2023 年磁盘碎片整理初学者指南

内容

• 硬盘
• NTFS 文件系统
• 碎片整理是如何发生的
• 磁盘碎片整理：为什么需要它？
• 如何对计算机进行碎片整理">如何对计算机进行碎片整理
  • 简而言之，磁盘碎片整理包括三个主要方面，所有碎片整理程序都包含：
• 一个人可以对 SSD 进行碎片整理吗？

计算机的主要硬件组件——处理器、内存和内部存储器——协同工作，使您能够访问文件和加载程序。 虽然 RAM 和处理器以闪电般的速度工作，但内部存储，尤其是 HDD，遗憾地落后了。

由于其物理限制，典型的硬盘驱动器速度非常慢，跟不上处理器的速度。 固态驱动器虽然比机械驱动器快得多，但与最新的芯片相比仍然以爬行速度运行。 因此，读取和写入数据可能是极其缓慢的过程，尤其是当自然文件碎片的过程介入并使情况恶化时。

这就是为什么需要对硬盘进行碎片整理，即使在 2023 年也是如此。它可以消除文件碎片并有助于提高计算机性能。 如果您以前遇到过这个主题并发现它是用神秘的语言和不透明的计算机语言表达的，那么您会发现这篇文章既令人耳目一新又富有启发性。

事实上，磁盘碎片整理与其说是一个复杂的主题，不如说是一个难以解释的主题。 要完全理解对硬盘进行碎片整理需要什么，需要了解碎片和 Windows 文件系统等一些概念。 了解传统硬盘的工作原理以及 SSD 的不同之处也将帮助您了解为什么前者应该进行碎片整理以获得最佳性能，而后者在没有它的情况下也能正常工作。

首先，让我们解释一下硬盘驱动器如何存储和读取数据。

硬盘

从 1960 年代 IBM 的机械怪兽到 2023 年我们使用的速度为 7200 RPM 的紧凑型存储设备，硬盘驱动器已经走过了漫长的道路。然而，尽管速度和尺寸不断改进，但关于 HDD 的一个简单事实仍然存在2023年：很慢。

它很慢，因为它由旋转盘片和读写头等移动部件组成。 这些移动部件意味着处理器发送请求检索必要数据的速度是有限的。

为了进一步减慢速度，并非所有需要检索的数据都始终位于同一位置。 将旋转盘想象成由多个同心圆盘组成的复合圆盘可能会有所帮助。 假设四个磁盘共同构成了盘片。 每个磁盘称为磁道，每个磁道又分为长度相似的部分，称为扇区。 磁道和扇区的数量因型号而异，但单个扇区的大小通常为 512 字节。

那么，为什么这很重要？ 主要有两个原因。 首先是存储在外部磁道和扇区中的数据比存储在内部磁道和扇区中的数据访问速度更快。 第二个原因是硬盘驱动器上的每个空间单元都由一定数量的扇区组成。 这个单位称为集群。 簇是硬盘驱动器上可以存储文件或文件的一部分的最小空间单位。

这使我们很好地了解了 Windows 如何组织和控制硬盘驱动器上的数据 — NTFS 文件系统。

NTFS 文件系统

简单来说，文件系统就是操作系统对磁盘上的文件进行排列和管理的方式。 您熟悉的所有 Windows 版本都使用 NTFS 文件系统来组织 HDD 或 SSD 上的文件，以便系统可以访问任何请求的数据。

使用 NTFS 文件系统的驱动器通常将扇区分组为簇，每个簇由 8 个扇区组成。 这意味着 NTFS 驱动器上的每个簇的大小通常为 512 x 8 = 4096 字节。 如果将一个 2MB 的文件保存到 NTFS 驱动器，它将以每个 4096 字节的块的形式保存在驱动器上。 （如果您关心数学，这意味着 2Mb 文件将占用硬盘上大约 488 个簇或块空间）。

碎片整理是如何发生的

既然您知道放在计算机存储中的每个文件都被分成块，那么应该更容易想象碎片是如何发生的。 比方说，您将一个 5MB 的文件保存到一个有大量可用空间的驱动器上； 该文件将像往常一样被分成块。 这些块可能会彼此相邻放置，这将使它们相邻。 这意味着当处理器请求该文件时，HDD 将能够更快地检索它。

现在，考虑将同一个文件保存到可用空间不多的驱动器中。 您的系统会将文件保存到最近的可用空间。 如果该空间足以包含所有文件块，那就太好了。 如果没有，系统会将一些块放在其他地方。 文件的各个部分现在彼此分离。 将共同组成文件的块存储在硬盘驱动器上的非连续空间中，这就是所谓的碎片化。

