硬盘是计算机中必不可少的储存介质，硬盘负责储存信息。

常见的硬盘种类有三种，分别是

机械硬盘（机械结构，硬盘中由磁盘盘片来储存信息） 固态硬盘（有闪存芯片及控制器组成，闪存芯片负责储存信息） 混合硬盘（机械硬盘和固态硬盘的结合体） 机械硬盘的磁碟（Media）主要依靠磁控溅射镀膜技术在衬底基材上沉积不同种类厚度磁性薄膜。

机械硬盘（HDD），硬盘，硬盘驱动器，或固定盘，并是电机械数据存储装置使用磁存储来存储和检索数字使用一个或多个刚性的快速旋转的磁盘的信息（盘片）涂有磁性材料。这些盘片与磁头配对，通常设置在移动的致动器臂上，该致动器臂将数据读取和写入盘片表面。以随机访问方式访问数据，这意味着个人可以按任何顺序存储或检索数据块，而不仅仅是顺序存储或检索。HDD是一种非易失性存储器，即使在断电时也能保留存储的数据。HDD的主要特征是其容量和性能。容量以与1000的功率相对应的单位前缀指定：1TB（TB）驱动器具有1,000 千兆字节（GB;其中1千兆字节= 10亿字节）的容量。通常，某些HDD的容量对用户不可用，因为它由文件系统和计算机操作系统使用，并且可能是内置冗余以进行纠错和恢复。此外，存储容量存在混淆，因为HDD制造商的容量以十进制千兆字节（10的幂）表示，而一些操作系统报告的容量为二进制Gibibytes，这导致实际容量小于广告容量。机械硬盘性能取决于在磁头上移动到一个磁道或柱面（平均访问时间）将花费所需扇区时的头部（平均下移动所需的时间指定的等待时间，这是物理的函数转速在转每分钟），最后是数据传输的速度（数据速率）。

固态驱硬盘（SSD）是一种固态存储使用装置集成电路组件作为存储器来存储数据持久，典型地使用快闪存储器。它有时也称为固态设备或固态磁盘，虽然SSD缺少物理旋转磁盘和传统机电存储器（如硬盘驱动器（“HDD”）或软盘）使用的可移动读写磁头。与机电驱动器相比，SSD通常更能抵抗物理冲击，无声运行，并且具有更快的访问时间和更低的延迟。SSD将数据存储在半导体单元中。自2019年起，单元格可包含1到4 位数据。SSD存储设备的属性根据每个单元中存储的位数而变化，与2位和3位单元相比，单位单元（“SLC”）通常是最可靠，耐用，快速且昂贵的类型（“ MLC“和”TLC“），最后四位单元（”QLC“）用于不需要这种极端特性并且是四者中最便宜的消费者设备。此外，英特尔在Optane品牌下），通过改变电池的电阻而不是在电池中存储电荷来存储数据，并且由RAM制成的SSD 可以用于高速，当不需要断电后数据持久性，或者可以使用电池时在通常的电源不可用时保留数据的能力。混合驱动器或固态混合驱动器（SSHD），例如Apple的 Fusion Drive，在同一单元中结合了SSD和HDD的功能，包含大型硬盘驱动器和SSD缓存，以提高经常访问的数据的性能。虽然固态硬盘的价格随着时间的推移持续下降，但固态硬盘（截至2018年）每单位存储的成本仍然高于硬盘驱动器，预计未来十年仍将如此。如果长时间没有电源，基于NAND闪存的 SSD 会随着时间的推移慢慢泄漏电荷。这导致磨损的驱动器（超过其耐久性等级）通常在一年后（如果储存在30°C）至两年（25°C）储存时开始丢失数据; 新驱动器需要更长时间。因此，SSD不适合存档存储。3D XPoint是此规则的可能例外，但它是一种具有未知数据保留特性的相对较新的技术。SSD可以使用传统的硬盘驱动器（HDD）接口和外形，或更新的接口和外形，利用SSD中闪存的特定优势。传统接口（例如，SATA和SAS）和标准HDD形状因子允许这些SSD用作计算机和其他设备中的HDD的直接替代品。较新的外形尺寸，如mSATA，M.2，U.2和EDSFF（以前称为标尺SSD ）和更高速的接口，如NVMe over PCI Express可以提高速度性能而不是硬盘性能。

