(pán)技術(shù)不同，所以產(chǎn)生了不少新興的存儲(chǔ)器廠(chǎng)商。廠(chǎng)商只需購(gòu)買(mǎi)NAND存儲(chǔ)器，再配合適當(dāng)?shù)目刂菩酒涂梢灾圃旃虘B(tài)硬盤(pán)了。新一代的固態(tài)硬盤(pán)普遍采用SATA-2接口、SATA-3接口、SAS接口、MSATA接口、PCI-E接口、NGFF接口、CFast接口和SFF-8639接口。

下圖是一款結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單明了的固態(tài)硬盤(pán)內(nèi)部構(gòu)造：

1.主控。主控芯片是固態(tài)硬盤(pán)的大腦，其作用一是合理調(diào)配數(shù)據(jù)在各個(gè)閃存芯片上的負(fù)荷，二則是承擔(dān)了整個(gè)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，連接閃存芯片和外部SATA接口。不同的主控之間能力相差非常大，在數(shù)據(jù)處理能力、算法，對(duì)閃存芯片的讀取寫(xiě)入控制上會(huì)有非常大的不同，直接會(huì)導(dǎo)致固態(tài)硬盤(pán)產(chǎn)品在性能上差距高達(dá)數(shù)十倍。

2.緩存。固態(tài)硬盤(pán)和傳統(tǒng)硬盤(pán)一樣需要高速的緩存芯片輔助主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。這里需要注意的是，有一些廉價(jià)固態(tài)硬盤(pán)方案為了節(jié)省成本，省去了這塊緩存芯片，這樣對(duì)于使用時(shí)的性能會(huì)有一定的影響。

3.內(nèi)存。除了主控芯片和緩存芯片以外，PCB板上其余的大部分位置都是NAND Flash閃存芯片了。NAND Flash閃存芯片又分為SLC(單層單元)MLC(多層單元)以及TLC(三層單元)NAND閃存。

現(xiàn)在我們回頭看看老的機(jī)械硬盤(pán)：

從機(jī)構(gòu)不同上可以看出固態(tài)硬盤(pán)在數(shù)據(jù)讀取速度、抗震能力、功耗、運(yùn)行聲音以及發(fā)熱方面，相比普通的機(jī)械硬盤(pán)擁有明顯優(yōu)勢(shì)：

1、讀取速度

固態(tài)硬盤(pán)的讀取速度普遍可以達(dá)到400M/s，寫(xiě)入速度也可以達(dá)到130M/s以上，其讀寫(xiě)速度是普通機(jī)械硬盤(pán)的3-5倍;

2、抗震能力

傳統(tǒng)的機(jī)械硬盤(pán)內(nèi)部有高速運(yùn)轉(zhuǎn)的磁頭，其抗震能力很差，因此一般的機(jī)械硬盤(pán)電如果是在運(yùn)動(dòng)中或者震動(dòng)中使用，很容易損壞硬盤(pán)。而機(jī)械硬盤(pán)采用芯片存儲(chǔ)方案，內(nèi)部無(wú)磁頭，具備超強(qiáng)的抗震能力，即便是在運(yùn)動(dòng)或者震動(dòng)中使用，也不容易損壞。

3、功耗

固態(tài)硬盤(pán)功耗低，并且具備極低功耗待機(jī)功能，而機(jī)械硬盤(pán)則不具備;

4、噪音

固態(tài)硬盤(pán)運(yùn)行中基本聽(tīng)不到任何噪音，而機(jī)械硬盤(pán)一般湊近聽(tīng)可以聽(tīng)到內(nèi)部的磁盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)以及震動(dòng)的聲音，一些使用比較久的機(jī)械硬盤(pán)噪音更為明顯。

5、發(fā)熱

機(jī)械硬盤(pán)發(fā)熱較少，即便是在運(yùn)行一段時(shí)間后，其表面也感受不到明顯的發(fā)熱，而機(jī)械硬盤(pán)運(yùn)行一段時(shí)間后，用手觸摸可以明顯感受到是熱的。

電腦常識(shí)格式化硬盤(pán)

