机械硬盘与固态硬盘

1. 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。

1.1 机械硬盘结构

机械硬盘构造

工作原理

硬盘的物理结构包括磁头、磁道、扇区和柱面。其中，磁头是硬盘最关键的部分，是硬盘进行读写的“笔尖”，每一个盘面(若将磁头比喻作“笔”的话，那盘面即是“笔”下的“纸”)都有自己的一个磁头。磁道是指磁盘旋转时由于磁头始终保持在一个位置上而在磁盘表面划出的圆形轨迹，这些磁道是肉眼看不到的，它们只是磁盘面上的一些磁化区，使信息沿这种轨道存放。扇区是指磁道被等分为的若干弧段，是磁盘驱动器向磁盘读写数据的基本单位，其中每个扇区可以存放512字节的信息。而柱面，顾名思义，为一个圆柱形面，由于磁盘是由一组重叠的盘片组成的，每个盘面都被划分为等量的磁道并由外到里依此编号，具有相同编号的磁道形成的便是柱面，因此磁盘的柱面数与其一盘面的磁道数是相等的。

2.固态硬盘

固态驱动器（Solid State Disk或Solid State Drive，简称SSD）俗称固态硬盘
固态硬盘是用固态电子存储芯片阵列制成的硬盘
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基本与普通硬盘一致（新兴的U.2，M.2等形式的固态硬盘尺寸和外形与SATA机械硬盘完全不同）。

工作原理：元和存储单元（DRAM或FLASH芯片）两部分组成。存储单元负责存储数据，控制单元负责读取、写入数据。

2.1 固态SATA盘 结构

固态SATA盘

2.2 固态mini SATA （mSATA）

mSATA

迷你版本SATA接口，外型和电子接口与mini PCI-E完全相同，但电子信号不同，两者互不兼容。

2.3 固态M.2接口

M.2 接口

M.2 接口

市售的M.2扩展卡主要是22毫米宽，长度有30、42、60、80和110毫米等规格。例如：2242表示22毫米宽, 42毫米长，2280表示22毫米宽, 80毫米长。

2.4 PCI Express，简称PCI-E，官方简称PCIe

PCIe接口

优势是带宽大。 传统的SATA接口,目前市场上的主流产品是SATA3,带宽只有6Gb/s。 而PCIE,最高可以高达32Gb/s

3. 机械硬盘与固态硬盘优缺点对比

1、防震抗摔性：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（即内存、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。相较机械硬盘，固硬占有绝对优势。

2、数据存储速度：机械硬盘的速度约为120MB/S，SATA协议的固态硬盘速度约为500MB/S，NVMe协议(PCIe 3.0×2)的固态硬盘速度约为1800MB/S，NVMe协议(PCIe 3.0×4)的固态硬盘速度约为3500MB/S。

3、功耗：固态硬盘的功耗上也要低于机械硬盘。

4、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。

5、噪音：由于固硬属于无机械部件及闪存芯片，所以具有了发热量小、散热快等特点，而且没有机械马达和风扇，工作噪音值为0分贝。机械硬盘就要逊色很多。

6、价格：截至（2020/4/11），品牌的512GB 固态硬盘为350元左右。而1TB 的机械硬盘价格才320左右。固态硬盘比起机械硬盘价格较为昂贵，性价比较低。

7、容量：固态硬盘最大容量为100TB 3.5英寸。

8、使用寿命：SLC颗粒只有10万次的读写寿命，成本低廉的MLC颗粒，读写寿命仅有1万次，TLC颗粒读写寿命为3000次左右，而最便宜的QLC颗粒读写寿命只有400次。因此从这个角度看相对于固态硬盘，机械硬盘寿命更长。但是机械硬盘会随着盘片正常磨损，意外断电导致磁头没有悬停在停驻区，对盘片造成损伤，可能因因其他原因损坏，所以，机械硬盘寿命不一定比固态硬盘长。