2.4 选购硬盘
硬盘是计算机最重要的外部存储设备，它是计算机的数据仓库，能够长期保存程序、数据和文档等资料。相比于内存，硬盘具有容量大、存取速度快、安全系数高等优点，是计算机必需的组成部分。目前市场上的硬盘主要分为机械硬盘和固态硬盘（SSD）两种，本节我们就来学习一下这两种硬盘的相关知识。
2.4.1 机械硬盘
机械硬盘是传统的硬盘，它由一个或多个玻璃制的碟片组成，这些碟片外面被磁性材料覆盖。从外形上看，硬盘呈方形，正面为固定面板，上面标注着硬盘的品牌、规格、生产商等信息，背面是主控芯片和集成电路，后侧是电源线和数据线接口，数据线接口用于硬盘与主板之间的数据交换，目前机械硬盘的接口类型主要是SATA接口。硬盘外观如图2-6所示。
图2-6 硬盘外观
硬盘的外观很简单，但内部结构却比较复杂，硬盘内部主要由盘片、磁头、传动臂和主轴电机等组成，如图2-7所示。
图2-7 硬盘内部结构
在图2-7所示硬盘中，盘片是存储数据的载体，它以坚固耐用的材料为盘基，盘面采用金属薄膜材料制成，这层金属薄膜包括润滑层、碳覆层、磁性层等。硬盘中通常有多个盘片，盘片之间由垫圈分隔，这些盘片套装在主轴电机上。
磁头组件由磁头、传动臂、传动轴3部分组成。磁头用于读写硬盘，每张盘片都配有一个磁头，这些磁头通过传动臂连接在传动轴上，其结构如图2-8所示。
图2-8 磁头组件
当硬盘通电工作时，主轴电机将带动盘片一起转动，盘片表面的磁头在传动轴和传动手臂的控制下移动，将盘片上指定位置的数据读取出来或将数据写入盘片的指定位置。需要注意的是，盘片上下两面都有一个磁头，磁头与盘面有一个很微小的间距，硬盘在工作时，如果磁头碰到了高速旋转的盘片，那么盘片和磁头都会损坏。
2.4.2 机械硬盘的性能指标
机械硬盘的性能指标包括硬盘容量、硬盘缓冲容量、数据传输速率、读/写速度等，判别硬盘的好坏首先需要了解硬盘这些性能指标，本节我们就来学习一下硬盘主要的性能指标。
1. 硬盘容量
早期的硬盘容量一般只有几十MB，随着技术的发展，如今硬盘的容量越来越大，一般都有几百GB，大容量的硬盘都以TB为计量单位。
2. 硬盘缓存容量
硬盘都会带有一定容量的缓存，用于与内存进行数据交换，缓存与内存交换数据的速度要比硬盘大得多，通过预读、写缓存和读缓存来减少与系统内存的交互时间，从而提高硬盘的数据传输速度。通常，硬盘的缓存越大越好，但它也有一定的限制，目前市场上的硬盘缓存一般都是几十MB。
3. 数据传输速度
硬盘的数据传输速度包括内部传输速度和外部传输速度。内部传输速度指的是硬盘的读/写速度，它包括寻道时间、读取时间、擦除时间和写入时间等，这几个时间越短表明硬盘的读/写速度越快。外部传输速度是指缓存与系统内存交换数据的速度，缓存越大，外部数据传输速度越快，则整个硬盘的数据传输速度也会提升。
4. 主轴转速
硬盘的主轴转速是指主轴电机带动盘片转动的速度，它在很大程度上决定了硬盘的数据读写速度，主轴转动得越快，硬盘的读/写速度越快。
除此之外，硬盘还有其他性能指标，如接口类型、连续无故障时间等，用户在选购硬盘时可以参照说明书了解这些性能指标，从而购买满意的硬盘。
2.4.3 固态硬盘
固态硬盘的外观、接口类型规范、功能和使用方法与普通的机械硬盘一样，如图2-9所示。
图2-9 固态硬盘
固态硬盘的内部结构与机械硬盘不同，其内部由主控芯片、闪存芯片和缓存芯片3个主要部件构成，这3个部件安装在一块PCB板上，构成了固态硬盘的整体形态，如图2-10所示。
