机械硬盘和固态硬盘以及液态硬盘区别是什么
　　机械硬盘和固态硬盘以及液态硬盘的区别是什么？随着科技的进步，硬盘也有了很多种，机械硬盘和固态硬盘、液态硬盘把大家弄得眼花缭乱，下面帮大家科普一下。　　首先来介绍时下最流行的固态硬盘：　　固态硬盘，英文全称：Solid State Disk、ide flash disk ，简称SSD，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。固态硬盘接口拥有SATA、mSATA、M.2、SATA Express、PCI-E及U.2等，市面上最为常见的就是SATA、M.2等主流接口的SSD固态硬盘，市场上也不断普及替代机械硬盘，因此，固态硬盘是硬盘发展的大方向。　　固态硬盘的工作温度范围比较宽，商规产品为0～70度，工规产品为-40～85度。目前的机械硬盘均为磁碟型，数据都存储在磁碟扇区中。而采用闪存颗粒(flashdisk)制作而成的固态硬盘，外观和传统机械硬盘有一定的区别。　　固态硬盘的优点方面，最主要就是数据读写速度比较快。通过平台测试，两款一样的，采用固态硬盘的电脑主机开机仅需十多秒，而采用传统机械硬盘的电脑主机则需要25-50秒不等，几乎有一半的差距。固态硬盘具有非常好的防震抗摔的功能。因为固态硬盘采用闪存芯片，所以它的内部不存在任何机械部件，及时在高速移动甚至伴随翻转倾斜时也不会影响正常使用，从而将电脑主机与硬物相撞或者跌落时将数据丢失的可能性降至最低。此外，固态硬盘相比机械硬盘比较静音，发热量小，散热快。不过由于固态硬盘的价位较高，因此要完全普及还是需要时间的。　　什么是液态硬盘？　　和固态硬盘不同，虽然都是硬盘，不过液态硬盘却在存储方面使用不同的存储介质。液态硬盘是采用液态轴承马达的硬盘，也成为液态轴承硬盘。很多人以为液态硬盘就像它的名字一样，是一种存储介质液态化的硬盘，其实不然，它是单指轴承采用油膜而非滚珠的硬盘，在精密机械工业一直被应用。它的核心技术使用黏膜液油轴承，用油膜代替了滚珠。1996年，希捷公司生产了第一台FDB马自达，之后退出了第一款使用液态轴承马达的硬盘产品。液态轴承硬盘的优势和传统的滚珠轴承硬盘相比是很明显的。第一是减噪降温，避免了滚珠和轴承金属面的直接摩擦，也就把硬盘的噪音和发热量降到了最低。第二是减震降噪，油膜可以有效吸收震动，让硬盘的抗震能力提高。第三是减少磨损，提高硬盘的可靠性，延长使用寿命。　　机械硬盘和固态硬盘、液态硬盘的区别是什么？　　机械硬盘和液态硬盘其实除了传动轴承不同之外其它的完全相同，液态硬盘采用的是液态轴承驱动，噪音小、耗损少等等。不过机械硬盘的速度相比固态硬盘速度较慢，其优点就是容量较大，价格上相对比较便宜，是适用于存储。而固态硬盘速度是机械硬盘的3倍左右，但是容量较小，价格是也比较昂贵，能够大大提升系统和软件、游戏的速度。　　以上就是机械硬盘和固态硬盘以及液态硬盘的区别的全部内容了，希望对大家有所帮助。
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扫盲系列—机械硬盘简介
一、机械硬盘结构
机械硬盘大体上由以下几部分构成：
机械臂（磁头臂）；
多个成对的磁头和磁面。
在每个磁面上被分成多个磁道、多个扇面和多个扇区，它们的具体存在形式如下：
磁面上会有多个磁道，它们在一个磁面上拥有不同的磁道编号。
从磁面最外围离主轴最远的磁道到磁面最内侧离主轴最近的磁道，它们的编号从0开始，分别是0、1、2、3、4…….N（N大于等于10000，依据硬盘制作工艺不同而不同）。磁头将会顺着磁道基于磁面的转动读取数据，并且可以在各个磁道间切换位置。
