“程序员虽然写代码，但是不会修电脑；就像范冰冰虽然演电视，但是不会修电视一样”。
程序员，真的被误会了。
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不过呢？
每当收到一些刚开始学习编程，正在学习编程的，或者已经工作的新手程序员读者们让我帮忙选电脑的请求时，我还是认真地回答。
可是每当我答到内存、CPU、SSD的时候，很多童鞋又不懂。其实个人觉得，在信息时代，人人都应该掌握一些计算机组成和体系结构的知识，特别是相关专业的童鞋。
所以，我决定以后咱们有空的时候也讲讲计算机组成。
今天，我们就先聊一聊硬盘吧。
1
磁盘原理及笔记本防坏指南
千万别没事开着机就端着你的笔记本电脑到处走动，很容易坏的！
笔记本电脑和台式电脑相比有一个很大的缺点，就是硬盘容易坏（HDD-机械硬盘），因为笔记本电脑需要经常移动，容易把硬盘给震着，但这好像也是笔记本的优点吧。
为什么笔记本的硬盘容易坏？
那我们就得先了解机械硬盘的构造。在介绍硬盘之前先来介绍一下留声机。相信大家都在电视上见过下图中的这个玩意，它叫留声机，是伟大的发明家爱迪生先生于1877年发明的。
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它的原理其实很简单，盘片上有很多凹槽，当指针和凹槽接触的时候，针尖随凹槽波动而轻微地振动，从而转化为声音，大家就可以听到美妙的音乐了。
其实计算机磁盘也是这个道理，如下图是一个拆开的磁盘，可以看到，磁盘上也有一个读写头。
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和留声机不同的是，读写头和光盘面是不接触的，他们之间通过磁性来传递信息。也就是说，磁盘是用磁介质来存储信息的。
如果你经常听见你的笔记本电脑内部有什么东西在细微震动，那多半就是你的磁盘在飞速转动。
此外，磁盘并不是像上图那样只有一面，如果夸张地把磁盘内部结构放大，它应该是下面这个样子的：
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这样一个看起来薄薄的磁盘其实一共有n张光盘共2n个面，每个面都可以记录信息。如下图中的左半部分所示。
每个盘面都有一组被称为磁道的同心圆，就如下面的磁道0、磁道1等等；每一个磁道又被划分为一组扇区。（这里很多同学可能会理解错误，扇区指的不是那个扇形，而是那一小段圆弧）。
扇区与扇区之间有一些间隙，把扇区隔开。
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每个扇区都可以存储数量相等的数据位，通常是512字节。前面加粗的字不知道大家有没有发现不对劲的地方？
对于圆弧形的扇区来说，越靠近圆心的圆弧就越短。既然每个扇区的磁道长短不一，为什么还存储着同样大小的信息呢（通常是512字节）？
没办法，就是这么蛋疼。在讲这个蛋疼的事情之前，我们还需要再了解一下柱面。柱面指的是所有盘面到主轴距离相等的同心圆的集合。可以参考上图右面的那个示意图，比如图中有4个光盘，8个盘面，那么一个柱面就由8个同心圆磁道构成。
好了，讲了柱面我们继续讲刚刚那个蛋疼的事情。
从上图左边的示意图可以看出，无论是靠近圆心的磁道还是最外圈的磁道，都被分割成了数量相等的扇区，并且每个扇区存储的数据量是一样的。
这样就会造成，靠内的扇区之间间隔很小，而越往外扇区之间的间隔就越大，如果非要用一句人话来描述就是：越往外，磁道记录信息的密度就越低。
扇区数目是由最靠内的磁道能记录的扇区数来决定的，这就是最坑的地方，最里面的磁道能划分为多少个扇区，那么最外层的磁道就必须存多少个扇区。十分浪费，当然，人类肯定不能一直这样设计。
后来有一种新的技术出现了，就是多区记录，什么意思呢？