图2-10 固态硬盘内部结构
主控芯片是整个固态硬盘的核心器件之一，其作用类似于CPU，它合理调配数据在各个闪存芯片上的负荷，并且连接闪存芯片和外部SATA接口，承担整个硬盘的数据中转。此外，主控芯片还具有读/写缓存、耗损平衡、垃圾回收等功能。
闪存芯片是固态硬盘的存储单元，它代替了机械硬盘的盘片来存储数据。目前，固态硬盘中的闪存芯片都是NAND闪存芯片，这种闪存芯片具有非易失性存储的特性，即断电后仍能保存数据，因此被大范围运用在固态硬盘中。闪存芯片是固态硬盘的核心器件之一，它的成本占整个固态硬盘的80%，闪存芯片不仅决定了固态硬盘的使用寿命，而且对固态硬盘的性能影响也非常大。
缓存芯片决定了固态硬盘的缓存容量，它的作用与机械硬盘中的缓存基本类似。
2.4.4 固态硬盘的优缺点
与机械硬盘相比，固态硬盘的优点主要体现在以下几方面。
• 读/写速度快：固态硬盘以闪存芯片作为存储介质，没有机械硬盘的机械构造，启动时没有加速旋转过程，没有磁头，寻道时间为0，因此它的读写速度要比机械硬盘快得多。
• 功耗低：固态硬盘没有盘片高速旋转，其发热量较低，而且闪存芯片作为存储介质，功耗相对要低很多。
• 重量轻：固态硬盘内部全是芯片，没有机械构造，因此同样的尺寸，它要比机械硬盘轻很多。
• 抗震能力强：固态硬盘没有机械构造，它的抗震性能要比机械硬盘强，而且在工作时，如果有翻转倾斜的情况也不会影响硬盘的正常使用。
除了上述优点之外，固态硬盘也有一些缺点，具体如下。
• 容量小：虽然固态硬盘达到了以TB为计量单位，但与机械硬盘相比，它的最大容量仍追赶不上机械硬盘。
• 价格高：固态硬盘的价格比较昂贵，同等容量的硬盘，固态硬盘要比机械硬盘的价格高出几倍甚至更多，对普通消费者来说，经济压力比较大。
• 寿命短：固态硬盘使用闪存芯片作为存储介质，闪存芯片的寿命与写入次数息息相关，基于闪存的固态硬盘写入次数一般为1万～10万次，特制的可多达500万次。如果写入次数超过这个数量，这个存储单元就很难再写入数据了。
• 数据恢复难：固态硬盘对数据的恢复能力较差，在使用过程中，如果有删除文件、清空数据、格式化等操作，固态硬盘会清空数据块，而清空之后，这些数据就无法再恢复。
基于以上的优缺点，目前，固态硬盘主要应用于车载工控、视频监控、网络终端、电力、医疗、军事等方面，但也慢慢在普及到兼容机市场。
2.4.5 硬盘选购常识
硬盘作为计算机外部存储设备，它在存储各种数据方面发挥着重大作用。我们在选购硬盘时，不一定要购买最贵的，而要购买最合适的，在选购硬盘时要注意以下几个事项。
1. 用途
在选购硬盘时，如果将硬盘作为系统盘或缓存盘，建议选择固态硬盘；如果作为存储盘，建议选择机械硬盘。
2. 容量
硬盘是用来存储数据的，因此在选购硬盘时首先要考虑硬盘的容量，在预算允许的情况下尽可能选择大容量的硬盘，这样可以避免将来数据存储不够而需要更换硬盘的麻烦。
3. 性价比
硬盘的性能指标有多种，而且固态硬盘与机械硬盘的性能参数也不一致，用户在购买时要仔细参考硬盘的参数指标，比较它们的容量、缓存容量、数据传输速度等性能，此外，固态硬盘的价格要比机械硬盘高，要充分考虑硬盘的性价比。
4. 品牌
市场上硬盘的品牌很多，如三星、东芝、希捷、日立、IBM、Intel、金士顿等，选择知名品牌的硬盘意味着质量的保证，另外，知名品牌往往代表着良好的售后服务。如果硬盘存储的是比较重要的数据，一旦损坏，可能会造成很大的损失，而良好的售后服务则可以减免这些损失。