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固态&机械&移动固态&移动机械

大体参考

虽说我不建议你仅凭这个表格来判断,但如果你实在懒得看完本文章还是看看表格吧

类型读取速度空间1TB 价格
机械硬盘 SATA3.0约75~120MB/s1TB~6TB 家用
1TB~18TB 企业
329¥
移动机械硬盘 USB3.0约50~100MB/s1TB~5TB379¥
U盘 USB3.1约150~200MB/s128GB~1TB1100¥
固态硬盘 SATA3.0约400~600MB/s512GB~8TB769¥
固态硬盘 NVMe约3300~3600MB/s256GB~2TB1059¥
移动固态硬盘约800~1500MB/s512GB~2TB899¥
仅供参考

买1TB U盘的多半是有病

介绍&对比

机械硬盘

接口

  • SATA 3.0:常用接口,通用接口,使用串行技术,单通道和半双工模式
  • SAS:企业级,更高的效能、可用性和扩充性,使用串行技术,可用SCSI指令集,双向全双工

类别

机械硬盘基本就是分三家,西部数据希捷东芝

我个人更喜欢西数,感觉质量好些

西部数据

  • 西数蓝盘:办公家用,常见的电脑盘,性价比高
  • 西数紫盘:监控盘,7x24小时读写,耐高温低耗低噪
  • 西数红盘:NAS盘,7x24小时读写,功耗较低、噪音较小、能够适应长时间的连续工作
  • 西数金盘:数据中心盘,高负载7x24小时读写,高质保,主要面向大型数据中心
    • 8TB型号基于充氦技术,垂直磁记录碟片(单碟容量未知),功耗7.4W
    • 6/4TB型号没有充氦,但前者支持NAND闪存缓存(后者不确定),功耗9.1W
    • 均支持每年写入550TB数据,平均故障间隔时间250万小时,并支持增强型RAFF保护技术、限时错误恢复技术(TLER),还特别针对RAID做了优化
  • 西数黑盘:高性能存储,7200RPM,减震,长保修,可用于游戏和设计师等
  • 西数企业盘:数据中心盘,高转速,RVS防震动,5年质保,MTBF长达200万小时

希捷

  • 希捷酷鹰:监控盘,存储可靠,高负载,支持64路摄像头,7x24小时读写
  • 希捷酷鱼:常见家用盘,高性价比,降噪,兼容Mac/Windows
  • 希捷酷狼:NAS盘,兼容性强,对NAS优化,7x24小时读写,100万MTBF
  • 希捷银河:企业级硬盘,适合大容量存储需求,CMR,7x24小时高负载,对Raid优化,能效比高

优势

价格便宜、容量大、安全性高,数据易恢复

机械硬盘的优势决定了它的适用人群

  1. 低预算大容量需求用户
  2. 对数据安全性看重的用户

也正因为机械硬盘的优势,虽然目前的主流已经是固态硬盘了,但是机械硬盘依旧在存储市场占有一席之地。

挑选机械硬盘其实最主要的就是区分垂直盘(CMR)叠瓦盘(SMR)

传统的垂直盘的磁道是水平排列的,而叠瓦盘不会将磁道分开,而是将磁道像瓦片一样叠起来,利用这种方式增加磁道数量,提高数据密度。

由于叠瓦盘的磁道是叠在一起的,改写数据时,就会影响到相邻磁道,为了避免影响,增加读写性能,叠瓦盘就需要大的缓存。

因此缓存也能简单的判断垂直盘和叠瓦盘,一个2、3T的硬盘配备256MB的缓存,那大概率就是叠瓦盘了。

游戏盘、剪辑视频素材盘、组NAS等需要频繁随机读写的场景就不能使用叠瓦盘,不然体验会很差。

SMR避雷

西数

蓝盘:2T、6T、新4T

红盘:2T、4T、6T

东芝

P300:新2T、4T、6T

希捷

酷鱼:2T、3T、4T、6T、8T

移动硬盘

由于我很少使用机械移动硬盘,我就没法做过多介绍

其主要优点是便携大空间,卖点并无速度

固态硬盘

构成

SSD简单说由五部分构成:主控芯片,闪存,外置缓存颗粒,PCB板以及外壳。

  • 主控:主控类似于CPU进行固态硬盘的内部运算
  • 闪存:存储信息
  • 外置缓存:某些型号没有外置缓存,有些集成在主控内部,有些特殊设计不需要很大缓存所以没有,类似于内存
  • SLC缓存:大幅提升固态硬盘爆发速度的技术
  • PCB板:把主控、闪存颗粒、外置缓存颗粒等其他芯片焊接在上面的的板子,类似于主板
  • 外壳:铁壳或者塑料壳

