计算机的硬盘主要包括_硬盘主要可分为哪几大类

计算机硬盘的发展历史

我们知道 电脑硬盘 是计算机系统中最主要的 储存设备，硬盘(Hard Disk Drive),港台称为硬碟，全名 Winchester(温彻斯特)硬盘,简称为温盘，由一个或多个铝制或者玻璃制的碟片组成，碟片外覆盖有铁磁性材料。
早期，硬盘的存储介质是可替换的，现在绝大多数硬盘都是永久的固定在密封的磁盘驱动器中，只留一个过滤孔，用来平衡空气压力,随着时代发展，可移动硬盘也出现了，越来越普及，并且种类也越来越多。

标志性历史事件

后续发展

|时间 | 事件|
|--|--|
|  1980年代末|  IBM推出MR（Magneto Resistive磁阻）技术令磁头灵敏度大大提升，使盘片的存储密度较之前的20Mbpsi（bit/每平方英寸）提高数十倍，该技术为硬盘容量的巨大提升奠定基础。1991年，IBM应用该技术推出首款3.5英寸的1GB硬盘。 |
|  1970年到1991年| `硬盘盘片的存储密度以每年25%~30%的速度增长；从1991年开始增长到60%～80%；至今，速度提升到100%甚至是200%。`从1997年开始的惊人速度提升得益于IBM的GMR（Giant Magneto Resistive，巨磁阻）技术，它使磁头灵敏度进一步提升，进而提高存储密度。 |
| 1993年 | 康诺（Conner Peripherals）推出CP30344硬盘容量是340MB。 |
| 1995年 | 为了配合Intel的LX芯片组，昆腾与Intel携手发布UDMA 33接口——EIDE标准将原来接口数据传输率从16.6MB/s提升到33MB/s同年，希捷开发出液态轴承（FDB，Fluid Dynamic Bearing）电动机。所谓的FDB就是指将陀螺仪上的技术引进到硬盘生产中，用厚度相当于头发直径十分之一的油膜取代金属轴承，减轻硬盘噪音与发热量。
| 1996年 | 希捷收购康诺（Conner Peripherals） |
|1998年2月|UDMA 66参数面世|
| 2000年10月 |迈拓（Maxtor）收购昆腾。  |
|2003年1月|日立宣布完成20.5亿美元的收购IBM硬盘事业部项目，并成立日立环球存储科技公司（Hitachi Global Storage Technologies, Hitachi GST）|
| 2005年 | 日立环储和希捷都宣布将开始大量采用磁盘垂直写入技术（perpendicular recording），该原理是将平行于盘片的磁场方向改变为垂直（90度），更充分地利用存储空间。 |
|2005年12月21日|希捷宣布收购迈拓（Maxtor）。|
| 2007年1月 | 日立环球存储科技宣布将会发售全球首只1Terabyte的硬盘，比原先的预定时间迟了一年多。硬盘的售价为399美元，平均每美分可以购得27.5MB硬盘空间。 |
|2011年3月  | 西部数据以43亿美元的价格，收购日立环球存储科技 |
| 2011年4月 |希捷宣布与三星强化策略伙伴关系，`传统的硬盘逐渐地被固态硬盘所取代`  |
| 2011年12月 | 希捷宣布收购三星旗下的机械硬盘（HDD）业务 |

现存主要硬盘制造商

现存主要硬盘制造商:
希捷（Seagate）
—-三星电子（Samsung）：2013年机械硬盘业务(HDD)被希捷收购,目前全球仅有3家企业具有HDD生产能力：西数（美国）、希捷（美国）和东芝（日本）
—-康诺（Conner）：1996年被希捷收购。
———迈拓（Maxtor）：2006年被希捷收购。
—————昆腾（Quantum）：2000年硬盘部门被迈拓收购。
三星电子(Samsung)
现在三星自产的硬盘中不再包含机械硬盘，2011年，三星电子(Samsung)以14亿美元的价格将旗下硬盘(HDD)业务出售给希捷。集中精力来发展具有竞争力的SSD业务，在经过了一段时间的市场研究和技术积累之后，三星于2018年重新开始生产SSD硬盘，
2014年，英特尔和镁光合资企业发明了3D NAND闪存技术，采用NAND闪存芯片在3D空间堆叠的技术，使得SSD容量大幅提升，由于高性能、低功耗、低噪音和小型化的优势，据Gartner报告，2020年，全球企业级SSD出货量首次超过HDD，成为主流选择,且2020年三星SSD硬盘出货量位于全球第一，占比33%。
西部数据（Western Digital）（美国）
————日立环球存储科技：2011年被西部数据收购，并改名为昱科环球存储（HGST）。
————————————-IBM：2003年硬盘部门被日立收购。
东芝（Toshiba）（日本）
——富士通（Fujitsu）：2009年2月18日硬盘部门被东芝收购。
Intel英特尔(美国）
金士顿（Kingston）(美国）
浦科特（Crucial）（日本）
结
总的来说，全球硬盘市场竞争激烈，其中，西部数据和希捷是全球最大的硬盘制造商之一，东芝和金士顿也是全球知名的硬盘制造商，而三星和浦科特则是近年来在硬盘领域崭露头角的新兴企业；
除了上述国际上比较知名的硬盘生产商以外，国内自研自产也有许多厂家，如朗科，铨兴，联想，群联，恒久，海信，同方,华为、新华三、浪潮等，但国内的硬盘制造商在技术水平、产品质量等方面与国际大厂还存在一定的差距，在价格和市场布局方面有一定的优势，未来仍有很大的发展潜力；
随着移动互联网和云计算的发展，数据存储需求越来越大，传统的机械硬盘已经无法满足大容量、高速度和低延迟的要求，成本是当前SSD大规模使用的唯一瓶颈，但根据IDC统计，到2025年，SSD单GB成本将低于15K转速HDD，SSD大规模推广的最后限制瓶颈将不复存在,硅进磁退 已成为硬盘发展的主流趋势。

