磁盤碎片整理解釋

磁盤碎片整理過去一直是個謎，建議不要在碎片整理運行時觸摸您的計算機鼠標，在安全模式下進行，並為偶爾斷電導致數據丟失的可能性做好準備。 許多人仍然害怕碎片整理，或者只是嘗試不去想它，因為互聯網搜索中仍然出現了舊的建議。 在本文中，我將嘗試用簡單的術語解釋磁盤碎片整理和所有相關概念，以消除與之相關的所有恐懼或神話。

要了解磁盤碎片整理是什麼，首先需要了解硬盤的運行方式、文件系統是什麼以及碎片是如何發生的。 這些聽起來像是非常專業的術語，但實際上這些概念很容易理解，只需稍加解釋和一些插圖即可。 讓我們在這裡看看它們。

您的硬盤是如何工作的

HDD（硬盤驅動器）是計算機中最慢的部分，因為它包含移動部件——旋轉盤片和讀寫頭。 這是您計算機內部的樣子：

每次打開文件（或系統嘗試訪問文件）時，CPU 都會向您的硬盤發送請求，讀寫頭開始移動以檢索請求的數據。 與其詳細討論讀寫頭是如何移動的（使用“角速度”、“尋道時間”等術語），我只會陳述一個您需要記住的事實——就數據訪問速度而言，硬盤驅動器盤片的外部，也稱為驅動器的前端，速度最快，而內部，或驅動器的後端，速度最慢。

磁盤表面被細分為扇區和磁道（見下圖）。 如果這看起來有太多的信息需要接受，那麼不要擔心。 我在文章中包含此信息的原因有兩個 - 它可能有助於在您的腦海中創建一幅圖像，顯示數據如何存儲在您的硬盤上，這些也是碎片整理軟件中經常使用的術語。 因此，如果您可以付出額外的努力，那麼請務必通讀這部分並嘗試理解此處將要遵循的技術性很強的術語。

軌道基本上就像砍伐的樹上的年輪。 扇區就像披薩中的楔子，除了在計算機術語中，單個扇區是披薩楔子中屬於單個軌道的部分，通常大小為 512 字節。

不同的硬盤型號可能有不同數量的磁道和扇區。 然而，事實仍然是，存儲在任何硬盤驅動器的外部磁道上的數據比存儲在內部磁道上的數據花費更少的時間讓讀寫頭訪問。

什麼是文件系統？

由於存儲在硬盤驅動器上的大量數據，必須有一種方法來組織和控制它，這就是文件系統所做的。 NTFS 是微軟在 Windows 操作系統（從 Windows NT 開始）中使用的文件系統。 文件系統維護硬盤驅動器上每個文件的物理位置，並使您的計算機可以在請求時檢索數據。 文件系統將 512 字節的扇區組合成簇，這是存儲文件或文件的一部分的最小空間單位。 在 NTFS 硬盤上，每個簇通常有 8 個扇區，這意味著單個簇的大小為 4096 字節。 這是每個文件被分成的片段的大小。 考慮到存儲在硬盤驅動器上的許多文件的大小以兆字節甚至千兆字節為單位，將它們分成 4096 字節的片段，儘管出於多種原因是必要的，但存在巨大的碎片潛力。

什麼是碎片化？

在新格式化的硬盤驅動器上，文件以連續的方式寫入 - 屬於單個文件的所有集群整齊地存儲在一起，並且文件都是一體的，因為有足夠的可用空間來寫入每個文件。 然後你開始使用你的電腦。 如果你不使用它，它會保持整齊，你不必擔心碎片，但它只是一個昂貴的房間裝飾。 碎片的發生不是因為你做錯了什麼或者你的電腦壞了，這是正常使用電腦時會發生的。 想像一個硬盤驅動器，其中的文件一個接一個地整齊地存儲。 現在假設您從這個整齊存儲的組的中間刪除了一個 1 兆字節的文件，然後將一個 2 兆字節的文件保存到您的硬盤驅動器中。 您的系統會尋找可用空間來寫入文件，它會通過刪除舊文件找到您剛剛提供的 1 兆字節可用空間塊，然後開始將新文件寫入其中，正如預期的那樣，1兆字節後，它在這個位置用完了空間並開始尋找下一個可用空間塊。 如果下一個空間窗口大小為 1 兆字節，那麼您新保存的文件只會分成 2 部分。 但是假設下一個可用空間塊是半兆字節，然後將部分文件寫入該位置，系統會尋找更多空間，您的文件現在被分成超過 2 個部分。 這是對碎片如何發生的簡化解釋。