一个磁道被分为多个弧段，这些弧段称之为扇区。扇区是硬盘上存储数据的最基本物理单元。
所以，实际情况下，外部将要存储到硬盘上的数据不会一次性写满整个磁道，读取数据到外部时也不需要读取整个磁道的数据。注意，目前市场上无论哪个供应商提供的机械硬盘产品，每个物理扇区单元固定的存储容量都是512字节。只是根据硬盘密度不一样，单位磁面下的扇区数量也不一样。既然扇区是数据存储的基本单元，就意味着一次硬盘读写操作的最小数据量就是512字节。
那么问题来了，是不是觉得512字节太小了点？是的，很多时候操作系统层面请求读写操作的文件都会大于一个扇区的单位容量。那么在物理层面上就需要两个甚至更多个扇区来存储这个文件，那么怎样来规划存储一个文件的若干扇区在磁面上的分布，从而达到减少读取时间的目的呢？
操作系统层面会将物理硬盘上两个或者多个能够连续读取的扇区组成合并成一个区域，称之为“簇”。
注意，这两个或者多个能够连续读取的扇区不一定在物理上是连续的。这是什么原因呢？这是因为硬盘转动的速度很快（标准速度为7200转/分），当磁头完成一个“扇区1”的读写后还来不及读取下一个连续的“扇区2”相邻的扇区就“飞”过去了，要等磁面再转动一圈到预定“扇区2”的位置才能继续进行读写。
所以一个簇在物理磁面的分布可能是不连续的。实际上各个硬盘生产商都会设置一个“跳跃因子”来确定能够连续读取的扇区。如下图所示，四个不存在于连续物理位置的扇区构成一个簇。这样保证了磁面在旋转一圈的情况下就可以完成一个簇的全部读写。
　　最后说明一点，虽然扇面是硬件层面上机械磁盘读取数据的最小单元，但是“簇”才是操作系统层面上读取磁盘数据的最小单元。EXT文件系统和Btrfs文件系统，这两种文件系统定义的簇大小是不一样的。例如EXT文件系统的族大小可以有1KB（两个扇区）、2KB（四个扇区）、4KB（八个扇区）等多种选择。
　　那么如果一个文件太小，不需要用完一个簇怎么办呢？没办法，它有需要使用至少一个簇的硬盘空间。也就是说，在操作系统存储一个文件时，即使一个簇没有占满，剩下的簇空间也不能再使用了。这就是为什么一个文件在操作系统上有两个大小：一个是文件的实际大小、另一个是文件占用硬盘空间的大小。
二、机械硬盘性能瓶颈
1、影响机械硬盘性能的因素
当需要从硬盘上读取一个文件时，首先会要求磁头定位到这个文件的起始扇区。这个定位过程包括两个步骤：
磁头定位到对应的磁道；
主轴马达带动盘片转动到正确的位置。
这个过程所花费的时间被称为寻址时间。也就是说寻址时间实际上包含两部分：
磁头定位到磁道的时间为寻道时间；
等待盘片转动到正确位置的时间称为旋转等待时间。
硬盘寻址的目的是为了找到将要读取的文件的起始扇区，并开始去取数据。这就可以解释为什么硬盘上读取一个100MB大小的文件和读取KB大小的文件时间是完全不一样的现象了：
通常来说一个100MB的文件是存储在硬盘上可以连续读取的扇区上的，也就是说当硬盘需要读取这个文件时只需要进行一次寻址。
（为什么说是“通常”呢？因为前提是硬盘上至少要有一端连续空白的扇区，如果此时硬盘上碎片太多可能就找不到这样的连续空白区域了）；
而读取1000个文件时，由于这些文件的起始存储位不连续，所以每次都要进行寻址操作。
寻址时间是评价机械硬盘性能的重要指标，这个指标和硬盘转数、磁头数有直接关系：
硬盘转速越快的硬盘，在同样的寻址算法控制条件下将能够更快的将正确的扇区转动到磁头下方。
但是硬盘转速也不能做得无限快，因为硬盘转速越快要求的磁面工艺、主马达工艺也就越高，并且产生的噪音、温度也会成几何级增加。现在民用级、商用级和工业级硬盘上最常采用三种转速选择：5400转/分、7200转/分和10000转/分。
