2023年11月28日发(作者：华为nova10配置)

电脑实用硬盘基础知识

买电脑选机械硬盘还是固态硬盘?

1、按需选择适合的容量

机械硬盘最大的特点在于容量大、价格实惠，因此选购机械机械硬盘机械

硬盘，首先要考虑的就是容量的大小，它直接决定了用户使用存储空间的大

小。而在机械硬盘的容量选择上主要看用途而定，如今1TB机械硬盘已经是主

流首选，如果存储量大，可以按需搭配适合自己的容量，例如2T、3T、4T等。

对于主流用户来说，在众多机械硬盘容量中，目前性价比最高的机械硬盘

容量是1TB和2TB，也是最佳之选。

2、机械硬盘转速

机械硬盘转速以每分钟多少转来表示的，单位表示为RPM，RPM是

RevolutionsPerminute的缩写，转/每分钟。RPM值越大，那么内部传输率就越

快，访问时间就越短，机械硬盘的整体性能也就越好。机械硬盘的转速越高，

机械硬盘的寻道时间就越短，数据传输率就越高，机械硬盘的性能就越好。目

前市面上的机械硬盘主流转速为7200RPM，部分还有5400RPM，多为笔记本硬盘

或一些低速存储盘。

机械硬盘的转速指的是内部电机主轴的旋转速度，也就是机械硬盘盘片在

一分钟内所完成的最大转速，而转速的快慢是决定机械硬盘的速度重要参数之

一，它是决定机械硬盘内部传输率的关键因素之一，直接影响到机械硬盘的速

度，机械硬盘转速越快，则读写速度越快，不过发热量也随之增加。

机械硬盘转速的不同，性能差别主要在随机读取/写入寻道时间的性能上。

随机寻道性能这个参数的数值是越低越好，也是日常机械硬盘应用在速度上最

能直接体验的一个性能。无论是Windows系统启动、大量零碎文件的读写、各

种软件的启动时间等等，都和随机读取/写入时间有着直接的关系。这是CPU、

内存性能再高都无法改变的，所以不少用户开始选择固态硬盘。

3、机械硬盘缓存大小

除了转速影响机械硬盘的速度以外，机械硬盘的缓存大小也是影响速度的

重要参数，机械硬盘存取零碎数据的时候需要不断的在硬盘与内存之间交换数

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据，如果机械硬盘具备大缓存，可以将零碎数据暂时存储在缓存中，减小对系

统的负荷，也能够提升数据传输速度。

目前的市场中的主流1T、2T、3T容量的机械硬盘一般缓存容量为64MB，

不过还是有一些低容量的机械硬盘为32MB，比如500GB的，而一些大容量的机

械硬盘达到了256MB，例如4T机械硬盘，缓存越大，速度越快。

4、单碟容量越大性能越高

在日常的应用中，机械硬盘的性能好坏的区别能够直接感受到的，除了寻

道性能就是持续传输速率，它们性能表现在不同的的应用上也作用各不相同。

在说明持续传输速率之前，先要说一下和它性能表现有密切关系的——单碟容

量。

垂直记录技术出现之前，机械硬盘盘片的容量和性能到达了一个瓶颈，直

到2022年采用垂直记录技术的机械硬盘产品开始量产，这个瓶颈才得到缓解。

目前，主流机械硬盘的单碟容量，单盘片容量越大，机械硬盘可储存的数

据就越多。传统机械硬盘主要由磁盘和磁头组成，由于体积的限制，每个机械

硬盘腔体所能安放的盘片也有限。要在有限的盘片里增大机械硬盘的容量，就

只能靠提升碟片的存储密度。通过垂直记录技术，不但盘片的容量提到了一个

新高度。与此同时，由于盘片数据密度的增加，机械硬盘的持续传输速率也获

得了质的提升。

由于采用了磁道密度更高、单碟容量更大的盘片，在软件测试上的平均持

续传输速率获得了超过25%的性能提升。而最能体验这种性能提升的应用就是

机械硬盘间的大体积文件拷贝。像一些光盘镜像、高清视频文件，在两个机械

硬盘之间对拷时，这25%的性能提升就意味着可以比原来节省了1/4的等待时

间，大大提高了效率。

5、机械硬盘接口类型

机械硬盘的接口与主板连接的部件，作用时是机械硬盘缓存与内存之间的

传输数据。机械硬盘的接口决定了与电脑的连接速度。

目前的机械硬盘主流接口是sata3类型的，老接口还有IDE、sata1、

sata2，目前新款机械硬盘都是SATA3接口的。一般来说，无论是sata1、

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sata2还是sata3接口，都可以相互兼容，SATA1、SATA2、SATA3外观上是没区

