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摘要：近年来，固态硬盘在高端PC和工作站上崭露头角，其运行速度与可靠性相比于机械硬盘都有着压倒性的优势，但同价格带来的存储容量相比于机械硬盘却又太低，在短期内并不能完全取代机械硬盘。在这种情况下，我们要选择一种既能够满足家庭用户所需的存储性能，也要保证存储空间的方式，从而达到提升PC机性能的目的。
关键词：PC机；存储系统；机械硬盘；固态硬盘
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）22-0222-03
近年来，CPU、GPU、内存和芯片组的发展突飞猛进，而机械硬盘除了在容量上有着较大幅度的增长外，受限于其内部物理结构，性能发展比较有限。而固态硬盘的工作原理和机械硬盘完全不同，其最大的性能优势就是几乎不存在寻道时间的问题。固态硬盘没有机械结构，发热少，震动和噪音几乎没有，这也是机械硬盘所不能比拟的。
1 家用PC机存储系统的现状
目前大多数普通家庭用户的计算机仍然采用单块机械硬盘。如果机械硬盘没有正确使用，例如：高温环境、震动、磕碰等，很容易出现坏道以及各种故障，严重影响整机运行速度以及数据安全性。虽然很多家庭用户的计算机升级了多核心CPU与大容量的内存，但是计算机性能却没有出现很明显的提升，由于硬盘性能不佳而拖累了计算机整体性能，无法满足用户需求，从而使用户在体验感受上大打折扣。
2 机械硬盘和固态硬盘
2.1机械硬盘的结构与特点
机械硬盘是目前主流的存储方式，其主要由盘片、磁头、主轴、控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等几个部分组成，如图1所示。家用对于磁盘容量的需求并不是很高，通常500GB与1TB都能很好地满足使用需求。目前1TB或不足1TB的机械硬盘都是单碟设计，机械硬盘的特点就是价格便宜，可靠性较高，但运行会产生噪音。
2.2 固态硬盘的结构与特点
固态硬盘内部构造十分简单，如图2所示，其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。采用闪存作为存储介质，读取速度相对机械硬盘更快。固态硬盘不用磁头，寻道时间几乎为0。其抗震性好，无噪音，相比机械硬盘功耗低。
3 机械硬盘和固态硬盘系统测试对比
3.1 windows7开机时间测试
为保证测试环境一致性，安装原版windows7操作系统，并且除开机测试软件外，不安装其他任何软件。开机时间虽然不能完全代表家庭用户在实际使用中的运行速度，但能提供具体的数值参考。
3.2 windows7分级系统对比测试
windows7内置的分级系统虽然无法与专业存储或计算机测试工具媲美，但使用没有难度，只需点击“为此计算机分级”之后等待几分钟即可大概了解计算机运行速度处于什么样的水准，适合家庭用户在升级存储系统之后进行简单的评估。上限为7.9分，分数越高越好。为了保证测试环境一致性，关闭所有运行软件，只运行此评估系统。
3.3 安装程序测试
在安装程序测试环节中，选取《英雄联盟》作为测试对象。测试从安装起到弹出结束界面所需时长，安装包大小约为4GB。
3.4 HDtune硬盘检测工具测试
HDtune是一款小巧易用的硬盘工具软件，其主要功能有硬盘传输速率检测、健康状态检测、温度检测及磁盘表面扫描存取时间、CPU占用率等。本次测试主要测试硬盘读取速度，也就是代表我们日常打开程序的速度，测试不同的组建方式，存储性能会有什么差别。
3.5 Photoshop文件打开测试
在Photoshop文件打开测试环节中，测试一个约为8GB的文件，如图7所示，
双击打开到载入到PS软件直到能够操作的所需时间。此项测试可以更加贴近日常工作，例如修图、制作视频等。对比不同的存储方式在一般工作中性能差别。
3.6 游戏载入测试
在cod10游戏载入测试中，主要考量载入游戏关卡的时间，在测试中我们发现固态硬盘与机械硬盘差别非常明显，这可能是因为游戏载入更多为随机读取而非连续读取性能，RAID0在随机读取性能虽然有提升，但是提升幅度并不大，固态硬盘在随机性能（小文件读写性能）有着先天的优势，所以在载入时间中取得了压倒性的优势。
4 家用PC机存储系统的选择
在家用存储系统中，有两种方案可供家庭用户进行选择。这两种方案虽然成本上相差并不大，但是在实际可用容量与实际体验速度来说有着很大的差别
4.1 RAID0磁盘阵列
