一文搞懂，装机必备的硬盘怎么选

大家好啊，这里是最近快要忙崩溃的米子。

盒友们在装机或者给自己笔记本增加硬盘的时候会不会有困扰，硬盘怎么会有这么多的类型啊！又是固态又是机械的，各自又有各自的协议和不同的接口，那么装机的时候该怎么选择呢？今天米子就给大家做一个介绍！（全程无广，仅作为抛砖引玉，还望各位多指教啦）

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机械硬盘

当然，最先要说的肯定是诞生更早的机械硬盘啦。

机械硬盘顾名思义，就是由精密的机械构成的硬盘。米子就主要介绍一下最主要的三个模块吧，分别是盘片，磁头和主轴电机。它们分别掌管着机械硬盘的容量（多少GB或者TB），读取能力，以及读取写入速度（例如80-160MB/s）。

图表 1来源网络

首先是盘片，也就是图中的磁盘，磁盘是决定硬盘容量最重要的部件，一个硬盘的容量大小，取决于盘片的数量以及单个盘片的容量。常见的硬盘一般会有1-4张盘片。

图表 2来源网络

磁盘通常是使用铝合金制作的，表面上覆盖一层磁性材料，数据通过磁信号的形式记录在磁性层上。

接着就是用来读取和写入磁信号的磁头了，堆叠在一起的盘片（正反两面）中间都各自悬浮着一枚磁头，磁头就是通过改变盘片上磁畴的磁化方向来写入数据的。

图表 3来源网络

主轴电机，则是主导机械硬盘写入速度的部件，盘片通过磁头写入数据，靠的就是主轴的旋转，盘片旋转产生气流，使磁头能悬浮在盘片表面（避免接触磨损）；同时，旋转让盘片上的磁道和扇区依次经过磁头，实现数据的连续读写。

这也是为啥很多机械硬盘会标注转速的原因，主轴电机的转速直接关系到硬盘的数据传输速度和响应时间：转速越高，单位时间内经过磁头的扇区数量越多，连续读写速度越快（例如 7200 转硬盘的连续传输速度通常高于 5400转）。转速快的硬盘，磁头等待目标扇区旋转到位的时间（平均寻道时间的一部分）更短，整体响应速度更快。

固态硬盘

图表 4来源网络

而固态硬盘就和机械硬盘完全不同了，固态的读取写入和容量都是取决于其内置的芯片，而非机械结构。

首先是固态的控制器，它也是一个小芯片，负责协调数据在闪存芯片中的存储、读取、磨损均衡（延长寿命）、错误校验（ECC）、缓存管理等功能。控制器的性能直接影响 SSD 的读写速度、稳定性和寿命。

图表 5来源网络

那么闪存芯片又是什么呢，闪存芯片就相当于机械硬盘里的盘片，是用来存储数据的地方。其最小存储单位是存储单元（Cell），数据以 “电荷” 的形式被存储在单元内的浮栅晶体管。

协议和接口（这块真没图，凑合一下）

上面就是固态和机械的构造方面的差异啦。接下来米子给大伙介绍一下，协议和接口吧。

首先，什么是协议呢？协议是硬盘与主机（如主板、操作系统）沟通交流的语言，规定了数据如何编码、传输和交互。

米子现在就先给大伙说说消费级的协议吧（企业级的咱们自己装机也用不上，后续再说）

首先是ATA（Advanced Technology Attachment）协议，并且有两个分支，分别是早期的并行ATA（PATA已淘汰），以及现在的串行ATA(SATA)。

现在使用的基本上全是SATA了，相比起PATA，它有着更强大的抗干扰能力，以及更快的传输速度。

SATA I（1.5 Gbps）：实际传输速率约150 MB/s；
SATA II（3.0 Gbps）：约300 MB/s；
SATA III（6.0 Gbps）：约600 MB/s（机械硬盘的物理速度上限通常低于此值，因此 SATA III 已能满足 HDD 的性能需求）；

因此，对应SATA的协议的接口，就被称为SATA接口。分为数据接口和电源接口两部分：

数据接口：7 针扁平接口，通过 SATA 数据线连接主板的 SATA 接口；

电源接口：15 针接口，通过 SATA 电源线供电（部分笔记本硬盘可能集成供电，无需单独接口）；

虽然机械硬盘的写入读取速度都基本不能达到SATA III协议的顶峰，但是作为固态硬盘，他的读取和写入都更快，使用SATA协议，就会限制传输速度了，因此诞生了独属于固态硬盘的协议——NVMe （Non-Volatile Memory Express）协议。

NVMe 协议跳过了传统 SATA 协议必须经过主板南桥芯片中转的步骤，直接通过 PCIe 总线与 CPU 通信，减少了数据传输的 “中间环节”，大幅降低延迟。

当然啦，使用NVMe协议的接口，就是PCle接口了。（我们经常看到的M2接口就是属于PCle接口。）但是PCle接口可不仅仅只有M2一种。包括了：

M.2 接口：最主流，通过 M.2 插槽直接连接主板的 PCIe 通道（如 PCIe 3.0 x4、PCIe 4.0 x4），体积小（22mm 宽，长度 30-110mm），适合笔记本和小型主机；
U.2 接口：主要用于企业级 SSD，外形类似 2.5 英寸硬盘，通过 PCIe 通道传输，支持热插拔；
PCIe 扩展卡形式：将 NVMe SSD 做成 PCIe 卡，直接插入主板的 PCIe 插槽，常用于高端台式机。