为什么我的外置硬盘无法达到广告中的性能?

 

许多因素都会影响外置硬盘的性能,包括连接、线缆和设备类型。 

但重要的一点是,数据的传输速度由最慢的设备决定。这意味着,如果将数据从较慢的源 (HDD) 传输到较快的目标 (SSD),那么所能达到的最大传输率将受源硬盘的限制。  

导致性能降低的另一个常见因素与文件大小或文件类型有关。与传输大文件相比,小文件的数据传输率通常较慢。  

本文介绍了可能影响外置硬盘性能的部分因素。 

 

在 Windows 中启用写入缓存

如果在 Windows 中使用外置硬盘,则可以通过启用写入缓存来提高性能。有关说明请访问“如何在 Windows 中提高外置硬盘的性能”。

 

传输期间速度下降

将数据传输到外置硬盘时,一开始的传输率(也称为突发速率)可能较高,然后在某个时候传输速度可能会变慢。发生这种情况的原因是数据将先写入目标硬盘的缓存。因此一旦缓存已满,性能就会降低。另外,如前所述,文件类型或文件大小可能会影响数据传输速度。例如,如果您在传输过程中遇到速度降低的情况,那么有可能是完成了大文件的传输,并开始传输小文件。 

 

接口 

可用的接口多种多样,因此了解您的计算机是否支持外置硬盘的接口非常重要。请查阅计算机的说明文档或与制造商联系以获取更多信息。  
以下是最常用接口的最大吞吐量:
 

接口 

(千兆位每秒)传输率(兆字节每秒)

Thunderbolt 4

高达 40Gb/秒或 高达 5,000MB/秒 

Thunderbolt 3 

高达 40Gb/秒

或  

高达 5,000 MB/秒

Thunderbolt 2 

高达 20Gb/秒 

或  

高达 2,500 MB/秒

Thunderbolt 

高达 10Gb/秒 

或  

高达 1,250 MB/秒

USB 4

高达 40Gb/秒* 高达 5,000MB/秒 

USB 3.2 Gen 2x2

高达 20Gb/秒* 

或  

高达 2,500 MB/秒

USB 3.1 Gen 2 

高达 10Gb/秒 

或  

高达 1,250 MB/秒

USB 3.1 Gen 1 

高达 5Gb/秒 

或  

高达 625 MB/秒

SuperSpeed USB 3.0 

高达 5Gb/秒 

或  

高达 625 MB/秒

Hi-Speed USB 2.0

高达 480 Mb/s

高达 60 MB/秒

*注: 

  • USB3.2 Gen 2x2:两个速度为 10Gb/秒的通道。
  • 计算机和设备都必须支持 40 GB/秒的速度

 

连接性

为了获得最佳性能,建议直接将外置硬盘连接到计算机。适配器、集线器和其他类型的扩展解决方案可能会影响外置硬盘的性能。 
如果外置硬盘配备多个接口,请确保将正确的线缆连接到正确的端口。例如:如果外置硬盘配备 Thunderbolt 3 端口和 USB-C 3.1 端口,但您将 USB-C 3.1 Gen 2 线缆连接到设备的 Thunderbolt 3,那么最大吞吐量仅为 10Gb/s。因此,检查连接到设备的线缆是否合适非常重要。 
  

线缆

建议使用外置硬盘随附的原装线缆,因为许多第三方线缆可能使用不同的协议或者粗制滥造,从而影响性能、甚至损坏硬盘或计算机。 

注:Thunderbolt 3 线缆有两种类型:有源和无源
  • 无源线缆通常更长、更便宜并且可以达到 20 Gb/s 的速度
  • 有源线缆速度更快,可以达到 40Gb/s;但价格更高,并提供不同的尺寸。 
  

资源

您的计算机对于外置硬盘的性能起着重要的影响作用。取决于计算机的硬件,资源可能需要与其他组件共享。如果所有资源都处于使用状态,就有可能会影响外置硬盘的传输速度。  
例如,某些 Thunderbolt 3 计算机仅设计两个 PCI 通道。但是为了达到 Thunderbolt 3 支持的 40Gb/s,需要四个 PCI 通道。这意味着,如果计算机只有两条通道,则最大可能速度为 20Gb/s。MacBook Pro(13 英寸,2016 年末)就很好地展示了这一限制。有关其他详细信息,请访问“用于 MacBook Pro(2016 年末)时的缓慢性能”。此外,某些 Dell Thunderbolt 3 系统的设计有所不同。某些型号配备两个 PCI 通道制造,某些型号配备四个 PCI 通道,更多详情请参阅此处
在进行大型数据传输或尝试最大化整体传输速度时,最好确保尽量减少任何其他任务。这会使您的系统更专注于数据传输,从而提高传输性能。 

 

文件系统

您可以通过使用计算机的本机文件系统格式化存储设备来优化性能。如果您打算仅在 Mac 上使用存储设备,那么最好格式化为“Mac OS 扩展(日志式)”,这也称为 HFS+ 或 APFS。对于 Windows,最好格式化为 NTFS。如果您需要同时在 Mac 和 PC 上使用您的设备,则最好格式化为 exFAT。但是由于这一系统并不是适合两种操作系统的最佳文件系统,因此可能无法获得最佳的传输率。有关如何格式化存储设备的其他信息,请访问“如何格式化硬盘”。

