计算机的主要硬件组件-处理器，内存和内部存储器-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（尤其是HDD）却落在后面。
由于其物理限制，典型的硬盘驱动器非常慢，无法跟上处理器速度。固态驱动器虽然比机械驱动器快得多，但与最新芯片相比仍能以爬行的速度工作。结果，读取和写入数据的过程可能会非常缓慢，尤其是当自然文件碎片化过程介入并使情况变得更糟时。
这就是为什么即使在2020年也需要对硬盘驱动器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。如果您以前曾经遇到过该主题，并且发现它以奥秘的语言和不透明的计算机语言表达，那么您将发现本文既令人耳目一新，又很有启发性。
事实是，磁盘碎片整理不是一个复杂的主题，而没有一个很好解释的主题。为了完全理解对硬盘进行碎片整理，需要理解一些概念，例如碎片和Windows文件系统。了解传统硬盘的工作方式以及SSD的不同之处，也可以帮助您了解为什么要对前者进行碎片整理以获得最佳性能，而如果没有后者，后者就可以了。
首先，让我们解释一下硬盘驱动器如何存储和读取数据。
硬盘
硬盘驱动器已经从1960年代IBM的机械怪兽发展到2020年我们使用的7200 RPM速度的紧凑型存储设备，已经走了很长一段路。但是，尽管速度和大小都在不断提高，但是关于HDD的一个简单事实仍然存在2020年：进展缓慢。
它很慢，因为它由诸如旋转的盘片和读写头之类的运动部件组成。这些移动部分意味着处理器发送的请求可以检索必要数据的速度有一个限制。
为了进一步降低速度，并非所有需要检索的数据始终都在同一位置。将旋转的盘片视为由多个同心圆盘组成的复合盘可能会有所帮助。假设四个磁盘共同组成了盘子。每个磁盘都称为一个磁道，每个磁道又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，但是单个扇区的大小通常为512字节。
那么，为什么这很重要？主要有两个原因。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速度更快。第二个原因是硬盘驱动器上的每个空间单元都由一定数量的扇区组成。该单元称为群集。 群集是硬盘驱动器上可以存储文件或文件一部分的最小空间单位。
这很好地使我们了解了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在磁盘上排列和管理文件的方式。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群集，每个群集由8个扇区组成。这意味着NTFS驱动器上的每个群集通常大小为512 x 8 = 4096字节。如果将2MB的文件保存到NTFS驱动器上，它将在驱动器上另存为4096字节的块。 （如果您在乎数学，那意味着2Mb文件将占据硬盘上大约488个群集或大块空间）。
碎片整理如何发生
既然您知道放置在计算机存储中的每个文件都被分成了大块，那么应该更容易看到碎片发生的方式。假设您将5MB的文件保存到具有大量可用空间的驱动器上；该文件将照常分解为多个块。这些块将很可能彼此相邻放置，这将使它们成为连续的。这意味着，当处理器请求该文件时，HDD将能够更快地检索该文件。
现在，考虑将同一文件保存到没有太多可用空间的驱动器中。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。现在，文件的各个部分相互独立。将组成文件的块存储在硬盘驱动器的不连续空间中，这就是所谓的碎片化。
鉴于我们大多数人定期将文件（其中一些文件很大）保存到我们的硬盘驱动器，因此碎片是不可避免的自然结果。
磁盘碎片整理：为什么需要它？
保存在硬盘上的文件越多，每个文件越大，系统读取和写入数据的工作就越多。充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，直到一个不再存在的位置为止。发生这种情况时，系统会简单地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，文件的块越多，它们散布的越多。因此，当请求文件时，读写头必须在各个位置周围跳转以组装分散的和分散的块。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，因此驱动器上的可用空间也分散了。反过来，这导致大的传入文件立即碎片化，因为没有连续的空闲空间可用于保存到它们。
尽管与十年之初相比，现代HDD的读写速度有了极大的提高，但磁盘碎片化意味着速度会随着时间的流逝而降低，也慢慢导致硬盘性能下降。
这就是为什么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具有定期运行的碎片整理计划，并会照顾您的硬盘驱动器。但是，该系统可能会停止工作或崩溃，因此您需要知道何时需要立即进行碎片整理。
硬盘碎片严重有一些明显的迹象和症状：
- 文件和程序的加载时间更长
- 大量图形的应用程序和游戏花费太长时间来加载新窗口或处理新环境
- 系统运行期间硬盘驱动器发出声音
当任何一种情况开始持续发生时，可能是时候召唤骑兵了-我们的意思是对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？
如何整理计算机碎片
对PC进行碎片整理可以优化硬盘驱动器并释放空间。但是，出色的碎片整理程序所要做的不止于此。分散的文件块需要彼此相邻放置才能获得更快的检索速度。这样做还释放了可以放置新文件的大块空间，从而减少了将新文件放到硬盘驱动器后很快被碎片化的可能性。碎片整理的另一个方面是智能文件放置，它可以确保将系统最需要的文件放置在最快，最容易访问的位置。
简而言之，磁盘碎片整理包含三个主要方面，所有碎片整理程序都包含这些方面：
- 文件碎片整理。 在此过程中，包含碎片文件块的群集彼此相邻放置。组成文件的所有群集都聚集在同一位置并连续排序。
- 空间碎片整理。在此过程中，可用空间也会进行碎片整理。通过这种方式，我们的意思是将单独的自由空间簇收集到一个实心块中，而不是在较小的单独部分中散布在HDD周围。
- 智能文件放置。 碎片整理过程中的智能文件放置意味着可以根据系统需求对文件进行排序。例如，可以将系统文件放在外部轨道中，以提高读写速度，从而缩短PC的启动时间。智能文件放置是动态的。通常，最常用和最重要的文件放置在更多的外部磁道中，而访问最少的文件则写入HDD的内部磁道。
从前面的内容中，您应该已经了解了磁盘碎片整理对磁盘运行状况和整体系统性能的重要性。如果由于经常安装和删除，复制和移动，游戏以及图形编辑而导致您的PC动作频繁并开始变慢，那么使用功能丰富的碎片整理软件优化硬盘驱动器肯定会显着改善您的硬盘。系统的整体速度和性能。
不过，您不必信守诺言。您可以自己尝试进行碎片整理并检查结果。如前所述，像Windows 10这样的操作系统具有一个内置工具，可以自动执行基本操作，但是您可以尝试其他具有更好功能和更强大优化引擎的工具。
在结束本指南之前，还有一个更重要的问题要回答：固态驱动器如何？
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的首选存储硬件。尽管它们相对于机械同类产品仍然昂贵，但不可否认的是，SSD和HDD之间的速度差异是昼夜的。
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。实际上，这样做可能会产生相反的效果。
与硬盘驱动器不同，SSD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。由于没有机械头移动，因此SSD上的碎片不会导致写入速度降低，因此文件块在驱动器上的分散方式也无关紧要。 NAND技术可确保在请求所有文件组件后立即将其提取。
而不是进行碎片整理，固态驱动器上的典型优化操作是TRIM命令，该命令实际上使驱动器可以擦除已被识别为不再使用的数据块。
因此，大多数内置碎片整理程序都禁用了SSD碎片整理，大多数执行相同操作的第三方工具也是如此。但是，尽管我们不建议您采取此步骤，但是某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–除非所涉及的驱动器是SSHD（SSD和HDD技术的混合）。
