固态硬盘和机械硬盘那些事儿

前言

硬盘是我们每个人都接触过的，包括正在看本文的大家手中的手机，内部也有NAND闪存的存在（NAND和主控被封装在手机闪存的内部）。

往前看小编已经介绍了固态硬盘的容量、结构、颗粒、接口、寿命、主控等等。。。。

今天我们盘点机械硬盘和固态硬盘的前世今生。

一，历史

机械硬盘：

由于机械硬盘技术早于固态硬盘诞生，因此第一块机械硬盘同时也就是世界上第一块硬盘。

世界上第一块硬盘诞生于1956年，由IBM设计和制造，其名为IBM 350 RAMAC（Random Access Method of Accounting and Cotrol），早期的机械硬盘体积庞大，其机械结构在我们现在看来是比较落后和粗糙的。

作为第一块硬盘，IBM 350 RAMAC采用了50张24英寸的涂磁盘片，虽然占地面积庞大，但是容量仅为5MB。

（IBM 350 RAMAC盘片结构，图片来源百度百科）

几年后，在1962年时IBM又推出了1301 HDD，与前辈不同的是它第一次使用空气轴承技术，消除了摩擦，这个硬盘容量是28MB。

而在上世纪六七十年代，14寸硬盘是市场上的主流。

（14寸机械硬盘，图片来源百度）

后来（1973年），IBM又发布了“温彻斯特”硬盘也就是IBM3340

当年被称温盘的就是它。温盘是现代机械硬盘的雏形。

再后来机械硬盘的尺寸一再缩小，从14英寸缩减到8英寸，又从8英寸缩小到5.25英寸

（希捷5.25寸硬盘，图片来源百度）

到了1980年，机械硬盘的尺寸已经变得只有3.5英寸大小。

（3.5英寸硬盘，图片来源百度）

最终到80年代末期，我们熟知的2.5英寸的HDD诞生了。

固态硬盘：

相较于机械硬盘，固态硬盘的出现就晚了许多。

世界上第一块固态硬盘诞生于1976年，由Dataram公司设计，名称为Bulk Core的SSD，容量为2MB，在今天不值一提的容量，在当时已经是相当大，它由8块大电路板构成，单块PCB有18个256K的RAM。

（Bulk Core，图片来源百度）

1967年，FLASH诞生了。1967年，韩裔科学家姜大元和华裔科学家施敏一起发明了浮栅晶体管（Floating Gate Transistor），这就是现在SSD的基础NAND Flash的技术来源。

90年代末，终于有一些厂商开始尝试使用Flash制造SSD，进行艰难的市场探索。1997年，Altec Computer Systeme推出了一款并行SCSI Flash SSD，接着1999年BiTMICRO推出了18GB的Flash SSD，从此，Flash SSD逐渐取代RAM SSD，成为了SSD市场的主流。Flash的特点是掉电后数据还在，真的像我们认为的硬盘了。

2005年5月，三星电子宣布进入SSD市场，是第一家进入这个市场的科技巨头。也是第一家我们今天耳熟能详的SSD厂商。

（三星SATA固态硬盘，图片来源三星官网）

2006年，NextCom制造的笔记本开始使用SSD。三星推出了32GB的SSD，认为2007年，SSD市场容量为13亿美金，2010年将达到45亿美金。9月，三星推出了PRAM SSD，另一种SSD技术，采用了PRAM作为载体，三星希望能取代NOR Flash。11月，微软的Windows Vista来到了市场上，是第一款支持SSD特殊功能的PC操作系统。

