2020 年磁盤碎片整理初學者指南

計算機的主要硬件組件——處理器、內存和內部存儲——協同工作，使您能夠訪問文件和加載程序。 雖然 RAM 和處理器以閃電般的速度工作，但內部存儲，特別是如果它是 HDD，則遺憾地落後了。

由於其物理限制，典型的硬盤驅動器非常慢，無法跟上處理器的速度。 固態驅動器雖然比機械驅動器快得多，但與最新的芯片相比仍然以爬行速度工作。 因此，讀取和寫入數據可能是極其緩慢的過程，尤其是當自然文件碎片的過程介入並使情況惡化時。

這就是為什麼即使在 2020 年也需要對硬盤進行碎片整理的原因。它可以逆轉文件碎片並有助於提高計算機性能。 如果您以前遇到過該主題，並且發現它以晦澀難懂的語言和不透明的計算機語言表達，您會發現這篇文章既令人耳目一新又富有啟發性。

事實是，磁盤碎片整理與其說是一個複雜的主題，不如說是一個解釋不清的主題。 要完全理解對硬盤進行碎片整理需要什麼，需要了解碎片和 Windows 文件系統等一些概念。 了解傳統硬盤的工作原理以及 SSD 的不同之處也將幫助您了解為什麼前者應該進行碎片整理以獲得最佳性能，而後者在沒有它的情況下也能正常工作。

首先，我們來解釋一下硬盤驅動器是如何存儲和讀取數據的。

硬盤

從 1960 年代 IBM 的機械龐然大物到 2020 年我們使用的速度為 7200 RPM 的緊湊型存儲設備，硬盤驅動器已經走過了漫長的道路。然而，儘管速度和尺寸都在不斷改進，但關於 HDD 的一個簡單事實仍然存在2020 年：進展緩慢。

它很慢，因為它由旋轉盤片和讀寫頭等移動部件組成。 這些移動部件意味著處理器發送的請求檢索必要數據的速度是有限的。

為了進一步減慢速度，並非所有需要檢索的數據都始終位於同一位置。 將旋轉盤片想像成由幾個同心圓盤組成的複合圓盤可能會有所幫助。 假設四個磁盤共同組成盤片。 每個磁盤稱為一個磁道，每個磁道被劃分為長度相似的部分，稱為扇區。 磁道和扇區的數量因型號而異，但單個扇區的大小通常為 512 字節。

那麼，為什麼這很重要？ 有兩個主要原因。 首先是存儲在外部磁道和扇區上的數據比存儲在內部磁道和扇區上的數據訪問得更快。 第二個原因是硬盤驅動器上的每個空間單位都由一定數量的扇區組成。 這個單元稱為集群。 簇是硬盤驅動器上可以存儲文件或文件的一部分的最小空間單位。

這讓我們很好地了解了 Windows 如何組織和控制硬盤驅動器（NTFS 文件系統）上的數據。

NTFS 文件系統

簡而言之，文件系統是操作系統排列和管理磁盤上文件的方式。 您熟悉的所有 Windows 版本都使用 NTFS 文件系統來組織 HDD 或 SSD 上的文件，以便系統可以訪問任何請求的數據。

使用 NTFS 文件系統的驅動器通常將扇區分組為由 8 個扇區組成的簇。 這意味著 NTFS 驅動器上的每個簇的大小通常為 512 x 8 = 4096 字節。 如果您將 2MB 的文件保存到 NTFS 驅動器，它將在驅動器上保存為 4096 字節的塊。 （如果你關心數學，這意味著 2Mb 文件將佔用硬盤上大約 488 個簇或塊空間）。

碎片整理是如何發生的

既然您知道放置在計算機存儲中的每個文件都被分成塊，那麼應該更容易想像碎片是如何發生的。 假設您將一個 5MB 的文件保存到具有大量可用空間的驅動器中； 該文件將像往常一樣分成塊。 這些塊可能會彼此相鄰放置，這將使它們連續。 這意味著當處理器請求該文件時，HDD 將能夠更快地檢索它。

現在，考慮將相同的文件保存到可用空間不多的驅動器中。 您的系統會將文件保存到最近的可用空間。 如果該空間足以容納所有文件塊，那就太好了。 如果沒有，系統會將一些塊放置在其他地方。 文件的各個部分現在彼此分開。 將共同構成文件的塊存儲在硬盤驅動器上的非連續空間中就是所謂的碎片。

鑑於我們大多數人會定期將文件（其中一些非常大）保存到我們的硬盤驅動器，碎片是不可避免的自然結果。

磁盤碎片整理：為什麼需要它？

硬盤上保存的文件越多，每個文件越大，系統讀取和寫入數據所需的工作就越多。 一個裝滿大文件的磁盤驅動器意味著保存每個文件的連續位置將越來越少，直到不再存在。 發生這種情況時，系統只需將每個文件的不同塊保存到它可以找到的任何空間。 文件越大，它的塊越多，它們越分散。 因此，當文件被請求時，讀寫頭必須在各個位置之間跳躍以組裝不同和分散的塊。 此過程涉及大量工作，因此需要更長的時間，從而導致性能降低。