用大白话说就是，假设一个磁盘有200个同心圆（柱面），之前200个柱面都按最里面的那个柱面来划分扇区。
现在的多区技术就是，把200个柱面划分为x个组，我们这里就假设成4个组，每个组50个柱面。
第一组的150个柱面以第1个柱面为基准划分扇区；第二组51100柱面以第51个柱面为基准划分扇区...以此类推。
这样就更高效地利用了磁道的存储位。
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当计算机开始运行，磁盘也开始飞速转动，然后读写磁头转动，就可以在相应的磁道中读写数据了。
讲完了原理，我们来讲讲你的笔记本电脑为什么容易坏。其实很多同学的笔记本坏了，多数时候都是磁盘坏了，那么磁盘为什么这么容易坏？
因为它转得实在是太快了。。。给个量化的指标，最外层的磁道和读写头之间的相对速度（学过物理的都知道线速度和角速度吧，这个自己转化yy一下）是80km/h。
做个不恰当的比喻，如果地球按这个角速度自转，那么地球自转一周也就需要8秒钟而已。在这种情况下，我想你绝对会被甩出银河系，地球也瞬间瓦解。
磁盘在高速运转的情况下，你拿着它到处走动，读写头很容易和盘面碰到，因为它们仅仅相距0.1微米。一点点小撞击，就能毁了你的磁盘。
所以，记住了。
电脑开着机的时候少拿着走动，关了机以后再放进书包带走。当然，如果你的电脑硬盘是固态的，那就请你随意走动，电脑开着机拿手上跳个广场舞也没事。
关于固态硬盘，后面我们慢慢道来。
2
算法上的优化
为什么说，程序员在知道了计算机底层原理以后能写出更优秀的代码？今天我们就用一个例子来说明。
如果你了解一些数据库的优化算法，你应该听说类似的优化策略：随机读转化为顺序读，随机写转化为顺序写。
为什么要转化呢？
因为随机读写真的很慢。
磁盘在读写数据的时候，时间主要消耗在三个地方。分别是：寻道时间，旋转时间和传送时间。
大家只要看了上面的内容，大致应该知道磁盘读取数据的流程。首先是寻道，也就是传动臂的读写头要先移动到对应的磁道上，这个过程所花费的时间叫寻道时间。
找到了磁道以后还不能马上读取数据，还需要找到相应的扇区才能开始读写，所以磁盘还要旋转，把对应的扇区转动到读写头下方，这个过程所花费的时间叫做旋转时间。
在找到目标扇区以后，剩下的时间就是传送时间了，也就是数据的写入和读取。
为什么随机读写慢，顺序读写快？
答案很明显，随机读写每次的时间花销都由上述三部分时间构成；然而顺序读写省去了前两部分时间。
看到这里，你已经可以装逼地给别人讲一下，为什么有一类算法要把随机读写转化成顺序读写。
3
一块SSD拯救了我的电脑，也就是固态硬盘。
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我那台老笔记本在用了4年后，有点扛不住了，所以我买了一块250GB的固态硬盘给换上，再自己加了一块4GB的内存，然后给它装上了一个Ubuntu系统（Linux），感觉它就像迎来了新生。我感觉它的性能提升了不只10倍。
这主要归功于那块固态硬盘，为什么固态硬盘这么牛逼?
因为固态硬盘采用的是闪存技术，其实你的U盘、手机存储都是闪存。
首先，固态硬盘不容易坏，因为固态硬盘中已经没有那个旋转的磁盘了，所以即使是开机状态你拿着它到处走也没事。
其次，固态硬盘的读写速度大约是机械硬盘的5~10倍，对于游戏玩家和开发者而言，这无疑是一个巨大的改善。
所以我的这台电脑换了固态硬盘之后，就被我放在家里装上各种数据库做存储系统了，时不时跑一些任务，性能也是杠杠的。
如果你看到了这里，相信你已经对硬盘已经有了初步的了解，在选购计算机的时候也可以看看相应的参数啦！今天的硬盘就讲到这里，之后有空我们再聊聊其他硬件，比如CPU、内存或者是主板。
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