机械硬盘发展到头了吗

什么是MB，GB，TB？

现在小软件频繁使用几百MB，而固态硬盘多以GB ~ TB标识，只有机械硬盘以TB计算。每个单元的差距是“1024长”。1024MB=1GB，1024GB=1TB，未来会是1024TB=1PB。可以说，各单位之间的产能差距是一个质变。机械硬盘有什么用？

不得不说，短短十几年，SSD已经成功占领了自己的地盘。HDD作为重要的数据交换“池”，长期以来一直是性能瓶颈，直到SSD的出现。当然，固态硬盘只是一种改进，并不是解决这个瓶颈的办法。只有像傲腾这样的高速存储设备，才有合理的性能阶梯搭配内存，有效解决磁盘性能瓶颈。机械硬盘的功能和以前不一样了。数据的临时交换越来越少，更多的是作为存储仓库存在。内容主要是游戏、电影、图片等。毕竟其他文件小很多。现在的游戏一般在30GB到50GB之间，高质量的电影也差不多(压缩的不算)。顺带一提，这种容量表现很可能是因为适应了蓝光光盘技术，进一步解决了数据交换的问题，但实际上蓝光光盘已经基本被大容量的闪存盘和网络取代了。一个熟悉的玻璃圆盘

其实硬盘结构并不复杂，只是在实现高密度存储时需要更精密的设计。其中，磁盘的单位体积和数量非常重要——每平方英寸可以存储的数据量+磁盘总数将决定硬盘的存储容量，这也是提出玻璃磁盘替代铝合金磁盘的根本原因。玻璃圆片不仅耐高温性能更高，而且圆片更薄。目前最薄的铝合金盘厚度为0.635mm，玻璃盘最低可达0.381mm。同样空的房间，显然可以装更多的碟片，容量自然就上去了。

十几年前，硬盘市场有很多厂商，如康诺、希捷、西部数据、IBM、三星、迈拓、量子、富士通等。后来只剩下希捷、西部数据、日立、三星、东芝这四家作为“春秋五霸”。现在希捷、西部数据、东芝是“三国”。其中IBM是硬盘的发明者，也是他们发明了第一个玻璃盘硬盘(技术理念非常先进)。但当时这种技术还是有缺陷的，容易产生坏磁道，导致大量硬盘故障。10GB IBM玻璃盘，相信老用户都知道，笔者也是其中一员，几乎没有不差的。在损失了5亿美元之后，IBM将硬盘部分卖给了日立。当然，已经十几年了，现在的玻璃盘和相关技术已经成熟了很多。我相信这个问题不会再发生了。

注:易拓科技曾经是中国唯一的国产硬盘厂商，技术授权来自IBM，也就是长城控股公司。另外，长城本身在1999年就生产了机械硬盘。虽然两者听起来都很接近“长城”，但两者从技术到生产都没有必然联系。还有容量和性能，机械硬盘有前途吗？

答案是肯定的，至少在5年内，机械硬盘还会继续发展。即使闪存颗粒是3D堆叠的NANDFLASH，容量也是几何级增长，很难和机械硬盘相比。毕竟基数低——固态硬盘常见的计算单位是GB，而机械硬盘几乎是TB级别。当然，差距会逐渐缩小，但不可替代。原因在于成本。10年后，硬盘这个存储介质可能就不存在了。比如可以用高速网络云内容和本地超高速内存硬盘的混合体来代替。计算机没有性能瓶颈，其存储不依赖于本地。就目前来说，买个存储盘当仓库是最好的选择。机械硬盘的选择

除了硬盘的容量和大小，其他地方也有很多文章可以做。总结起来，主要分为这样几个你要注意的部分:

1.缓存大小

目前机械硬盘的缓存大小依次为256MB、128MB、64MB、32MB、16MB、8MB。其中3.5寸机械硬盘，即台式电脑用硬盘，缓存跳转规格为64MB，最大为256MB，其中128MB和256MB缓存多用于4TB以上大小，64MB和128MB缓存多用于3TB以下大小；2.5寸机械硬盘，也就是笔记本硬盘，最小缓存8MB，最大缓存128MB。