鉴于我们大多数人经常将文件（其中一些文件非常大）保存到我们的硬盘驱动器，碎片化是不可避免的自然结果。

磁盘碎片整理：为什么需要它？

硬盘上保存的文件越多，每个文件越大，系统读写数据的工作就越多。 充满大文件的磁盘驱动器意味着用于保存每个文件的连续位置将越来越少，直到根本没有任何文件为止。 发生这种情况时，系统只是将每个文件的不同块保存到它可以找到的任何空间。 文件越大，它的块越多，它们就越分散。 因此，当请求文件时，读写头必须在各个位置跳来跳去以组装不同的分散块。 此过程涉及大量工作，因此需要更长的时间，从而导致性能降低。

除此之外，由于文件散落各处，驱动器上的可用空间也分散了。 这反过来又会导致大量传入文件立即碎片化，因为没有连续的可用空间块可用于保存它们。

虽然现代 HDD 的读写速度与十年前相比有了巨大的提高，但磁盘碎片意味着速度会随着时间的推移而降低，也会慢慢导致硬盘性能下降。

这就是您需要定期对磁盘驱动器进行碎片整理的原因。

对我们大多数人来说幸运的是，像 Windows 10 这样的现代操作系统有一个定期运行的碎片整理计划来照顾你的硬盘。 但是，该系统可能会停止工作或崩溃，因此您需要知道系统何时需要立即进行碎片整理。

HDD 严重碎片化有一些明显的迹象和症状：

• 文件和程序的加载时间更长
• 图形繁重的应用程序和游戏加载新窗口或处理新环境的时间太长
• 系统运行期间硬盘驱动器发出噪音

当这些中的任何一个开始持续发生时，可能是时候召集骑兵了——我们的意思是对您的计算机进行碎片整理。 那么，如何对真正需要的驱动器进行碎片整理呢？

如何对计算机进行碎片整理

对 PC 进行碎片整理可以优化硬盘驱动器并释放空间。 然而，一个好的碎片整理程序会做的远不止这些。 分散的文件块需要彼此相邻放置以获得更快的检索速度。 这样做还可以释放大块空间来放置新文件，从而减少它们在进入硬盘驱动器后很快变得碎片化的可能性。 碎片整理的另一个方面是智能文件放置，它确保系统最需要的文件放置在最快和最容易访问的位置。

简而言之，磁盘碎片整理包括三个主要方面，所有碎片整理程序都包含：

• 文件碎片整理。 在此过程中，包含碎片文件块的簇彼此相邻放置。 组成文件的所有簇都聚集在同一个地方并连续排序。
• 空间碎片整理。 在此过程中还会对可用空间进行碎片整理。 通过这种方式，我们的意思是独立的自由空间集群被收集到一个实心块中，而不是分散在 HDD 周围的较小的独立部分中。
• 智能文件放置。 碎片整理期间的智能文件放置意味着文件会根据系统的需要进行排序。 例如，可以将系统文件放在外轨中，以提高读写速度，从而缩短 PC 的启动时间。 智能文件放置是动态的。 一般来说，最常用和最重要的文件放在较靠外的磁道中，而访问最少的文件则写入硬盘的内部磁道中。

从前面的内容中，您应该已经了解到磁盘碎片整理对磁盘健康和整体系统性能的重要性。 如果您的 PC 由于频繁的安装和删除、复制和移动、游戏和图形编辑而出现大量操作并开始变慢，那么使用功能丰富的碎片整理软件优化您的硬盘驱动器肯定会显着改善您的硬盘驱动器系统的整体速度和性能。

不过，您不必相信我们的话。 您可以自己试用碎片整理程序并检查结果。 如前所述，像 Windows 10 这样的操作系统有一个内置工具，可以自动执行基本操作，但您可以尝试其他具有更好功能和更强大优化引擎的工具。

在我们结束本指南之前，还有一个更重要的问题需要回答：固态硬盘怎么样？

一个人可以对 SSD 进行碎片整理吗？

SSD 正在迅速取代 HDD，成为现代笔记本电脑和台式机等设备的首选存储硬件。 尽管它们相对于机械同类产品而言仍然价格昂贵，但不可否认的是，SSD 和 HDD 之间的速度差异是日夜的。

如果 PC 上唯一的存储硬件是 SSD，则不建议执行磁盘碎片整理以提高驱动器速度。 事实上，这样做会适得其反。

与硬盘驱动器不同，SSD 没有机械移动部件。 因此，读取固态驱动器上的数据涉及不同的过程。 由于它没有四处移动的机械头，SSD 上的碎片不会导致写入速度下降，因此文件块如何分散在驱动器上并不重要。 NAND 技术确保所有文件组件在请求时立即获取。

固态驱动器上的典型优化操作不是碎片整理，而是 TRIM 命令，它实质上允许驱动器擦除那些已被识别为不再使用的数据块。

由于这个原因，大多数内置碎片整理程序都禁用了 SSD 碎片整理，大多数第三方工具也是如此。 然而，一些功能更丰富的碎片整理程序仍然可以选择对 SSD 进行碎片整理，尽管我们不建议采取此步骤 - 除非所讨论的驱动器是 SSHD（SSD 和 HDD 技术的混合体）。