磁盘碎片整理过去一直是个谜，建议不要在碎片整理运行时触摸计算机鼠标，在安全模式下进行操作，并做好准备以防偶尔断电而导致数据丢失。许多人仍然担心碎片整理，或者只是想不去想它，因为互联网搜索中仍然出现了旧的建议。在本文中，我将尝试用简单的术语解释磁盘碎片整理以及所有相关概念，以消除与磁盘碎片整理相关的所有恐惧或迷思。
要了解什么是磁盘碎片整理，首先需要了解硬盘的运行方式，文件系统是什么以及碎片实际上是如何发生的。这些听起来听起来像是非常技术性的术语，但实际上，只需进行一些解释和说明，就很容易理解这些概念。让我们在这里看看。
硬盘的工作原理
HDD（硬盘驱动器）是计算机中最慢的部分，因为它包含运动部件-旋转的盘片和读写头。这是计算机内部的外观：
每次打开文件（或系统尝试访问文件）时，CPU都会将请求发送到硬盘驱动器，读写头开始移动以检索所请求的数据。我不再详细讨论读写头如何精确移动（使用诸如“角速度”，“寻找时间”之类的术语），而是要说明一个事实，您需要记住-就数据访问速度而言，硬盘驱动器盘片的外部（也称为驱动器的前部）是最快的，而驱动器盘片的内部或后部是最慢的。
磁盘表面分为扇区和磁道（请参见下图）。如果您似乎需要太多信息，那就不用担心了。我在文章中包含此信息有两个原因-可能有助于在您的脑海中创建一张图片，以显示数据如何存储在硬盘驱动器上，这些也是碎片整理软件中经常使用的术语。 
因此，如果您可以付出更多的努力，那么请务必通读此部分，并尝试理解此处将要遵循的极其技术性的术语。
轨道基本上就像一棵砍伐的树上的年轮。扇区就像比萨饼中的楔子，除了在计算机术语中，单个扇区是比萨饼楔子的一部分，属于单个轨道，通常大小为512字节。
不同的硬盘驱动器型号可能具有不同数量的磁道和扇区。但是，事实仍然是，存储在任何硬盘驱动器上的外部磁道上的数据要比存储在内部磁道上的数据花费更少的时间供读写头访问。
什么是文件系统？
硬盘驱动器上存储着大量数据，因此必须有一种组织和控制数据的方法，这就是文件系统所要做的。 NTFS是Microsoft在Windows操作系统（从Windows NT开始）中使用的文件系统。文件系统维护硬盘上每个文件的物理位置，并让您的计算机可以在需要时检索数据。文件系统将512字节的扇区组组合成簇，这是存储文件或文件一部分的最小空间单位。在NTFS硬盘驱动器上，每个群集通常有8个扇区，这意味着单个群集的大小为4096字节。这是每个文件划分成的小块的大小。考虑到存储在硬盘上的许多文件的大小以兆字节甚至千兆字节为单位，将它们分成4096字节的片段，尽管出于多种原因是必需的，但它具有巨大的碎片潜力。
什么是碎片？
在新格式化的硬盘驱动器上，文件将以连续的方式写入–属于单个文件的所有群集都整齐地存储在一起，并且文件全部成一个块，因为有足够的可用空间来写入每个文件。然后，您开始使用PC。如果您不使用它，它会保持整齐有序，您不必担心碎片化，但是，那不过是昂贵的房间装饰而已。发生碎片的原因不是因为您做错了任何事情，或是因为您的PC损坏，而是正常使用PC时发生的情况。想象一下一个硬盘，文件整齐地存储在一起。现在说您从该整齐存储的组的中间删除一个1 MB的文件，然后将2 MB的文件保存到硬盘驱动器。您的系统会寻找将文件写入的可用空间，它会通过删除旧文件来找到您刚刚提供的1 MB可用空间块，然后开始将新文件写入其中，正如人们所期望的那样，1兆字节之后，它在该位置空间不足，并开始寻找下一个可用的可用空间块。如果下一个空间窗口的大小为1兆字节，则新保存的文件仅分为2个部分。但是，假设下一个可用空间块为半兆字节，然后将文件的一部分写入该位置，系统将寻找更多空间，并且文件现在分成2个以上的部分。这是碎片如何发生的简化说明。