计算机硬盘分类

计算机硬盘有很多种分类方法，按照不同的分类方法，可以分为不同种类的硬盘，如下表，

其中，目前主要的分类方法还是按照运行模式和按照接口 分类，这里我们也主要讨论这两种分类方法中不同类的区别。

按照运行模式，存储介质和结构分类

按照硬盘接口类型分类

在上述提到的这些硬盘接口中，SATA、SAS和USB属于串行接口，而IDE和SCSI属于并行接口。

串行接口和并行接口的主要区别在于数据传输方式不同。串行接口一次只能传输一个比特的数据，但传输速率较快；而并行接口一次可以传输多个比特的数据，但传输速率相对较慢。

随着技术的发展，串行接口已经成为硬盘接口的主流选择，因为它提供了更高的数据传输速率和更好的可靠性。

计算机硬盘储存数据的基础知识和原理

机械硬盘

机械硬盘的结构

物理结构：
硬盘的物理结构一般由磁头与盘片、电动机、主控芯片与排线等部件组成；当主电动机带动盘片旋转时，副电动机带动一组（磁头）到相对应的盘片上并确定读取正面还是反面的碟面，磁头悬浮在碟面上画出一个与盘片同心的圆形轨道（磁轨或称柱面），这时由磁头的磁感线圈感应碟面上的磁性与使用硬盘厂商指定的读取时间或数据间隔定位扇区，从而得到该扇区的数据内容；

• 磁道
  当磁盘旋转时，磁头若保持在一个位置上，则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹，这些圆形轨迹就叫做 磁道 ( Track ）。资料存储手段从LMR进展到PMR这中又有CMR、SMR等技术。

• 柱面
  在有多个盘片构成的盘组中，由不同盘片的面，但处于同一半径圆的多个磁道组成的一个圆柱面（Cylinder）。
• 扇区
  磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段便是硬盘的扇区（Sector）。硬盘的第一个扇区，叫做引导扇区。
  逻辑结构：
  操作系统对硬盘进行读写时需要用到文件系统把硬盘的扇区组合成簇，并创建文件和树形目录制度，使操作系统对其访问和查找变得容易，这是因为操作系统直接对数目众多的扇区进行寻址会十分麻烦
  

PS:看图比较混乱的话，可以用手挡住一半，先看物理结构，看明白了之后再看逻辑结构

机械硬盘存储数据的原理

机械硬盘使用坚硬的旋转磁性盘片为基础的非依电性存储器，磁头在它平整的磁性表面存储和检索数字数据；
写：
数据通过离磁性表面很近的磁头由电磁流来改变盘片表面磁性涂层上的磁场方向来写入数据，硬盘上的数据是以磁场的形式存储的。每个数据位（0 或 1）都由磁盘上的一个微小区域的 磁场方向 表示。当您在硬盘上写入数据时，磁头会改变这些微小区域的磁场方向，以存储数据。

读：
数据可以通过盘片被读取，原理是磁头经过盘片的上方时盘片本身的磁场导致读取线圈中电气信号改变。磁头是一种微小的电磁线圈，它能够检测盘片上的磁场变化并将其转换为电信号。这些电信号被发送到计算机的处理器，用于解释存储在盘片上的数据。硬盘的读写是采用半随机存取的方式，可以以任意顺序读取硬盘中的资料，但读取不同位置的资料速度不相同机械硬盘的
删除：
当您删除数据时，操作系统通常只是将该数据标记为已删除，并不会立即从硬盘上擦除。这意味着删除的数据仍然存在于硬盘上，只是操作系统不再显示它,待下次写入新的文件时，计算机会使用新的文件数据覆盖已删除文件数据的磁信号
如果想彻底删除硬盘上的数据，以防止它被恢复，您需要使用特殊的工具来擦除硬盘。这些工具（如 Diskpart）会覆盖硬盘上的所有数据，使其无法恢复

结：
当你在计算机上创建、修改或删除文件时，操作系统会向硬盘发送指令，让磁头在盘片上读写数据。当你保存一个文件时，操作系统会将文件数据转换为一系列的电信号，并发送到硬盘控制器。硬盘控制器会根据这些电信号控制磁头在盘片上写入数据，磁头通过改变盘片表面磁性涂层上的磁场方向来写入数据。每个数据位都对应着盘片上的一个微小区域，称为磁区。磁头通过产生磁场来改变磁区的磁化方向，从而在盘片上写入数据

影响机械键盘存储速度及容量的因素

内部因素:

• 硬盘转速
  转速（Rotaional speed/Spind Speed)：是硬盘内电机主轴的的旋转速度，也是硬盘在一分钟内所能完成的最大 转速 ,一块硬盘的读写速度和磁盘的转速有很大的关系，越高的转速意味着，更短的寻道等待时间,更短的 寻道时间 就意味着用户的访问时间越短，更好的硬盘性能，这也是衡量硬盘档次的重要参数之一。

• 磁头灵敏程度
  磁头灵敏程度是指磁头检测区域内磁场的精细度，越灵敏的磁头能检测的磁场区域也就也多，检测到的信息就越精准，而且由于读取的信号幅度与磁道宽度无关，故磁道可以做得很窄，从而提高了盘片密度，在固定大小的磁盘上能存储的数据也更多，磁头的 种类 也很多，从最初的磁性材料磁头到现在的热辐射磁头，读写速度也越来越快。现在使用比较多的是 MR磁头。

• • 磁头驱动
    它受主控芯片控制，控制整个驱动系统，分为步进电机和音圈电机驱动等，不同的电机驱动，驱动速度和定位精度不一致，音圈电机更为准确，这里具体驱动原理还不太理解，待学习。
• 接口
  不同的硬盘接口采用了不用的排线方法，其传输速率也不一样，目前机械硬盘常用的接口类型有 SATA 和 SAS。其中，SATA 接口的最新版本是 SATA III，理论传输速率可达 6Gbps，常用于个人电脑。而 SAS 接口的最新版本是 SAS-4，理论传输速率可达 22.5Gbps，常用于服务器。
• 闪存芯片
  主要有2MB、8MB、16MB、32MB、64MB、128MB、256MB等规格。也有一些厂家为了成本不配置闪存闪存芯片，缓存（Cache memory） 是硬盘控制器上的一块内存芯片，具有极快的存取速度，它是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器。由于硬盘的内部数据传输速度和外界介面传输速度不同，缓存在其中起到一个缓冲的作用。缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素，能够大幅度地提高硬盘整体性能。当硬盘存取零碎数据时需要不断地在硬盘与内存之间 交换数据 ，有，则可以将那些零碎数据暂存在缓存中，减小外系统的负荷，也提高了数据的传输速度

