linux 硬盘相关概念

硬盘

硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件,作用是在硬盘缓存和主机内存之间传输数据。不同的硬盘接口决定着硬盘与计算机之间的连接速度,在整个系统中,硬盘接口的优劣直接影响着程序运行速度快慢和系统性能好坏。

1. IDE接口

般的计算机,硬盘接口都是IDE或SATA的,IDE出现的比较早,SATA则出现的比较晚。以前,很多硬盘都是IDE接口的;而现在,硬盘接口几乎SATA是标配置,市场上几乎没有IDE接口的硬盘了。

优点:该接口的硬盘价格低廉、兼容性强、性价比高。

缺点:数据传输速度慢、线缆长度过短、连接设备少、不支持热插拔、、接口速度的可升级性差。

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IDE接口

左边电源接口,中间是跳线,用来设置主从盘的,右边是数据线

其实,你在购买电源的时候,会看到也会看到如下图白色的插口。

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2. SATA接口

SATA采用串行连接方式,串行ATA总线使用嵌入式时钟信号,具备了更强的纠错能力,与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动矫正,这在很大程度上提高了数据传输的可靠性

现在一般接口都是SATA接口,之所以能够取代IDE接口,是应为SATA接口的性能比IDE接口的性能好的多,速度也大大超过IDE接口,还支持热拔插。如果您的主板比较古董,可以通过转换设备进行转换。

SATA接口目前是市场的主流,我们使用的计算机多数也是SATA接口的,这里着重说下SATA接口。

目前 SATA接口,有1.0、2.0、3.0三个版本,版本号越大,出现的时间就越晚;性能就越好,主要是数据传输速率更快。SATA接口的版本是向下兼容的,高版本的SATA接口兼容低版本的SATA接口。有些SATA硬盘提供了跳线,跳线设置不同,同一块硬盘的SATA接口版本号就不同(主要是数据传输的速率不同)

SATA接口的实际传输速率需要主板的支持。

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SATA接口硬盘在外观上和IDE硬盘有很大不同,左边是电源,右边数据线。右边比较宽的是跳线接口,有的硬盘会有,有的硬盘没有,SATA硬盘主从盘设置是在bois,这里的跳线主要设置SATA的传输速率的。现在有些SATA硬盘,也出现了新的固件接口。

3. mSATA接口

该接口是主要是用在笔记本上: 比如商务本,超极本,主流笔记本等。现在主流笔记本接口SATA接口的SATA3版本

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4. M.2接口

M.2接口,是Intel推出的一种替代mSATA新的接口规范。

M.2接口是为超极本(Ultrabook)量身定做的新一代接口标准,以取代原来的mSATA接口。无论是更小巧的规格尺寸,还是更高的传输性能,M.2都远胜于mSATA。

M.2接口一般分为两种,在购买M.2 SSD的时候是需要注意内部协议的。一种是走传统的SATA AHCI协议,与普通SATA固态硬盘性能没有差别;另一种则是使用全新的NVMe协议,可以提供SSD高达3000MB/s以上的性能,可谓天差地别。

这里着重说下固态硬盘的AHCI协议和NVMe协议

SSD(固态硬盘)最为主流的传输协议有两种。一种是AHCI协议,另一种是NVMe协议。

AHCI,全称为串行ATA高级主控接口/高级主机控制器接口,它允许存储驱动程序启用高级串行ATA功能。

我们在使用SATA SSD的时候,一定要在主板设置中开启AHCI模式。

这是因为,开启AHCI模式后,能够大幅缩短SSD无用的寻道次数和缩短数据查找时间,这样能让多任务下的SSD能够发挥全部的性能和效应。根据相关性能测试,在AHCI模式开启后,大约增加30%的SSD读写性能。

但是随着SSD的性能逐步增强,这些标准也成为了限制固态硬盘的一大瓶颈,专为机械硬盘而设计的AHCI标准并不太适合低延时的固态硬盘。

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另外一个传输协议,代表着未来性能走向的NVMe协议。

所谓NVMe协议,在于充分利用PCI-E通道的低延时以及并行性,,在可控制的存储成本下,极大的提升SSD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SSD的极致性能。

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由于闪存颗粒和主控的原因,M.2 NVMe协议的固态硬盘价格都特别高,比SATA协议的固态硬盘高出一倍左右的价格,所以大家在选择的时候一定要按需购买,根据自己电脑的配置以及需求来选购相应等级的固态硬盘,不然机会造成性能浪费哦。

 

 

不同接口的速度对比:

