本文将从原理上对机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）进行深入对比分析，喜欢请点赞收藏。

什么是HDD

HDD是Hard Disk Driver的首字母缩写，一般称为“机械硬盘”，也是最常见的普通硬盘。它是由盘片、转轴、读写头、驱动臂、驱动轴、驱动器以及永磁铁等组件构成。读写头通过驱动臂调整不同磁道位置，驱动器带着磁盘旋转，通过磁头完成数据读取。

磁记录方式又分为：

• LMR：Longitudinal Magnetic Recording 水平磁记录
• PMR：Perpendicular Magnetic Recording 垂直磁记录

现在主要用的就是PMR，它又分为：

• CMR：Conventional Magnetic Recording 传统磁记录
• SMR：Shingled Magnetic Recording 叠瓦磁记录

CMR性能好于SMR，选购机械硬盘的时候一定要注意该参数。

内部结构

名词解释

• 磁道

磁头固定保持一个位置，磁盘旋转后，磁头在盘片上留下的圆形轨迹，叫做磁道。不同的半径，会形成不同的磁道。

上图黄色圆圈指的就是磁道。

• 扇区

磁道会进一步分割为多个相同角度的圆弧，这些圆弧称为扇区。那么为什么要划分圆弧呢，这样是为了增加颗粒度，能有效提高数据的读取写入效率。

上图红色饼状指的就是扇区。

• 柱面

垂直方向上，不同盘片的相同编号的磁道构成了垂直柱面。

上图蓝色圆柱面就是柱面。

什么是SSD

SSD是Solid State Disk的首字母缩写，一般称为“固态硬盘”。SSD与机械硬盘HDD不同，它没有活动机构。而是使用NAND闪存技术存储。

固态硬盘SSD通过电子电路来读取写入数据。由于不需要机械机构完成读写，所以SSD的功耗要比HDD低。

HDD与SSD对比分析

HDD和SSD各有优缺点，适合的才是最好的。下面从容量、速度、寿命、价格等4个方面进行对比。

• 容量

SSD受限于存储颗粒，目前普通消费者买到的SSD容量，一般不超过4TB。

HDD容量较大，市面主流销售的最高可到20TB之上。

• 速度

不管是顺序读写还是4K读写，SSD访问数据的速度远高于HDD速度。尤其是小文件读写。

而我们日常使用磁盘，更多的是小文件的读写。所以，硬盘升级为SSD确实可以极大地提高电脑的性能。

顺序读写

HDD：HDD的大文件读写速度普遍在 100-260M/s 之间，SMR 会低于这个值。

SSD：基于SATA协议的大概在500~700M/s之间，基于NVME的可以高达3000+M/s

随机读写（4K）

HDD：海量小文件读写速度很低，大概几M/s

SSD：基于SATA协议的大概在30+M/s之间，基于NVME的大概在100+M/s

• 寿命

机械硬盘HDD长期断电后，数据可以保存10年以上。

固态硬盘SSD在连续断电1年后，就会因为浮栅内的电子衰减而彻底丢失数据，并且该丢失的数据不可恢复。这一点大家要注意。

• 价格

参考电商平台JD最新的HDD和SSD的价格如下：

机械硬盘：1TB SATA CMR 7200转的西数价格是299。

固态硬盘：1TB NVME 7300MB/S的西数价格是750。

以上，同品牌同容量SSD比HDD价格上还是要贵一倍多。

常见的硬盘协议

AHCI：Advanced Host Controller Interface的首字母缩写，即高级主机控制器接口。

NVMe：Non Volatile Memory Host Controller Interface Specification的首字母缩写，即非易失性内存主机控制器接口规范。

AHCI和NVMe协议都是上层协议，用来实现系统与存储硬件的沟通。

SATA：Serial ATA的缩写，即串行ATA。它是由“SATA工作组”在2000年11月提出的一种计算机总线。主要是用于主板与大容量存储设备进行数据传输。该总线具有结构简单和支持热插拔的特点。SATA接口有SATA1.0，SATA2.0，SATA3.0。所有的SATA向前兼容，接口一样，只是传输速度不同而已。

mSATA：miniSATA，通过名称就能看出来它是SATA的迷你版。尺寸更小。

M.2：有两种类型：NVMe（M key）和NGFF（B key）。

PCIe：Peripheral component interconnect express的首字母缩写，即高速串行计算机扩展总线标准。目前有PCIe1.0、PCIe2.0、PCIe3.0、PCIe4.0、PCIe5.0几个版本，不同版本传输速率不同。

以上从HDD和SSD的概念、原理、对比分析以及常用协议进行了深入探讨。喜欢请点赞收藏。

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