• 硬盘填充介质
  2010年后氦气封装技术量产，以往的硬盘填充介质为空气，不过容易受到空气影响，因此盘片之间距离不能进一步缩小，而氦气的密度比起空气小上许多，而且性质稳定，使用它来当介质，使盘体和磁头的阻力和震动相对变小，因此盘片之间的距离能进一步缩小，所以同样的空间下能够装下更多的盘片，采用氦气封装的好处除了容量变大外，温度和耗电能够再降低，因此耐用度和稳定性能够再提升。但如果内部气体发生泄漏，会导致磁盘更容易地损坏和难以常规性的修复（非原厂的数据恢复无法提供氦气的重新封装及组件修复）。

外部因素：

• 磁场
  因为硬盘是一种依靠磁介质来记录数据的设备，如果受到外界环境的磁场干扰，很可能导致磁盘数据的丢失，所以应该尽量远离磁场环境
• 静电
  如果是手直接拿硬盘，人的手上可能会积累上万伏的静电，手上的静电可能会击穿电路板上的芯片，导致硬盘出现故障
• 灰尘
  在沉积在硬盘的电路板的灰尘会严重影响电路板上芯片的热量散发，使得电路板上的元器件温度上升，进而导致芯片过热而烧毁。另外灰尘如果吸收了水分，是很容易造成电路短路。
• 电源
  低质量的电脑电源，会使硬盘受到电压波动的干扰
• 温度

固态硬盘

固态硬盘(Solid State Disk或Solid State Drive)，因为台湾的英语里把固体电容称为Solid而得名。SSD由控制单元和存储单元（FLASH芯片、DRAM芯片）组成。

• 固态硬盘的发展

1984年，东芝发明闪存。
1989年，世界上第一款固态硬盘出现。
2006年3月，三星率先发布一款32GB容量的固态硬盘笔记本电脑，
2007年1月，SanDisk公司发布了1.8寸32GB固态硬盘产品，3月又发布了2.5寸32GB型号。
2007年6月，东芝推出了其第一款120GB固态硬盘笔记本电脑。
2008年9月，忆正MemoRight SSD的正式发布，标志着中国企业加速进军固态硬盘行业。
2009年，SSD井喷式发展，各大厂商蜂拥而来，存储虚拟化正式走入新阶段。
2010年2月，镁光发布了全球首款SATA 6Gbps接口固态硬盘，突破了SATAII接口300MB/s的读写速度。
2010年底，瑞耐斯Renice推出全球第一款高性能mSATA固态硬盘并获取专利权。 [1] 
2013年，三星推出VNand 3D闪存。
2022年7月21日，三星电子宣布，公司成功研制出第二代智能固态硬盘（SmartSSD），今后将以此抢占未来市场。

固态硬盘的结构

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

固态硬盘存储数据的原理

固态硬盘（SSD）与机械硬盘不同，它不使用磁头和盘片来存储数据，而是使用闪存芯片，操作系统会将文件数据转换为一系列的电信号，并发送到固态硬盘的主控芯片。主控芯片会根据这些电信号控制闪存芯片上的 电子开关，从而在闪存芯片上写入数据。
当你删除一个文件时，固态硬盘会执行一个称为 TRIM 的操作。TRIM操作会通知固态硬盘哪些数据块不再被使用，可以被擦除以便重复使用。这样，在以后需要存储新数据时，固态硬盘就可以快速擦除这些数据块并写入新数据。

影响固态磁盘容量及存储速度，及数据安全性的因素

待查询丰富

固态硬盘与机械硬盘的区别

• 接口
  除了IDE，SATA接口以外，固态硬盘还采用 PCI Express、mSATA、M.2、ZIF、U.2、CF、CFast等接口
  

这些接口的主要区别在于它们的物理形状、传输速度和兼容性。例如，SATA 3.0接口是最常见的固态硬盘接口，具有成熟的技术和方便的使用性，理论传输带宽为6Gbps。mSATA接口是一种迷你版SATA接口，主要用于超薄设备，但速度仍然为6Gbps。M.2接口是一种新的接口规范，用于取代mSATA接口，支持SATA和PCI-E两种通道总线，理论传输带宽可达32Gbps。PCI-E接口直接通过总线与CPU直连，省去了内存调用硬盘的过程，传输效率与速度都成倍提升。SATA Express接口是SATA 6Gbps接口的改进版本，向下兼容SATA 6Gbps接口。U.2接口能支持SATA-Express规范，还能兼容SAS、SATA等规范，理论带宽达到了32Gbps。

有些小伙伴可能会困惑PCI-E接口直接通过总线与CPU相连，而CPU的处理速度是远高于硬盘的，这会不会拉低CPU处理速度，实际上因为PCI-E接口具有非常高的传输带宽，可以支持高速数据传输。此外，现代操作系统和硬件都采用了一些技术来优化数据传输，例如DMA（直接内存访问）技术，可以让硬件设备直接访问系统内存，而不需要经过CPU的处理。这样就可以减少CPU的负担，提高数据传输的效率。现在最新一代的Intel12代酷睿处理器，AMD Zen4，B650等型号都已经全面支持PCI-E 5.0.

