固態硬盤可以取代機械硬盤了嗎？

相信有很多小伙伴已經注意到了，目前市場上很多固態硬盤的價格相比去年又降低了不少。這是由于制造固態硬盤所需的NAND芯片降價導致的。根據集邦咨詢的數據顯示，NAND Flash市場自2022年下半年以來面臨需求逆風，供應鏈積極去化庫存加以應對，此情況導致第四季NAND Flash合約價格下跌20-25%，其中Enterprise SSD（企業級固態硬盤）是下跌最劇烈的產品，跌幅約23-28%。這對于NAND芯片廠商來說并不是什么好消息，但對于普通消費者來說，我們確實能買到更便宜的固態硬盤了。那么降價后的固態硬盤可以取代機械硬盤了嗎？

機械硬盤的優勢：便宜

說起機械硬盤的最大優勢應該就是便宜了。

由于不同店鋪、不同渠道（OEM/零售版）、不同品相（全新/二手）的機械硬盤售價差異較大，因此以上價格信息全部搜集于“西部數據京東自營旗艦店”和“三星存儲京東自營旗艦店”，僅作為價格方面的一個基準參考。

從這些數據中可以看出，1TB這個檔位機械硬盤的價格優勢其實不大。有些1TB固態硬盤（比如臺電、梵想、飛利浦、七彩虹）已經可以在價格上和機械硬盤打的有來有回。但到了2TB及以上的檔位，機械硬盤的價格優勢就很大了。

機械硬盤的劣勢：不適合移動設備使用

在一些論壇上我們可能會看到一些人吐槽 “機械硬盤容易壞”。這個觀點其實不是很嚴謹，嚴格來說應該是機械硬盤用在移動設備上很容易壞。

圖片來源：希捷

這是一張機械硬盤的內部結構圖，當我們需要讀寫數據的時候，磁盤會在電機的驅動下高速旋轉，磁頭則會在磁盤上讀寫相應的數據。這時候如果機械硬盤受到撞擊，那么磁頭很容易在沖擊的影響下把磁盤劃傷，從而造成硬盤的損壞。如果硬盤在非讀寫狀態下受到撞擊，情況會好一些。因為在非讀寫狀態下，磁頭位于磁頭停泊區，與磁盤還是有一定距離的。所以這時候硬盤受到一定的撞擊產生晃動，往往不會造成磁盤損壞。當然，要是撞得太狠該壞還是會壞。

以希捷的這幾款企業級機械硬盤為例，它們在工作狀態（讀/寫）下,抗沖擊強度僅為50Gs。而在非工作狀態下，抗沖擊強度為200Gs。這些數據也可以從側面看出機械硬盤的讀寫狀態下應對撞擊是十分脆弱的。

因此對于機械硬盤來說，如果是通過螺絲、支架固定在家用電腦或者服務器上，其實不容易壞。但如果是用在移動硬盤、筆記本電腦等移動設備上，并且恰好在讀寫數據時“碰撞了一下”，那么機械硬盤就很容易壞了。而固態硬盤因為讀寫過程中不依賴這種機械結構，所以不用擔心這方面的問題。

固態硬盤：隨機讀寫速度快

硬盤的讀寫速度可以大致分成順序讀寫速度和隨機讀寫速度。順序讀寫主要是用于集中且連續的大文件讀寫，比如一個占用空間大小為2G的電影文件。在我們播放或者復制這個電影文件的時候使用的就是順序讀寫。而隨機讀寫則是用于讀取細碎的小文件，比如我們在啟動電腦系統、打開程序、多個程序同時運行的時候就會用到隨機讀寫。

所以對于普通用戶來說，硬盤的隨機讀寫性能更重要。而固態硬盤由于數據存儲原理與機械硬盤不同，其隨機讀寫性能是要遠高于機械硬盤的。

為什么固態硬盤廠商喜歡宣傳順序讀寫速度？

對于硬盤廠商來說，硬盤的順序讀寫速度更重要。因為順序讀寫速度比隨機讀寫速度更大，且更有利于宣傳。而且廠商如果想要提高硬盤的順序讀寫性能，往往只需要在緩存上下一些功夫就可以了。

