ПК - это сложные машины, заполненные десятками более мелких компонентов, работающих вместе. Любой, кто работал с аппаратным обеспечением ПК, знаком с основными характеристиками жесткого диска, такими как емкость, скорость чтения / записи и скорость вращения пластин. Однако есть менее известная и часто упускаемая из виду функция, которая влияет на скорость и производительность вашего жесткого диска. Эта функция известна как кэш жесткого диска. Давайте быстро посмотрим, что кеш жесткого диска а также SSD-кеш есть, и как это работает.
Что такое кэш жесткого диска?
Кэш жесткого диска часто называют дисковым буфером. Под этим названием его цель становится немного c. Он действует как временное пространство памяти, пока жесткий диск считывает и записывает данные в постоянное хранилище на пластинах.
Вы можете думать о кеш-памяти жесткого диска как о оперативной памяти (RAM), которая специально разработана для жесткого диска. На жестких дисках есть встроенные микроконтроллеры, которые управляют и обрабатывают входящие и исходящие данные, как в центральном процессоре. Кэш работает вместе с микроконтроллером для хранения памяти в процессе ее обработки.
Вы также можете думать о кеш-памяти жесткого диска как о чем-то похожем на буферизацию, когда дело доходит до потокового контента. Всем приходилось иметь дело с потоковой передачей видео на медленном соединении. Видеопроигрыватель ожидает до или во время воспроизведения для сбора данных, чтобы он мог продолжить воспроизведение видео более плавно по мере его продвижения. Кэш жесткого диска позволяет жесткому диску делать то же самое при чтении и записи данных.
Как это работает?
Когда жесткий диск читает и записывает данные, он извлекает их из пластин. Очень часто жесткий диск повторно работает с одними и теми же данными, поскольку человек, использующий компьютер, обычно работает над одной или двумя задачами одновременно. Жесткий диск (HDD) хранит в кэше данные, которые вы или ваши программы используете наиболее часто, и в последнее время избавляет от необходимости извлекать их с пластин каждый раз, когда эти данные необходимы. Это действие увеличивает производительность накопителя.
Чтение вперед и назад
Обычно жесткий диск не просто получает нужные данные. Он также считывает данные вокруг него. Жесткие диски неэффективны. Вращающиеся пластины и головки чтения / записи по своей природе ограничены физическими движущимися частями, которые намного медленнее, чем твердотельные накопители, у которых нет движущихся компонентов. Поэтому жесткие диски пытаются компенсировать это угадыванием.
Когда пользователь или программа запрашивает данные (напоминает мне Tron), жесткий диск считывает эти данные и данные вокруг него с диска и сохраняет все это в буфере. Поскольку существует приличная вероятность того, что окружающие данные похожи, накопитель предполагает, что пользователь или процесс также вскоре запросит окружающие данные.
Вечерний поток данных
Чтобы получить данные с жесткого диска, нужно выполнить несколько шагов. Каждый из них требует времени, и они редко синхронизируются. Передача данных с жесткого диска через SATA обычно выполняется намного быстрее, чем диск может читать и записывать данные на пластины. Дисковый буфер часто используется, чтобы выровнять этот поток данных и сделать процесс более плавным.
Минимизация времени ожидания при написании
Опять же, жесткие диски медленные. Они, вероятно, являются наиболее трудоемкой частью любого компьютера из-за их физически движущихся частей. Запись данных обычно «болезненна» для пользователя.
Кэш помогает ускорить процессы записи данных, фактически обманывая остальной компьютер. Жесткий диск поместит данные в свой кеш и начнет их запись. Вместо того, чтобы ждать записи всех данных на пластины, жесткий диск сигнализирует компьютеру об этом. ПК или Mac либо продолжает отправлять больше данных, либо переходит к другим задачам, полагая, что процесс завершен. В любом случае это позволяет компьютеру в целом перейти к следующему событию.
Однако есть и обратная сторона. Пока жесткий диск пытается выполнить свое обещание записать данные, он может их потерять. Если компьютер внезапно выключится, все данные, хранящиеся в кэше, исчезнут. Кэш, как и оперативная память, является энергозависимым хранилищем.
Ускорение вашего жесткого диска
Кеш не будет напрямую соответствовать более высокой производительности отдельных задач. Это не значит, что это заставляет двигатель двигаться быстрее. Однако наличие дискового буфера позволяет жесткому диску работать в многозадачном режиме гораздо эффективнее, и, скорее всего, это то, что вам понадобится.
Редко, когда диск выполняет что-то одно или взаимодействует только с одним процессом за раз. Жесткие диски на основе дисков по-прежнему являются хорошо известными запоминающими устройствами на современных ПК. Однако твердотельные накопители (SSD) постепенно заменяют эти жесткие диски (HDD). Даже при выполнении одной задачи нескольким программам может потребоваться доступ к этому хранилищу одновременно. Возможно, вы работаете с двумя или более файлами со своего накопителя одновременно.
Серверы - это еще одно место, где наличие кеша на жестких дисках критически важно. Жесткие диски сервера всегда будут выполнять несколько задач. Подумайте о базе данных за веб-сайтом. Каждый раз, когда пользователь выполняет действие, которое веб-сайт должен сохранить или зарегистрировать, сайт получает доступ к информации и записывает ее в базу данных. Каждый раз, когда кто-то просматривает этот веб-сайт, он читает данные из базы данных. В редких случаях диски, на которых хранится эта база данных, не выполняли бы несколько задач одновременно.
Кэш в SSD
Твердотельные накопители не такие медленные, как физические жесткие диски, так что им тоже нужен кеш? Короче говоря, они есть. В то время как кеш на жестких дисках ведет себя как оперативная память, кеш на твердотельных накопителях служит динамической памятью с произвольным доступом (DRAM). Он намного быстрее и идет в ногу с твердотельными накопителями.
Несмотря на то, что твердотельные накопители намного быстрее своих дисковых аналогов, кэш по-прежнему дает преимущества. Твердотельные накопители по-прежнему используют кэш для регулирования ввода / вывода и обеспечивают более быстрый доступ для чтения и записи. Между тем, некоторые твердотельные накопители не имеют встроенной памяти DRAM. Это экономит энергопотребление, но заставляет приводы компенсировать это другими способами.
Покупка диска
Итак, кеш, очевидно, имеет значение. Кэш не так важен, как характеристики основного диска, но вы все равно должны это учитывать. Если ваш диск будет многозадачным или работать постоянно, например, на сервере или для игровых платформ, поищите больший размер кеша. Вы получите от этого максимальную пользу. Домашним пользователям, которым нужен накопитель для периодического использования, не стоит о нем беспокоиться. Что касается твердотельных накопителей, то здесь все немного мрачнее, но все же стоит учитывать кеш-память в процессе принятия решения. Однако другие факторы могут легко затмить это.
