2023 年磁盤碎片整理初學者指南

內容

• 硬盤
• NTFS 文件系統
• 碎片整理是如何發生的
• 磁盤碎片整理：為什麼需要它？
• 如何對計算機進行碎片整理">如何對計算機進行碎片整理
  • 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：
• 一個人可以對 SSD 進行碎片整理嗎？

計算機的主要硬件組件——處理器、內存和內部存儲器——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，尤其是 HDD，遺憾地落後了。

由於其物理限制，典型的硬盤驅動器速度非常慢，跟不上處理器的速度。 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運行。 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。

這就是為什麼需要對硬盤進行碎片整理，即使在 2023 年也是如此。它可以消除文件碎片並有助於提高計算機性能。 如果您以前遇到過這個主題並發現它是用神秘的語言和不透明的計算機語言表達的，那麼您會發現這篇文章既令人耳目一新又富有啟發性。

事實上，磁盤碎片整理與其說是一個複雜的主題，不如說是一個難以解釋的主題。 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，讓我們解釋一下硬盤驅動器如何存儲和讀取數據。

硬盤

從 1960 年代 IBM 的機械怪獸到 2023 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，儘管速度和尺寸不斷改進，但關於 HDD 的一個簡單事實仍然存在2023年：很慢。

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。 將旋轉盤想像成由多個同心圓盤組成的複合圓盤可能會有所幫助。 假設四個磁盤共同構成了盤片。 每個磁盤稱為磁道，每個磁道又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？ 主要有兩個原因。 首先是存儲在外部磁道和扇區中的數據比存儲在內部磁道和扇區中的數據訪問速度更快。 第二個原因是硬盤驅動器上的每個空間單元都由一定數量的扇區組成。 這個單位稱為集群。 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。

這使我們很好地了解了 Windows 如何組織和控制硬盤驅動器上的數據 — NTFS 文件系統。

NTFS 文件系統

簡單來說，文件系統就是操作系統對磁盤上的文件進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簇，每個簇由 8 個扇區組成。 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。 如果將一個 2MB 的文件保存到 NTFS 驅動器，它將以每個 4096 字節的塊的形式保存在驅動器上。 （如果您關心數學，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。 比方說，您將一個 5MB 的文件保存到一個有大量可用空間的驅動器上； 該文件將像往常一樣被分成塊。 這些塊可能會彼此相鄰放置，這將使它們相鄰。 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，考慮將同一個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。 如果該空間足以包含所有文件塊，那就太好了。 如果沒有，系統會將一些塊放在其他地方。 文件的各個部分現在彼此分離。 將共同組成文件的塊存儲在硬盤驅動器上的非連續空間中，這就是所謂的碎片化。

鑑於我們大多數人經常將文件（其中一些文件非常大）保存到我們的硬盤驅動器，碎片化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，系統讀寫數據的工作就越多。 充滿大文件的磁盤驅動器意味著用於保存每個文件的連續位置將越來越少，直到根本沒有任何文件為止。 發生這種情況時，系統只是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，它們就越分散。 因此，當請求文件時，讀寫頭必須在各個位置跳來跳去以組裝不同的分散塊。 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，由於文件散落各處，驅動器上的可用空間也分散了。 這反過來又會導致大量傳入文件立即碎片化，因為沒有連續的可用空間塊可用於保存它們。

雖然現代 HDD 的讀寫速度與十年前相比有了巨大的提高，但磁盤碎片意味著速度會隨著時間的推移而降低，也會慢慢導致硬盤性能下降。

這就是您需要定期對磁盤驅動器進行碎片整理的原因。

對我們大多數人來說幸運的是，像 Windows 10 這樣的現代操作系統有一個定期運行的碎片整理計劃來照顧你的硬盤。 但是，該系統可能會停止工作或崩潰，因此您需要知道系統何時需要立即進行碎片整理。

HDD 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
• 圖形繁重的應用程序和遊戲加載新窗口或處理新環境的時間太長
• 系統運行期間硬盤驅動器發出噪音

當這些中的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 進行碎片整理可以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。 這樣做還可以釋放大塊空間來放置新文件，從而減少它們在進入硬盤驅動器後很快變得碎片化的可能性。 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，包含碎片文件塊的簇彼此相鄰放置。 組成文件的所有簇都聚集在同一個地方並連續排序。
• 空間碎片整理。 在此過程中還會對可用空間進行碎片整理。 通過這種方式，我們的意思是獨立的自由空間集群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會根據系統的需要進行排序。 例如，可以將系統文件放在外軌中，以提高讀寫速度，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放在較靠外的磁道中，而訪問最少的文件則寫入硬盤的內部磁道中。

從前面的內容中，您應該已經了解到磁盤碎片整理對磁盤健康和整體系統性能的重要性。 如果您的 PC 由於頻繁的安裝和刪除、複製和移動、遊戲和圖形編輯而出現大量操作並開始變慢，那麼使用功能豐富的碎片整理軟件優化您的硬盤驅動器肯定會顯著改善您的硬盤驅動器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：固態硬盤怎麼樣？

一個人可以對 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而言仍然價格昂貴，但不可否認的是，SSD 和 HDD 之間的速度差異是日夜的。

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速度。 事實上，這樣做會適得其反。

與硬盤驅動器不同，SSD 沒有機械移動部件。 因此，讀取固態驅動器上的數據涉及不同的過程。 由於它沒有四處移動的機械頭，SSD 上的碎片不會導致寫入速度下降，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時立即獲取。

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是如此。 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 - 除非有問題的驅動器是 SSHD（SSD 和 HDD 技術的混合體）。