首先我们要明白的是，计算机中只有0和1，那么我们存入硬盘的数据，实际上也就是一堆0和1，换句话说，我们如果有办法记录0和1就可以记录数据了，比如我们有2个灯泡，一个不亮一个亮就可以表示01，即数字1，两个都亮11，即表示数字2，越大的数可以用越多的灯泡来表示。

硬盘分为机械硬盘和固态硬盘，由于结构的不同它们储存数据的原理也不同。先来看机械硬盘，其最重要的结构是两面涂有磁性材料的磁盘，在工作时会以每分钟7200转的速度旋转。
磁盘的作用就是记录数据，在盘片上有序的排列了很多的小颗粒材料，它们都是磁性物质，可以被永久磁化和改变磁极，这两个磁极就分别表示了计算机二进制中的0和1。
写入数据时，距离盘面三纳米的磁头会利用电磁铁改变磁盘上磁性材料的极性来记录数据。两种极性分别对0或1。而读取数据时，旁边的读取器可以识别磁性材料的不同极性，再还原成0或1。

由于磁盘是转动后读写数据的，所以，当初设计就是在类似磁盘同心圆上面切出一个一个的小区块，这些小区块整合成一个圆形，让机器手臂上的磁头去存取。这个小区块就是磁盘的最小物理储存单位，称之为扇区 （sector），大小一般是512字节，而同一个扇区组合成的圆就是所谓的磁道（track）。

因此，磁头要想读取某个文件，必须在电机驱动下，先找到对应的磁道，再等磁盘转到对应扇区才行，一般会有十几毫秒的延迟，这就让机械硬盘在读取分散于磁盘各处的数据时，速度将大幅降低。
基于电路的固态硬盘就不用担心这种延迟，固态硬盘储存数据靠的是闪存。

在工作时，数据会通过接口进入主控制器，经处理后再分配到闪存中储存，闪存的基本存储单元是浮栅晶体管。

浮栅晶体管主要有这些结构

其中的浮栅被二氧化硅包裹和上下绝缘，在断电时也能保存电子。当电子数量高于一个中间值，即表示0，低于中间值，就表示,1，晶体管每次写入数据前都要先擦除，在P级上加一个电压。浮栅中原有的电子,会因为量子隧穿效应，通过绝缘层被吸出来，让浮栅中的电子数量低于中间值，还原成1。如果要写入0，就在控制极加一个电压，让电子穿过绝缘层，再注回浮栅，使电子数量高于中间值，表示0。

但在读取时，闪存无法直接得知浮栅中有多少电子，只能曲线救国。

我们首先要知道，往控制极加一定大小的电压，可以导通这两个N极，控制极上的电压越大，N极间的电流也越大。然而存储0的浮栅相比存储1的浮栅，有更多的电子，会抵消控制极上的电压。所以控制极需要更大的电压才能导通两个N极。

因此，当我们不知道浮栅中有多少电子时，就可以往控制极加一个中间值电压。如果两个N极导通，就能反推出浮山中的电子较少识别为1。如果没有导通，就说明浮栅中的电子较多识别为0。

传统的单阶存储单元SLC，电子数量只有两种状态，只能保存1比特的数据。而多阶存储单元MLC\TLC和QLC，他们的电子数量有4到16种状态。一个单元可以保存2到4比特。多阶存储单元，大大降低了固态硬盘单位容量的成本，但这个也大大影响了硬盘寿命和性能。

晶体管擦写数据时，二氧化硅绝缘层会困住一部分电子。这些电子的累积会逐渐抵消控制集上的电压，使得控制极为的导通两个N极所需的电压越来越大。当这个偏移超过中间值，那么读取时也就无法分辨0和1。而多阶存储单元由于不同状态之间分得非常细，也就更容易受这种偏移的影响。

所以从SLC到QLC他们总的擦写次数呈几何级数递减。
总结来说，机械硬盘是磁头通过磁盘旋转来读写数据的，所以磁盘读写数据的速度跟磁盘的旋转速度有很大的关系，磁盘转得越快磁头就能更快的访问到更多区域，速度自然就越快了。但也正是转速比较快，所以抗震抗摔以及抗尘能力比较差，试想每分钟几千转的磁盘震了一下或者撞上了灰尘，磁头即使只是发生了一点点小小的偏移，也会带来不可逆转的损坏。
而固态硬盘由于没有了机械结构，完全不用担心这些的问题。但是固态硬盘也有一个硬伤就是：它是靠在存储单元里面存放电子的方式来存储数据。而电子大家知道是一个非常非常小的东西，这样如果同一个位置存放电子再擦除，如此反复长久以来就会出现不稳定的情况，比如电子会写不上。尤其是将要到来的QLC储存芯片，每个存储单元里面放了4个电子，由于电子之间也会互相影响，导致寿命大大减少。
相比机械硬盘可无限次擦写，断电后数据可保存十年，固态硬盘着实算是消耗品。如果是质量不好的固态硬盘容易漏电储存的数据通常在断电一年后就会因浮栅内的电子衰减而彻底丢失数据。
不过，一块消费级的MLC或TLC固态硬盘也足够你至少使用5年，且使用体验远超机械硬盘，读写速度可达后者的十倍以上。此外，由于没有复杂的机械结构，固态硬盘工作时也更安静、更抗震