聲明：本文轉載自微信公眾號“51CTO官微”：原文鏈接
千萬別沒事開着機就端着你的筆記本電腦到處走動，很容易壞的！
筆記本電腦和台式電腦相比有一個很大的缺點，就是硬盤容易壞（HDD-機械硬盤），因為筆記本電腦需要經常移動，容易把硬盤給震着，但這好像也是筆記本的優點吧。
為什么筆記本的硬盤容易壞？
那我們就得先了解機械硬盤的構造。在介紹硬盤之前先來介紹一下留聲機。相信大家都在電視上見過下圖中的這個玩意，它叫留聲機，是偉大的發明家愛迪生先生於1877年發明的。
它的原理其實很簡單，盤片上有很多凹槽，當指針和凹槽接觸的時候，針尖隨凹槽波動而輕微地振動，從而轉化為聲音，大家就可以聽到美妙的音樂了。
其實計算機磁盤也是這個道理，如下圖是一個拆開的磁盤，可以看到，磁盤上也有一個讀寫頭。
和留聲機不同的是，讀寫頭和光盤面是不接觸的，他們之間通過磁性來傳遞信息。也就是說，磁盤是用磁介質來存儲信息的。
如果你經常聽見你的筆記本電腦內部有什么東西在細微震動，那多半就是你的磁盤在飛速轉動。
此外，磁盤並不是像上圖那樣只有一面，如果誇張地把磁盤內部結構放大，它應該是下面這個樣子的：
這樣一個看起來薄薄的磁盤其實一共有n張光盤共2n個面，每個面都可以記錄信息。如下圖中的左半部分所示。
每個盤面都有一組被稱為磁道的同心圓，就如下面的磁道0、磁道1等等；每一個磁道又被划分為一組扇區。（這里很多同學可能會理解錯誤，扇區指的不是那個扇形，而是那一小段圓弧）。
扇區與扇區之間有一些間隙，把扇區隔開。
每個扇區都可以存儲數量相等的數據位，通常是512字節。前面加粗的字不知道大家有沒有發現不對勁的地方？
對於圓弧形的扇區來說，越靠近圓心的圓弧就越短。既然每個扇區的磁道長短不一，為什么還存儲着同樣大小的信息呢（通常是512字節）？
沒辦法，就是這么蛋疼。在講這個蛋疼的事情之前，我們還需要再了解一下柱面。柱面指的是所有盤面到主軸距離相等的同心圓的集合。可以參考上圖右面的那個示意圖，比如圖中有4個光盤，8個盤面，那么一個柱面就由8個同心圓磁道構成。
好了，講了柱面我們繼續講剛剛那個蛋疼的事情。
從上圖左邊的示意圖可以看出，無論是靠近圓心的磁道還是最外圈的磁道，都被分割成了數量相等的扇區，並且每個扇區存儲的數據量是一樣的。
這樣就會造成，靠內的扇區之間間隔很小，而越往外扇區之間的間隔就越大，如果非要用一句人話來描述就是：越往外，磁道記錄信息的密度就越低。
扇區數目是由最靠內的磁道能記錄的扇區數來決定的，這就是最坑的地方，最里面的磁道能划分為多少個扇區，那么最外層的磁道就必須存多少個扇區。十分浪費，當然，人類肯定不能一直這樣設計。
后來有一種新的技術出現了，就是多區記錄，什么意思呢？
用大白話說就是，假設一個磁盤有200個同心圓（柱面），之前200個柱面都按最里面的那個柱面來划分扇區。
現在的多區技術就是，把200個柱面划分為x個組，我們這里就假設成4個組，每個組50個柱面。
第一組的1~50個柱面以第1個柱面為基准划分扇區；第二組51~100柱面以第51個柱面為基准划分扇區...以此類推。
這樣就更高效地利用了磁道的存儲位。
當計算機開始運行，磁盤也開始飛速轉動，然后讀寫磁頭轉動，就可以在相應的磁道中讀寫數據了。
講完了原理，我們來講講你的筆記本電腦為什么容易壞。其實很多同學的筆記本壞了，多數時候都是磁盤壞了，那么磁盤為什么這么容易壞？
因為它轉得實在是太快了。。。給個量化的指標，最外層的磁道和讀寫頭之間的相對速度（學過物理的都知道線速度和角速度吧，這個自己轉化yy一下）是80km/h。