要了解为什么这对您的PC性能至关重要，请看下面的图片。在左侧，您可以看到一个文件的示意图，该文件全部存储在一个位置中。在右侧，您可以看到同一文件分成多个部分，分别存储在硬盘驱动器的不同位置。现在，想象一下读写头在左侧取回文件所需要完成的工作量，并将其与如果要跳转到右侧以取回文件所必须完成的工作量进行比较。显然，访问右侧的文件将需要更长的时间。文件分解成的碎片越多，这些碎片散布在硬盘驱动器上的距离越远，读写头检索文件所需的时间就越长，这会导致性能降低。
除了文件碎片本身之外，还有可用空间碎片问题，这又会导致更多文件碎片。这通常发生在删除数据时，在剩余文件之间散布了一小部分可用空间。结果是，当新文件保存到硬盘驱动器时，系统将它们分解成小块以适合这些较小的可用空间部分。
磁盘碎片整理如何工作
既然您已经了解了有关硬盘驱动器，文件系统和碎片的所有知识，那么我们将继续本文的主题，即磁盘碎片整理。我希望很清楚为什么需要对硬盘进行碎片整理。此操作不仅有助于将文件碎片放回原处，而且还可以合并可用空间，以便有更大的空间可用于写入新文件，从而防止进一步的碎片化。好的碎片整理程序还将包括用于智能文件放置的算法，该算法利用了硬盘驱动器上较快和较慢的数据访问区域的知识。让我们仔细看看磁盘碎片整理的这些方面。
文件碎片整理
简而言之，文件碎片整理是将文件碎片放回原处的过程。磁盘碎片整理程序要做的是将文件重新写入连续的可用空间块中，以确保所有文件片段均以连续顺序写入。这样，硬盘驱动器的读写头必须转到一个位置才能访问请求的文件，而不必在整个驱动器上收集文件碎片。
自由空间碎片整理
对硬盘驱动器上的可用空间进行碎片整理或合并是最有效的防止碎片的技术之一。当可用空间位于较大的连续块中，而不是分散在硬盘驱动器的较小区域中时，可以轻松地将写入硬盘的新文件放在一个文件中。在磁盘碎片整理过程中重写文件时，碎片整理程序会尝试将所有文件放在一起，以便将剩余的可用空间合并为较大的部分。
智能文件放置
了解硬盘驱动器的工作方式以及如何存储和访问数据后，您可以更轻松地理解智能文件放置的原理。实际上，可以通过多种方法将文件放置在硬盘上，以提高系统性能。不同的碎片整理程序可能会使用不同的技术或算法来放置文件，有些会为用户提供一些可供选择的算法，以匹配他们各自的PC使用风格。
碎片整理程序可能会尝试将通常一起访问的文件（例如，启动应用程序时所需的一组.dll文件）保存在一起。这大大减少了HDD读写头在请求这些文件时需要做的工作量。将系统文件放置在硬盘驱动器的快速外部轨道上，可以减少系统启动以及应用程序启动所花费的时间。硬盘驱动器上的此快速区域还可用于放置最常访问的文件，从而提高日常任务的速度。同时，将很少使用的文件移至驱动器的后部（较慢的内部磁道），以确保它们不会妨碍操作，并且不会在快速区域中占用宝贵的可用空间。
如您所见，磁盘碎片整理不仅仅是将文件碎片放在一起，还有更多的东西。碎片整理程序中使用的所有各种技术都为改善系统速度和性能提供了巨大的潜力。宣称现代硬盘驱动器不需要进行碎片整理的人可能没有尝试过使用功能强大的优化引擎的现代碎片整理程序。经常使用PC，编辑，保存和删除文件，安装和卸载软件，玩计算机游戏或从事长期学校项目的任何人，在使用功能丰富的碎片整理软件后，肯定会发现其计算机性能有所提高。正如他们所说，眼见为实。尝试对硬盘进行碎片整理和优化，以查看它对PC性能的影响。