看个人使用情况。 硬盘的寿命不是一个准确数，通常3~5年基本没有问题。但受品牌、温度、其它硬件等不确定因素影响，导致硬盘的寿命参差不齐，但只要对硬盘进行正确维护，它足够让你用上几年。

现代机械硬盘通过在磁盘的两侧磁化铁磁材料薄膜来记录数据。磁化方向的顺序变化表示二进制数据位。通过检测磁化的转变从磁盘读取数据。用户数据使用编码方案编码，例如游程长度受限编码，其确定数据如何由磁转换表示。典型的机械硬盘设计包括保持扁平圆盘的主轴，称为盘片，用于保存记录的数据。盘片由非磁性材料制成，通常为铝合金，玻璃或陶瓷。它们都涂有磁性材料典型地10-20的浅层纳米的深度，与碳的保护外层。作为参考，标准的复印纸厚度为0.07-0.18毫米（70,000-180,000纳米）。现代硬盘驱动器中的盘片在节能便携式设备中以4,200 转/分钟（RPM）的速度旋转，在高性能服务器上以15,000 RPM的速度旋转 。第一台硬盘驱动器以1,200 RPM旋转，多年来，转速为3,600转是常态。截至2013年12月，大多数消费级机械硬盘中的盘片以5,400 RPM或7,200 RPM的速度旋转。当信息旋转经过称为读写磁头的设备时，信息被写入盘中并从盘中读取，所述读写磁头定位成非常靠近磁表面，其飞行高度通常在数十纳米的范围内。读写头用于检测和修改直接通过其下方的材料的磁化强度。在现代驱动器中，主轴上的每个磁盘表面都有一个磁头，安装在一个公共臂上。致动器臂（或进入臂）在旋转时使头部在弧形（大致径向地）上移动穿过盘片，允许每个头部在旋转时几乎接近盘片的整个表面。使用音圈致动器移动臂或在一些较旧的设计中移动步进电机。早期的硬盘驱动器以每秒一些恒定位写入数据，导致所有轨道每个轨道具有相同数量的数据，但现代驱动器（自20世纪90年代以来）使用区域位记录 - 增加从内部区域到外部区域的写入速度，从而存储外部区域中每个轨道的更多数据。在现代驱动器中，磁性区域的小尺寸会产生由于热效应而导致磁性状态可能丢失的危险.⁠–热致磁不稳定性，通常称为“ 超顺磁极限 ”。为了解决这个问题，盘片涂有两个平行的磁性层，由非磁性元素钌的三原子层隔开，两层以相反的方向磁化，从而相互增强。用于克服热效应以允许更大记录密度的另一种技术是垂直记录，首次出货于2005年，并且截至2007年在某些机械硬盘中使用。2004年，引入了一种新概念，以进一步提高磁记录中的数据密度：使用由耦合的软磁层和硬磁层组成的记录介质。所谓的交换弹簧介质磁存储技术，也称为交换耦合复合介质，由于软层的写辅助性质而允许良好的可写性。然而，热稳定性仅由最硬的层决定，而不受软层的影响。

