孫維波

【摘 要】對(duì)比了固態(tài)硬盤和機(jī)械硬盤的各種指標(biāo)，簡(jiǎn)述了在高校公共機(jī)房中固態(tài)硬盤是否可以取代機(jī)械硬盤。

【關(guān)鍵詞】固態(tài)硬盤；機(jī)械硬盤；高校機(jī)房

自固態(tài)硬盤問(wèn)世以來(lái)，對(duì)固態(tài)硬盤何時(shí)能取代機(jī)械硬盤的評(píng)論甚囂塵上。筆者所在的青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院明年也需為計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室更新設(shè)備，借此機(jī)會(huì)筆者結(jié)合在工作中遇到的實(shí)際情況談一談自己對(duì)高校公共機(jī)房中固態(tài)硬盤是否可以取代傳統(tǒng)機(jī)械硬盤的一些看法。

1 組成結(jié)構(gòu)

固態(tài)硬盤（Solid State Drives）簡(jiǎn)稱SSD，基本上是由閃存芯片+主控芯片+緩存芯片+PCB板+接口組成，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是在一塊PCB板上焊接上芯片、接口等元器件，其中并沒(méi)有什么復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)。

機(jī)械硬盤是由盤片+磁頭+盤片轉(zhuǎn)軸+控制電機(jī)+磁頭控制器+數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器+接口+緩存等幾個(gè)部分組成，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

從組成結(jié)構(gòu)上可以看出，機(jī)械結(jié)構(gòu)越復(fù)雜意味著對(duì)運(yùn)行環(huán)境的要求更高，目前高校的公共機(jī)房環(huán)境一般都符合《計(jì)算機(jī)場(chǎng)地通用規(guī)范》的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT2887—2011，因此硬盤會(huì)處于一個(gè)良好的運(yùn)行環(huán)境中，符合固態(tài)硬盤與機(jī)械硬盤的最優(yōu)運(yùn)行環(huán)境。

2 工作原理

機(jī)械硬盤中所有的盤片都裝在一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上，每張盤片之間是平行的，在每個(gè)盤片的存儲(chǔ)面上都有一個(gè)磁頭，所有的磁頭都聯(lián)接在一個(gè)磁頭控制器上，由磁頭控制器控制各個(gè)磁頭的運(yùn)動(dòng)。磁頭沿盤片的半徑方向移動(dòng)，而盤片進(jìn)行每分鐘幾千轉(zhuǎn)的高速旋轉(zhuǎn)，磁頭可以定位在盤片的指定位置上進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫操作。信息通過(guò)離磁性表面很近的磁頭，由電磁流來(lái)改變極性方式寫到盤片上，同時(shí)信息也可以通過(guò)相反的方式進(jìn)行讀取。

固態(tài)硬盤的信息存儲(chǔ)介質(zhì)為芯片，而芯片的最小存儲(chǔ)單元是晶體管（對(duì)應(yīng)機(jī)械盤片中的一個(gè)bit的存儲(chǔ)單元）在存儲(chǔ)單元晶體管的柵中，注入不同數(shù)量的電子，通過(guò)改變柵的導(dǎo)電性能，改變晶體管的導(dǎo)通效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同狀態(tài)的記錄和識(shí)別。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，固態(tài)硬盤的寫入，就是改變晶體管中柵里面的電子數(shù)目的過(guò)程；讀取，就是向晶體管施加電壓，獲得不同的導(dǎo)通狀態(tài)，對(duì)應(yīng)識(shí)別存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的過(guò)程。

3 訪問(wèn)速度

目前比較主流的機(jī)械硬盤的轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)/分，公共機(jī)房可能采用的1T存儲(chǔ)容量的機(jī)械硬盤的讀取速度為90-190MB/秒，寫入速度為70-150MB/秒，存儲(chǔ)時(shí)間12-14ms。

固態(tài)硬盤因?yàn)樾酒?、主控等原因讀寫速度差異較大，以公共機(jī)房可能采用的120G-240G容量的低端固態(tài)硬盤為例，讀取速度為200-500MB/秒，寫入速度為180-250MB/秒，存取時(shí)間0.1ms。