• 存储数据方式
  固态硬盘不再通过改变磁场的极性存储数据，而是通过闪存芯片内的每个硅晶管单元的电子状态来存储二进制数据

• 原材料
  固态硬盘的闪存芯片是以硅为原材料，而机械硬盘是以磁性材料的盘片为原材料

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固态硬盘的存储芯片

固态硬盘的存储芯片分为缓存芯片和闪存芯片，其中闪存芯片采用非易失性存储器以长期保存数据，缓存芯片使用易失性存储器做高速缓存。

缓存芯片又叫缓存颗粒，是因为它们通常是由多个微小的晶体管组成的。这些晶体管可以存储和处理数据，它们通常被封装在一个小巧的集成电路芯片中。由于这些晶体管非常微小，所以它们也被称为颗粒。因此，缓存芯片也可以被称为缓存颗粒

• 非易失性/非电依性存储器（Non-Volatile Memory，缩写：NVM）
  非易失性存储器指一经写入数据，就不需要电力来维持其记忆的永久性存储设备，其存储速度位于机械硬盘和易失性存储器之间,根据储器内的资料是否能在使用系统时随时改写为标准，可分为 三大类 产品，即ROM、Flash memory和NVRAM，硬盘、光盘与磁带虽然也是非易失性贮存设备，但现行NVM非易失性存储器一般特指非机械式之电子类存储器组件。

• 易失性存储器
  与非易失性存储芯片相对，需要电力维持其记忆，但读取速度更快，常用于缓存芯片，常见的有DRAM,SRAM等

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三大类NVM：
非易失性存储器主要有以下类型：
ROM（Read-only memory，只读存储器）
- PROM（Programmable read-only memory，可编程只读存储器）
- EAROM（Electrically alterable read only memory，电可改写只读存储器）
- EPROM（Erasable programmable read only memory，可擦可编程只读存储器）
- EEPROM（Electrically erasable programmable read only memory，电可擦可编程只读存储器）
Flash memory（闪存）
- NVRAM（非易失性随机存取存储器）
- FRAM（Ferroelectric RAM，铁电随机存取内存）
- MRAM（Magnetoresistive RAM，磁阻式随机存取内存）
忆阻器存储器
- 由电池（多为锂一次电池）供电的静态随机存取存储器SRAM，其缺点是会随着电量耗尽而失效

硬盘的分区

MBR和GPT

• MBR
  主引导记录（Master Boot Record，缩写：MBR），又叫做主引导扇区，是电脑引导后访问硬盘时所必须要读取的首个扇区，主引导扇区记录着硬盘本身的相关消息以及硬盘各个分割的大小及位置消息，是资料消息的重要入口。如果它受到破坏，硬盘上的基本数据结构消息将会丢失，需要用繁琐的方式试探性的重建数据结构消息后才可能重新访问原先的资料，对于那些扇区为512位组的磁盘，MBR分割表不支持容量大于2.2TB（2.2×1012字节）的扇区。
• GPT
  全局唯一标识分区表（GUID Partition Table，缩写：GPT）是一个实体硬盘的分区表的结构布局的标准。它是可扩展固件接口（EFI）标准（被Intel用于替代个人计算机的BIOS）的一部分。GPT分配64bits给逻辑块地址，因而使得最大分区大小为264-1个扇区。对于每个扇区大小为512字节的磁盘，相当于9.4ZB（9.4 x 1021字节）或8 ZiB-512字节（9,444,732,965,739,290,426,880字节或 18,446,744,073,709,551,615（264-1）个扇区x 512（29）字节每扇区）,理论上最多可支持 9.4ZB（1ZB=10¹²TB）的磁盘容量

关于硬盘知识的一些其他问题

• 1,什么是磁盘驱动器，它的作用是什么?

磁盘驱动器是一种用于存储和读取数据的计算机硬件设备。它可以将数据永久存储在磁盘上，即使计算机断电后也不会丢失。常见的磁盘驱动器类型包括硬盘驱动器（HDD）和固态硬盘（SSD）。
磁盘驱动器的主要作用是存储数据。它可以用来存储操作系统、应用程序和用户文件。磁盘驱动器还可以用来存储虚拟内存，以扩展计算机的物理内存

• 2,磁盘驱动器和磁盘的关系是什么?

磁盘驱动器是用来读写磁盘的设备。磁盘是一种存储介质，它用于存储计算机中的数据。磁盘驱动器通过读写磁盘上的数据来存储和访问计算机中的数据。
例如，硬盘驱动器（HDD）是一种常见的磁盘驱动器，它使用一个或多个旋转的磁盘来存储数据。硬盘驱动器中的读写头在磁盘上移动，读取或写入数据

• 3,在硬盘上写入或者删除数据的原理是什么

硬盘驱动器使用磁头来读写磁盘上的数据。当您在硬盘上写入数据时，磁头会改变磁盘上的磁场方向，以存储数据。当您删除数据时，操作系统通常只是将该数据标记为已删除，并不会立即从硬盘上擦除。这意味着删除的数据仍然存在于硬盘上，只是操作系统不再显示它。
如果您想彻底删除硬盘上的数据，以防止它被恢复，您需要使用特殊的工具来擦除硬盘。这些工具会覆盖硬盘上的所有数据，使其无法恢复。

• 4,为什么改变磁场方向就可以写入数据呢

硬盘驱动器使用磁头来读写磁盘上的数据。硬盘上的数据是以磁场的形式存储的。每个数据位（0 或 1）都由磁盘上的一个微小区域的磁场方向表示。当您在硬盘上写入数据时，磁头会改变这些微小区域的磁场方向，以存储数据。
例如，如果您想在硬盘上写入二进制数据 “1101”，那么硬盘驱动器会改变四个微小区域的磁场方向，使它们分别表示 “1”，“1”，“0” 和 “1”。当您读取硬盘上的数据时，硬盘驱动器会检测这些微小区域的磁场方向，并将其转换回二进制数据。

• 5,如果我在操作系统上删除了数据，这时磁盘上的数据并没有立即删除，但是此时操作系统上显示剩余的空间已经回来了，当我再次写入数据的时候，之前删除的数据会被覆盖掉吗?