典型的HDD有两个电动机; 一个旋转磁盘的主轴电机和一个将读/写磁头组件放在旋转磁盘上的执行器（电机）。盘式电动机具有连接到盘的外转子; 定子绕组固定到位。与头部支撑臂末端的致动器相对的是读写头; 薄的印刷电路电缆将读写头连接到安装在致动器枢轴上的放大器电子设备。头部支撑臂非常轻，但也很僵硬; 在现代驾驶中，头部的加速度达到550 克。该 执行器是永磁体和动圈式电动机，可将磁头摆动到所需位置。金属板支撑蹲下的钕 - 铁 - 硼（NIB）高磁通量磁铁。在这个板下面是动圈，通常被称为音圈，类似于扬声器中的线圈，它连接到执行器轮毂，下面是第二个NIB磁铁，安装在电机的底板上（一些驱动器只有一个磁铁）。音圈本身的形状非常像箭头，由双重涂层的铜磁线制成。内层是绝缘的，外层是热塑性的，在将线圈缠绕在一个模板上之后将线圈粘合在一起，使其自支撑。沿着箭头的两侧（指向致动器轴承中心）的线圈部分然后与固定磁铁的磁场相互作用。沿箭头的一侧径向向外流动而另一侧径向向内流动的电流产生切向力。如果磁场是均匀的，则每一侧都会产生相反的力，这些力会相互抵消。因此，磁铁的表面是半北极和半南极，径向分界线位于中间，使得线圈的两侧看到相反的磁场并产生增加而不是抵消的力。沿线圈顶部和底部的电流产生不旋转头部的径向力。HDD的电子设备控制执行器的运动和磁盘的旋转，并根据磁盘控制器的要求执行读写操作。驱动电子设备的反馈通过专用于伺服反馈的磁盘的特殊段来实现。这些是完整的同心圆（在专用伺服技术的情况下），或散布有实际数据的段（在嵌入式伺服技术的情况下）。伺服反馈通过调节致动臂的音圈来优化GMR传感器的信噪比。磁盘的旋转也使用伺服电机。现代磁盘固件能够在盘片表面上有效地调度读取和写入，并重新映射失败的媒体扇区。

现代驱动器广泛使用纠错码（ECC），尤其是Reed-Solomon纠错码。这些技术为每个数据块存储由数学公式确定的额外位; 额外的位允许无形地纠正许多错误。额外的位本身占用了HDD的空间，但允许使用更高的记录密度而不会导致无法纠正的错误，从而导致更大的存储容量。例如，一个典型的1个 TB硬盘512字节扇区提供约93的额外容量 GB的ECC数据。在最新的驱动器中，截至2009年，低密度奇偶校验码（LDPC）取代了里德 - 所罗门; LDPC码使性能接近香农极限，从而提供最高的存储密度。典型的硬盘驱动器试图“重新映射”物理扇区中的数据，该物理扇区未能通过驱动器的“备用扇区池”（也称为“备用池”）提供的备用物理扇区，同时依赖于ECC恢复存储的数据，同时坏扇区中的错误数量仍然足够低。该SMART（自我监测，分析和报告技术）功能计数（虽然不是所有硬盘上的相关SMART属性“硬件ECC恢复”和“软ECC校正”是通过ECC固定在整个硬盘错误总数因为许多这样的错误的发生可以预测HDD故障，所以不一致地支持）和执行的扇区重映射的总数。

固态硬盘或固态驱动器（英语：Solid-state drive或Solid-state disk，简称SSD）,是一种主要以闪存(NAND Flash)作为永久性存储器的计算机存储设备，此处固态主要相对于以机械臂带动磁头转动实现读写操作的磁盘而言，NAND或者其他固态存储以电位高低或者相位状态的不同记录0和1。

固态硬盘采用SATA-III、PCIe x8或者mSATA、M.2、ZIF、IDE、U.2、CF、CFast等接口。但由于价格及存储空间与机械硬盘有巨大差距，固态硬盘当前仍无法完全取代机械式硬盘。

易失性存储器

用DIMM存储器制成固态硬盘 由易失性存储器制成的固态硬盘主要用于临时性存储。因为这类存储器需要靠外界电力维持其记忆，所以由此制成的固态硬盘还需要配合电池才能使用。易失性存储器，例如SDRAM，具有访问速度快的特点。利用这一特点，可以将需要运行的程序从传统硬盘复制到易失性存储器中，然后再交由计算机运行，这样可以避免由于传统硬盘的引导延迟、搜索延迟等对程序以及系统造成的影响。

