2020 年磁盘碎片整理初学者指南

计算机的主要硬件组件——处理器、内存和内部存储——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，特别是如果它是 HDD，则遗憾地落后了。

由于其物理限制，典型的硬盘驱动器非常慢，无法跟上处理器的速度。 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工作。 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。

这就是为什么即使在 2020 年也需要对硬盘进行碎片整理的原因。它可以逆转文件碎片并有助于提高计算机性能。 如果您以前遇到过该主题，并发现它以晦涩难懂的语言和不透明的计算机语言表达，您会发现这篇文章既令人耳目一新又富有启发性。

事实是，磁盘碎片整理与其说是一个复杂的主题，不如说是一个解释不清的主题。 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，我们来解释一下硬盘驱动器是如何存储和读取数据的。

硬盘

从 1960 年代 IBM 的机械庞然大物到 2020 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，尽管速度和尺寸都在不断改进，但关于 HDD 的一个简单事实仍然存在2020 年：进展缓慢。

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的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。 将旋转盘片想象成由几个同心圆盘组成的复合圆盘可能会有所帮助。 假设四个磁盘共同组成盘片。 每个磁盘称为一个磁道，每个磁道被划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？ 有两个主要原因。 首先是存储在外部磁道和扇区上的数据比存储在内部磁道和扇区上的数据访问得更快。 第二个原因是硬盘驱动器上的每个空间单位都由一定数量的扇区组成。 这个单元称为集群。 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。

这让我们很好地了解了 Windows 如何组织和控制硬盘驱动器（NTFS 文件系统）上的数据。

NTFS 文件系统

简而言之，文件系统是操作系统排列和管理磁盘上文件的方式。 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由 8 个扇区组成的簇。 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。 如果您将 2MB 的文件保存到 NTFS 驱动器，它将在驱动器上保存为 4096 字节的块。 （如果你关心数学，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

既然您知道放置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。 假设您将一个 5MB 的文件保存到具有大量可用空间的驱动器中； 该文件将像往常一样分成块。 这些块可能会彼此相邻放置，这将使它们连续。 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，考虑将相同的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。 如果该空间足以容纳所有文件块，那就太好了。 如果没有，系统会将一些块放置在其他地方。 文件的各个部分现在彼此分开。 将共同构成文件的块存储在硬盘驱动器上的非连续空间中就是所谓的碎片。

鉴于我们大多数人会定期将文件（其中一些非常大）保存到我们的硬盘驱动器，碎片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，系统读取和写入数据所需的工作就越多。 一个装满大文件的磁盘驱动器意味着保存每个文件的连续位置将越来越少，直到不再存在。 发生这种情况时，系统只需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，它们越分散。 因此，当文件被请求时，读写头必须在各个位置之间跳跃以组装不同和分散的块。 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，由于文件分散在各处，驱动器上的可用空间也分散。 这反过来会导致大型传入文件立即碎片化，因为没有连续的可用空间块可供保存它们。

尽管现代 HDD 的读写速度与十年前相比有了很大的提高，但磁盘碎片意味着速度会随着时间的推移而降低，也会慢慢导致硬盘退化。

这就是您需要定期对磁盘驱动器进行碎片整理的原因。

幸运的是，对于我们大多数人来说，像 Windows 10 这样的现代操作系统都有一个定期运行的碎片整理计划并照顾您的硬盘驱动器。 但是，该系统可能会停止工作或崩溃，因此您需要知道您的系统何时需要立即进行碎片整理。

硬盘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
• 图形密集型应用程序和游戏加载新窗口或处理新环境的时间过长
• 系统运行期间硬盘驱动器发出的声音

当其中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 进行碎片整理可让您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。 这样做还可以释放可以放置新文件的大块空间，从而减少它们在登陆硬盘驱动器后很快碎片化的机会。 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被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，包含碎片文件块的集群彼此相邻放置。 组成一个文件的所有簇都聚集在同一个地方并按顺序排列。
• 空间碎片整理。 在此过程中也会对可用空间进行碎片整理。 我们的意思是，独立的空闲空间簇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根据系统的需要进行排序。 例如，可以将系统文件放置在外部磁道中以获得更快的读写速度，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被放置在较外层的磁道中，而访问最少的文件被写入到硬盘的内层磁道中。

从上述内容中，您应该已经了解磁盘碎片整理对磁盘运行状况和整体系统性能的重要性。 如果你的电脑因为频繁的安装和删除、复制和移动、游戏和图形编辑而出现很多动作并开始变慢，那么使用功能丰富的碎片整理软件优化你的硬盘驱动器肯定会显着改善你的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：固态驱动器呢？

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仍然很昂贵，但不可否认的是，SSD 和 HDD 之间的速度差异是白天和黑夜。

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的速度。 事实上，这样做可能会产生相反的效果。

SSD 与硬盘驱动器不同，没有机械运动部件。 因此，读取固态驱动器上的数据涉及不同的过程。 由于它没有移动的机械头，SSD 上的碎片不会导致写入速度降低，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后立即获取。

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这样做。 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 - 除非相关驱动器是 SSHD（SSD 和 HDD 技术的混合体）。