4 存儲(chǔ)容量與成本

目前高校公共機(jī)房用的機(jī)械硬盤存儲(chǔ)容量一般為1T、2T，售價(jià)300-600元不等。每GB容量?jī)r(jià)格約為0.3元。而存儲(chǔ)容量為120G、240G固態(tài)硬盤的售價(jià)250-700元不等，每GB容量?jī)r(jià)格約為2.5元。

但是，在日常使用中可以發(fā)現(xiàn)，以筆者所在高校的公共機(jī)房為例，公共機(jī)房實(shí)際上對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求并不大， 大部分?jǐn)?shù)據(jù)是存儲(chǔ)在專業(yè)服務(wù)器上的，而數(shù)量占絕大多數(shù)的普通電腦搭配的500G機(jī)械硬盤，其實(shí)際使用容量為65G（包括15G的操作系統(tǒng)和50G的軟件），其余部分一直處于閑置狀態(tài)。

5 噪音與功耗

由于固態(tài)硬盤沒(méi)有散熱風(fēng)扇和機(jī)械馬達(dá)，所以運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)有噪音，而機(jī)械硬盤會(huì)隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)噪音問(wèn)題也會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。

在功耗上，固態(tài)硬盤也要比機(jī)械硬盤低。

6 故障率

根據(jù)法國(guó)Hardware.fr網(wǎng)站 2015年的硬件返修報(bào)告

7 使用壽命

數(shù)據(jù)公司Crashplan于2012年發(fā)布了一份《存儲(chǔ)介質(zhì)使用壽命情況》的分析報(bào)告，在報(bào)告中可以看出：在常規(guī)使用條件下，機(jī)械硬盤的平均使用壽命為34年，而固態(tài)硬盤的平均使用壽命為51年。

8 抗震能力

固態(tài)硬盤內(nèi)部不存在機(jī)械結(jié)構(gòu)，因此不怕碰撞、沖擊、震動(dòng)。

機(jī)械硬盤工作中是以幾千轉(zhuǎn)每分鐘的轉(zhuǎn)速在高速旋轉(zhuǎn)，遭到碰撞時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失甚至硬盤損壞。

9 開(kāi)機(jī)時(shí)間、軟件啟動(dòng)時(shí)間、軟件加載數(shù)據(jù)時(shí)間

筆者用來(lái)測(cè)試的電腦為DELL OPTIPLEX 380，Intel E8400 CPU，4G內(nèi)存，Nvidia GeForce 310顯卡，屬于低端型配置。測(cè)試用硬盤為：固態(tài)硬盤金士頓120G，機(jī)械硬盤西數(shù)500G。

測(cè)試時(shí)間取10次平均時(shí)間：

同時(shí)，在軟件運(yùn)行使用過(guò)程中，機(jī)械硬盤存在明顯的卡頓情況，而固態(tài)硬盤運(yùn)行比較流暢。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，固態(tài)硬盤的單GB成本會(huì)越來(lái)越低，讀寫速度也會(huì)越來(lái)越快，相對(duì)于技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到極限的機(jī)械硬盤，固態(tài)硬盤代表著存儲(chǔ)介質(zhì)的新的前進(jìn)方向，目前唯一制約固態(tài)硬盤推廣使用的就是它過(guò)高的成本。而在高校公共機(jī)房中，根據(jù)實(shí)際使用情況，傳統(tǒng)機(jī)械硬盤的大容量并未得到充分的利用，而同等價(jià)位的固態(tài)硬盤在滿足存儲(chǔ)需求的前提下還能夠大幅提升計(jì)算機(jī)的整體運(yùn)行速度。所以，在高校公共機(jī)房這種不依賴大容量存儲(chǔ)的環(huán)境下，固態(tài)硬盤完全可以取代機(jī)械硬盤，從而更為高效地輔助教學(xué)科研工作。endprint