由易失性存储器制成的固态硬盘通常会依靠电池来保证完成应急备份：当电源意外中断时，靠电池驱动的这类固态硬盘可以有足够的时间将数据转移到传统硬盘中。当电力恢复后，再从传统硬盘中恢复数据。

非易失性存储器 非易失性存储器的数据访问速度介于易失性存储器和传统硬盘之间。和易失性存储器相比，非易失性存储器一经写入数据，就不需要外界电力来维持其记忆。因此更适于作为传统硬盘的替代品。

闪存当中的NAND Flash是最常见的非易失性存储器。小容量的NAND闪存可被制作成带有USB接口的移动存储设备，亦即人们常说的“U盘”。随着生产成本的下降，将多个大容量闪存模块集成在一起，制成以闪存为存储介质的固态硬盘已经是当前的趋势。

当前用来生产固态硬盘的NAND Flash有四种，分别是单层式存储（SLC）、多层式存储（MLC，通常用来指称双层式存储）、三层式存储（TLC）、四层式存储（QLC）。有些厂商亦称TLC为3-bit MLC。[1]SLC、MLC、TLC的读写速度依序从快至慢（约4:2:1），使用寿命依序从长至短（约6:3:2），成本依序从高至低，需要纠错比特数（ECC）则是相反地从低至高（同一制程下1:2:4。不过ECC也受制程的影响，同一种芯片，越小尺度的制程需要越多的纠错比特）。[2][3]固态硬盘的主流从SLC芯片转到MLC芯片，促成了2011年的大降价，固态硬盘因此普及。

由于SLC的速度较快但成本过高，用于服务器的企业级SSD都改用了MLC。[4]TLC虽然速度较慢但因成本低，原本只用来做U盘；不过2012下半年，SAMSUNG首先推出使用TLC的消费级固态硬盘（型号840系列），固态硬盘名牌Plextor也打算于2013年量产TLC产品作为低级廉价市场的主力，[5][6]然而TLC的寿命、速度和可靠性（错误率）成为消费者的最大疑虑（见下文：缺点）。生产商会在TLC SSD使用更先进的主控及更多预留空间（OP）来处理这些问题。

3-bit的TLC错误率较高，需要使用先进的主控及大量的空间进行纠错。4-bit的QLC错误率则更高，因而寿命更短。三星已量产两代3D垂直闪存，利用3D堆栈增加存储密度。[7]东芝已于2017年发布QLC(四比特单元) BiCS架构的3D NAND闪存芯片。

固态硬盘大部分被制作成与传统硬盘相同的外壳尺寸，例如常见的1.8吋、2.5吋或3.5吋规格，并采用了相互兼容的接口；但有些固态硬盘也使用PCI Express或是Express Card作为接口来突破现有硬盘传输接口的速度，或是在有限空间（如上网本、超级移动计算机等）中置放固态硬盘。

mSATA是历史首个为专为固态硬盘而生的硬盘接口，依托于原有mini PCIE接口的物理层承载SATA协议，成功将固态硬盘小型化。 M.2，即NGFF（Next Generation Form Factor）接口。根据长宽尺寸的不同，M.2预设了1620、2230、2242、2260、2280等多种规格。 SATA协议：采用AHCI规范，其已经成为制约SSD速度的瓶颈。AHCI只有1个命令队列，支持32个命令并发。但是SATA的队列深度为1，不支持异步IO模式； PCIE 3.0 X2通道、PCIE 3.0 X4通道。NVMe（NVM Express）目标是替换掉SATA接口。NVMe可以有65535个队列，每个队列都可以深达65536个命令。NVMe也充分使用了MSI的2048个中断向量优势，延迟大大减小。M.2实际上是一种SATAe的一种特殊形式，它也同时支持AHCI和NVMe两种协议栈。