不要小看硬盘的这个缓存。因为硬盘内部数据传输速度和外部接口不同，缓存在其中起到缓冲的作用。缓存的大小和速度是直接关系到硬盘传输速度的重要因素，可以大大提高硬盘的整体性能。当硬盘访问零碎数据时，需要不断地在硬盘和内存之间交换数据。如果有一个大的缓存，那些零碎的数据可以暂时存储在缓存中，减少了外部系统的负荷，提高了数据传输速度。

2.速度差

目前主流的机械硬盘转速主要分为5400转、5900转和7200转，其中2.5寸和3.5寸硬盘都有5400转和7200转的产品，5900转的产品只出现在3.5寸机械硬盘上，主要用于NAS硬盘和其他存储硬盘。

硬盘的速度很大程度上决定了它的读写性能和发热程度。值得注意的是，7200转高速硬盘并不意味着硬盘的绝对性能可以全面秒杀5400转硬盘。高速的主要性能优势是随机读写能力，连续读写能力差距很小(同一规格不同速度)。

3.盘片/磁头数量

硬盘主要由伺服电路、控制芯片、电机+磁头臂和磁盘盘片组成，其中盘片和磁头臂的数量是决定硬盘容量的根本因素。磁盘越多，需要的磁头越多(一般一个磁盘对应两个磁头，正反两面读写)，容量越大。同时，更多的机械结构意味着潜在的故障概率增加。

如何在一个恒定空的房间内放置更多的盘片+磁头臂，如何增加盘片密度，一直是硬盘厂商最关心的问题。当然，也有一些例外。比如一些移动硬盘，2.5寸的笔记本硬盘可以做到15mm，只是为了能够容纳更多的磁盘，但是这个产品并不通用(笔记本硬盘一般是7mm和9.5mm)。

4.工作时间

我要说的工作时间不是MTBF，而是硬盘的工作机制。应该说，传统的家用硬盘，无论是台式机硬盘还是笔记本硬盘，都是按照5(天)×8(小时)的工作容量来设计的。诚然，很多人喜欢挂机，硬盘也没什么问题，但这并不是这些普通硬盘的设计初衷。

随着使用需求的不断变化，现在市面上的硬盘除了常见的那种，还有两种，一种是NAS网络存储硬盘，一种是监控硬盘。它们的共同点是都需要支持7(天)×24(小时)的工作模式，在设计时就考虑到了，包括应对长时间的高温工作环境和不洁净的工作场所。不同的是它们在性能和数据处理上不同。小知识

什么是MTBF？

MTBFIN在平均无故障工作时间内，全称是“平均无故障时间”。它是衡量一个产品(尤其是电气产品)可靠性的指标。单位是“小时”。它反映了产品的时间质量，是一种在规定时间内保持产品功能的能力。需要注意的是，这里讨论的MTBF不是实测值，而是工程师在产品设计阶段根据理论估算的参考值。当使用平均故障间隔时，通常假设故障系统可以立即修复。如果故障系统无法修复，一般用MTTF(平均无故障时间)来解释。

5.平铺还是垂直？

这是近年来一个重要的技术差异。简单来说，瓦状磁盘实际上是SMR，也就是说，瓦状磁记录硬盘中的磁道像瓦片一样堆叠在一起。它的优点是增加硬盘的存储密度，从而增加25%左右的容量。不过SMR也有缺点，就是不适合频繁重写(数据)。由于其读磁头小，写磁头大，重叠磁道密度高，会影响磁盘写磁头的工作。当内容被随机写入或重写时，相邻的轨道也会一起改变。所以重叠几圈后，会出现一行正常宽度的轨迹，将盘面分割成区域。要重写内容，需要把这个数据所在的整个区域的内容转移到缓存中，在缓存中修改，然后一起写回来。

