一文搞懂，裝機必備的硬盤怎麼選

大家好啊，這裏是最近快要忙崩潰的米子。

盒友們在裝機或者給自己筆記本增加硬盤的時候會不會有困擾，硬盤怎麼會有這麼多的類型啊！又是固態又是機械的，各自又有各自的協議和不同的接口，那麼裝機的時候該怎麼選擇呢？今天米子就給大家做一個介紹！（全程無廣，僅作爲拋磚引玉，還望各位多指教啦）

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機械硬盤

當然，最先要說的肯定是誕生更早的機械硬盤啦。

機械硬盤顧名思義，就是由精密的機械構成的硬盤。米子就主要介紹一下最主要的三個模塊吧，分別是盤片，磁頭和主軸電機。它們分別掌管着機械硬盤的容量（多少GB或者TB），讀取能力，以及讀取寫入速度（例如80-160MB/s）。

圖表 1來源網絡

首先是盤片，也就是圖中的磁盤，磁盤是決定硬盤容量最重要的部件，一個硬盤的容量大小，取決於盤片的數量以及單個盤片的容量。常見的硬盤一般會有1-4張盤片。

圖表 2來源網絡

磁盤通常是使用鋁合金製作的，表面上覆蓋一層磁性材料，數據通過磁信號的形式記錄在磁性層上。

接着就是用來讀取和寫入磁信號的磁頭了，堆疊在一起的盤片（正反兩面）中間都各自懸浮着一枚磁頭，磁頭就是通過改變盤片上磁疇的磁化方向來寫入數據的。

圖表 3來源網絡

主軸電機，則是主導機械硬盤寫入速度的部件，盤片通過磁頭寫入數據，靠的就是主軸的旋轉，盤片旋轉產生氣流，使磁頭能懸浮在盤片表面（避免接觸磨損）；同時，旋轉讓盤片上的磁道和扇區依次經過磁頭，實現數據的連續讀寫。

這也是爲啥很多機械硬盤會標註轉速的原因，主軸電機的轉速直接關係到硬盤的數據傳輸速度和響應時間：轉速越高，單位時間內經過磁頭的扇區數量越多，連續讀寫速度越快（例如 7200 轉硬盤的連續傳輸速度通常高於 5400轉）。轉速快的硬盤，磁頭等待目標扇區旋轉到位的時間（平均尋道時間的一部分）更短，整體響應速度更快。

固態硬盤

圖表 4來源網絡

而固態硬盤就和機械硬盤完全不同了，固態的讀取寫入和容量都是取決於其內置的芯片，而非機械結構。

首先是固態的控制器，它也是一個小芯片，負責協調數據在閃存芯片中的存儲、讀取、磨損均衡（延長壽命）、錯誤校驗（ECC）、緩存管理等功能。控制器的性能直接影響 SSD 的讀寫速度、穩定性和壽命。

圖表 5來源網絡

那麼閃存芯片又是什麼呢，閃存芯片就相當於機械硬盤裏的盤片，是用來存儲數據的地方。其最小存儲單位是存儲單元（Cell），數據以 “電荷” 的形式被存儲在單元內的浮柵晶體管。

協議和接口（這塊真沒圖，湊合一下）

上面就是固態和機械的構造方面的差異啦。接下來米子給大夥介紹一下，協議和接口吧。

首先，什麼是協議呢？協議是硬盤與主機（如主板、操作系統）溝通交流的語言，規定了數據如何編碼、傳輸和交互。

米子現在就先給大夥說說消費級的協議吧（企業級的咱們自己裝機也用不上，後續再說）

首先是ATA（Advanced Technology Attachment）協議，並且有兩個分支，分別是早期的並行ATA（PATA已淘汰），以及現在的串行ATA(SATA)。

現在使用的基本上全是SATA了，相比起PATA，它有着更強大的抗干擾能力，以及更快的傳輸速度。

SATA I（1.5 Gbps）：實際傳輸速率約150 MB/s；
SATA II（3.0 Gbps）：約300 MB/s；
SATA III（6.0 Gbps）：約600 MB/s（機械硬盤的物理速度上限通常低於此值，因此 SATA III 已能滿足 HDD 的性能需求）；

因此，對應SATA的協議的接口，就被稱爲SATA接口。分爲數據接口和電源接口兩部分：

數據接口：7 針扁平接口，通過 SATA 數據線連接主板的 SATA 接口；

電源接口：15 針接口，通過 SATA 電源線供電（部分筆記本硬盤可能集成供電，無需單獨接口）；

雖然機械硬盤的寫入讀取速度都基本不能達到SATA III協議的頂峯，但是作爲固態硬盤，他的讀取和寫入都更快，使用SATA協議，就會限制傳輸速度了，因此誕生了獨屬於固態硬盤的協議——NVMe （Non-Volatile Memory Express）協議。

NVMe 協議跳過了傳統 SATA 協議必須經過主板南橋芯片中轉的步驟，直接通過 PCIe 總線與 CPU 通信，減少了數據傳輸的 “中間環節”，大幅降低延遲。

當然啦，使用NVMe協議的接口，就是PCle接口了。（我們經常看到的M2接口就是屬於PCle接口。）但是PCle接口可不僅僅只有M2一種。包括了：

M.2 接口：最主流，通過 M.2 插槽直接連接主板的 PCIe 通道（如 PCIe 3.0 x4、PCIe 4.0 x4），體積小（22mm 寬，長度 30-110mm），適合筆記本和小型主機；
U.2 接口：主要用於企業級 SSD，外形類似 2.5 英寸硬盤，通過 PCIe 通道傳輸，支持熱插拔；
PCIe 擴展卡形式：將 NVMe SSD 做成 PCIe 卡，直接插入主板的 PCIe 插槽，常用於高端臺式機。