颗粒

主要三种颗粒

  • QLC颗粒:四层存储单元,QLC闪存颗粒拥有比TLC更高的存储密度,同时成本上相比TLC更低,优势就是可以将容量做的更大,成本上更低,劣势就是P/E寿命更短,理论擦写次数仅150次
  • TLC颗粒:三层存储单元,MLC闪存延伸,TLC达到3bit/cell,由于存储密度较高,所以容量理论上是MLC的1.5倍,成本较低,但是P/E寿命相对要低一些,理论擦写次数在1000-3000次不等,是目前市面上主流的闪存颗粒
  • MLC颗粒:双层存储单元,使用高低电压的而不同构建的双层电子结构,MLC达到2bit/cell,P/E寿命较长,理论擦写次数在3000-5000次左右,成本相对较高,但是对于消费级来说也可以接受,多用于家用级高端产品中
  • SLC颗粒:单层储存单元,每个cell可以存放1bit数据,SLC达到1bit/cell,写入数据的时候电压变化区间小,P/E寿命较长,理论擦写次数在10万次以上,但是由于成本最高,所以SLC颗粒多数用于企业级高端产品中
  • Intel 3D xpoint颗粒:具有极高的寿命,民用可以作为传家宝级别,介于DRAM和NAND之间的速度,第一代约有1%DRAM的速度,但是那也比NAND强非常多,随机读写性能碾压NAND

每一个Cell单元存储数据越多,单位面积容量就越高,但是同时会导致不同电压状态越多,并且越难控制,所以采用QLC颗粒的固态,虽然容量更大价格更便宜,但是稳定性较差,并且P/E寿命较低,速度最慢

对于P/E寿命和速度来说,这是QLC颗粒最大劣势之处,P/E寿命的公式是擦写次数容量/每天擦写量/365,但是QLC颗粒的固态硬盘容量都很大,假设1个1TB的QLC颗粒的固态硬盘,每天擦写100G,也就是它的寿命=1024100/100/365,约2.8年,还有这个最大写入次数也是理论上的,超出不一定就100%坏了,关键电脑不可能每天打开,也有休息的时候,加之每天不可能都擦写100G,所以它的寿命也是不用太担心的,等待固态硬盘坏了,整台电脑也淘汰了

U盘其实就相当于差点的固态

接口

  • SATA 3.0接口:SATA协议
  • mSATA接口:SATA协议
  • SAS接口:SAS协议
  • M.2 B Key + M Key:SATA协议或NVMe协议
  • M.2 M key:NVMe协议
  • PCI-E接口:NVMe协议

协议

SATA协议

SATA硬盘,即SATA(Serial ATA)又被称为串口硬盘。SATA采用差分信号系统,该系统能有效将噪声滤除,因此SATA就不需要使用高电压传输去抑制噪声,只需要使用低电压操作即可。

在数据传输这一方面,SATA的速度比PATA更加快捷,并支持热插拔。另一方面,SATA总线使用了嵌入式时钟频率信号,具备了比以往更强的纠错能力,能对传输指令(不仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动矫正,提高了数据传输的可靠性。不过,SATA和PATA最明显的分别,是用上了较细的排线,有利机箱内部的空气流通,某程度上增加了整个平台的稳定性

SATA是用来取代大容量存储设备并行ATA链接方式的高速串行链接方式

对于并行ATA设备,多个设备通过主/从(master/slave)通信技术链接到并行ATA总线上,其链接方式如图所示

理论速度6Gb/s,即768MB/s

SAS协议

实在太少见,大多用于企业级或数据中心级固态硬盘

NVMe协议

NVM ExpressNVMe),或称非易失性内存主机控制器接口规范(英语:Non Volatile Memory Host Controller Interface Specification,缩写:NVMHCIS),是一个逻辑设备接口规范

它是与AHCI类似的、基于设备逻辑接口的总线传输协议规范(相当于通讯协议中的应用层),用于访问通过PCI Express(PCIe)总线附加的非易失性存储器介质(例如采用闪存的固态硬盘驱动器),虽然理论上不一定要求 PCIe 总线协议

因为NVMe的出现,硬盘的性能得到了极大的提升

这个极大是多少呢?读带宽从500MB/s提高到了3200MB/s,写带宽从400MB/s提高到了1200MB/s左右,而读IOPS则达到了50万,甚至更高

也就是说,现在一块基于NVMe的SSD硬盘的性能比一个企业级机械硬盘阵列还要好

其本质是上建立了多个计算机与存储设备的通路,这样搬运数据的速度自然就提高了

在NVMe协议中,多个通路其实就是多个队列

在SATA中计算机与存储设备只能有一个队列,即使是多CPU情况下,所有请求只能经过这样一个狭窄的道路

而NVMe协议可以最多有64K个队列,每个CPU或者核心都可以有一个队列,这样并发程度大大提升,性能也自然更高了

移动固态

就是移动硬盘+固态硬盘,一般使用TLC颗粒、USB 3.0/3.1/3.2Gen2 接口

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对固态硬盘、机械硬盘、移动机械硬盘、移动固态硬盘的相关分析和对比结果
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2021-09-18