机械硬盘与固态硬盘的适用场景

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机械硬盘与固态硬盘的适用场景

机械硬盘(HDD)

机械硬盘由以下几个部分组成:

盘面:盘面(盘片)上有一层磁性涂层,数据就是存储在这个磁性的涂层上,一个盘面在正反两面都有磁性涂层。盘面中央有一个可以旋转的主轴,主轴可以使盘片以固定的旋转速率进行旋转,我们看到磁盘标注的每分钟多少转(RPM , Revolution Per Minute)指的就是这个旋转速率,比如7200转,表示一分钟可以旋转7200下:

一个盘面又可以划为多个扇区和多个磁道。
磁道:一个盘片可以划分为多个同心圆,每一个圆环就叫做磁道,可以理解为是盘片上的圆形环道:

扇区:每个磁道又可以分为一个个扇区,也就是磁道上的一个弧段:

柱面:上下平行的一个个盘面的相同扇区组成的部分,称作一个柱面。
(注:图片来自极客时间-深入浅出计算机组成原理)

磁头:用于从盘面读取数据传输到总线,一个盘面有正反两面,正反两面都会有一个磁头。

传动臂(悬臂):与磁头相连接,通过沿着半径轴前后移动传动臂,可以将磁头定位到每一个磁道上,读取存储的数据。

磁盘以扇区为大小进行数据读写,数据读写的耗时主要有以下几部分:

    寻道时间:首先传动臂需要将磁头定位到包含目标扇区的磁道上,移动传动臂所需的时间称为寻道时间,它依赖于磁头当前所在的位置以及传动臂在盘面上移动的速度。
  1. 旋转时间:将磁头定位到目标扇区所在的磁道后,需要等待目标扇区的第一个位旋转到磁头下,它依赖于磁盘的旋转速率。

固态硬盘(SSD)

固态硬盘是一种基于闪存的存储技术,由半导体存储器构成,没有移动的部件,不需要像机械硬盘一样进行寻道,所以在顺序写以及随机写的性能上相比机械硬盘都要高,但是它的耐用性缺比较差,接下来就看下SSD硬盘的耐用性为何差。

(注:图片来自极客时间-深入浅出计算机组成原理)

(注:图片来自极客时间-深入浅出计算机组成原理)

按页进行数据写入,但是它不能像机械硬盘一样直接通过覆盖进行写入,如果某一页已经写入过数据,需要被擦除后才可以重新写入数据,而且SSD硬盘是按块进行擦除的,也就是说如果某个页的数据被删掉还不能直接对页进行擦除,需要等待这个页所在的块整个被擦除才可以重新写入数据,而每一个块的擦除次数是有限的,当达到一定的擦除次数容易损坏。

举个例子

    首先在某些空白页内写入了一些数据,写入数据的页变为绿色:

总结

参考

《深入理解计算机系统》

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