SSD 與 HDD 之間的差別是什麼?固態硬碟與傳統硬碟在實體規格上很類似,但儲存資料的方式大相逕庭。每個硬碟類型各有優劣,要決定哪種適合您,取決於您使用電腦的目的。本指南將闡明每種儲存硬碟的運作方式以及它們對您的意義。

HDD

傳統硬碟使用的技術已廣為人知且經過各種測試。傳統硬碟問世已超過 50 年,逐步穩定提升儲存容量並降低體積尺寸。HDD 透過旋轉磁碟或碟片來讀寫資料。

硬碟

傳統硬碟的運作原理

傳統硬碟包含一個以上的磁性感應碟片,並在每個碟片上有致動懸臂搭配讀寫頭,以及用來旋轉碟片及移動懸臂的馬達。另外還有 I/O 控制器及韌體,可對硬體下達指令,並與系統其他部分溝通。

每個碟片以同心圓構成,稱之為磁軌。磁軌分成數個邏輯單位,稱之為磁區。每個磁軌與磁區以編號產生獨特位址,用以進行整理並定位資料。資料被寫入最近的可用區域。有一種運算法可以在資料寫入前先進行處理,透過韌體進行偵測與更正錯誤。

碟片以預設速度旋轉(消費級電腦為 4200 RPM 至 7200 RPM)。這些速度與讀寫率有關。預設速度越快,硬碟讀取並寫入資料的速度就越快。

讀取與寫入

每當您要求電腦取得或更新資料時,I/O 控制器會提供致動懸臂資料位置,由讀寫頭讀取每個位址是否存在電荷來蒐集資料。若指令是更新資料,讀寫頭就會改變受影響磁軌與磁區的電荷。

碟片旋轉與致動懸臂尋找正確磁軌與磁區所需要時間稱之為延遲。

缺點

HDD 的缺點來自於讀寫資料的機械零件,相較於以電子方式尋找與取得資料,以物理方式進行必須花費更多時間。若動作過於粗暴或不慎摔落,機械零件可能會跳動,甚至發生錯誤。這對筆記型電腦而言是個隱憂,桌上型電腦就相對不受影響。相較於 SSD,HDD 也比較重且較為耗能。

優勢

傳統硬碟的優勢在於技術成熟,且以相同儲存容量而言,其價格通常比固態硬碟低。目前來說,HDD 可提供的儲存空間也比 SSD 多。

SSD(固態硬碟)

固態硬碟使用快閃記憶體來提供卓越效能與耐久性。由於傳統硬碟內有許多小型的活動零件如磁頭、轉軸、與旋轉碟片,所以很容易出現故障,您的重要資料可能因此消失。少了活動零件,SSD更耐用、運作時不會過熱,且更節能。

Crucial 固態硬碟與主機板

NAND 如何運作

可以把 SSD 視為大型的 USB 隨身碟,它們背後的技術是相同的。固態硬碟採用的 NAND 技術是快閃記憶體的一種。在結構最底層,由浮閘電晶體紀錄電荷的存在與否來儲存資料。浮閘以網格形式集結,然後形成區塊。區塊大小可變動,但集結成網格的每一列稱之為頁。

SSD 控制器進行多項功能,包括持續追蹤資料定位。

讀取與寫入

更新資料在 SSD 上較為複雜。無論區塊內有哪個部分需要更新,所有區塊內的資料都必須重新整理。舊區塊內的資料會先複製到不同區塊,清除後再將資料連同變更寫入新的區塊。

每當您要求電腦取得或更新資料時,SSD 控制器就會查看所需資料位址並讀取電荷狀態。

硬碟閒置時,垃圾收集程序會啟動,確保舊區塊的資訊已清除,隨時可再次寫入新資訊。

還有一項程序叫做 TRIM,用以告知 SSD 在清除區塊時可以跳過重寫特定資料。由於每個區塊可再次寫入的次數有限,此程序對防止過度耗損儲存硬碟來說很重要。

若要進一步防止硬碟耗損,有一項運算法可確保硬碟內每個區塊都獲得等量的讀寫程序。此程序稱為耗損平均,在硬碟運轉時自動執行。

由於讀寫程序需要進行資料移動,SSD 通常會預留較多儲存空間,這些容量不會回報給作業系統,也不提供使用者存取。這樣硬碟才會有空間可以以移動並刪除項目,而不影響整體儲存容量。

缺點

SSD 是相對較新的技術,所以比 HDD 昂貴。縱使差距日益減少,目前仍很難找到非常大容量的固態硬碟。HDD 的容量與 SSD 相比,可達 2.5 倍之多。

優勢

Why choose a solid state drive? SSDs deliver faster load times for games, applications, and movies. Because of the technology they use, SSDs are lighter and better able to withstand movement and droppage. In addition, solid state drives use less energy, allowing computers to run cooler.

One of the biggest benefits of an SSD is how much faster they are than HDDs. For example, the Crucial P5 is our fastest NVMe SSD, delivering impressive read/write speeds up to 3400/3000MB/s. Even portable SSDs are faster than HDDs. With read speeds up to 1050MB/s1 and capacities up to 2TB, the X8 is up to 100x faster than USB flash drives2 and up to 7.5x faster than traditional hard drives2.

Compare Crucial solid state drives.

抉擇

傳統硬碟與固態硬碟的差別在於儲存與取得資料的技術。下方表格描述部分差異。

HDD 較為便宜,儲存空間較大,而且速度更快、更輕、更耐用、更節能。您的需求將決定哪種硬碟最適合您。

深入瞭解固態硬碟的優點。

  成本 速度 耐用度 最高容量 能源效率
HDD 更便宜 更慢 較不耐用 10 TB 更耗能
SSD 更昂貴 更快速 更耐用 4 TB 耗能較低

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