舉個例子來說，現在我們手里有一塊硬盤。就像其它固態硬盤評測文章一樣，我們在電腦上使用CrystalDiskMark對它的讀寫性能進行一個測試。

為了使測試數據盡可能準確，我們進行了5次測試，測試的數據包大小為64GiB。測試結果顯示：該硬盤的順序讀取速度為22726MB/s，順序寫入速度為53520 MB/s。

我們這里選取了市面上性能較強的固態硬盤——西部數據SN850X 4TB版作為對比。該硬盤順序讀取速度為7300MB/s，順序寫入速度為6600MB/s。也就是說我們這次測試硬盤的順序讀寫速度是西部數據SN850X 4TB版的大約3.11倍，順序寫入速度是西部數據SN850X 4TB版的大約8.11倍。

相信有些“關注細節”的小伙伴已經發現了，我們這次測試的硬盤在軟件上顯示容量為2795 GiB。因此可以推測這塊硬盤的標稱容量（印在包裝上的容量）應該是“3TB”。而3TB這個檔位在固態硬盤中很少見，但在機械硬盤中很常見。所以可能有些小伙伴已經猜到了，我們測試的是一塊機械硬盤。

但如果只有機械硬盤是測不到這個數據的，所以我們通過軟件的方式給這塊機械硬盤加了大概100GB的DDR4內存作為緩存。這樣即使我們測試64GiB的數據包，這些數據其實也都是在緩存里跑。而目前市面上大多數消費級固態硬盤的最大讀寫速度其實都是在“緩存狀態”下跑出來的成績。

目前市面上主流的緩存方案可以分為兩種：獨立緩存與“模擬SLC緩存”。

以三星的980 PRO為例，在官網的宣傳圖上我們可以看到980 PRO上的“大芯片”可以分成3類。最左側銀白色的芯片是主控芯片，是固態硬盤的控制器。中間的是DRAM芯片也就是內存芯片，作為固態硬盤的緩存使用。這里的原理其實和我們直接拉電腦的內存過來當緩存相似，只不過它是通過“硬件”的方式實現。而最右側的是NAND芯片，這個是數據實際存放的地方。像三星980 PRO這種有一個獨立的芯片用于緩存的就是獨立緩存方案了。

另一種緩存方案則是“模擬SLC緩存”，也就是將MLC、TLC、QLC等NAND顆粒模擬成SLC的工作模式，這樣可以在一定范圍內獲得讀寫性能提升。

對于消費級固態硬盤來說使用緩存其實也是一種無奈之舉，畢竟對于普通消費者來說，比起讀寫性能、壽命這些參數，硬盤的價格往往更加重要。

為了使固態硬盤更加便宜，從SLC發展到MLC、TLC、QLC甚至未來的PLC都是必要的，因為只有這樣才能使固態硬盤的價格爆降。但與此同時，固態硬盤的讀寫性能也不能太差，所以像“緩存”這種“花小錢辦大事”的方案就逐漸多了起來。

結語

1、目前機械硬盤在大容量存儲方面價格優勢還是十分明顯的。而對于小容量存儲，固態硬盤與機械硬盤價格差異不大，且固態硬盤有性能優勢。因此對于小容量存儲，固態硬盤更加合適。

2、由于目前大多數消費級固態硬盤順序讀寫速度是在“緩存模式”下測試的，因此在選購硬盤時可以不將“順序讀寫速度”作為關鍵參數進行對比。

3、機械硬盤+緩存>固態硬盤，在技術上很容易實現，但在商業上很尷尬。因為機械硬盤如果要加緩存就只能依靠獨立緩存，也就是說要加一個獨立的“緩存芯片”，那么多一個芯片就多一份成本。如果要追求更好的性能，那這個“緩存芯片”就需要性能強、容量大，那這樣成本就上去了。反之，如果用性能不強、容量不大的“緩存芯片”，那么最終整個硬盤的性能提升也不大。目前業界大多數機械硬盤選擇的“緩存芯片”最終妥協在了幾十至幾百MB的水平上。