电脑存储设备,固态硬盘介绍,usb接口

发布于:2024-06-11 ⋅ 阅读:(17) ⋅ 点赞:(0)

简介

存储设备分为两大类主存和辅存,另外还有专门提供存储服务的网络存储

主存储器

  1. 随机存取存储器(RAM, Random Access Memory)
    • 特点:高速、易失性存储器,断电后数据丢失。
    • 用途:临时存储正在使用的数据和程序,提高系统运行速度。
    • 类型
      • DRAM(Dynamic RAM):常见类型,需要定期刷新以保持数据。即内存条
      • SRAM(Static RAM):速度更快,不需要刷新,但更昂贵,主要用于CPU中的缓存。
  2. 只读存储器(ROM, Read-Only Memory)
    • 特点:非易失性存储器,断电后数据不会丢失。
    • 用途:存储固件(如计算机的BIOS)和不可更改的数据。
    • 类型
      • PROM(Programmable ROM):可编程一次。
      • EPROM(Erasable PROM):可紫外线擦除和重新编程。
      • EEPROM(Electrically Erasable PROM):可电擦除和重新编程。

辅助存储器

这里主要介绍固态硬盘和U盘

  1. 机械硬盘(HDD, Hard Disk Drive)
    • 特点:机械结构,磁性存储,容量大,成本低,但速度较慢。
    • 用途:主要用于长期存储大量数据。
    • 工作原理:通过旋转磁盘和磁头的读写操作存取数据。
  2. 固态硬盘(SSD, Solid State Drive)
    • 特点:无机械部件,基于闪存技术,速度快,抗震性好,价格较高。
    • 用途:替代传统硬盘,提高系统性能和启动速度。
    • 类型
      • SATA SSD:使用SATA接口,速度相对较慢。
      • NVMe SSD:使用PCIe接口,速度更快。
  3. U盘(USB Flash Drive)
    • 特点:便携式、基于闪存技术、通过USB接口连接。
    • 用途:临时存储和传输数据。
  4. 光盘存储设备
    • CD(Compact Disc):用于音乐和数据存储,容量约700 MB。
    • DVD(Digital Versatile Disc):用于视频和数据存储,容量为4.7 GB(单层)或8.5 GB(双层)。
    • Blu-ray Disc:用于高清视频和数据存储,也就是蓝光碟片,容量为25 GB(单层)或50 GB(双层)。
  5. 磁带存储设备
    • 特点:容量大,成本低,速度慢,主要用于数据备份和归档。
    • 用途:长期数据存储,企业级备份解决方案。
  6. 存储卡
    • SD卡(Secure Digital Card):广泛用于数码相机、智能手机等。
    • microSD卡:体积更小,广泛用于智能手机和平板电脑。

网络存储设备

  1. 网络附加存储(NAS, Network Attached Storage)
    • 特点:通过网络提供存储服务,易于共享和管理。
    • 用途:家庭和小型企业的数据存储和共享。
  2. 存储区域网络(SAN, Storage Area Network)
    • 特点:高性能存储网络,通常用于大型企业。
    • 用途:提供集中式存储管理和高性能数据访问。

内存条

内存条,即内存DRAM,主要衡量标准是内存颗粒的好坏,体现为内存频率的高低,但内存频率对使用体验影响没有那么大,受cpu限制,而且不同的内存的频率都没有太大的变化,所以简要了解。

另外,同样的内存需求,如16GB,最好使用2*8GB,就可以拥有两倍的内存带宽

我们常见的DDR3和DDR4是两代不同的动态随机存取内存(DRAM)技术

DDR3

  • 频率:常见频率范围为800 MHz至2133 MHz。
  • 电压:工作电压为1.5V,低电压版本(DDR3L)为1.35V。
  • 时序:较低频率内存的时序较短,常见的CL值为9-11。
  • 带宽:每引脚最大数据传输速率为2133 MT/s(百万次传输每秒)。
  • 容量:单个内存条最大容量通常为8GB或16GB。
  • 物理尺寸:标准的DIMM(Dual Inline Memory Module)尺寸。
  • 功耗更高

