速度是每个极客的追求，为了提升充电速度，我研究了各种充电头，写了篇「关于PD快充和快充充电器选购指南，看这一篇就够了」，还被张大妈首页推荐了 。今天我们就来聊一聊机械硬盘 / 固态硬盘 / U盘 / NAS 等设备的理论极限速度是多少，看看读写速度受限到底出在哪个环节，以及如何提升日常所用硬盘的读写速度，让你的硬盘发挥到理想性能。

谈及速度就要首先要明确下「速度单位」的概念：

比特（bit，b）是表示信息的最小单位，是二进制数的一位包含的信息，只有两种状态：0 和 1。例如：一个计算机的字长为 16 比特，即 16 个二进制位，则它所表示的数值信息即为 0-65535 。

字节（Byte，B）是计算机信息技术用于计量存储容量的一种计量单位，作为一个单位来处理的一个二进制数字串，是构成信息的一个小单位。最常用的字节是八位的字节，即它包含八位的二进制数。1 Byte = 8 bit。

B 与 iB 的区别：1KB（Kilobyte）= 1000Byte，1KiB（Kibibyte）=1024byte。硬盘生产商是以 GB（十进制，即 10 的 3 次方，如 1GB = 1000MB，1MB = 1000KB）计算的，而电脑（操作系统）是以 GiB（2 进制，即 2 的 10 次方， 如 1MiB =1024KiB）计算的。但是国内用户一般理解为 1MiB = 1M =1024KB，所以为了便于中文化的理解，翻译 MiB 为 MB 也是可以的。同样根据硬盘厂商与用户对于 1MB 大小的不同理解，硬盘实际容量按计算机实际的 1MiB =1024KB 算都不到标称容量，这也可以解释为什么新买的硬盘「缺斤短两」并没有它所标示的那么大。比如我买的两块大小分别为 2T 和 500G 的硬盘在电脑上显示实际容量只有 1863GB 和 465GB。

带宽（bps）指单位时间能通过链路的数据量。通常以 bps(bit per second) 来表示，即每秒可传输之位数。我们所说的网速、传输速度是指每秒传输的字节（MB/s，KB/s）。常见的千兆路由器、百兆宽带网络都是指的 Mbps，要换算成网速的话还得除以 8。比如 100M 带宽 = 12.5MB/s 网速，千兆网络理论最大传输速度为 125MB/s（ 1Gbps = 1Gbit / second = 125 MB/s）。所以就不要抱怨你家的几十兆电信宽带咋没有几十兆的下载速度啦~

机械硬盘（HDD）主要由：盘片，磁头，盘片转轴及控制电机，磁头控制器，数据转换器，接口，缓存等几个部分组成。磁头可沿盘片的半径方向运动，加上盘片每分钟几千转的高速旋转，磁头就可以定位在盘片的指定位置上进行数据的读写操作。信息通过离磁性表面很近的磁头，由电磁流来改变极性方式被电磁流写到磁盘上，信息可以通过相反的方式读取。

固态硬盘（SSD）是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，具有快速读写、质量轻、能耗低以及体积小等特点，不过一旦硬件损坏，数据较难恢复等，闪存具有擦写次数限制的问，耐用性（寿命）相对较短。

硬盘一般都是通过 SATA 接口与主板相连，虽然 SATA3 接口的理论速度是 6Gbps，但机械硬盘没一个能够跑满甚至说摸到 50% 都是奢望。 此外机械硬盘的传输速度跟所传输的文件大小有关系，文件越小越碎片的话速度越慢。目前传统硬盘传输速度平均 250MB/s（来源）。也有种说法是读写平均速度约在 60 ~ 170MB/s 之间（来源）。而采用 SATA 接口的固态硬盘速度在 500MB/s 左右，NVMe 固态能达到 3000MB/s。 （图片来源【呼呼科普】了解固态硬盘SSD，竟然如此简单！）

缓存为机械硬盘的读写提供高速的数据缓冲，无论是向硬盘写入数据还是读出数据都是先读到缓存然后在输入电脑的，借以保证数据传输的稳定性和更高的速度。更大的高速缓存容量可以大幅提高机械硬盘的突发读写速度，特别是当机械硬盘需要频繁修改数据时，可以使其性能发挥到极致，又可以大幅提高机械硬盘的寿命。

由于缓存的作用，传输大文件的时候开始速度很快，后来速度慢慢降下来，这里牵涉到两个概念：硬盘的平均传输速率和突发传输速率。

突发传输速率是硬盘在接到读写命令的瞬间，从硬盘缓存中读出数据的速度，由于缓存是半导体，其读写速度远大于硬盘实际读写速度，甚至可以达到 GB/s级别。

平均传输速率主要由硬盘的转速和磁头寻道时间决定，这个速度就是后期稳定速率，是硬盘接到读写命令、驱动磁头寻道、读写数据、然后经外部接口将数据送出的速率，是硬盘实际持续工作可以达到的速率。也就是上面说到的 60-250MB/s。

我们平常选购硬盘只注重品牌、容量、转速等参数，其实除了这几项之外还有项厂家从来不标，普通消费者也无从得知，却是很重要的参数——硬盘驱动器 (HDD) 磁性记录技术。主要有两种：垂直磁性记录 (PMR) 和叠瓦式磁性记录 (SMR) 。具体原理和区别可以看 B站 bonjour呼呼的视频，和知乎问答为什么目前市面上的机械硬盘大都不标注是否使用SMR技术？

简单说就是 SMR 技术在提升单碟容量的同时，减少了盘片数量，也降低了售价。不过 SMR 硬盘在改写数据时会覆盖掉邻近磁轨的数据，要先把这些数据存到临近的缓冲区，然后写入新数据，再把旧数据写回去，导致掉速、发热、噪音等问题。使用 SMR 技术的硬盘在刚买来的「空白」状态下可能和非 SMR 硬盘无异；但在使用一段时间、磁盘空间逐渐被数据填满后，SMR 的问题就会开始暴露了，也就是读取数据没问题，但写入（改写）数据会特别慢，SMR 硬盘容量越满，写入越慢。

一般来说，缓存为 64MB 的都是垂直技术(PMR)，256MB 的都是叠瓦式。买机械硬盘的话尽量绕开 SMR 硬盘，选购指南可以参考小白购买机械硬盘避坑以及选择指南。也可以查看这个 Excel 表格