某家庭用户需要安装很多应用程序，不仅占用硬盘空间大，且对硬盘读写速度要求也较高，打开、运行程序时经常出现无响应或时间过长的问题，效率低。经常需要拷贝较大文件。现有磁盘空间已经不足，家庭用户希望不仅能够提升硬盘空间，还能够提升硬盘性能。
对于此问题，我们可以采用两块同等容量的机械硬盘组建RAID0磁盘阵列。在理想情况下，两块硬盘组建RAID0有着相比与单块硬盘双倍的读写速度，在拷贝大文件或开启程序时有着较为明显的性能提升，并且不损失硬盘容量。但RAID0的弊端就是对主板芯片组要求较高，必须支持RAID功能。大多数中低端主板不带有此功能。RAID 0在提高性能的同时，并没有提供数据保护功能，只要任何一块硬盘损坏就会丢失所有数据。此方案适用于需要存储空间大的但非关键的数据。
4.2 固态硬盘 机械硬盘应用
家庭用户经常需要运行某些特定的大型应用程序，对存储性能要求较高，现有的机械硬盘无法满足使用需求，希望可以加快应用程序运行速度，提升效率。另外也需要保存一些对存储性能要求不高的数据，例如：文档、照片、游戏。
对于此家庭用戶的要求，由于其经常运行特定的软件，可以选用固态硬盘搭配机械硬盘的方式。此种存储方式无须主板提供RAID功能，但如果想要发挥固态硬盘的性能，主板需载有最新的SATA3接口。目前主流固态硬盘为128GB或256GB，若搭配1TB机械硬盘之后，虽然在容量上不及两块机械硬盘组建RAID0。但存储在固态硬盘上的程序及文件在操作时有着极快的响应。
近年来家用PC机存储系统的选择越来越受人们的重视。从原来选购硬盘仅仅看容量到现在更加关注存储类型、存储性能与存储可靠性。虽然固态硬盘相比于机械硬盘在读写速度上更快，用户使用体验更好，但目前由于价格过高，容量过低，还无法完全取代传统机械硬盘。在未来几年，固态硬盘还将与机械硬盘并存。固态硬盘随着闪存工艺的进步，容量将不断上涨，价格将逐渐下跌，可靠性也越来越高。
参考文献：
[1] 陈震.基于磁盘和固态硬盘的混合存储系统研究综述[J].计算机应用， 2017（5）.
[2] 左天宇.机械硬盘与固态硬盘的介绍与市场情况[J].中国新通信，2017（8）.
[3] 张珮.固态硬盘SSD性能分析及RAID 0方案设计[J].微型机与应用， 2016（6）.
[4] 孙也.固态硬盘性能分析与存储技术研究[J].通讯世界，2015（22）.
[5] 孙瑞.固态硬盘与机械硬盘综合比较探究[J].科技尚品，2016（1）.
【通联编辑：光文玲】
关键词：PC机；存储系统；机械硬盘；固态硬盘
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）22-0222-03
近年来，CPU、GPU、内存和芯片组的发展突飞猛进，而机械硬盘除了在容量上有着较大幅度的增长外，受限于其内部物理结构，性能发展比较有限。而固态硬盘的工作原理和机械硬盘完全不同，其最大的性能优势就是几乎不存在寻道时间的问题。固态硬盘没有机械结构，发热少，震动和噪音几乎没有，这也是机械硬盘所不能比拟的。
1 家用PC机存储系统的现状
目前大多数普通家庭用户的计算机仍然采用单块机械硬盘。如果机械硬盘没有正确使用，例如：高温环境、震动、磕碰等，很容易出现坏道以及各种故障，严重影响整机运行速度以及数据安全性。虽然很多家庭用户的计算机升级了多核心CPU与大容量的内存，但是计算机性能却没有出现很明显的提升，由于硬盘性能不佳而拖累了计算机整体性能，无法满足用户需求，从而使用户在体验感受上大打折扣。
2 机械硬盘和固态硬盘
2.1机械硬盘的结构与特点
机械硬盘是目前主流的存储方式，其主要由盘片、磁头、主轴、控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等几个部分组成，如图1所示。家用对于磁盘容量的需求并不是很高，通常500GB与1TB都能很好地满足使用需求。目前1TB或不足1TB的机械硬盘都是单碟设计，机械硬盘的特点就是价格便宜，可靠性较高，但运行会产生噪音。
2.2 固态硬盘的结构与特点
固态硬盘内部构造十分简单，如图2所示，其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。采用闪存作为存储介质，读取速度相对机械硬盘更快。固态硬盘不用磁头，寻道时间几乎为0。其抗震性好，无噪音，相比机械硬盘功耗低。
3 机械硬盘和固态硬盘系统测试对比
3.1 windows7开机时间测试