DDR4

  • 频率:常见频率范围为2133 MHz至3200 MHz及以上。
  • 电压:工作电压为1.2V,低电压版本(DDR4L)为1.05V。
  • 时序:虽然时序值(如CL值)较高,但整体延迟时间更短,常见的CL值为15-19。
  • 带宽:每引脚最大数据传输速率为3200 MT/s及以上。
  • 容量:单个内存条最大容量通常为16GB、32GB甚至更高。
  • 物理尺寸:与DDR3相似,但引脚排列和间距不同。
  • 价格更高

固态硬盘

硬盘大小

买到的硬盘大小插到电脑上为什么会变小?由两个方向的原因

表面原因

这也是最常见的原因,即单位换算

所示硬盘厂商的大小是按十进制,而操作系统是2进制

于是只能用1024来表示1000

于是硬盘大小1TB实际上在操作系统上是 $
\frac{10004}{10243} = 931. 32\text{GiB}$

实际原因

因为固态硬盘颗粒擦写的次数过多,就会导致性能下降。于是固态硬盘的主控就需要对空间进行优化,让所有颗粒的负载均衡。同时需要进行垃圾回收,所以需要一个中转站,所以预留了这一部分空间便于执行操作

传输速率

传输速率主要有下面三个原因影响

总线 硬件与cpu交互数据的途径,由主板提供,总线时间单位里能传输的数据量为带宽,限制传输速度的最主要因素,下面是各协议的速度上(在windows系统上的显示)

  • SATA 550MB/s
  • 大部分为PCIe3.0*4=4GB/s,PCIe4.0*4=8GB/s,PCIe的接口长度跟传输速率成正比,显卡一般使用PCIe*16

协议 规矩,即如何识别对方,如何建立连接,数据编码解码方式,电压电流等,早期的IDE已经淘汰,后面不涉及。不同的协议有不同的传输速度

接口 用来硬盘,跟带宽一样限制速度

  • SATA为传统比较慢的接口
  • M2一般为民用的,PCIe一般是超高性能的硬盘
  • SAS是升级版的SATA,同时支持一个分流到多个,能够满足低速率,多硬盘的服务器需求。而U2是升级版的SCSI,兼容PCIe。二者都能向下兼容SAS

总线做媒介,协议做沟通,物理接口做连接

现目前市面上的接口如下,其中SCSI协议为服务器用

harddisk.png

这些接口基本都是分为两部分,一方面是为了安装时防傻不防呆

而如sata,两部分分别传输电能和数据,而m2的金手指同时承担数据和输电功能

U盘

USB闪存盘(USB Flash Drive),与前面固态硬盘的各种接口相比,u盘的接口就只有一个,但是却有各种各种不同的版本

USB接口

形状

USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)是一种用于连接计算机及其外部设备的标准接口。它广泛应用于计算机、智能手机、外设(如鼠标、键盘、打印机)、存储设备(如U盘、外置硬盘)等。以下是USB接口的几种主要版本及其特点:

usb.jpg

USB Type-A

  • 最常见的USB接口类型
  • 常用于计算机和大多数外围设备

USB Type-B

  • 通常用于打印机和其他大型设备
  • 有多个变种,如标准B型、迷你B型和微型B型

USB Type-C

  • 新一代USB接口,支持正反插拔,是未来的趋势
  • 支持更高的传输速率和功率传输(最高可达100W)
  • 用于现代的智能手机、笔记本电脑及其他设备,但我们使用的C口很多都是被魔改了的,效率可能比标准的会低一些

USB Mini

  • 较小的接口,主要用于早期的便携设备
  • 包括Mini-A和Mini-B

USB Micro

  • 较Mini更小的接口,广泛用于智能手机、平板电脑等
  • 包括Micro-A和Micro-B

USB Micro-B SuperSpeed

  • 包括一个标准Micro-B接口部分和一个额外的扩展部分(共计10个引脚)。
  • USB Micro-B SuperSpeed接口向下兼容USB 2.0 Micro-B接口,可以使用相同的插头进行连接,但只能达到USB 2.0的速度。
  • 应用于移动硬盘,便携式SSD,高速存储卡读卡器,一些现代智能手机和平板电脑(虽然大多数新设备转向USB Type-C)