和机械硬盘相比读写速度远远胜出，这也是其最主要的功能，还具有低功耗、无噪音、抗震动、低热量的特点，这些特点可以延长靠电池供电的计算机设备运转时间。

例如三星电子于2006年3月推出的容量为32GB的固态硬盘，采用和传统微硬盘相同的1.8吋规格。其耗电量只有常规硬盘的5%，写入速度是传统硬盘的1.5倍，读取速度是传统硬盘的3倍，并且没有任何噪音。[9]

在2007年台北国际计算机展览会中，闪迪公司发表64GB与32GB的固态硬盘，并有2.5吋、SATA接口与1.8吋、UATA接口两种规格。OCZ Technology现场展出的固态硬盘分为2.5吋与1.8吋两种，其中2.5吋采用SATA接口最大容量可达128GB；1.8吋机种则是采用IDE接口，最大容量可达64GB，可分别使用在笔记本电脑与更小的UMPC上，用来取代传统的硬盘。OCZ的2.5吋固态硬盘OCTANE，容量已达到1TB。[10][11]

三星2015在闪存高峰会（Flash Memory Summit）上发表容量高达16TB的2.5吋固态硬盘PM1633a（V-NAND），其存储容量甚至高过于传统硬盘。固态硬盘的表现与传统硬盘互有胜负，一般在容量、速度、价钱、性价比等作出比较。最初的固态硬盘容量少、价钱高，性价比远不及传统的机械式硬盘。但随着固态硬盘的不断发展，固态硬盘的容量已有实用性，价钱明显下滑之下，已为传统硬盘市场制造危机。

2018年，Memblaze公司发布的PBlaze5 910/916系列NVMe SSD可以达到6GB/s读取带宽及100万IOPS，采用PCIe接口及NVMe协议标准。

当前固态硬盘的五大缺点：高昂成本、写入次数、读取干扰、损坏时的不可挽救性及降速。

价格高 固态硬盘上市之初价格非常高昂，只用于军事及工业用途上；无论是易失性存储器还是非易失性存储器，其每百万字节（MB）成本都远高于传统硬盘。因此只有小容量的固态硬盘的价格能够被大多数人所承受。当消费级传统硬盘2012年已经来到2T甚至5T时，相当价位的固态硬盘只有128G或256G为主流，因为再大的SSD其价格已经超出家用者的容忍度。

不过技术更新随着NAND Flash的19nm制程于2012年初进入量产，使得能够在同样大小的闪存空间内塞入倍增的容量；随着NAND Flash从SLC架构到MLC，到最近开始改用TLC；这两项技术都进一步降低每百万字节的成本。

随着价格逐渐降低，固态硬盘已经广泛使用在一般的笔记本电脑上做为主系统碟。预计2018年有过半笔记本电脑搭配固态硬盘出厂。而由于价格与存储空间之比和机械硬盘仍有较大差距，固态硬盘短时间内依旧无法在容量用途上取代机械硬盘，更多人的计算机上处于两者并存的状态。对于台式机及大型笔记本电脑的用户来说，使用两台硬盘是成本效益比最佳的方法：小容量SSD安装操作系统及常用数据，大容量机械碟安装其余数据。但是对于薄型笔记本电脑、Ultra book及平板电脑的用户来说，SSD的高成本仍是问题：容量够大的SSD很贵，而且更紧凑的计算机通常无法自行更换SSD而需专业拆机。

损坏时不可挽救 固态硬盘数据损坏后是难以修复救回数据的。当负责存储数据的闪存颗粒出现毁损时，以现在的数据修复技术很难在损坏的半导体芯片中救回数据，相反传统机械硬盘还能通过扇区恢复技术挽回许多数据，当然机械硬盘的数据救回服务收费极度高昂，通常只有企业在挽救重要价值数据时会使用。