是的，当在操作系统中删除数据时，操作系统通常只是将该数据标记为已删除，并不会立即从硬盘上擦除。这意味着删除的数据仍然存在于硬盘上，只是操作系统不再显示它。操作系统会将这些被标记为已删除的区域视为可用空间，并在需要时使用它们来存储新数据。
当再次写入数据时，操作系统可能会使用这些被标记为已删除的区域来存储新数据。这样，之前删除的数据就会被新数据覆盖。一旦被覆盖，之前删除的数据就无法恢复了。

• 6,固态硬盘和普通硬盘有什么区别?

固态硬盘（SSD）和硬盘驱动器（HDD）是两种常见的计算机存储设备。它们之间的主要区别在于它们存储数据的方式。
固态硬盘使用 闪存芯片 来存储数据，而 硬盘驱动器使用 旋转的磁盘 来存储数据。这种不同的存储方式导致了它们之间的一些主要区别：

速度：固态硬盘通常比硬盘驱动器快，因为它们不需要等待磁盘旋转到正确的位置来读写数据。
耐用性：固态硬盘没有移动部件，因此更耐用，更不容易损坏。
噪音：固态硬盘没有移动部件，因此运行时几乎没有噪音。
价格：固态硬盘通常比硬盘驱动器贵。

• 7,闪存芯片不使用旋转的磁盘,那它怎么改变磁场来读写数据呢

闪存芯片不使用旋转的磁盘来存储数据。它使用一种非易失性存储技术，可以在断电后保留数据。闪存芯片中的数据是以电子的形式存储的，而不是通过改变磁场来存储数据。
闪存芯片中的每个单元都包含一个浮栅晶体管，可以用来存储一个或多个比特的数据。当您在闪存芯片上写入数据时，晶体管中的电子会被移动到浮栅中，以改变晶体管的导通状态。当您读取闪存芯片上的数据时，晶体管的导通状态会被检测，并转换回二进制数据。

• 8,磁头是通过什么定位磁道的?它如何知道要查询的数据在哪个磁道?

磁头是通过磁道定位器来定位磁道的。磁道定位器是磁盘驱动器中的一组传感器，它会检测磁盘表面上的磁道，从而确定磁头的位置。通过读取磁道之间的间隙（称为间隔区）中的磁性标记，磁头可以确定磁道的起点和终点。然后，磁头移动到特定的磁道位置，以读取或写入数据。
当计算机需要读取数据时，磁盘控制器会向磁头发出指令，让它移动到需要读取数据的磁道，然后读取该磁道上的数据。这可以通过定位磁道上的标记来实现。当磁头到达所需的磁道后，它会将磁盘表面上的磁性位转化成数字信号，再将其传递给磁盘控制器进行处理。
总之，磁头可以通过磁道定位器定位磁盘表面上的磁道，并通过读取或写入磁性位来访问数据。

• 9, 现在计算机的硬盘很大,一个硬盘会存储很多数据,当计算机需要读取数据时,磁头是如何快速找到特定的磁道上的标记的?磁道上的标记又是什么?如何标记数据,在存有大量数据的硬盘上如何区分不同的数据?

计算机硬盘是由许多盘片和读写磁头组成的。每个盘片都有许多磁道，而磁道是由一些磁性颗粒组成的线性区域。为了快速找到特定的磁道和标记数据，硬盘通常会将磁道进行编号，例如把第一条磁道命名为0号磁道，第二条磁道命名为1号磁道，以此类推。然后将每一个磁道分为许多扇区，每个扇区有特定的编号，例如0号扇区、1号扇区、2号扇区等等。
当需要读数据时，计算机会向硬盘发送相应的请求，硬盘会根据请求来寻找相应的磁道和扇区，并通过磁头访问数据。磁道上的标记通常在扇区的开头和结尾处，用来标识该扇区的序号和校验信息等额外的数据。此外，计算机也会在磁盘上存储一个文件系统来管理和区分不同的数据。文件系统会在硬盘上的特定位置维护一些元数据，如文件名、文件大小、文件创建时间等等，同时在每个文件占用的磁盘扇区中写入相关数据，以便区分不同的数据。

• 10，什么是磁道的标记

磁道的标记是用来标记磁道的开始和结束的，并且也可以用来标记不同数据。磁道标记通常是由特殊的位模式组成，可以表示为特殊的0和1，通常被称为“同步字”或“同步码”。这些同步字用于标识磁盘上的每个磁道，以便读取磁盘上的数据。在分析数据时，计算机会读取这些同步字以确定磁道的位置和开始和结束的点。
磁道标记通常由同步字和地址字组成的特殊位模式。同步字用于同步读写头的位置，地址字则用于标记磁头所在的磁道和该磁道上数据的位置。不同的磁盘和磁带设备有不同的磁道标记格式和位模式。
读写头
读写头:读写头是一种设备，用于从磁盘、磁带等储存介质上读取或写入数据。磁道标记的主要目的是帮助读写头准确读取数据。通过磁道标记，读写头可以确定磁头所在磁道的位置，以及该磁道上数据的位置，从而正确读取数据。磁道标记也可以帮助磁盘控制器定位数据，从而使数据的读取和写入更加准确和高效。因此，磁道标记对于保证数据的准确性和整体性非常重要。

• 11 “单层式存储（SLC）、多层式存储（MLC）、三层式存储（TLC）、四层式存储（QLC）”，这里面的SLC,MLC,TLC,QLC的英文全称是什么

SLC、MLC、TLC和QLC分别是单层式存储、多层式存储、三层式存储和四层式存储的英文缩写。它们的英文全称分别是：
SLC：Single-Level Cell
MLC：Multi-Level Cell
TLC：Triple-Level Cell
QLC：Quad-Level Cell
这些术语用来描述固态硬盘中NAND闪存芯片的不同类型。它们之间的主要区别在于每个存储单元能够存储的比特数。SLC闪存每个存储单元只能存储1比特数据，而MLC、TLC和QLC闪存则能够在每个存储单元中分别存储2比特、3比特和4比特数据。