除此之外，由於文件分散在各處，驅動器上的可用空間也分散。 這反過來會導致大型傳入文件立即碎片化，因為沒有連續的可用空間塊可供保存它們。

儘管現代 HDD 的讀寫速度與十年前相比有了很大的提高，但磁盤碎片意味著速度會隨著時間的推移而降低，也會慢慢導致硬盤退化。

這就是您需要定期對磁盤驅動器進行碎片整理的原因。

幸運的是，對於我們大多數人來說，像 Windows 10 這樣的現代操作系統都有一個定期運行的碎片整理計劃並照顧您的硬盤驅動器。 但是，該系統可能會停止工作或崩潰，因此您需要知道您的系統何時需要立即進行碎片整理。

硬盤嚴重碎片化有一些明顯的跡象和症狀：

• 文件和程序的加載時間更長
• 圖形密集型應用程序和遊戲加載新窗口或處理新環境的時間過長
• 系統運行期間硬盤驅動器發出的聲音

當其中任何一個開始持續發生時，可能是時候召集騎兵了——我們的意思是對您的計算機進行碎片整理。 那麼，如何對真正需要的驅動器進行碎片整理呢？

如何對計算機進行碎片整理

對 PC 進行碎片整理可讓您優化硬盤驅動器並釋放空間。 然而，一個好的碎片整理程序會做的遠不止這些。 分散的文件塊需要彼此相鄰放置以獲得更快的檢索速度。 這樣做還可以釋放可以放置新文件的大塊空間，從而減少它們在登陸硬盤驅動器後很快碎片化的機會。 碎片整理的另一個方面是智能文件放置，它確保系統最需要的文件被放置在最快和最容易訪問的位置。

簡而言之，磁盤碎片整理包括三個主要方面，所有碎片整理程序都包含：

• 文件碎片整理。 在此過程中，包含碎片文件塊的集群彼此相鄰放置。 組成一個文件的所有簇都聚集在同一個地方並按順序排列。
• 空間碎片整理。 在此過程中也會對可用空間進行碎片整理。 我們的意思是，獨立的空閒空間簇被收集到一個實心塊中，而不是分散在 HDD 周圍的較小的獨立部分中。
• 智能文件放置。 碎片整理期間的智能文件放置意味著文件根據系統的需要進行排序。 例如，可以將系統文件放置在外部磁道中以獲得更快的讀寫速度，從而縮短 PC 的啟動時間。 智能文件放置是動態的。 一般來說，最常用和最重要的文件被放置在較外層的磁道中，而訪問最少的文件被寫入到硬盤的內層磁道中。

從上述內容中，您應該已經了解磁盤碎片整理對磁盤運行狀況和整體系統性能的重要性。 如果你的電腦因為頻繁的安裝和刪除、複製和移動、遊戲和圖形編輯而出現很多動作並開始變慢，那麼使用功能豐富的碎片整理軟件優化你的硬盤驅動器肯定會顯著改善你的系統的整體速度和性能。

不過，您不必相信我們的話。 您可以自己試用碎片整理程序並檢查結果。 如前所述，像 Windows 10 這樣的操作系統有一個內置工具，可以自動執行基本操作，但您可以嘗試其他具有更好功能和更強大優化引擎的工具。

在我們結束本指南之前，還有一個更重要的問題需要回答：固態驅動器呢？

可以對 SSD 進行碎片整理嗎？

SSD 正在迅速取代 HDD，成為現代筆記本電腦和台式機等設備的首選存儲硬件。 儘管它們相對於機械同類產品仍然很昂貴，但不可否認的是，SSD 和 HDD 之間的速度差異是白天和黑夜。

如果 PC 上唯一的存儲硬件是 SSD，則不建議執行磁盤碎片整理以提高驅動器的速度。 事實上，這樣做可能會產生相反的效果。

SSD 與硬盤驅動器不同，沒有機械運動部件。 因此，讀取固態驅動器上的數據涉及不同的過程。 由於它沒有移動的機械頭，SSD 上的碎片不會導致寫入速度降低，因此文件塊如何分散在驅動器上並不重要。 NAND 技術確保所有文件組件在請求後立即獲取。

固態驅動器上的典型優化操作不是碎片整理，而是 TRIM 命令，它實質上允許驅動器擦除那些已被識別為不再使用的數據塊。

由於這個原因，大多數內置碎片整理程序都禁用了 SSD 碎片整理，大多數第三方工具也這樣做。 然而，一些功能更豐富的碎片整理程序仍然可以選擇對 SSD 進行碎片整理，儘管我們不建議採取此步驟 - 除非相關驅動器是 SSHD（SSD 和 HDD 技術的混合體）。