硬碟是什麼?

以下是關於硬碟、其運作原理、限制以及如何節省硬碟儲存空間的一切須知。

可以儲存在硬碟上的不同類型檔案

認識硬碟

硬碟是用來儲存電腦上的數位內容與資料的硬體。每部電腦都有內建硬碟,但您也可以購買外接硬碟來擴充電腦的儲存空間。我們將在此探索各種不同的硬碟及其優缺點。

次要儲存空間的類型

所有電腦都需要使用磁碟來長期儲存資料。這又叫做次要儲存空間;而電腦的 RAM (隨機存取記憶體) 是主要儲存空間。

一般而言,次要儲存空間有兩種:硬碟 (HDD) 與固態硬碟 (SSD)。也許您會看到有人將 SSD 稱為硬碟,但這其實不大正確,我們必須瞭解 HDD 與 SSD 之間的差異。

什麼是 HDD?

較「傳統」的硬碟類型就是 HDD。

硬碟由快速旋轉的磁碟組成 (又稱為磁盤),每分鐘轉數通常介於 5,400 到 15,000 轉。磁碟旋轉的速度越快,電腦從中存取資訊的速度也越快。

所有數位資料都由二進位程式碼組成,用一系列的 1 與 0 代表所有資訊。硬碟的寫入/讀取磁頭會透過磁化磁盤上的不同部分,來輸入這些 1 與 0。磁盤的每一個小部分都具備一個位元組,每個位元組不是等於 0 就是 1,而磁頭會偵測每個部份的磁性,並藉此「讀取」資訊。用來「讀取」資料的磁頭也可以用來變更磁盤上位元組的磁性,以「寫入」資料。

只要做出變更,像是儲存了一個檔案或刪除了一個檔案,硬碟的磁頭就會據此調整磁盤的磁性。您可以想像,就像唱盤一樣,黑膠唱片是儲存資訊的磁盤,而唱臂則是用來掃描資訊的磁頭。

由於資料以磁性方式儲存,HDD 是非揮發性裝置,也就是說在電腦關閉電源後仍能保留資料。

如今,內建 HDD 的最高容量可達 20 TB。自 SSD 問世以來,越來越少電腦使用硬碟作為次要儲存空間,但它仍然是可靠的外接儲存空間選項。

SSD 是什麼?

SSD (固態硬碟) 是新型硬碟。它們已成為高階筆電偏好使用的內建硬碟;所有智慧型手機與平板電腦也都使用某種形式的 SSD。

固態硬碟會使用快閃記憶體,此技術也用於 USB Flash 以及數位相機記憶卡。SSD 不會使用任何磁鐵,而是透過半導體儲存資料,原理為改變 SSD 內數兆個電路的電子狀態。由於 SSD 沒有任何可動零件,所以它們不只速度更快 (因為您不必等待磁碟轉動,以及讓磁頭收集資訊),壽命通常也比 HDD 長。

SSD 的製造成本高昂許多,因此即使它們越來越盛行,並成為高階筆電與 PC 主要使用的磁碟,許多人依然偏好選擇硬碟作為較便宜的外部儲存空間。

硬碟發展簡史

在實驗運用磁帶來儲存資料之後,第一部商用硬碟在 1956 年由 Reynold B. Johnson 領導的 IBM 工作團隊打造。

IBM 工作團隊發現他們可以將資料儲存在磁化的金屬磁碟上,再用新資訊加以覆寫;他們因此打造出世界上第一套硬碟系統,又稱為 RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control,計算與控制隨機存取法)。

最原始的硬碟尺寸大概有兩個冰箱大,且總共有 50 個 24 英吋的磁盤以每分鐘 1,200 轉的速度運作。RAMAC 雖然體積龐大,儲存容量卻只有 5MB,大概是一個影像的大小;且造價為每 MB 10,000 美元。

IBM 資料中心一直使用 RAMAC 到 1960 年代推出可卸除式儲存裝置為止。1962 年的 IBM 1311 Disk Storage Drive 可在六張 14 英吋的磁盤上儲存 2.6 MB 的資料。尺寸大概是一部洗碗機這麼大。

個人桌上型電腦在 70 年代推出,而同一時間,IBM 也開發出第一張磁碟片。磁碟片於 1971 年首度發行,是第一款可攜式磁碟。您可以將其當成世界上第一部外接硬碟。磁碟片成為當時的標準磁碟儲存裝置,直到在 21 世紀初期,可寫入的 CD 與 USB Flash 普及化為止。第一部個人電腦用的讀取/寫入硬碟於 1972 年由 Memorex 發行。

1980 年代時,許多主要公司都投身打造 HDD,而 Shugart Technology 的 ST-506 硬碟成為當時最輕巧的 HDD,5.25 吋的大小可容納 5MB 的容量。同時,IBM 也推出了 IBM 3380,這是世界上第一款可提供 1GB 儲存空間的硬碟。

1983 年時,Rodime 推出 RO352,這是第一款 3.5 吋 HDD,搭載兩個磁盤,並具備 10 MB 的容量。3.5 吋的 HDD 很快就成為桌上型電腦的標準配備,且沿用至今 (筆記型電腦使用的是 2.5 吋 HDD)。

我們現在熟知的外接硬碟是在 80 年代才開始逐漸成形,而隨著時間推移,外接硬碟的大小也逐漸縮減;硬碟容量也逐漸增加。

硬碟的功能是什麼?