磁头数，现在的机械硬盘中一般都包含了多个盘片并且分别使用独立的磁头。
这样做的主要作用是在硬盘密度不变的情况下增加机械硬盘的容量。实际上这样的做法也可以增加一定的硬盘性能，因为读取存储在不同磁面上的文件时，它们的寻道时间可以相对独立。但是其对性能的提示只能是有限的，因为这些盘片共享同一个主轴马达。
机械硬盘的工作原理导致了它的工作性能会远逊于内存，现在主流的7200转硬盘外部传输速度的理论峰值大概也就是200MB/s。那么问题又来了，天才的硬件工程师难道就没有办法增加机械硬盘读写性能了吗？
答案是否定的，硬件工程师为机械硬盘集成了缓存，并采用预读机制读取当前扇区的临近扇区。举个例子，当硬盘读取一个文件所在扇区时，会将这个扇区临近的若干扇区上的数据一同读取出来并存储到硬盘缓存中。这样做的原因是依据计算机科学中得一个著名原理：局部性原理。
局部性原理包括三层含义：
时间局部性；
如果一个信息项正在被访问，那么在近期它很可能被再次访问。
空间局部性；
在近期将要被使用的信息很可能与现在正在使用的信息在空间地址上是临近的。
顺序局部性。
在典型程序中，除转移类指令外，大部分指令是顺序进行的。局部性是所有高速缓存设计的基本原理依据。
局部性原理在硬盘硬件设备设计中被应用的依据是：当一个文件被读取时，在它临近扇区所存储的文件数据也将在近期被读取。所以硬盘会预先读取后者到缓存中，以便在不久的将来，这些数据被请求读取时直接从缓存中向外部设备输出文件数据。
局部性原理不止适合高速缓存这样的硬件设计，它也适用于软件设计：一个程序90%的时间运行在10%的代码上。
2、顺序读写和随机读写
上一小节已经提到硬盘的顺序读写和随机读写有非常大的性能差异，其中主要的原因是两者寻址操作上所耗费的时间存在巨大差异。那么顺序读写和随机读写的差异到底有多大呢？仅仅是靠上一小节的文字描述显然不能给读者数值化的认识，所以在本小节中我们将使用一款名叫CrystalDiskMark的测试软件，让读者具体体会一下两者的巨大区别：
以上是某品牌笔记本上5400转机械硬盘的测试截图，这个机械硬盘属于中低端硬盘，但是相同级别的硬盘在万元级以下的笔记本上却被大量使用，所以这个测试结果很能说明一些问题。首先解释一下以上截图中的几个主要项目：
在测试结果的上方写明了这是一个针对E盘符的测试，每一单项所测试的读写数据总量为500MB，并且每个单项测试分别执行5次。执行5次后综合每次的测试结果取平均值，最终形成这个单项的测试结果；
“Seq”和“Seq Q32T1”这两个选项分别代表没有IO队列的单线程顺序读写和一个深度为32的IO队列的单线程顺序读写，其中Q32代表队列深度为32，T1表示IO线程数为1。这个队列长度和IO线程数量都可以在CrystalDiskMark进行调整；
4K表示进行小文件读写测试时这些小文件的大小，这些4K文件将进行随机读和随机写测试。4K测试项是衡量固态硬盘性能的重要测试项，直接描述了固态硬盘的性能，这个我们将在下文进行说明。
从上图的测试结果来看，顺序读写的性能远远高于随机读写的性能，使用了IO队列的读性能又远远高于没有使用IO队列的读性能（且写性能基本持平）。当然以上的测试数值和选用的机械硬盘型号是密切相关的，但无论数值结果如何变化，最后都会符合以上所描述的性能规则。
例如如果您对7200转企业级硬盘进行测试，那么所有测试项的横向数值会高出很多；如果您的INTEL SSD 企业级固态硬盘卡进行测试，那么横向数值又会再高出很多倍。下图展示了INTEL SSD 750 企业级固态硬盘卡的测试结果（截图来源于网络）：