版本

USB 1.0/1.1

  • 发布年份:1996年(1.0),1998年(1.1)
  • 最大传输速率:1.5 Mbit/s(低速),12 Mbit/s(全速)

USB 2.0

  • 发布年份:2000年
  • 最大传输速率:480 Mbit/s(高达60 MB/s)
  • 向下兼容USB 1.x

USB 3.0

  • 发布年份:2008年
  • 最大传输速率:5 Gbit/s(高达625 MB/s)
  • 向下兼容USB 2.0
  • 特点:蓝色插头,增加了更多的引脚以提高传输速度,但有些笔记本为了美观,颜色并不是黑色,需要看引脚数来确定。

USB 3.1

  • 发布年份:2013年
  • 最大传输速率:10 Gbit/s(高达1250 MB/s)
  • 向下兼容USB 3.0和USB 2.0
  • 包括USB 3.1 Gen 1(与USB 3.0相同,5 Gbit/s)和USB 3.1 Gen 2(10 Gbit/s)

USB 3.2

  • 发布年份:2017年
  • 最大传输速率:20 Gbit/s(使用双通道)
  • 向下兼容USB 3.1和USB 2.0
  • 包括USB 3.2 Gen 1(5 Gbit/s)、USB 3.2 Gen 2(10 Gbit/s)、USB 3.2 Gen 2x2(20 Gbit/s)

USB4

  • 发布年份:2019年
  • 最大传输速率:40 Gbit/s
  • 向下兼容USB 3.2、USB 2.0和Thunderbolt 3
  • 使用USB-C接口

应用

引导

UEFI(统一可扩展固件接口)和BIOS(基本输入输出系统)都是计算机启动时运行的固件,负责初始化硬件、检测系统组件,并加载操作系统。但它们之间存在显著的区别,主要体现在以下几个方面:

BIOS

BIOS(Basic Input/Output System)是一种固件接口,用于在计算机启动时初始化和测试硬件,并加载操作系统。BIOS是PC架构中最早的固件标准,已经使用了几十年。

特点

  • 固件存储:BIOS固件存储在主板上的只读存储器(ROM)或闪存芯片中。
  • 启动顺序:初始化硬件后,BIOS会根据预设的启动顺序尝试引导操作系统。
  • 16位模式:BIOS在16位实模式下运行,限制了其访问4GB以上内存的能力。
  • 用户界面:传统BIOS界面是文本模式,使用键盘操作。

功能

  1. 电源自检(POST):开机时进行硬件自检,检查CPU、内存、硬盘等设备是否正常工作。
  2. 硬件初始化:初始化各硬件组件,使其进入准备状态。
  3. 引导加载程序:根据设置的启动顺序,加载引导扇区中的引导加载程序,以启动操作系统。
  4. 硬件抽象:提供一组硬件抽象层,使操作系统和软件可以通过标准接口访问硬件。

优点

  • 成熟可靠:经过多年发展,BIOS已经非常成熟,兼容性好。
  • 广泛使用:广泛应用于各种PC系统。

缺点

  • 功能受限:由于在16位模式下运行,功能和扩展性受限。
  • 用户界面落后:基于文本的用户界面,操作不够直观。

UEFI

**UEFI(Unified Extensible Firmware Interface)**是一种现代固件接口,旨在取代传统的BIOS,提供更强大的功能和更好的性能。

特点

  • 固件存储:UEFI固件通常存储在主板上的闪存芯片中。
  • 启动顺序:支持复杂的启动管理器,可以启动多种操作系统和应用程序。
  • 32/64位模式:UEFI在32位或64位模式下运行,能够访问大容量内存。
  • 用户界面:支持图形用户界面(GUI),用户体验更友好。