普通的格式化硬盤(pán)是不會(huì)影響硬盤(pán)壽命的。格式化分為高級(jí)格式化和低級(jí)格式化。高級(jí)格式化僅僅是清除硬盤(pán)上的數(shù)據(jù)，生成引導(dǎo)信息，初始化FAT表，標(biāo)注邏輯壞道等。而低級(jí)格式化是將硬盤(pán)劃分出柱面和磁道，再將磁道劃分為若干個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)又劃分出標(biāo)識(shí)部分ID、間隔區(qū)、GAP和數(shù)據(jù)區(qū)DATA等。低級(jí)格式化是高級(jí)格式化之前的一件工作，每塊硬盤(pán)在出廠(chǎng)前都進(jìn)行了低級(jí)格式化。

低級(jí)格式化是一種損耗性操作，對(duì)硬盤(pán)壽命有一定的負(fù)面影響。而我們平時(shí)所用的Windows下的格式化(包括在DOS下面使用的格式化)其實(shí)是高級(jí)格式化。在Windows下對(duì)硬盤(pán)進(jìn)行的格式化和對(duì)軟盤(pán)進(jìn)行的格式化原理是一樣的。而格式化軟盤(pán)有所不同的是，我們對(duì)一張軟盤(pán)進(jìn)行的全面格式化是一種低級(jí)格式化。

對(duì)于近幾年新購(gòu)進(jìn)的硬盤(pán)，包括高格和低格在內(nèi)的格式化操作，都不會(huì)影響其壽命。與以前相比，現(xiàn)在硬盤(pán)的物理結(jié)構(gòu)發(fā)生了一些變化，直接影響到相應(yīng)的硬盤(pán)指令實(shí)現(xiàn)方式的變化，其中最重要的就是硬盤(pán)尋道方式的變化導(dǎo)致的格式化指令的變化。

目前用戶(hù)能訪(fǎng)問(wèn)的，是經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化后的邏輯扇區(qū)，而不是實(shí)際的與物理磁頭對(duì)應(yīng)的物理扇區(qū)。這樣，用戶(hù)實(shí)際上已經(jīng)無(wú)法對(duì)物理意義上的硬盤(pán)進(jìn)行操作了。現(xiàn)在所謂的低級(jí)格式化只不過(guò)是實(shí)現(xiàn)了重新置零和將壞扇區(qū)重定向罷了，并不能實(shí)現(xiàn)硬盤(pán)再生，也沒(méi)有物理意義上的修復(fù)功能。對(duì)于常用的高級(jí)格式化，“快速格式化”僅僅是重置硬盤(pán)分區(qū)表，即使是“完全格式化”，也不過(guò)是在重置硬盤(pán)分區(qū)表之外，把所有扇區(qū)重新置零。由此可以看出，用戶(hù)運(yùn)行的格式化指令與其他普通的讀寫(xiě)操作并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，而在硬盤(pán)整個(gè)壽命中，這種讀寫(xiě)的次數(shù)則只能用天文數(shù)字來(lái)計(jì)量了，格式化或者Ghost操作的次數(shù)完全可以忽略不計(jì)。根據(jù)現(xiàn)有硬盤(pán)制造技術(shù)，普通應(yīng)用中單純因?yàn)樽x寫(xiě)而導(dǎo)致硬盤(pán)損壞的情況是非常罕見(jiàn)的，大多數(shù)硬盤(pán)故障都與外部物理碰撞、讀寫(xiě)中突然停電以及電路損壞有關(guān)。所以，格式化中惟一惟一需要考慮的就是避免上述這幾種情況的發(fā)生。

硬盤(pán)曾經(jīng)像軟盤(pán)一樣，利用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制磁頭的位置，進(jìn)行尋道操作。正如前邊所述，現(xiàn)在隨著磁頭定位精密程度的不斷提高，硬盤(pán)的尋道方式和格式化指令也發(fā)生了很大的變化。但是，在一般情況下，就實(shí)際應(yīng)用而言我們可以認(rèn)為兩者原理是一樣的