垂直轨道记录技术也称为PMR(或CMR)，其方式不是堆叠。该记录的地方记录，不该记录的地方不保存信息，这样它的读写效率会提高很多，但缺点在于容量提升有限。

问题是，所有硬盘制造商都对他们自己的硬盘是使用PMR(CMR)还是SMR保密。后来事件发酵后，厂商无奈发布了各类硬盘采用的具体技术，但仍需用户自行检查判断。

希捷PMR(CMR)和SMR硬盘型号列表:

https:∥www.seagate.com/Internal-hard-drives/cmr-smr-list/ PMR数据公司(CMR)，SMR硬盘型号列表:

https:∥BIOG westemdigital.com/wd-red-nas-drives/东芝PMR(CMR)，SMR硬盘型号列表:

https:∥Toshiba-semicon-storage . com/cn/can VIO/news/internal-2020 04 28 . html

6.普通硬盘

高速+高缓存+高容量，三高是普通家用硬盘的基本特征。它们设计为5(天)×8(小时)模式工作，突出读写能力，尽可能提高机械硬盘的性能，但不支持长时间连续使用。尤其是高规格笔记本硬盘，长时间连续读写会极大消耗机械硬盘的寿命，这一点一定要清楚。目前正在装机的朋友经常用。挂机一段时间后最好让硬盘“休息”一下。另外，即使是同样容量的普通硬盘，也会因为缓存、速度等方面的差异，分成三六九等。

7.NAS硬盘

刚才提到NAS网络存储的硬盘是为7(天)×24(小时)应用设计的，耐用性和无故障时间都不错。为了控制温度，转速不高。有意思的是，为了平衡性能和功耗(发热)，NAS硬盘大多设计在5900转的转速，属于另类。还有一点就是特别优化了读写的校验能力，充分保证了数据的正确性。

8.监控硬盘

与NAS网络存储硬盘相比，监控硬盘有一个与之正好相反的特点——降低纠错能力，即具有更高的容错能力。即使数据出错也不会影响存储，保证数据的连续性是关键。这和它的工作要求有关系:录制视频。错误的数据最多能破坏一个短视频，但能最大程度保证视频的连续性，实现时长全覆盖。另外，监控硬盘支持恶劣工况使用，转速不高，属于“硬派”类型产品。

无论是2.5寸还是3.5寸，目前以速度、缓存大小、容量来做基本规格区分，再加上使用方向的差异来进一步细化功能，只讨论容量和价格来买硬盘是非常不明智的。综上所述，在决定开始之前，一定要了解自己的需求。毕竟硬盘的区别已经不像以前那么简单粗暴了。固态容量和寿命你更在乎哪个？

与机械硬盘的原理不同，固态硬盘使用NAND Flash存储数据。NAND Flash的物理结构由一个个“块”组成。每个块都有一定的擦除寿命(P/E)，到了擦除寿命，这个块就会损坏。不知道你有没有注意到，现在固态硬盘和机械硬盘不一样了。它们的容量往往是120GB、240GB、480GB和960GB，而不是我们通常理解的128GB、256GB、512GB和960GB。大约缺少的容量实际上用于检查数据“块”和备份冗余。而且固态盘是用电信号擦除记录存储内容的电子芯片，所以还存在升级的问题。从SLC到薄层色谱，OLC将取代薄层色谱，成为未来最流行的闪光颗粒技术。提升能力取决于堆垛。

QLC之所以会取代TLC，无非是为了增加“存储密度”。SLC每个存储单元只存储1位数据，性能最佳，寿命最长。缺点是成本最高，容量低。作为继任者，MLC可以在每个存储单元中存储2位数据，因此其容量翻倍(在单元内)。它的性能和寿命比SLC的低，但它的成本却便宜得多。

但MLC也有容量限制，于是TLC颗粒又诞生了。TLC的一个存储单元可以存储3位数据，因此容量再次增加，成本也进一步降低。但是，代价是读写次数下降了。当然，通过技术上的改进，TLC已经完全失去了原来“不能用”的概念。起初，TLC颗粒只有500 ~ 1000次的寿命。今天有些厂商已经达到了3000次擦除能力，就像MLC一样。