要了解它為何對您的 PC 性能很重要，請查看下圖。 在左側，您會看到一個文件的示意圖，該文件全部存儲在一個位置。 在右側，您會看到相同的文件被分割成多個片段，存儲在硬盤驅動器的不同位置。 現在想像一下讀寫頭必須做的工作量來檢索左側的文件，並將其與它必須做的工作量進行比較，以獲取右側的文件。 很明顯，訪問右側的文件需要更長的時間。 文件被分解的片段越多，這些片段分散在硬盤驅動器上的距離越遠，讀寫頭檢索它所需的時間就越長，從而導致性能下降。

除了文件碎片本身，還有可用空間碎片的問題，這反過來又會導致更多的文件碎片。 這通常發生在數據被刪除而留下一小部分空閒空間分散在剩余文件之間時。 結果是，當新文件保存到硬盤驅動器時，系統會將它們分成幾部分以適應這些小部分的可用空間。

磁盤碎片整理的工作原理

現在您已經了解了有關硬盤驅動器、文件系統和碎片的所有知識，我們將繼續討論本文的主題，即磁盤碎片整理。 我希望很清楚為什麼有必要對硬盤進行碎片整理。 此操作不僅有助於將文件片段重新組合在一起，而且還可以整合可用空間，以便有更大的空間塊可用於寫入新文件，從而防止進一步的碎片。 一個好的碎片整理程序還將包括一個智能文件放置算法，該算法利用硬盤驅動器上更快和更慢的數據訪問區域的知識。 讓我們仔細看看磁盤碎片整理的這些方面。

文件碎片整理

簡單來說，文件碎片整理是將文件碎片重新組合在一起的過程。 磁盤碎片整理程序所做的是將文件重新寫入連續的可用空間塊，以確保所有文件碎片都按連續順序寫入。 這樣，硬盤驅動器的讀寫頭必須轉到一個位置來訪問請求的文件，而不必在整個驅動器上收集文件片段。

可用空間碎片整理

對硬盤驅動器上的可用空間進行碎片整理或整​​合是最有效的碎片預防技術之一。 當可用空間位於較大的連續塊中，而不是以較小的部分分散在硬盤驅動器周圍時，寫入硬盤驅動器的新文件可以輕鬆地放在一塊。 在磁盤碎片整理期間重寫文件時，碎片整理程序會嘗試將所有文件放在一起，以便將剩餘的可用空間合併為更大的部分。

智能文件放置

了解硬盤驅動器的運行方式以及在其上存儲和訪問數據的方式，您可以更輕鬆地理解智能文件放置背後的理論。 實際上，為了提高系統性能，可以通過多種方式將文件放在硬盤驅動器上。 不同的碎片整理程序可能使用不同的技術或算法來放置文件，其中一些提供了用戶可以選擇的算法來匹配他們個人 PC 的使用風格。

碎片整理程序可能會嘗試將通常訪問的文件放在一起，例如啟動應用程序時需要的一組 .dll 文件。 當請求這些文件時，這大大減少了 HDD 的讀寫頭需要做的工作量。 將系統文件放置到硬盤驅動器的快速外部軌道可減少系統啟動以及應用程序啟動所需的時間。 硬盤驅動器上的這個快速區域還可用於放置最常訪問的文件，從而提高日常任務的速度。 同時，將很少使用的文件移動到驅動器的後面（較慢的內部軌道）可確保它們不礙事，並且不會佔用快速區域中寶貴的可用空間。

如您所見，磁盤碎片整理不僅僅是將文件碎片放在一起，還有很多其他功能。 碎片整理程序中使用的所有各種技術都為提高系統速度和性能提供了巨大的潛力。 聲稱現代硬盤驅動器不需要碎片整理的人可能沒有嘗試過具有強大優化引擎的現代碎片整理程序。 任何經常使用電腦、編輯、保存和刪除文件、安裝和卸載軟件、玩電腦遊戲或從事長期學校項目的人，在使用功能豐富的碎片整理軟件後，肯定會注意到電腦性能的提高。 正如他們所說，眼見為實。 嘗試對硬盤進行碎片整理和優化，看看它對您的 PC 性能有何影響。