簡單來說,硬碟可儲存資料。在電腦上,這包括您所有的相片、影片、音樂、文件與應用程式,除此之外,電腦作業系統的程式碼、框架與驅動程式都儲存其中。硬碟的容量單位為百萬位元組 (MB)、吉位元組 (GB) 與 Tera 位元組 (TB)。

這與 RAM (隨機存取記憶體) 並不相同,因為 RAM 是暫時的電腦儲存空間,需要用電力才能儲存資料,也就是說只有電腦開機時才能儲存資料,是一種揮發性記憶體。RAM 不會用於儲存個人資料,只會儲存電腦資料。您的電腦需要記憶體才能順暢運作,並讓您可以切換執行不同的工作項目與應用程式,而不會喪失先前的進度。RAM 又稱為主要儲存空間;而 HDD 與 SSD 屬於次要儲存空間。

硬碟是一種需要長期儲存您的檔案與資料的儲存空間裝置。只要您將檔案儲存在電腦上,就是儲存在電腦硬碟中。硬碟就像是數位檔案的檔案櫃。

外接硬碟是什麼?

外接硬碟是非內建於電腦的硬碟。您可以將這些可攜式裝置插入任何電腦,以存取其中儲存的資料。內建硬碟直接與電腦的主機板相連,並在您的檔案之外,還儲存作業系統資料、框架、驅動程式與軟體;而外接硬碟則大多用於儲存個人檔案。

電腦的硬碟通常可以移除並升級;但這是一項艱鉅的工作,因此大多數人在電腦儲存空間不足時,通常選擇使用外接硬碟。

現今外接硬碟的空間可儲存高達 20 TB 的資料,相比 1956 的第一代硬碟,容量提升數百萬倍。容量、便攜性與經濟實惠的價格,讓外接硬碟成為提高電腦容量的最佳解決方案,直到雲端儲存空間問世。

使用外接硬碟作為儲存空間的壞處

與單純使用電腦內建的儲存空間容量相比,外接硬碟是很有效益的解決方案,但也具備不少我們需考慮的風險和限制。

如同內建硬碟,外接 HDD 也有遺失資料的風險。像是遭到惡意程式或病毒攻擊;或是自然破壞或耗損,例如日曬過多、溫度過高、接觸到液體、灰塵,或受到其他磁場干擾。

由於硬碟內部有許多精密的活動零件,且您經常需要帶著硬碟四處移動,所以很容易損壞。若硬碟毀損,您也許仍能擷取磁盤上儲存的資料,但此過程相當複雜且昂貴。HDD 也是電腦硬體上最脆弱的組件之一,因為 HDD 具備許多可動零件。

此外,一般硬碟不受密碼保護或加密,所以要是弄丟或遭竊,您的個人資訊很容易因此外洩。

許多外接硬碟也只支援特定作業系統,或一次只能支援一種作業系統。您也許同時擁有 MacBook 與 Windows PC,並發現無法您的硬碟無法同時支援用這兩部裝置讀取與寫入;若您想用硬碟在這兩部裝置間傳遞檔案,這可能就會造成麻煩。許多硬碟必須先重新格式化 (而您會因此喪失所有資料),才可以設定供您用另一套作業系統寫入。

以雲端儲存空間取代硬碟

雲端儲存空間的問世為硬碟的限制與風險提出解決方案,提供更安全、更容易存取的資料儲存空間替代方案。在雲端上儲存檔案表示將檔案儲存在線上,因此不會占用您裝置的任何儲存空間。

使用 Dropbox,您可以在個人帳戶中儲存高達 3 TB 的資料,且幾乎支援所有檔案類型;而使用 Dropbox Business Advanced 與 Enterprise 帳戶則可以讓您盡情擴充儲存空間。

您不必在外接硬碟容量滿了的時候再購買新硬碟,只需要繼續擴充雲端儲存空間,而不會佔據任何實體空間。當您的檔案儲存在多個外接硬碟上時,要尋找檔案可能十分麻煩。雲端儲存空間則將一切資料集中在單一位置,方便您從任何有網路連線的裝置輕鬆存取與搜尋。外接硬碟通常透過 USB 連接到電腦,所以只能連接到特定裝置;但您不只可以透過 PC 與筆電,還可以使用平板電腦與智慧型手機存取雲端儲存空間。

Dropbox 的伺服器位於遍布全球的資料中心。您沒辦法向弄壞外接硬碟那樣不小心摔壞雲端,並毀損裡面儲存的檔案,因為一切通通數位化,所以絕對安全。當您將檔案儲存至 Dropbox 時,您的檔案會儲存在加密、受保護的儲存空間,比起傳統硬碟,大為降低了遭竊的風險。

Dropbox 是備份與儲存檔案的安全、多功能解決方案,可節省您電腦的儲存空間,並為您免除在外接硬碟上保存重要資料的麻煩與風險。

避免硬碟儲存空間的風險

比較方案