硬盘 HDD

计算机硬盘（Hard Disk Drive，HDD）是计算机的主要存储设备，用于保存和检索长期数据。包括组成系统、软件、文件的数据，都需要经过硬盘的保存，才能被长期、反复地使用。

硬盘的核心参数是容量，容量越大可以存储的内容也就越大。而表示容量需要使用对应的单位，常用的从小到大依次为：

• B，Byte：字节，最小的存储单位，通常由8个二进制 bit组成（即八个 0 或1 ）。
• KB，Kilobyte： 1 KB = 1,024 字节。在计算机存储中，1 KB 等于 1,024 字节而不是 1,000 字节。
• MB，Megabyte： 1 MB = 1,024 KB，或者是 1,048,576 字节。
• GB，Gigabyte： 1 GB = 1,024 MB，或者是 1,073,741,824 字节。
• TB，Terabyte： 1 TB = 1,024 GB，或者是 1,099,511,627,776 字节。
• PB，Petabyte： 1 PB = 1,024 TB，或者是 1,125,899,906,842,624 字节。

除了容量外，另一个指标就是硬盘的读写速率，读是读取 Read，将硬盘中的数据找出并传输给系统的过程，比如打开文件、程序都是读取。写是写入 Write，将计算机操作中增加的数据写入硬盘的过程。它们是两个独立的操作和指标，速率并不统一，所以要分开认识。

而影响读写速率的主要因素在于硬盘的类型，常见的硬盘类型包含机械硬盘 HDD 和固态硬盘 SSD。

机械硬盘是使用磁性记录原理的传统硬盘类型，它包含一个旋转的磁性盘片和一个移动的读写磁头，通过在盘片上的不同位置写入或读取磁场来存储和检索。所以机械硬盘的体积较大，且读写的速度较慢，主流的机械硬盘读写速度通常在 100-250MB/S。

但因为物理体积大可以提供更高的存储空间，所以机械硬盘的最大容量可以达到数十 TB。而机械硬盘也可以在体积上做出区分，包含 3.5 寸和 2.5 寸两种主流尺寸，2.5 寸主要用于笔记本等移动设备上，体积更小更便携，自然速度和容量也更低。

固态硬盘是使用固态电子存储芯片阵列来存储数据的硬盘类型，无需使用笨重的机械组件，是更先进的数据存储方式。不仅体积更小，而且读写的速度更快，可以获得更好的使用效率和体验。

固态硬盘是个大类，具体的产品形式也有很多种，最常见的类型包含嵌入式（焊死在主板上）和可插拔的 2.5 寸 sata 接口硬盘、M.2 接口硬盘三种。

而影响固态硬盘速度的因素有两个，就是闪存类型和接口协议。闪存类型即存储数据的芯片类型，决定了硬盘本身读写速度的上限。但硬盘本身读写速度并不代表实际速度，还受接口和协议的影响，即传输数据的“管道”是否大于硬盘本身的速度，如果没有则会成为瓶颈，制约硬盘在使用过程中的实际表现。

接口协议分为硬件的接口插槽和数据传输的协议，硬件的接口插槽主要包含 SATA、M.2两种，都是在电脑主板中会提供的接口类型，我们只要知道它们之间速度的差异即可：

• SATA：主流的 SATA 接口最大传输速度约为 600MB/S 的速度，是机械硬盘和 2.5 寸固态硬盘使用的接口。所以 2.5 寸固态硬盘体积比 M.2 固态硬盘大，速度并没有做的更快就是受接口的限制。
• M.2：M.2 只是个单纯的接口，但可以使用 PCIE 通道，所以在老设备 PCIE 3.0 中，最大的传输速度为 3.94GB/s，在新的 PCIE 4.0 中可以达到 7.88GB/s。

除了直接插入电脑主板中的硬盘，还有外置硬盘、移动硬盘会使用不同的接口接入设备，比如常见的 USB-A、USB-C 接口。但本质上是硬盘盒内包含一个 SATA 或 M.2 的接口转换器，将它们转换成其它接口的形式输出。

而这些接口本身还带有数据传输的协议，会形成进一步的传输限制。比如最常见的就是USB 3.1中的 Gen1 和 Gen2 协议，速度约为 625MB/s 和 1.25GB/s，所以即使用了更高速的固态闪存，在移动硬盘中的使用也只能达到这个上限。

总结下来，认识硬盘的主要内容：

• 硬盘的容量
• 硬盘的类型
• 硬盘自身的读写速率
• 硬盘支持的接口和协议