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希捷要发20TB机械硬盘：会是移动存储的春天吗？
　　进入2017年之后，相信大家对时下存储设备已经有了较深的认识。购买数据存储设备时同等价钱预算下，小容量高速度必定购买固态硬盘，而追求大容量低速度则选购机械硬盘，移动存储硬盘也同样如此。然而前些天，全球数据存储解决方案巨头的希捷宣布2017年年底推出12TB容量的机械硬盘，更扬言称16TB和20TB将会陆续登场。当你以为HDD正在黯淡的时候，这则消息确实来得令人震惊。
　　不得不说，在固态硬盘价格高居不下的形势下，人们选择相对廉价的机械硬盘也是无奈之举。这个状况已经持续了好几年，大家总是盼着固态硬盘真正平民化的那天大家都可以彻底抛弃机械硬盘，没想到这一盼也差不多快十年了。第一块固态硬盘诞生于1989年，那时候还是医疗和运用领域。而大家逐渐开始看到百花齐放的固态硬盘的时候，已经是2013年左右。说起来也算是风华正茂的青年了。
　　固态硬盘没有了传统机械硬盘的落后机械架构，由控制芯片、闪存颗粒和缓存颗粒组成，数据全部存储在芯片里，不像机械硬盘那样存储在磁碟扇区里。没有了自然寻到时间，访问时间和潜伏时间，数据传输速度自然秒杀机械硬盘。你回头再看看，电脑主机主流的7200RPM的机械硬盘已经多少年没有更新了，即使是10000RPM的机械硬盘面世至今也有20年了，更何况7200RPM。不要忘记了，你买的3000元价位的传统笔记本还是5400RPM呢。
　　速度再怎么快优势再怎么多也枉然。随着人民币贬值，目前即使TLC颗粒类型的128GB容量固态硬盘也要300元以上，一线品牌还不止，更何况MLC？而且128(120)GB能干什么要上就肯定256GB起步…… 对比起一两年前，几乎所有闪存类产品涨幅达35%以上，消费者们大呼买不起是有原因的。但又能如何？退而却步找机械硬盘抱大腿呗。
　　于是一直以机械硬盘为主打消费产品的希捷，最近几年虽然没有从结构上升级机械硬盘，却使用比较独特的基于PMR垂直存储技术，充入氦气叠堆碟片，使得单片碟片容量达1.5TB。12TB容量机械硬盘就因此而诞生了，也就是文章开头提到的2017年年底会发售的那款。至于16TB和20TB，改用全新的HAMR热辅助磁记录存储技术，反正要量产是没有问题的了，稳定性也有待证实，材料和成本有没有可能降下来还是未知之数。
希捷HAMR热辅助磁记录存储技术
　　对于消费者来说，对于希捷的举措要考虑的无非就两点——“我需要如此大容量的硬盘做什么”、以及“巨大容量同样高价的话为何不选择固态硬盘”。在移动存储领域上来说，机械硬盘防护性差这个固有缺点一直没有改善过(外部防护措施虽然一定程度上能抗摔但并不是根本办法)。那么即使希捷研发出极巨大容量的20TB机械硬盘，摇身一变成为移动机械硬盘之后，它能吸引消费者的，除了容量真的没有第二点。所以笔者认为顶级容量的机械硬盘根本不能左右移动存储向SSD方向靠拢的发展趋势。
在消费者心中似乎移动SSD还是梦想产品
　　至于希捷要发展更高级容量机械硬盘这条路，到底有没有“出路”真的很难说。同样作为数据存储解决方案的巨头，不管是西数还是希捷，他们都有极巨大容量机械硬盘在发展，充氦10TB企业级硬盘还不够，还要12TB/14TB/16TB甚至20TB，或许想争的只是一个风向标？终究对于消费者来说，20TB的希捷硬盘，更多的只是一个笑话，因为消费者买不起，更用不着。不知道网友们是否认同？与其等2020年20TB容量机械硬盘推出，还不如好好存钱买现下自己最需要的移动存储产品吧。
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