• 12.闪存中的 NAND Flash作为非易失性存储器如何永久性存储数据？他和易失性存储器DRAM的区别是什么

NAND Flash是一种非易失性存储器，它能够在断电后保留存储的数据。NAND Flash使用浮栅晶体管来存储数据，每个晶体管都包含一个控制栅和一个浮动栅。当数据被写入NAND Flash时，电子会被注入浮动栅中，改变浮动栅的电荷状态。这种电荷状态可以在断电后保持不变，从而实现永久性存储。
与NAND Flash不同，DRAM是一种易失性存储器，它需要持续供电才能保留存储的数据。DRAM使用电容器来存储数据，每个电容器都能够存储一个比特的信息。当数据被写入DRAM时，电容器会被充电或放电，表示不同的比特值。但是，由于电容器会自然漏电，DRAM需要定期刷新来保持数据的完整性。

• 13 为什么浮栅晶体管不会漏电，NAND flash和DRAM的英文全程是什么，这两款存储器哪一个使用得更加广泛

浮栅晶体管能够在断电后保留存储的数据，是因为它使用了一种特殊的结构来防止电子泄漏。浮动栅被一个绝缘层包围，这个绝缘层能够防止电子从浮动栅中逸出。因此，即使断电后，浮动栅中的电荷仍然能够保持不变，实现永久性存储。
NAND Flash和DRAM的英文全称分别是：
NAND Flash：Not AND Flash
DRAM：Dynamic Random Access Memory
NAND Flash和DRAM都是非常常用的存储器类型，它们在不同的应用场景中都有广泛的应用。NAND Flash主要用于非易失性存储器，如固态硬盘、USB闪存驱动器和存储卡等；而DRAM主要用于计算机内存，它能够提供快速的读写速度，支持CPU高速运算。
NAND Flash和DRAM都是非常重要的存储器类型，它们在不同的应用场景中都有广泛的应用。

• 14.Not AND Flash是什么意思

“Not AND”是一种逻辑运算符，它表示两个输入中至少有一个为假时，输出为真。NAND Flash的名称来源于它的内部结构，它使用了一种称为NAND门的电子电路来控制数据的读写。
NAND Flash是一种非易失性存储器，它能够在断电后保留存储的数据。NAND Flash使用浮栅晶体管来存储数据，每个晶体管都包含一个控制栅和一个浮动栅。当数据被写入NAND Flash时，电子会被注入浮动栅中，改变浮动栅的电荷状态。这种电荷状态可以在断电后保持不变，从而实现永久性存储。

• 15.固态硬盘的闪存芯片和缓存颗粒有什么不同

固态硬盘的闪存芯片和缓存颗粒是两种不同的组件。闪存芯片是固态硬盘中用来存储数据的主要存储介质，它能够在断电后保留数据。而缓存颗粒则是一种高速缓存，它能够暂时存储数据，以提高固态硬盘的读写速度。
当固态硬盘读取数据时，主控芯片会先检查缓存颗粒中是否有需要的数据。如果有，则直接从缓存颗粒中读取数据；如果没有，则从闪存芯片中读取数据，并将其存储到缓存颗粒中，以便下次快速读取。同理，在写入数据时，主控芯片也会先将数据写入到缓存颗粒中，然后再慢慢将其写入到闪存芯片中。

• • 固态硬盘的闪存芯片和缓存颗粒原材料和结构上有什么不同，为什么缓存颗粒的速度更快?

在原材料上：
都是使用硅作为原材料
在结构上:
闪存芯片使用浮栅晶体管来存储数据，每个存储单元需要一个浮栅晶体管和一个选择晶体管
缓存颗粒则通常使用静态随机存取存储器（SRAM）或动态随机存取存储器（DRAM）作为存储介质，它们的结构比闪存芯片更简单，因此能够实现更快的读写速度。
SRAM使用触发器来存储数据，每个存储单元由6个晶体管组成。由于触发器能够在断电后保持状态，因此SRAM能够快速地读写数据。而DRAM则使用电容来存储数据，每个存储单元只需要一个晶体管和一个电容即可。由于电容会随时间漏电，因此DRAM需要定时刷新来保持数据。

• • • 为什么SARM出发器具有6个晶体管仍然结构比闪存芯片更加简单？

SRAM使用触发器来存储数据，每个存储单元由6个晶体管组成。虽然这看起来比闪存芯片的浮栅晶体管和选择晶体管要复杂一些，但实际上SRAM的结构更简单。这是因为SRAM中每个存储单元只需要6个晶体管就能实现数据存储，而闪存芯片中每个存储单元则需要一个浮栅晶体管和一个选择晶体管，并且还需要额外的电路来控制浮栅晶体管的读写操作。
闪存芯片使用浮栅晶体管来存储数据。浮栅晶体管是一种特殊的场效应晶体管，它在栅极和沟道之间增加了一个浮栅层。浮栅层能够捕获电子，从而改变晶体管的导通状态。通过控制浮栅层中电子的数量，可以实现数据的存储。选择晶体管则用来控制浮栅晶体管的读写操作。

• • • 为什么SRAM触发器在断电后仍然能够保持状态

触发器能够在断电后保持状态是因为它是由两个反相器组成的。反相器是一种电子电路，它能够将输入信号取反后输出。当两个反相器首尾相连时，它们就构成了一个触发器。触发器有两种稳定状态，分别对应于存储0和存储1。当输入信号改变时，触发器会切换到另一种稳定状态。由于触发器的两种稳定状态都是自我维持的，因此即使在断电后，触发器仍然能够保持状态。
值得注意的是：
虽然SRAM 的触发器在停电后可以保持状态，因此它的存储时间可以比 DRAM 长得多。但由于 SRAM 存储数据的栅极电压非常低，其电荷会因为渗漏而逐步泄放，因此即使没有断电，SRAM 存储数据的稳定性也受到了很大的限制。因此，SRAM 存储的数据只能保持一段时间，具体时间长度取决于存储器本身的质量以及环境温度等因素，所以不能用于长期保存数据。