别的，接口外观相同，线也相同，主要是传输速率不一样，控制芯片不一样。

SATA1.0：理论传输速度为1.5Gbit/s

SATA2.0：理论传输速度为3Gbit/s

SATA3.0：理论传输速度为6Gbit/s

此外，IDE接口属于老式的硬盘接口，IDE是接口理论传输速度为100或

166MB/S，传输速度较慢，因此已被淘汰，目前的主板都不支持IDE。

以上就是机械硬盘参数选购知识，如今机械硬盘基本只剩下希捷与西部数

据两大品牌，相对来说比较好选。

新手学电脑：电脑硬盘知识你了解多少?

硬盘容量

一块硬盘的参数，最直观的我们都是用容量来衡量的，比如说1T硬盘，2T

硬盘，或者500G硬盘，那么这些容量单位是如何计算和怎么计量的呢?

硬盘的容量大小是由：盘面数、柱面数、扇区数决定的，具体计算公式：

容量=盘面数某柱面数某扇区数某512字节

电脑中存储容量的计量基本单位是字节(Byte。简称B)，8个二进制位称为

1个字节，此外还有KB、MB、GB、TB等，它们之间的换算关系是1Byte=8bit，

1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB。

李哥提醒：注意的是，针对硬盘U盘等存储设备，厂商是按1000进制算

的。即1G=1000M=1000某1000KB=1000某1000B，所以才会出现40GB的实际容

量大概37GB左右。

硬盘分类

现在市面上硬盘有机械硬盘和固态硬盘。

机械硬盘(HHD)：就是一直在使用的普通硬盘，由内部构成而得名，通过硬

盘磁头改变极性方式进行读写操作。硬盘作为精密设备，要注意防摔防尘。

固态硬盘(SSD)：和机械硬盘不同的地方在于其是由固态存储芯片组成，但

是固态硬盘的接口规范和接口定义是和机械硬盘统一的，所以才被广泛应用。

HHD和SSD的优缺点：

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1、由于固态硬盘内部不像机械硬盘内部有机械零部件，只是用闪存颗粒组