虽然逐渐有厂商开发SSD轻度损坏时的救援方法，但传统的多存储介质备份习惯还是万全之法，不论是机械碟或SSD只要无备份习惯都将承受数据损失的风险。

写入次数寿命 寿命方面，由于闪存上每一个电闸都有一定的写入次数限制，寿命结束后会无法写入变成只读状态；而且随着使用的闪存从SLC架构到MLC、TLC，若电闸的质量不变，理论上电闸寿命呈现6:3:2的衰退（因为其原理是在同一个电闸上记录1、2或3个比特，记录越多比特，被写入的机会就越高），因此成为大众接受固态硬盘的另一个障碍。

不过，随着固态硬盘主控芯片的改进，能将写入地址依照电闸使用率更平均地分散，使只读状态不会太快到来；而固态硬盘容量的增大也有助于拉低电闸平均使用率，因为一般使用习惯上，会经常改写的文件只占全部数据的一小部分。优秀的厂商通常会用软件算法进一步延长一倍以上的寿命，使固态硬盘能经历极大量使用，甚至比计算机其它硬件还长久耐用，给予用户足够的缓冲时间将数据转移和备份。而最新的3D-nand技术则可以在降低成本、增加容量的同时避免写入次数过低。在2015年技术制造的SSD实测中，即使每天写入100GB数据到固态硬盘上也要连续19年才会耗尽其寿命，所以物理寿命问题已经远离一般家用用户的领域。

静置时数据消失 JEDEC固态技术协会主席Alvin Cox于2015年的一份报告中探讨SSD长期不使用静置时数据的消失特性，时间长短与气温有相关性，根据英特尔（Intel）所提供的温度与数据保存的研究报告显示只要存放温度提高5度，数据保存时间就会缩短一半。在消费级SSD的标准状况下，于40度的运作温度中写入数据后于30度的温度下静置不通电可保存数据52周，大约相当于一年时间。温度越高时保存时间短，实验运行到55度气温的保存情境下，而一般人几乎不会遇到此温度。

事实上就较少使用的“冷数据”存储来说，SSD原本就不匹配存储容量效益，一般的大量数据归档保存，还是以机械硬盘驱动器较为适当。同时较新的MLC型SSD已经大幅改善这问题，而基本之道还是尽量将SSD多多使用，作为随身硬盘时也经常接入使其通电，避免长期静置。

读取干扰现象 读取干扰是容易发生的问题，闪存随着多次的读取，会导致在同一区块中相近的记忆单元内容改变（变成写入动作）。这即是所谓的读取干扰。会导致读取干扰现象的读取次数门槛介于区块被抹除间，通常为10万次。假如连续从一个记忆单元读取，此记忆单元将不会受损，而受损却是接下来被读取的周围记忆单元。

为避免读取干扰问题，闪存控制器通常会计算从上次抹除动作后的区块读取动作总次数。当计数值超过所设置的目标值门槛时，受影响的区块会被复制到一个新的区块，然后将原区块抹除后释放到区块回收区中。原区块在抹除动作后就会像新的一样。若是闪存控制器没有即时介入时读取干扰错误就会发生，如果错误太多而无法被ECC机制修复时就会伴随着可能的数据丢失。[20]当前此物理现象问题透过SSD上控制芯片的算法解决。

掉速 SSD的另一个问题是掉速，SSD的速度会随着写入次数而降低，若SSD接近装满时速度也会下降，所以使用SSD时尽量让其保留一定的空闲空间较好，是用户必须改变的使用习惯。同时厂商设计上会通过OP（预留空间）、磨损均衡等等技术来解决。

原因包括耗损平均技术的副作用、控制芯片及固件的优劣等。当前较佳的解决方案是Secure Erase会略微缩短SSD寿命，不过在出现掉速时SSD的剩余寿命还很长，及提高更换频率。在量产之前TLC架构的速度相较于SLC和MLC产品，原本也是令人质疑的，因为理论上随着每一电闸记录比特数的增加，判读和写入的速度在相同的准确度之下都必然更缓慢。不过正式量产之后，TLC固态硬盘的读写速度甚至略高于同容量MLC的最高速产品，这归功于主控芯片的进步以及多通道的使用。

硬盘生产企业主要有希捷、日立、三星、西数WD

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