 

来源和目标

如果数据传输的源硬盘比外置硬盘慢,那么传输率将受到影响,因为它会受到较慢硬盘的限制。此外,如果存储空间接近已满,也会导致性能降低。  

 

HDD 和 SSD

当今市面上有几种不同类型的外置硬盘。有些使用的是传统旋转硬盘 (HDD),还有一些使用的是速度更快的固态硬盘 (SSD) 技术。设备配备不同类型的接口,因此除其他因素外,外置硬盘的性能由用于存储数据的技术和设备配备的接口类型决定。  
有关每种技术的主要特征,请参见下文:
  
传统硬盘
HDD 由包含一个或多个盘片、磁头和其他组件的运动部件组成,它们将数据磁性存储在盘片(磁盘)上。HDD 具有两种尺寸,分别是 3.5 英寸和 2.5 英寸,旋转速度(单位:RPM(每分钟旋转次数))从 5400 RPM 到 7200 RPM 不等。最新的 HDD 使用 SATA 连接。 
 
固态硬盘
与 HDD 不同,SSD 没有活动部件。它由 NAND 闪存组成,可提供更快的性能、无噪音的运行和出色的可靠性。闪存的类型多种多样,这意味着 SSD 的性能将取决于所使用闪存的类型。此外,性能可能会随时间变化,这取决于读/写历史记录和应用于硬盘的刺激(IO 请求)类型。通常,硬盘越新,性能越强。请参阅下表,了解闪存类型之间的主要区别:
 

NAND 闪存类型

 

优点

缺点

SLC

单层单元

每单元存储一位数据

 

企业级解决方案

更高性能

最准确的数据读写。 

低密度(每单元存储一位数据)

低功耗

高寿命 - 周期约为 90,000 - 100,000

最昂贵
 
 

eMLC

企业级多层单元

每单元存储多位数据

 

企业级解决方案

性能 - 比 MLC 更快

成本低于 SLC

寿命比 MLC 长 - 周期约为 20,000 - 30,000

针对企业优化

性能 - 比 SLC 慢

高密度(每单元存储两位数据)

MLC

多层单元

每单元存储多位数据

 

消费级/游戏级解决方案

比 SLC 便宜

比 TLC 闪存更可靠

 
 
 

性能 - 比 SLC 慢

数据读写不太准确

高密度(每单元存储两位数据)

功耗更高

低寿命 - 周期约为 10,000

TLC 

三层单元

每单元存储三位数据

 

消费级解决方案

低成本

性能 - 比 MLC 慢

高密度(每单元存储三位数据)

低寿命 - 周期约为 3,000 - 5,000

 

QLC

四层单元

每单元存储四位数据

 

消费级解决方案

低成本

 

性能 - 比其他任何闪存类型都慢

高密度(每单元存储四位数据)

低寿命 - 周期约为 1,000

 
最新版本的 HDD 使用 SATA 连接,但是 SSD 使用不同的连接技术,请见下文:

SATA III - 也称为 SATA 6Gb/s,第三代 SATA 接口,运行速度为 6Gb/s,吞吐量为 600 MB/秒。

PCIe(高速串行计算机扩展总线标准)- 此接口通常用于将组件直接连接到计算机的主板,例如显卡、RAID 卡等。但是最近此接口也可用于连接 SSD。PCIe 有许多版本。目前在双向模式下 SSD 使用的 PCIe Gen 3 支持高达 32GB/秒带宽,Gen 4 支持 64GB/秒带宽。

M.2 - 也称为 NGFF(下一代外形大小)。由于它支持 SATA III 和 PCIe 连接并且具有不同的尺寸,因此可提供多功能性和灵活性。最常见的是 M.2 2280,尺寸为 80 x 22 mm。

NVMe - NVMe(非易失性高速内存)是专门为 SSD 设计的协议,支持在控制器与存储组件之间进行通信,从而优化性能。这项技术提供多种外形:U.2 仅使用 NVMe、PCIe 和 M.2。NVMe 旨在探索 SATA 所用 AHCI(高级主机控制器接口)不具备的潜力。NVMe 增强了同时接收读写命令的能力,从而缩短了等待时间、降低了能耗并提高了性能。

 

RAID 

某些外置硬盘可能配备 RAID 功能,这也可能会影响性能。例如,使用 RAID 0 时,通常可获得优于单个硬盘的速度;但是使用 RAID-1 时,不太可能发现实际的性能改进。 
 
RAID 配置示例
 

标准 RAID

模式
最少硬盘数量
数据保护
容错
性能
容量利用率

RAID 0

2 

0 个硬盘

100% 

RAID 1

2 

 

1 个硬盘

50% 

RAID 5

3 

 

1 个硬盘

67% - 94% 

RAID 6

4 

 

2 个硬盘

50% - 88% 

嵌套 RAID

RAID 10

4 

 

每嵌套 1 个硬盘

50%