成，所以在防摔防震方面优于机械硬盘。

2、数据存储速度方面，固态硬盘是机械硬盘速度的2倍多。

3、功耗方面，固态硬盘要低于机械硬盘。

4、容量方面，机械硬盘容量可选范围优于固态硬盘。

5、噪音方面，固态硬盘正是由于没有机械部件，所以发热量小，无风扇和

机械马达，噪音值零分贝，优于机械硬盘。

6、价格方面，机械硬盘价格优于固态盘。所以现在我们在组装电脑的时

候，安装一块固态硬盘和一块机械硬盘，固态硬盘用于安装系统，机械硬盘用

于存储文件。

7、寿命方面，由于内部部件的组成，固态硬盘的读写寿命要小于机械硬

盘，所以使用寿命方面，机械硬盘优于固态硬盘。

在使用过程中，电脑硬盘由于经常存储文件删除文件等操作，会产生磁盘

碎片，碎片比较小的时候对硬盘影响较小，一旦变多变大，就要导致硬盘读取

速度变缓。所以我们还用定期给硬盘进行碎片整理。

硬盘基础知识

硬盘的物理结构

1.1硬盘的外部组成

一般硬盘正面贴有产品标签，主要包括厂家信息和产品信息，如商标、型

号、序列号、生产日期、容量、参数和主从设置方法等。这些信息是正确使用

硬盘的基本依据，下面将逐步介绍它们的含义。

从外部看硬盘主要由盘体、电路板和接口部件等组成，如下图所示

盘体是一个密封的腔体。硬盘的内部结构通常是指盘体的内部结构;控制电

路板上主要有硬盘BIOS、硬盘缓存(即CACHE)和主控制芯片等单元，硬盘接口

包括电源插座、数据接口和主、从跳线(SATA接口硬盘已经取消了跳线)。

1.2硬盘的内部结构

硬盘的内部结构通常专指盘体的内部结构。盘体是一个密封的腔体，里面

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密封着磁头、盘片(磁片、碟片)等部件。

硬盘的盘片是硬质磁性合金盘片，片厚一般在0.5mm左右，直径主要有

1.8in(1in=25.4mm)、2.5in、3.5in和5.25in4种，其中2.5in和3.5in盘片

应用最广。盘片的转速与盘片大小有关，考虑到惯性及盘片的稳定性，盘片越

大转速越低。一般来讲，2.5in硬盘的转速在5400r/min～7200r/min之

间;3.5in硬盘的转速在4500r/min～5400r/min之间;而5.25in硬盘转速则在

3600r/min～4500r/min之间。随着技术的进步，现在2.5in硬盘的转速最高已

达15000r/min，3.5in硬盘的转速最高已达12022r/min。

有的硬盘只装一张盘片，有的硬盘则有多张盘片。这些盘片安装在主轴电

机的转轴上，在主轴电机的带动下高速旋转。每张盘片的容量称为单碟容量，

而硬盘的容量就是所有盘片容量的总和。早期硬盘由于单碟容量低，所以，盘

片较多，有的甚至多达10余片，现代硬盘的盘片一般只有少数几片。一块硬盘

内的所有盘片都是完全一样的，不然控制部分就太复杂了。

一个牌子的一个系列一般都用同一种盘片，使用不同数量的盘片，就出现

了一个系列不同容量的硬盘产品。

硬盘驱动器采用高精度、轻型磁头驱动/定位系统。这种系统能使磁头在盘

面上快速移动，可在极短的时间内精确地定位在由计算机指令指定的磁道上。

目前，磁道密度已高达5400Tpi(每英寸磁道数)或更高;人们还在研究各种新方

法，如在盘上挤压(或刻蚀)图形、凹槽和斑点等作为定位和跟踪标记，以提高

到和光盘相等的道密度，从而在保持磁盘机高速度、高位密度和高可靠性的优

势下，大幅度提高存储容量。

硬盘驱动器内的电机都是无刷电机，在高速轴承支持下机械磨损很小，可

以长时间连续工作。

高速旋转的盘体产生明显的陀螺效应，所以，在硬盘工作时不宜搬动，否

则，将增加轴承的工作负荷。为了高速存储和读取信息，硬盘驱动器的磁头质

量小，惯性也小，所以，硬盘驱动器的寻道速度明显快于软驱和光驱。

硬盘驱动器磁头与磁头臂及伺服定位系统是一个整体。伺服定位系统由磁

头臂后的线圈和固定在底板上的电磁控制系统组成。由于定位系统限制，磁头

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臂只能在盘片的内外磁道之间移动。因此，不管开机还是关机，磁头总在盘片