后来的事情我们都知道了。SSD在笔记本上应用，在2009年的时候SSD的容量开始赶上HDD，并在这十年内逐渐蚕食了很大一部分的HDD市场。

（华储固态硬盘，图片来源华储官网）

二，原理

机械硬盘：

机械硬盘即是传统普通硬盘，主要由：盘片，磁头，盘片转轴及控制电机，磁头控制器，数据转换器，接口，缓存等几个部分组成。

磁头可沿盘片的半径方向运动，加上盘片每分钟几千转的高速旋转，磁头就可以定位在盘片的指定位置上进行数据的读写操作。信息通过离磁性表面很近的磁头，由电磁流来改变极性方式被电磁流写到磁盘上，信息可以通过相反的方式读取。硬盘作为精密设备，尘埃是其大敌，所以进入硬盘的空气必须过滤。

（机械硬盘内部结构图，图片来源百度）

固态硬盘：

基于闪存的固态硬盘是固态硬盘的主要类别，其内部构造十分简单，固态硬盘内主体其实就是一块PCB板，而这块PCB板上最基本的配件就是控制芯片，缓存芯片（部分低端硬盘无缓存芯片）和用于存储数据的闪存芯片。

固态硬盘的读写原理，在主控的指挥下，通过电学信号的传输完成对闪存芯片(如下图是NAND闪存的基本单元)的读写操作。所以，固态硬盘的读写过程依靠的是电学信号。

相比之下电学信号比物理机械的运作快多了，因此固态硬盘的运行速度远超机械硬盘。

（固态硬盘的内部结构图，图片来源百度）

三，不同之处

很大程度上，固态硬盘和机械硬盘不一样之处可以等同于固态硬盘的优势。

1、固态硬盘启动快。由于原理的不同，固态硬盘的启动速度远超机械硬盘。

2、读取的速度快，例如，同样配置的电脑，固态硬盘的笔记本从开机到出现桌面用了8秒;传统硬盘的笔记本总共用了31秒。

3、在读取数据时，寻址时间和数据存储位置没有联系，所以磁盘碎片不会影响读取时间。

4、固态硬盘的工作温度范围更大，普通环境下固态硬盘的温宽范围为：0~70°C，而工业级的固态硬盘温宽为：-40~85°C。

5、固态硬盘的体积小、重量轻，方便携带。而机械硬盘为3.5寸或2.5寸，相比之下3.5寸机械硬盘体积过大，2.5寸和3.5寸机械硬盘过重，固态硬盘不存在这个缺陷。

6、DRAM的固态硬盘写入速度更快。

7、当固态硬盘工作时，不需要机械马达和风扇，所以无噪音。

8、低容量的的固态硬盘，在工作状态下，能耗和发热量较低。

9、最大的优势是不会有机械故障的情况，而且不怕碰撞、冲击。当笔记本电脑掉落或被其它物品撞击时，数据丢失的可能性可以降低。

四，应用方向

固态硬盘：

由于固态硬盘为电子器件结构，抗震性远超机械硬盘。而宽温的固态硬盘的工作温度可达到惊人的-40~85°C。

因此目前在军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域均具有相当广泛的应用。举例说，文中的三星和华储的产品，都有涉及军工和工业的产品线。

(机械硬盘和M.2固态、mSATA固态硬盘，图片来源百度)

机械硬盘：

机械硬盘的使用寿命要长于固态硬盘。由于固态硬盘采用电子结构，机械硬盘采用物理结构，因此一旦数据出现毁灭性的损坏，固态硬盘是无法挽回的，因此在保密性上来说也不如机械硬盘。所以现阶段机械硬盘在完全处于性能劣势的情况下依旧在某些细分领域无法替代。如数据存储，军工等。而由于机械硬盘单GB的价格依旧对比固态硬盘有一定优势，因此消费者可以考虑将机械硬盘作为文件和媒体存储盘。

结语：

本文为大家讲解一下固态硬盘和机械硬盘的前世今生，以及它们的现状。在未来一段时间内，固态硬盘完全代替机械硬盘的可能性依旧不大，但是长远来看，由于成本下降技术革新，固态硬盘的单GB价格越来越低（如QLC闪存技术和3D TLC技术导致的固态硬盘成本下降），在可见的未来固态硬盘最终是会代替机械硬盘的。

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