为保证测试环境一致性，安装原版windows7操作系统，并且除开机测试软件外，不安装其他任何软件。开机时间虽然不能完全代表家庭用户在实际使用中的运行速度，但能提供具体的数值参考。
3.2 windows7分级系统对比测试
windows7内置的分级系统虽然无法与专业存储或计算机测试工具媲美，但使用没有难度，只需点击“为此计算机分级”之后等待几分钟即可大概了解计算机运行速度处于什么样的水准，适合家庭用户在升级存储系统之后进行简单的评估。上限为7.9分，分数越高越好。为了保证测试环境一致性，关闭所有运行软件，只运行此评估系统。
3.3 安装程序测试
在安装程序测试环节中，选取《英雄联盟》作为测试对象。测试从安装起到弹出结束界面所需时长，安装包大小约为4GB。
3.4 HDtune硬盘检测工具测试
HDtune是一款小巧易用的硬盘工具软件，其主要功能有硬盘传输速率检测、健康状态检测、温度检测及磁盘表面扫描存取时间、CPU占用率等。本次测试主要测试硬盘读取速度，也就是代表我们日常打开程序的速度，测试不同的组建方式，存储性能会有什么差别。
3.5 Photoshop文件打开测试
在Photoshop文件打开测试环节中，测试一个约为8GB的文件，如图7所示，
双击打开到载入到PS软件直到能够操作的所需时间。此项测试可以更加贴近日常工作，例如修图、制作视频等。对比不同的存储方式在一般工作中性能差别。
3.6 游戏载入测试
在cod10游戏载入测试中，主要考量载入游戏关卡的时间，在测试中我们发现固态硬盘与机械硬盘差别非常明显，这可能是因为游戏载入更多为随机读取而非连续读取性能，RAID0在随机读取性能虽然有提升，但是提升幅度并不大，固态硬盘在随机性能（小文件读写性能）有着先天的优势，所以在载入时间中取得了压倒性的优势。
4 家用PC机存储系统的选择
在家用存储系统中，有两种方案可供家庭用户进行选择。这两种方案虽然成本上相差并不大，但是在实际可用容量与实际体验速度来说有着很大的差别
4.1 RAID0磁盘阵列
某家庭用户需要安装很多应用程序，不仅占用硬盘空间大，且对硬盘读写速度要求也较高，打开、运行程序时经常出现无响应或时间过长的问题，效率低。经常需要拷贝较大文件。现有磁盘空间已经不足，家庭用户希望不仅能够提升硬盘空间，还能够提升硬盘性能。
对于此问题，我们可以采用两块同等容量的机械硬盘组建RAID0磁盘阵列。在理想情况下，两块硬盘组建RAID0有着相比与单块硬盘双倍的读写速度，在拷贝大文件或开启程序时有着较为明显的性能提升，并且不损失硬盘容量。但RAID0的弊端就是对主板芯片组要求较高，必须支持RAID功能。大多数中低端主板不带有此功能。RAID 0在提高性能的同时，并没有提供数据保护功能，只要任何一块硬盘损坏就会丢失所有数据。此方案适用于需要存储空间大的但非关键的数据。
4.2 固态硬盘 机械硬盘应用
家庭用户经常需要运行某些特定的大型应用程序，对存储性能要求较高，现有的机械硬盘无法满足使用需求，希望可以加快应用程序运行速度，提升效率。另外也需要保存一些对存储性能要求不高的数据，例如：文档、照片、游戏。
对于此家庭用戶的要求，由于其经常运行特定的软件，可以选用固态硬盘搭配机械硬盘的方式。此种存储方式无须主板提供RAID功能，但如果想要发挥固态硬盘的性能，主板需载有最新的SATA3接口。目前主流固态硬盘为128GB或256GB，若搭配1TB机械硬盘之后，虽然在容量上不及两块机械硬盘组建RAID0。但存储在固态硬盘上的程序及文件在操作时有着极快的响应。
近年来家用PC机存储系统的选择越来越受人们的重视。从原来选购硬盘仅仅看容量到现在更加关注存储类型、存储性能与存储可靠性。虽然固态硬盘相比于机械硬盘在读写速度上更快，用户使用体验更好，但目前由于价格过高，容量过低，还无法完全取代传统机械硬盘。在未来几年，固态硬盘还将与机械硬盘并存。固态硬盘随着闪存工艺的进步，容量将不断上涨，价格将逐渐下跌，可靠性也越来越高。
参考文献：
[1] 陈震.基于磁盘和固态硬盘的混合存储系统研究综述[J].计算机应用， 2017（5）.
[2] 左天宇.机械硬盘与固态硬盘的介绍与市场情况[J].中国新通信，2017（8）.
[3] 张珮.固态硬盘SSD性能分析及RAID 0方案设计[J].微型机与应用， 2016（6）.
[4] 孙也.固态硬盘性能分析与存储技术研究[J].通讯世界，2015（22）.
[5] 孙瑞.固态硬盘与机械硬盘综合比较探究[J].科技尚品，2016（1）.
【通联编辑：光文玲】