做個不恰當的比喻，如果地球按這個角速度自轉，那么地球自轉一周也就需要8秒鍾而已。在這種情況下，我想你絕對會被甩出銀河系，地球也瞬間瓦解。
磁盤在高速運轉的情況下，你拿着它到處走動，讀寫頭很容易和盤面碰到，因為它們僅僅相距0.1微米。一點點小撞擊，就能毀了你的磁盤。
所以，記住了。
電腦開着機的時候少拿着走動，關了機以后再放進書包帶走。當然，如果你的電腦硬盤是固態的，那就請你隨意走動，電腦開着機拿手上跳個廣場舞也沒事。
關於固態硬盤，后面我們慢慢道來。
2. 算法上的優化
為什么說，程序員在知道了計算機底層原理以后能寫出更優秀的代碼？今天我們就用一個例子來說明。
如果你了解一些數據庫的優化算法，你應該聽說類似的優化策略：隨機讀轉化為順序讀，隨機寫轉化為順序寫。
為什么要轉化呢？因為隨機讀寫真的很慢。
磁盤在讀寫數據的時候，時間主要消耗在三個地方。分別是：尋道時間，旋轉時間和傳送時間。
大家只要看了上面的內容，大致應該知道磁盤讀取數據的流程。首先是尋道，也就是傳動臂的讀寫頭要先移動到對應的磁道上，這個過程所花費的時間叫尋道時間。
找到了磁道以后還不能馬上讀取數據，還需要找到相應的扇區才能開始讀寫，所以磁盤還要旋轉，把對應的扇區轉動到讀寫頭下方，這個過程所花費的時間叫做旋轉時間。
在找到目標扇區以后，剩下的時間就是傳送時間了，也就是數據的寫入和讀取。
為什么隨機讀寫慢，順序讀寫快？
答案很明顯，隨機讀寫每次的時間花銷都由上述三部分時間構成；然而順序讀寫省去了前兩部分時間。
看到這里，你已經可以裝逼地給別人講一下，為什么有一類算法要把隨機讀寫轉化成順序讀寫。
3. 一塊SSD拯救了我的電腦
上圖中紅色箭頭指向的筆記本，是我剛上大一那會兒買的電腦，也是我的第一台筆記本電腦，當時只花了4000元，陪伴了我大學4年。
華碩X550V，4g內存，i5三代處理器，750G機械硬盤，我大學四年都沒有覺得它慢，所以，上大學的同學，我感覺4000~5000元的電腦已經足夠你用了，並且現在4000元的電腦在性能上早就超越我多年前買電腦的那個配置了。
畢竟計算機硬件的發展是遵循“摩爾定律”的（不懂摩爾定律的記得去百度一下）。當然，如果你的資金充足，並且想在Linux下開發，我會全力建議你買一台蘋果Mac Pro，至少它讓我的開發效率不知道提高了多少倍。
好像扯遠了，我們話說回來，講一下SSD，也就是固態硬盤。
我那台老筆記本在用了4年后，有點扛不住了，所以我買了一塊250GB的固態硬盤給換上，再自己加了一塊4GB的內存，然后給它裝上了一個Ubuntu系統（Linux），感覺它就像迎來了新生。我感覺它的性能提升了不只10倍。
這主要歸功於那塊固態硬盤，為什么固態硬盤這么牛逼?
因為固態硬盤采用的是閃存技術，其實你的U盤、手機存儲都是閃存。
首先，固態硬盤不容易壞，因為固態硬盤中已經沒有那個旋轉的磁盤了，所以即使是開機狀態你拿着它到處走也沒事。
其次，固態硬盤的讀寫速度大約是機械硬盤的5~10倍，對於游戲玩家和開發者而言，這無疑是一個巨大的改善。
所以我的這台電腦換了固態硬盤之后，就被我放在家里裝上各種數據庫做存儲系統了，時不時跑一些任務，性能也是杠杠的。
4. 總結
如果你看到了這里，相信你已經對硬盤已經有了初步的了解，在選購計算機的時候也可以看看相應的參數啦！今天的硬盤就講到這里，之后有空我們再聊聊其他硬件，比如CPU、內存或者是主板。