首先以我们最常见到的接口SATA为例。SATA通过更快的传输速度在几年内就干掉了IDE,成为了如今市场主流。其接口速度有SATAI(150MB/s)、SATAII(300MB/s)和SATAIII(600MB/s),虽然这个速度对于机械硬盘来说已经绰绰有余了,即使是高达万转以上的高阶机械硬盘,持续传输速度也无法超越100MByte/s。但是对于固态硬盘来说还是显得不够用。

因此一系列新的接口产生了。首先是PCI-E,虽然PCI-E最早出现是在主板上,用来装独立显卡用。但是如今也被用来作为硬盘接口,比起PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构,每个设备都有自己的专用连接,不需要向整个总线请求带宽,而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率,达到PCI所不能提供的高带宽。同时也远高于SATAIII接口。PCI-E的传输速度根据总线位宽不同而有所差异,包括x1、x4、x8以及x16。其中X1的传输速度为250MB/s,而X16就是等于16倍于X1的速度,即是4GB/s。与此同时,PCI-E总线支持双向传输模式,还可以运行全双工模式,它的双单工连接能提供更高的传输速率。

另外,由于采用PCI-E接口的固态硬盘的性能相对SATA3固态硬盘要强大很多,所以价格相对比较贵。

此外为了追求更快的速度,Intel推出了应用于超极本的M.2。M.2接口,是Intel用于替代MSATA新的接口规范。与MSATA相比,M.2具有较强的速度优势。M.2接口有两种类型:Socket 2和Socket 3,其中Socket2支持SATA、PCI-E X2接口,而如果采用PCI-E ×2接口标准,最大的读取速度可以达到700MB/s,写入也能达到550MB/s。而其中的Socket 3可支持PCI-E ×4接口,理论带宽可达4GB/s。

最后我们再来说说U.2。什么是U.2接口?U.2接口又称SFF-8639接口,是由固态硬盘形态工作组织(SSD Form Factor Work Group)推出的接口规范。U.2不但能支持SATA-Express规范,还能兼容SAS、SATA等规范。U.2可以用到4条PCI-E通道,也就是说它的最高理论数据传输速度,可接近4GB/s。

不过有一点需要注意的是,硬盘接口速度是传输线路理论上可以支持的最大传输速度。但这并不意味着硬盘在任何条件下的传输速度值都是固定的,相反实际上的传输速度往往要比理论值偏低。这是由于受加工工艺以及工作环境限制的原因。举个例子,你回家所需要的时间在各种条件理想的情况下是1个小时,但是实际上由于会受道路交通以及天气等因素影响,往往需要不止一个小时。

 

按制作工艺分 硬盘分为固态硬盘、机械硬盘、混合硬盘

固态硬盘(SSD):

用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘,由控制单元和存储单元(FLASH芯片、DRAM芯片)组成。固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同,在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致。被广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空、导航设备等领域。

 

机械硬盘(HHD):

机械硬盘(HDD)是由盘片,盘片转轴及控制电机,磁头,磁头控制器,数据转换器,接口,缓存等几个部分组成。机械硬盘是磁碟型的,数据储存在磁碟扇区里。

很多人会分不清固态硬盘和机械硬盘,两者区别很多,固态硬盘在传输速度上有很多的优势,无噪音而读写速度快,防震动,发热量低,而且还轻便,但有很多缺点,硬盘损坏,数据不能恢复,容量,并且pe写入次数有限,所以硬盘寿命会比机械硬盘更低;而机械硬盘的优点是寿命长,可以无限次复写,数据储存稳定,硬盘损坏可做数据恢复,但缺点就是噪音大,发热量高,也不好携带,特别是在高速旋转过程中盘片和磁头碰撞更容易造成数据受损,而固态硬盘就没有这个问题,所以一般会选择固态硬盘做系统盘,机械硬盘做仓库盘的组合。

 

混合硬盘(HDD)

混合硬盘是一块基于传统机械硬盘诞生出来的机械+闪存颗粒混合的硬盘,除了机械硬盘必备的碟片、马达、磁头等等,还内置了NAND闪存颗粒,这颗颗粒将用户经常访问的数据进行储存,可以达到如固态硬盘效果的读取性能 。混合硬盘优点是读写速度比机械快,略次于固态。储存空间较大,但价格略贵,发热大,噪音大,抗震性能弱,所以混合盘是作为机械到固态中间的一个过渡产品出现的,只是缓存上有一些不同,其它没什么特别的。

 

 

不同和制作工艺和不同接口 可以互相组合,用户在满足自己速度需求的前提下,选合适的就可以了。