這是你的個人電腦，里面的硬盤則是你的命根子，藏著你多年以來積累的文檔、照片、視頻和游戲。

這塊硬盤會以 0 和 1 組成的二進制形式默默儲存著各種數(shù)據(jù)，隨時等待著被你寫入或者讀取。

硬盤分為機械硬盤和固態(tài)硬盤。對于機械硬盤，最重要的結(jié)構(gòu)是這些兩面涂有磁性材料的磁盤，在工作時會以每分鐘 7200 轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)。

寫入數(shù)據(jù)時，距離盤面 3 納米的磁頭會利用電磁鐵，改變磁盤上磁性材料的極性來記錄數(shù)據(jù)，兩種極性分別對應(yīng) 0 或 1 。

而讀取數(shù)據(jù)時，旁邊的讀取器可以識別磁性材料的不同極性，再還原成 0 或 1 。

一片磁盤分為若干個磁道，每個磁道又分為各個扇區(qū)。扇區(qū)是磁盤存儲的最小數(shù)據(jù)塊，大小一般是 512 字節(jié)。

因此，磁頭要想讀取某個文件，必須在電機驅(qū)動下，先找到對應(yīng)的磁道，再等磁盤轉(zhuǎn)到對應(yīng)扇區(qū)才行，一般會有十幾毫秒的延遲，這就讓機械硬盤在讀取分散于磁盤各處的數(shù)據(jù)時，速度將大幅降低。

基于電路的固態(tài)硬盤則不用擔(dān)心這種延遲。固態(tài)硬盤儲存數(shù)據(jù)靠的是閃存。

在工作時，數(shù)據(jù)會通過接口進入主控制器，經(jīng)處理后再分配到閃存中儲存。

閃存的基本存儲單元是浮柵晶體管，主要有這些結(jié)構(gòu)。

其中的浮柵被二氧化硅包裹，和上下絕緣，在斷電時也能夠保存電子，當(dāng)電子數(shù)量高于一個中間值就表示 0 ，低于中間值就表示 1 。

晶體管每次寫入數(shù)據(jù)前都要先擦除，在 P 極上加一個電壓，浮柵中原有的電子會因為量子隧穿效應(yīng)通過絕緣層被吸出來，讓浮柵中的電子數(shù)量低于中間值，還原成 1 ；

如果要寫入 0 ，就在控制極加一個電壓，讓電子穿過絕緣層再注回浮柵，使電子數(shù)量高于中間值，表示 0 。

但在讀取時，閃存無法直接得知浮柵中有多少電子，只能曲線救國。

我們首先要知道，往控制極加一定大小的電壓，會導(dǎo)通這兩個 N 極?？刂茦O上的電壓越大，N 極間的電流也越大。

然而，存儲 0 的浮柵，相比存儲 1 的浮柵，有更多的電子，會抵消控制極上的電壓，所以控制極需要更大的電壓才能導(dǎo)通兩個 N 極。

因此，當(dāng)我們不知道浮柵中有多少電子時，就可以往控制極加一個中間值電壓，如果兩個 N 極導(dǎo)通，就能反推出浮柵中的電子較少，識別為 1；如果沒有導(dǎo)通，就說明浮柵中的電子較多，識別為 0 。

傳統(tǒng)的單階存儲單元 SLC ，電子數(shù)量只有兩種狀態(tài)，只能保存一比特的數(shù)據(jù)。而多階存儲單元 MLC、TLC 和 QLC ，它們的電子數(shù)量有 4~16 種狀態(tài)，一個單元可保存 2~4 比特。

多階存儲單元大大降低了固態(tài)硬盤單位容量的成本，但也影響了硬盤壽命和性能。

晶體管擦寫數(shù)據(jù)時，二氧化硅絕緣層會困住一部分電子，這些電子的累積會逐漸抵消控制極上的電壓，使得控制極為了導(dǎo)通兩個 N 極所需的電壓越來越大，當(dāng)這個偏移超過中間值，那么讀取時也就無法分辨 0 和 1 。

而多階存儲單元由于不同狀態(tài)之間分得非常細，也就更容易受這種偏移的影響，所以從 SLC 到 QLC ，它們總的擦寫次數(shù)呈幾何級數(shù)遞減。

相比機械硬盤可無限次擦寫，斷電后數(shù)據(jù)可保存十年，固態(tài)硬盤著實算是消耗品，儲存的數(shù)據(jù)通常在斷電一年后就會因浮柵內(nèi)的電子衰減而徹底丟失數(shù)據(jù)。

不過，一塊消費級的 MLC 或 TLC 固態(tài)硬盤也足夠你至少使用 5 年，且使用體驗遠超機械硬盤，讀寫速度可達后者的十倍以上。此外，由于沒有復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)，固態(tài)硬盤工作時也更安靜、更抗震。

而機械硬盤在長期使用后，各種金屬部件的老化會讓讀寫速度像擠奶一樣細水長流。

況且，機械硬盤長久保存數(shù)據(jù)也未必是好事。比如本·拉登在死亡六年之后，CIA 公布了這位著名恐怖分子的硬盤數(shù)據(jù)，里面就存有大量的阿拉伯語字幕的日本動漫。