• • • 反相器

反相器由两个场效应管组成，一个PMOS和一个NMOS。在SRAM中，每一个bit存储在由4个场效应管（M1， M2， M3， M4）构成的两个交叉耦合的反相器中。这意味着每个反相器由两个场效应管组成，所以4个场效应管可以构成两个反相器。这两个反相器的输入、输出交叉连接，即第一个反相器的输出连接第二个反相器的输入，第二个反相器的输出连接第一个反相器的输入。这实现了两个反相器的输出状态的锁定、保存，即存储了1个位元的状态。

PMOS和NMOS
PMOS和NMOS分别是P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（P-channel Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）和N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（N-channel Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）的缩写。它们都是一种金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），只是它们的掺杂类型不同。

场效应管是一种电子元件，它利用电场来控制电流的流动。它通常由一个单独的硅晶体管构成，但也可以由其他材料制成。

• • • DRAM和SRAM区别

SRAM的优势在于具有更快的访问速度和更低的读取延迟，DRAM的价格相对SRAM较低，容量较大，耗电量也更大，故：
DRAM 主要应用于成本敏感的领域和需要大容量存储的场合，
SRAM 则主要应用于对速度和存储稳定性要求比较高、容量决定在小规模范围内的领域。
总体来说，DRAM目前使用量比SRAM要大

• 16.固态硬盘闪存芯片主要有哪几种类型？

现有的固态硬盘闪存芯片主要有三种类型：SLC（Single-Level Cell）、MLC（Multi-Level Cell）和TLC（Triple-Level Cell）。这三种类型的闪存芯片都使用浮栅晶体管来存储数据，但它们在存储密度和性能上有所不同。
SLC闪存芯片每个存储单元只能存储1位数据，具有最快的读写速度和最长的寿命，但存储密度较低，成本较高。MLC闪存芯片每个存储单元能够存储2位数据，具有较快的读写速度和较长的寿命，存储密度较高，成本适中。TLC闪存芯片每个存储单元能够存储3位数据，具有较慢的读写速度和较短的寿命，但存储密度最高，成本最低。
除了这三种类型的闪存芯片外，还有一种新型的QLC（Quad-Level Cell）闪存芯片，它每个存储单元能够存储4位数据，具有更高的存储密度和更低的成本，但读写速度更慢，寿命更短。

• 17.关于Intel的XPoint的介绍

XPoint颗粒是一种新型的非易失性存储器，由英特尔和Micron美光公司联合开发,常用于制造英特尔的Optane傲腾存储器和Optane傲腾固态硬盘，它既不是闪存芯片，也不是缓存颗粒。XPoint颗粒使用一种名为3D XPoint的技术来实现数据存储，它使用XPoint颗粒作为主要存储介质，能够在断电后保留数据，Optane存储器可以作为计算机内存或固态硬盘的高速缓存来使用，以提高计算机的性能。而Optane固态硬盘则是一种新型的固态硬盘，并且具有比传统闪存芯片更快的读写速度和更长的寿命。
在结构上它采用3D交叉点阵列的结构，3D XPoint由一个选择器和一个存储单元组成，它们位于字线和位线之间（因此得名“交叉点”）。在字线和位线上施加特定的电压将激活单个选择器并使下方的单元能够被写入（即存储单元材料中的大量属性更改）或读取（允许电流通过以检查存储单元是否处于高或低电阻状态）可以直接在介质中存储数据，不需要传统的存储单元结构。存储介质采用了一种基于相变材料的结构，其存储单元由两个导电层之间夹层一个相变材料形成，通过加热和冷却控制物质的相变实现存储数据。XPoint存储介质具有极高的密度和读写速度，并且具有优异的耐久性和数据保持能力。
XPoint在许多数据中心场景下都有应用，如作为虚拟内存、大数据分析、机器学习加速、高速数据库等。XPoint的出现将会推动整个数据存储技术的进步，但由于其生产成本较高，因此目前它还不适合大量的消费类电子产品。然而，未来XPoint存储介质还有很大的发展空间，将有望在更广泛的应用领域中发挥重要作用。

• • 什么是字线和位线

字线和位线是3D XPoint存储结构中的两个重要组成部分。它们是一组横纵交叉的导线，用于对存储单元进行寻址和读写操作。在字线和位线上施加特定的电压将激活单个选择器并使下方的单元能够被写入或读取

• 18,目前使用最广泛的固态硬盘接口和速度最快接口分别是是什么？

目前使用最广泛的固态硬盘接口是SATA 3.0接口，而使用最快的固态硬盘接口则是NVMe接口。不过需要注意的是，NVMe接口的应用受到PCIe通道的限制，因此也需要有相应的支持才能发挥其速度优势
SATA 3.0接口是一种传输速率较快的标准，目前市场上多数固态硬盘都采用该接口。SATA 3.0接口的理论传输速率最高可达6 Gbps（即750 MB/s），但实际上由于I/O总线等其他因素的限制，其实际的传输速度会受到一定的影响，但仍具有较高的读写速度和稳定性。相比于机械硬盘，采用SATA 3.0接口的固态硬盘具有更快的启动速度、更快的读写速度和更低的能耗。
NVMe接口是一种新型的高速传输协议，专门针对固态硬盘而设计。NVMe接口采用PCIe通道连接主机，可以实现更高的IOPS（每秒输入/输出操作次数）和更低的延迟，进而提高固态硬盘的读写性能和响应速度。NVMe固态硬盘通常采用M.2接口或U.2接口，和SATA接口一样，也是一种非常常见的固态硬盘接口。