现在，QLC颗粒已经作为薄层色谱的替代品出现。到目前为止，QLC粒子已经从设计之初的100 ~ 150次跃升到1000次左右的P/E擦除循环，接近TLC的正常擦除寿命。

应该理解为单位存储越多空，我们能买到的SSD容量就越大。另外，我们一直担心的读写次数问题也解决了，现在担心的是价格。一般来说，TLC的颗粒成本比MLC低30% ~ 50%左右，而QLC的成本比TLC低25%甚至更低。所以SSD的容量/价格比从长远来看只能越来越划算。

其实如果你还在担心SSD的寿命，不妨用下面的公式自己算一下，很快你就知道你要买的SSD的预期寿命是多少了。需要注意的是，这个公式中的“P/E倍”是指整个磁盘的全容量写一次的次数。比如一个入门级的120GB固态硬盘，按照1000次P/E写入计算，总写入容量应该是120×1000=120000GB。如果每天充满120GB，那么它的寿命理论是2.7年。当然，每天能写120GB的用户是极少数。

接口速度不容忽视。

SATA 3.0

SATA 6Gbps(SATA3.0)最大的优点是非常成熟，适合旧电脑升级安装。但其速度并没有机械硬盘那么冗余——固态硬盘的读写速度已经大大超过了SATA接口(AHCI协议)的传输极限。所以，笔者只是建议没有M.2接口的老主板酌情使用SATA接口的SSD。在SATA接口之上，还派生了一个mSATA接口。简单来说就是缩小版的SATA接口，拥有SATA接口的所有技术规格，适用于小尺寸设备。目前mSATA接口SSD主要用在Intel 100系列芯片组主板和之前的产品上，而且主要是笔记本和工控设备，并不是市场的主流。

m2

M.2原名NGFF接口，最初是为超极本量身定制的新一代接口标准，主要用于替代mSATA接口。这个接口在规格和传输性能上比mSATA接口好很多。因为SATA的接口瓶颈越来越突出，很多主板厂商已经开始在产品线上预留M.2接口。M.2接口可支持PCIe通道(NVMe协议)和SATA协议标准。起初，该接口采用PCIe 2.0×2通道，理论带宽为10Gbps(双向)。可以说也突破了SATA接口的理论传输瓶颈。如今m2接口转向了PCIe 4.0×4通道，读写速度达到了前所未有的高度，也大大提升了固态性能潜力。

显卡插槽

在SATA接口SSD发展之初，已经出现了PCIe接口产品，后者优势明显。这是因为无论使用哪种接口，最终都是通过PCIe通道进行连接和传输，而PCIe接口的固态盘可以说是一步到位，没有中间过程。但PCIe硬盘起初主要用于企业市场，因为需要不同的主，所以在性能提升的基础上成本要高很多。至于消费市场，对这种产品的需求并不多。PCIe硬盘在高端消费市场出现后不久就遇到了兼容性更好的M.2 NVMe接口，所以没有普及。SSD终身黑仔是谁？

与其担心写卷的问题会影响SSD的寿命，不如担心SSD寿命的真正杀手——过热和突然断电。因为SSD是用电信号来擦除写入的数据，所以突然断电对SSD来说是非常严重的。频繁的突然断电可能会导致数据丢失，包括已经写入和保存的数据！这和机械硬盘有着本质的区别。突然停电、硬关机等都属于停电范畴。

另一个生命杀手是过热。其实SSD的耐热性不如机械HDD。过热会大大缩短SSD中闪存颗粒的寿命。这是因为电子芯片会因为过热而产生一种叫做电子迁移的现象。说白了，会加速金属线路老化，从物理结构上造成不可逆的寿命损伤。如果SSD长时间高强度使用，散热工作不到位，容易造成SSD过热。在我看来，这远远不止是闪存颗粒的擦拭。