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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

固態硬碟提供更快的遊戲、應用程式及電影讀取速度。因為 SSD 所採用的技術,其本身重量更輕且更能承受移動和撞擊。另外,固態硬碟耗能較低,使電腦運作起來更涼爽,不會過熱。 

比較 Crucial 固態硬碟

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