为什么固态硬盘比机械硬盘快？固态硬盘比机械硬盘快多少？
每个人都熟悉固态硬盘。大多数人都知道固态硬盘比机械硬盘快。那么为什么固态硬盘比机械硬盘快呢?固态硬盘比机械硬盘快多少?它对我们的体验有多大影响?小编通过详细讲解固态硬盘和机械硬盘的原理，告诉大家答案。
一、机械硬盘的工作原理
先说说机械硬盘的工作原理。 (Image) 硬盘的主要结构是电机、驱动器、磁头和磁头。机械硬盘工作时，磁头会在硬盘表面漂浮几纳米。圆盘表面有很多小格子，小格子上有很多小磁性颗粒。这些磁性粒子具有一定的极性。性向下时认为是0，磁粒极性向上时认为是1，这样读头就可以读取数据了。写头可以利用磁场改变磁性粒子的极性，从而实现数据的写入和改写。为了准确定位数据所在盘面的位置，盘片本身被划分为无数扇区和磁道，在第四磁道的第六扇区设置一个数据，磁头会优先向磁头倾斜。第四轨的空间。等待第六界转身。当第六个扇区在磁头下旋转时，它可以读取它的数据。这就是机械硬盘的工作原理。正是因为机械硬盘是利用磁性粒子的极性来存储数据，所以机械硬盘也被称为磁盘。
二、固态硬盘的工作原理
与机械硬盘相比，固态硬盘更先进。固态磁盘是量子力学的实际应用。存储数据的基本单元称为浮栅晶体管。浮栅晶体管有四种基本结构：用于存储电子的浮栅级、控制极、P极、原始极和漏极。一定量的电子存储在浮栅中。如果电子数大于某个值，则为0，小于某个值时，为1。给控制电极施加电压。如果source和drain都开，说明浮栅中有很多电子，认为是0;如果没有导通，则表示浮栅中没有或有少量电子，判断为1，这样就可以读取数据了。在写入或改写数据时，在P电极上施加电压可以释放浮栅中的电子，在控制电极上施加电压可以吸引电子，从而可以进行写入和改写操作。这是硬盘驱动器如何工作的固态。
三、固态硬盘的组成部分
无数的浮栅堆叠在一起，可以存储海量的0和1的数据，这个东西就是NAND颗粒，也就是固态硬盘表面的黑块。除了颗粒，硬盘的主体结构还有另外两个重要的组成部分，主控和缓存。主控控制固态硬盘的数据输入和输出，对NAND Particle Cache中的数据进行管理和分配，用于控制与粒子之间的主要交互。
四、固态硬盘与机械硬盘对比
通过比较机械硬盘和固态硬盘的原理，我们发现机械硬盘与固态硬盘的纯电路结构相比，其实有很多弊端。
机械硬盘的延迟非常高。在读取数据之前，需要将磁头臂转动到相应的磁道，等待扇区转动。现在台式机使用的机械硬盘大多是7200转，笔记本电脑是5400转。分钟，这两个操作会造成十毫秒左右的延迟。十毫秒对我们来说可能微不足道，但对于几千兆赫的内存和几千兆赫的CPU 来说，却是太高了。固态硬盘的整个过程是一个电子相互作用，电信号的速度必须远远超过磁头臂磁盘的机械结构。还有，如果我们的数据随机散布在磁盘的各个角落，机械硬盘必须经过多次查找寻址，等待磁头下扇区多次旋转，才能让机械硬盘有性能。在读取稀疏文件时会出现异常弱，也就是我们所说的随机读写性能差。
五、固态硬盘与机械硬盘性能测试
机械硬盘有多慢?让我们用一个数据集来解释。小编通过ASSSD测试软件对数据进行测试。该软件可以快速反馈磁盘的基本性能。当然，数据仅供参考，不代表实际体验效果。分别尝试机械硬盘、SATA3固态硬盘、M.2 NVME固态硬盘如下图：
(1) 第一个参数是连续读写。该参数主要影响一个或几个相对较小的独立大文件，比如一些G-movies或者一些G-compressed包，数量不多，只有一个。连续性文件。这部分数据在读写的时候，需要不断的读写，而且大多数情况下涉及到拷贝电影、拷贝压缩包或者很多大图。所以这个参数对日常使用的体验影响不大。如果数据连续分布在机械硬盘的各个扇区，那么一次搜索只能读取一次，所以机械硬盘的连续读写速度还是可以的，而且大部分机械硬盘都可以达到100 MB。 200 MB/秒。由于接口的原因，SATA3 固态硬盘可以工作到500MB/秒。固态M.2 MVME 可以达到2GB/秒。
(2)第二个参数是随便单线程4K读写。这是少量但大量的稀疏文件。例如，我们玩的游戏或我们使用的操作系统由无数KB 组成。由几百KB 至多几MB 的稀疏文件组成。这种读写操作可以很快完成，因为单个文件不大，但是读完一个数据后，会找到下一个数据再读，读完之后又会找到下一个，所以这个4K随便读写是为了测试硬盘的搜索寻址能力。但是我刚才说的机械硬盘随机读取性能低，可见机械硬盘在单线程4K读写速度下甚至达不到1MN/秒，但是大部分我们日常使用的软件和操作系统都是由无数零散的小文件组成的，所以这个参数对我们日常的使用体验影响最大。来看看SATA2固态硬盘可以达到40MB/秒，M.2 NVME固态硬盘甚至可以达到60MB/秒。仅凭这个参数，固态硬盘就充分发挥了机械硬盘的优势!
(3)第三个参数是64线程随机读写，指的是一次多单线程4K读写，因为我们的软件在请求数据的时候不太可能只需要一个数据串。在大多数情况下，您需要同时处理大量数据。目前，需要多个线程同时进行4K随机读写。专业上讲，就是多线程4K随机读写。这里测试的是64个并发线程的随机读写。我们看到机械硬盘的速度还是少得可怜，只有2MB/秒。看看SATA2 SSD和M.2 NVME SSD的速度。几百MB和几千MB很容易找到，又一次炸毁了机械硬盘!
(4)第四个参数是访问延迟，这个比较容易理解，机械硬盘的延迟是十毫秒，两个固态硬盘都是十分之一毫秒。
六、总结
通过小编用ASSSD测试的四个参数，我们可以了解到机械硬盘相对于固态硬盘的速度有多慢。当然，这个参数仅供参考，并不是说分数越高速度越快，因为很多SSD无法达到整个磁盘的全速。大多数硬盘驱动器不能直接访问以提高性能。对于NAND颗粒本身，颗粒和主控板之间有一个缓存。主控在与数据交互时首先与缓存交互，缓存在空闲时将数据写入粒子。所以我们跑出来的1G的数据可能就是运行缓存的性能。运行了很多SSD缓存后，主控只能直接和粒子交互。此时，性能会逐渐下降，导致部分硬盘得分偏高，但实际缓存爆裂立即显现。所以我前面提到ASSSd的测试数据只能作为参考，你不能全信!
由于上述原因，许多硬盘营销人员倾向于向您展示运行了几GB 的ASSSD 测试结果。别被骗了。事实上，它们没有参考价值。经过小编深入细致的讲解，现在大家对机械硬盘和固态硬盘的速度有了更深入的了解。
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