10年前，说固态硬盘会取代机械硬盘可能被笑为天方夜谭，10年后的今天你电脑若不装个固态硬盘都不好意思跟邻居打招呼。近日更是盛传微软将对机械硬盘痛下杀手，2023年Windows11系统只支持在固态硬盘安装，原因在于“老态龙钟”的机械硬盘不足200MB/s的读写速度过于拉胯，而最新的M.2 NVMe固态硬盘读写速度普遍超过3000MB/s，两者的使用体验可谓天差地别，尤其是固态硬盘开机秒进系统让人直喊“真香”。
如果传闻为真，消费级机械硬盘这匹倔强的“骆驼”将被彻底压垮，从此被打入NAS、移动硬盘和监控设备的“冷宫”。那么问题来了：
01 为何固态硬盘比机械硬盘更快？
0机械结构，存储原理更先进
机械硬盘容量在近年达到顶峰，但读写速度已无法继续提升，即使SATA3接口的消费级机械硬盘，实测最高读写速度往往也不超过200MB/s。从原理看，机械硬盘（HDD）采用旋转磁盘+磁头的全机械结构，工作时磁头要先寻找数据所在的磁道（即为寻道时间），再等该磁道上的数据扇区旋转到磁头下（即为潜伏时间），才能完成数据的读取。由于盘片是单向旋转，因此7200转的硬盘性能要优于5400转的产品，而性能更高服务器机械硬盘转速通常为10000转或15000转。
固态硬盘结构上看就是一堆芯片和电子元器件的集合，在核心部件FlashNAND颗粒中数据也是存放在一个个“小格子”中，但非易失性半导体芯片的全电子工作方式带来极快的数据访问时间（即寻道时间和潜伏时间之和）。据测试固态硬盘正常访问速度基本都在0.1ms以下，NVMe接口甚至能低到0.03ms，而机械硬盘则要达到十几个ms，可见速度快是固态硬盘的“先天优势”。
对于机械硬盘来说，想提高容量，除了提高单碟的存储密度就是增加磁盘的数量。固态硬盘也有异曲同工之处，虽然现代的TLC NAND颗粒已经实现了较高的单芯片存储密度，但一些高容量的固态硬盘搭载多个NAND颗粒并以Raid模式来工作，在实现高容量的同时还带来更快的速度的BUFF。除此之外，大容量的固态硬盘可用于OP的空间和模拟SLC工作模式的容量空间也会越大，同时数据在写入时不需要做过多的GC，在进一步提升性能的同时还能带来更高的理论写入寿命，因此购买固态硬盘建议“一步到位”，直接下手容量更高的版本。
打破接口瓶颈，PCIe更具优势
如果说访问时间是制约硬盘性能的内部因素，接口速率就是外部因素。早期的IDE硬盘接口最高只有133MB/s的传输速率，而SATA3的则提升至6Gbps（换算过来相当于750MB/s）。但机械硬盘由于原理上的先天不足，不足200MMB/s的读写速率使得绝大部分的带宽处于过剩状态，而SATA3固态硬盘读取速度往往能达到400MB/s以上，可见SATA3接口带宽已经严重制约固态硬盘性能的提升，因此M.2NVMe接口的产品成为了时下主流，常见的2280规格身形更仅有内存的一半大小。
和SATA接口走南桥相比，M.2NVMe接口走的是PCIe通道，NVMe固态硬盘不仅能与CPU直接通信，HMB技术还能将系统的内存划为缓存来使用，因此性能相对于SATA接口效能更高。PCIe3.0固态硬盘的理论传输速率可达3000MB/s以上，而PCIe4.0固态硬盘速率更能达到4000MB/s以上，以比较热门的影驰名人堂HOFPro20 M.2 PCIe4.0固态硬盘为例，2TB版本理论读写性能可达5000MB/s和4400MB/s，实测可达到4900MB/s和4300MB/s以上，高端的HOFEXTREME 2TB固态硬盘实测更高达7200MB/s和6800MB/s以上。
值得一提的是，最新的次时代游戏主机索尼PS5和微软XBOX均配备M.2NVMe PCIe4.01TB容量固态硬盘，因此可以选择市面上的PCIe4.0固态硬盘为它们扩容。之前文章我们就为大家带来影驰名人堂HOFPro 201TB固态硬盘为PS5扩容的保姆级教程，在游戏中基本体验不到与内置硬盘的性能差别，但是写入性能却不逊于内置硬盘，有效降低游戏转移和安装的时间，高效的散热片更能保证其在PS5狭窄的硬盘仓中长时间稳定运行。
02 为何加装固态硬盘比升级内存性能提升更明显？
十年前，固态硬盘容量基本仅够安装操作系统，价格也高高在上，因此“扩内存”还是“加固态”也成为当时的热门话题。细心的同学可以发现，当我们在玩大型游戏的时候，电脑的硬盘指示灯会出现频闪甚至常亮的现象。是不是很好奇为何玩游戏我们的硬盘会抗议？
一方面，现在的游戏的材质包越来越大、细碎文件越来越多，加载场景的时候机械硬盘使出了“洪荒之力”但仍力不从心；另一方面是系统的页面文件在作怪。Windows系统的内存分配机制是将内存尽量优先分配给活动进程，其余的进程则挂起“待命”。如果出现物理内存不足，就把这些挂起进程的内存空间以交换文件的形式保存在硬盘上，就是所谓的“页面文件”(Pagefile)。由于多数PC的物理内存是远远不够用的，因此系统的虚拟内存机制还会使用页面文件一部分来充当活动进程的扩展内存空间。
如果运行的程序或游戏需要更多内存或者同时运行多个程序，页面文件的读写更加频繁。由于机械式硬盘孱弱的读写速度远远不及内存，页面文件的不断读写就会出现系统拖慢、卡顿的情况，终于明白为何此时硬盘灯是疯狂闪烁甚至常亮了吧？而固态硬盘强大的I/O性能极大提升页面文件的读写速度，对于系统性能的提升可谓立竿见影，游戏的加载时间更是从几分钟缩短到几十秒。
可见，机械硬盘才是PC性能“木桶”中的那根短板，更换固态硬盘才是提升系统性能最直接、也是性价比最高的升级方式。当前M.2NVMe PCIe4.0固态硬盘价格逐渐走低，例如影驰名人堂HOFPro 201TB当前售价799元，折算1GB不足8毛钱。随着PCIe5.0普及在即，PCIe4.0固态硬盘将很快取代PCIe3.0产品成为消费市场主流，但购买前一定要确认自己主板是否支持。
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