功能

  1. 电源自检(POST):与BIOS相似,进行硬件自检。
  2. 硬件初始化:初始化硬件组件。
  3. 引导管理:支持复杂的引导管理,能够启动多种操作系统。
  4. 驱动程序支持:UEFI可以加载和执行驱动程序,提供更灵活的硬件支持。
  5. 安全启动(Secure Boot):通过数字签名验证操作系统和驱动程序的完整性,防止恶意软件攻击。
  6. 网络功能:支持网络启动和远程管理。

优点

  • 扩展性强:支持32位和64位模式,能够访问更多内存和更大硬盘。
  • 图形界面:更友好的用户界面,操作更直观。
  • 安全性高:支持安全启动功能,提升系统安全性。
  • 性能优越:引导速度更快,支持更多现代功能。

缺点

  • 复杂性高:相比BIOS,UEFI结构更复杂,配置和管理需要更多知识。
  • 兼容性问题:早期的硬件和软件可能不完全兼容UEFI。

格式

硬盘的格式主要指的是硬盘的分区表格式和文件系统格式,这两个概念有时候会被统称为“硬盘格式”,但实际上它们分别承担不同的功能。

分区表

  • MBR(Master Boot Record): 是较旧的分区表格式,支持最多4个主分区或3个主分区加上1个扩展分区。MBR格式不支持超过2TB的硬盘容量,并且仅能使用传统的BIOS引导方式,不支持UEFI引导。
  • GPT(GUID Partition Table): 是较新的分区表格式,支持更大的硬盘容量(理论上可达18EB),并且可以创建最多128个主分区。GPT格式支持UEFI引导,提供更快的启动速度、更大的引导容量和更多的安全特性。

因为二者互不兼容,所以直接转换会导致数据全部消失

文件系统

文件系统格式决定了数据在硬盘上存储的方式,以下是一些常见的文件系统格式:

  1. NTFS: 主要用于Windows系统,支持大文件、文件权限、磁盘配额、加密等高级功能,是Windows NT之后操作系统的标准文件系统。
  2. FAT32: 一种兼容性非常好的文件系统,支持长文件名,但单个文件大小不能超过4GB,分区最大容量为2TB。适用于USB闪存驱动器和一些外部存储设备。
  3. exFAT: 为了解决FAT32不支持4GB以上大文件的问题而设计,兼容性良好,支持非常大的文件和分区大小,常用于移动存储设备和跨平台文件共享。
  4. EXT2/3/4: Linux系统常用的文件系统格式,EXT4是EXT系列的最新版本,提供了日志记录、更快的写入速度和更大的文件及分区支持。
  5. APFS(Apple File System): 是苹果在macOS High Sierra及后续版本中引入的新文件系统,针对闪存和固态硬盘优化,支持克隆、快照等功能。
  6. ReFS(Resilient File System): 微软为Windows Server设计的文件系统,强调数据完整性和容错性,但并非所有Windows版本都支持。

经验

迁移系统

笔记本只有一个m2插槽,空间不够想扩展硬盘,但是由不想重装系统。可以使用pe系统来将系统完整迁移

分为两步,数据迁移和修复引导区

数据迁移

常用pe系统里的傲梅分区助手和diskgenis

点击克隆硬盘,后面就跟着傻瓜式操作

好像傲梅现在有了迁移系统到固态硬盘的功能,应该就不需要修复引导区了

然后原硬盘拔了之后将盘符改一下,不然软件的路径都是写死的,就无法启动了

修复引导

使用bootice

先选择UEFI里面将启动盘设置成新磁盘的

然后选择BCD编辑,选择其他文件,进入EFI/Microsoft/boot/BCD,选择智能编辑模式,将启动磁盘和启动分区换成新的

黑屏修复

因为没有遇到黑屏,所以并没有验证

如果开机后一直黑屏,可以打开注册表regedit,选择HKEY_LOCAL_MACHINE,点击文件->加载配置单元

选择新系统盘里面的C:windows/system32/config/system,然后项名称随便输

打开我们创建的项,打开mountedDevices,删除除了默认的所有文件,然后卸载单元