上;所不同的是，关机时磁头停留在盘片启停区，开机时磁头“飞行”在磁盘片

上方。

硬盘的逻辑结构

硬盘上的数据是如何组织与管理的呢?硬盘首先在逻辑上被划分为磁道、柱

面以及扇区，其结构关系如下图所示。

每个盘片的每个面都有一个读写磁头，磁盘盘面区域的划分。磁头靠近主

轴接触的表面，即线速度最小的地方，是一个特殊的区域，它不存放任何数

据，称为启停区或着陆区(LandingZone)，启停区外就是数据区。在最外圈，离

主轴最远的地方是“0”磁道，硬盘数据的存放就是从最外圈开始的。那么，磁

头是如何找到“0”磁道的位置的呢?从图1-3中可以看到，有一个“0”磁道检

测器，由它来完成硬盘的初始定位。“0”磁道是如此的重要，以致很多硬盘仅

仅因为“0”磁道损坏就报废，这是非常可惜的。这种故障的修复技术在后面的

章节中有详细的介绍。

早期的硬盘在每次关机之前需要运行一个被称为Parking的程序，其作用

是让磁头回到启停区。现代硬盘在设计上已摒弃了这个虽不复杂却很让人不愉

快的小缺陷。硬盘不工作时，磁头停留在启停区，当需要从硬盘读写数据时，

磁盘开始旋转。旋转速度达到额定的高速时，磁头就会因盘片旋转产生的气流

而抬起，这时磁头才向盘片存放数据的区域移动。盘片旋转产生的气流相当

强，足以使磁头托起，并与盘面保持一个微小的距离。这个距离越小，磁头读

写数据的灵敏度就越高，当然对硬盘各部件的要求也越高。

早期设计的磁盘驱动器使磁头保持在盘面上方几微米处飞行。稍后一些设

计使磁头在盘面上的飞行高度降到约0.1μm～0.5μm，现在的水平已经达到

0.005μm～0.01μm，这只是人类头发直径的千分之一。气流既能使磁头脱离开

盘面，又能使它保持在离盘面足够近的地方，非常紧密地跟随着磁盘表面呈起

伏运动，使磁头飞行处于严格受控状态。磁头必须飞行在盘面上方，而不是接

触盘面，这种位置可避免擦伤磁性涂层，而更重要的是不让磁性涂层损伤磁

头。但是，磁头也不能离盘面太远，否则，就不能使盘面达到足够强的磁化，

难以读出盘上的磁化翻转(磁极转换形式，是磁盘上实际记录数据的方式)。

硬盘驱动器磁头的飞行悬浮高度低、速度快，一旦有小的尘埃进入硬盘密

封腔内，或者一旦磁头与盘体发生碰撞，就可能造成数据丢失，形成坏块，甚

至造成磁头和盘体的损坏。所以，硬盘系统的密封一定要可靠，在非专业条件

下绝对不能开启硬盘密封腔，否则，灰尘进入后会加速硬盘的损坏。另外，硬

盘驱动器磁头的寻道伺服电机多采用音圈式旋转或直线运动步进电机，在伺服

跟踪的调节下精确地跟踪盘片的磁道，所以，硬盘工作时不要有冲击碰撞，搬

动时要小心轻放。

这种硬盘就是采用温彻斯特(Winchester)技术制造的硬盘，所以也被称为

温盘。其结构特点如下。

①磁头、盘片及运动机构密封在盘体内。

②磁头在启动、停止时与盘片接触，在工作时因盘片高速旋转，带动磁头

“悬浮”在盘片上面呈飞行状态(空气动力学原理)，“悬浮”的高度约为

0.1μm～0.3μm，这个高度非常小，下图标出了这个高度与头发、烟尘和手指

印的大小比较关系，从这里可以直观地“看”出这个高度有多“高”。

③磁头工作时与盘片不直接接触，所以，磁头的加载较小，磁头可以做得

很精致，检测磁道的能力很强，可大大提高位密度。

④盘表面非常平整光滑，可以做镜面使用。

硬盘的容量

硬盘的容量由盘面数(磁头数)、柱面数和扇区数决定，其计算公式为：

硬盘容量=盘面数某柱面数某扇区数某512字节

关于硬盘容量的大小，经常有人感到迷惑，为什么同一块硬盘，有时显示

40GB，有时却只有37GB，这主要是表示方法不标准造成的，如1MB到底代表字

节还是代表字节。有些软件把字节作为1MB，如DM等，硬盘上标称容量一般也

按1MB=字节计算;而在另一些软件中，1MB是字节，如Fdisk等。一些书籍或报

刊杂志上发表的论文，硬盘容量的单位也不统一，有以字节为1MB的，也有把

字节作为1MB的。依据计算机表示数据的特点、数制的表示方式及计算机本身

的发展，硬盘容量单位应该以2的多少次方表示比较符合实际情况，即以

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KB(Kilobyte)，MB(Megabyte)，GB(Gigabyte)，TB(Terabyte)，

PB(Petabyte)，EB(E某abyte)为单位，各种单位之间的换算关系如下：

1KB=210B=1024Byte

1MB=210KB=220B=Byte

1GB=210MB=220KB=230B=Byte

1TB=210GB=220MB=230KB=240B=76Byte

1PB=210TB=220GB=230MB=240KB=250B=42624Byte

1EB=210PB=220TB=230GB=240MB=250KB=260B=Byte

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