• 19.不同硬盘接口标准的介绍

AHCI（高级主机控制器接口）是一种技术标准：
AHCI的英文全称是Advanced Host Controller Interface，意为高级主机控制器接口，用于定义计算机存储系统中主机总线适配器的操作。它是为了充分利用串行ATA（SATA）设备的能力而设计的，包括热插拔、本地命令排队和本地消息信号中断等功能。AHCI与旧的并行ATA（PATA）标准不同，它提供了更快的传输速度和更多的功能。然而，随着固态硬盘技术的发展，AHCI已经不能满足性能的高速发展，特别是在延迟方面。因此，新的NVMe标准被开发出来，以充分利用PCI-E通道的低延时和并行性。
NVMe（非易失性内存主机控制器接口规范）：
NVMe的英文全称是Non-Volatile Memory Express，意为非易失性内存主机控制器接口规范，这是一种逻辑设备接口规范，用于访问通过PCI-Express（PCIe）总线附加的非易失性内存介质。它旨在充分利用PCI-E通道的低延时和并行性，以及当代处理器、平台和应用的并行性，在可控制的存储成本下，极大地提高固态硬盘的读写性能，降低由于AHCI接口带来的高延时，彻底解放SATA时代固态硬盘的极致性能。NVMe具体优势包括：①性能有数倍的提升；②可大幅降低延迟；③NVMe可以把最大队列深度从32提升到64000，SSD的IOPS能力也会得到大幅提升；④自动功耗状态切换和动态能耗管理功能大大降低功耗；⑤NVMe标准的出现解决了不同PCIe SSD之间的驱动适用性问题

除了NVMe和AHCI以外，还有其他一些接口规范，如SCSI（小型计算机系统接口）、SAS（串行连接SCSI）和IDE（集成驱动电子设备）等。

磁盘和磁带的区别
磁盘和磁带都是用于存储数据的存储媒介。虽然它们的基本原理相似，都是利用磁性材料来进行数据存储，但是它们在结构、特性、使用场景等方面有很多区别。
计算机的磁盘和磁带是两种不同的存储设备，它们之间有以下区别：

1. 原理不同：磁盘采用磁性材料记录数字信息，而磁带通过将磁性颗粒沉积在一个塑料基带上来记录信息。

2. 存储容量不同：磁盘的存储容量通常较大，可以存储数百GB或更多数据，而磁带的容量相对较小，通常在几十GB到几百GB之间。

3. 速度不同：由于磁盘是更复杂和精密的设备，在读取和写入数据时更快，而磁带读取和写入速度相对较慢。

4. 使用场合不同：磁盘通常是用于计算机上的主要存储设备，可以运行应用程序和存储用户数据。而磁带通常被用于备份和存档数据，例如文档、音乐和视频等。

磁性材料磁头读写数据的原理：
磁性材料磁头读写数据的原理是利用磁性材料的特性，将电信号转换成磁场，然后利用磁头的读写头部分对磁性材料进行读写操作。在存储介质上，将数据编码成一系列磁性区域，这些区域的磁极性不同，可以表示二进制数字 0 或 1。当数据被写入时，磁头在磁介质表面创建磁场，使其在该区域上保留一个特定的磁极性。当数据需要读取时，磁头会检测磁介质表面的磁场，并将其转换为电信号，进而解码成相应的数字数据。这种操作由磁性材料的导磁性质和磁头的读写特性共同实现。
磁电阻磁头读写数据的原理:
读：磁电阻磁头是一种在硬盘驱动器中广泛使用的数据读写技术。原理是：当硬盘旋转时，磁头感应到磁性介质表面的磁场，而这些磁场的方向是由磁性介质中的数据位控制的。磁电阻磁头具有磁电阻效应，即电阻随磁性介质表面的磁场方向而改变。因此，当磁头通过磁性介质时，它会感应到不同方向的磁场，并随之改变电阻值。这个变化的电阻值可以被转换成数字信号，进而被计算机识别和处理，从而实现数据的读取。

写：在磁头写入数据的过程中，磁头会产生一个较强的磁场，通过磁场的变化，改变了磁介质中的磁区域，使得其磁化方向发生改变，从而实现了数据的写入。
具体来说，磁头在写入数据时，会通过流过导线的电流产生磁场，磁场的方向由电流方向决定。这个磁场会使得磁介质的磁化方向发生改变，从而形成一个新的磁区域，记录了写入的数据信息。
总的来说，磁电阻磁头利用了磁电阻效应的特性，通过产生强磁场来改变磁介质中的磁区域，实现数据的写入。
硬盘和磁盘是一个东西吗?
硬盘和磁盘是不同的东西。硬盘是一种存储设备，是计算机中最重要的存储设备之一，以旋转的磁盘来存储数据。磁盘是一种介质，常用于存储数据，如硬盘、软盘、磁带等都是磁盘的一种形式。所以，硬盘可以说是一种使用磁盘介质的存储设备。
计算机的存储设备：
计算机的存储设备除了硬盘以外，还有许多其他类型的存储设备，包括：

光盘（CD/DVD/Blu-ray）：使用激光来读写数据，常用于音频和视频的存储和分发。
U盘：使用闪存芯片来存储数据，体积小巧，便于携带。
存储卡（SD卡/TF卡）：使用闪存芯片来存储数据，常用于数码相机和手机等便携设备中。
磁带：使用磁性材料来存储数据，常用于大容量数据的备份和归档。

硬盘和软盘的区别：
硬盘和软盘存储数据的原理相似，都是通过读写磁头改变磁盘表面的极性来写入数据，不同的是在结构和外观上存在区别，软盘通常只有一个盘片，由塑料外壳包裹着，而硬盘存在多个盘片和磁头，故在容量上更大，读写速度也更快，软盘是一种比较古老的设备，最早在1967年由IBM公司发明，曾经盛极一时，但是随着发展，已经逐渐被淘汰，现在很少再见到软盘了

光盘和硬盘的不同：
光盘optical disk又称光碟，是1965年由美国发明家詹姆斯.拉塞尔发明，光盘使用光学技术来存储数据。光盘上的数据是通过在盘片表面刻录微小的凹坑来存储的，这些凹坑可以通过激光来读取。
光盘曾经是一种非常流行的存储设备，它能够存储大量数据，并且便于携带。然而，随着技术的发展，更先进的存储设备出现了，如USB闪存驱动器和云存储。这些设备提供了更快的读写速度、更大的存储容量和更方便的使用方式，因此光盘逐渐被淘汰。

以上部分内容参考参考电脑硬盘_百度百科，硬盘-维基百科,硅进磁退_华为企业业务,仅作个人学习之用。

今天的文章计算机的硬盘主要包括_硬盘主要可分为哪几大类分享到此就结束了，感谢您的阅读。