Какво е твърд диск и SSD кеш и какво прави?

Компютрите са сложни машини, пълни с десетки по-малки компоненти, всички работещи заедно. Всеки, който е работил с компютърен хардуер, е запознат със спецификациите на основните устройства, като капацитет, скорости на четене/запис и скорости на въртене на платките за твърди дискове. Има обаче една по-малко известна и често пренебрегвана функция, която оказва влияние върху скоростта и производителността на вашите устройства за съхранение. Функцията е известна като памет с произволен достъп (RAM) или кеш за твърди дискове (HDD) и динамична памет с произволен достъп за твърдотелни устройства (SSD). Нека да разгледаме набързо какво представлява HDD и SSD кешът и как работят.

Какво е кеш на твърдия диск?

Кешът на твърдия диск често е известен като дисков буфер. С това име целта му става малко по-прозрачна. Той действа като временно пространство в паметта, докато твърдият диск чете и записва данни в постоянното хранилище на плочите.

Можете да мислите за кеша на твърдия диск като RAM, предназначена изрично за твърдия диск. Твърдите дискове имат вградени микроконтролери, които управляват и обработват влизащи и изходящи данни, подобно на CPU. HDD RAM работи заедно с микроконтролера, за да съхранява паметта, докато се обработва.

Можете също да мислите за кеша на твърдия диск като нещо подобно на буфериране по отношение на поточно съдържание. Всеки се е сблъсквал с поточно видео при бавна връзка. Видео плейърът чака преди или по време на възпроизвеждане, за да събере данни, за да продължи да възпроизвежда видеоклипа по-гладко, докато напредва. Кешът на твърдия диск позволява на твърдия диск да прави същото, когато чете и записва данни.

Как работи HDD кеш паметта?

Докато HDD чете и записва данни, той ги изтегля от плочите. Много често твърдият диск работи с едни и същи данни многократно, тъй като лицето, използващо компютъра, обикновено работи върху една или две задачи наведнъж. Твърдият диск съхранява данни в своя кеш, които вие или вашите програми използвате най-често и най-скоро, което елиминира необходимостта да ги изтегляте от плочите всеки път, когато са необходими данните. Това действие ускорява работата на устройството.

HDD: четене напред и назад

Обикновено твърдият диск не събира само данните, от които се нуждае. Той също така чете данните около него. Твърдите дискове не са ефективни. Въртящите се плочи и главите за четене/запис са по същество ограничени от физически движещи се части, които са много по-бавни от SSD без движещи се компоненти. Следователно твърдите дискове се опитват да компенсират, като отгатват.

Когато потребител или програма поиска данни (напомня ми за Tron), твърдият диск чете тези данни и данните около него от плочата и ги съхранява всички в буфера. Тъй като има прилична вероятност заобикалящите данни да са подобни, устройството предполага, че потребителят или процесът също ще поиска заобикалящите данни скоро.

HDD: вечерен поток от данни

Има много различни стъпки за извличане на данни от твърд диск. Всеки един от тях отнема време и рядко се синхронизират. Прехвърлянето на данни от твърдия диск чрез SATA обикновено се движи по-бързо, отколкото твърдият диск може да чете и записва данни на плочите. Дисковият буфер често се използва, за да изравни този поток от данни и да направи процеса много по-гладък.

HDD: Минимизиране на времето за изчакване при запис

Отново твърдите дискове са бавни. Те вероятно са най-отнемащата време част от всеки компютър поради техните физически движещи се части. Записването на данни обикновено е „болезнено“ за потребителя.

HDD: Целта на кеша

HDD кеш паметта (RAM) помага за ускоряване на процеса на запис на данни, като на практика заблуждава останалата част от компютъра. Твърдият диск ще вземе данни в кеша си и ще започне да ги записва. Вместо да чака да запише всички данни върху плочите, твърдият диск сигнализира на компютъра, че го е направил. Компютърът или Mac или продължава да изпраща повече данни, или преминава към други задачи, вярвайки, че процесът е завършен. Така или иначе, това позволява на компютъра да продължи към следващото събитие.

Има обаче недостатък на кеширането на данни. Докато твърдият диск се опитва да изпълни обещанието си да запише данните, той може да ги загуби. Ако компютърът бъде изключен внезапно, всички данни, съхранени в кеша, ще изчезнат. RAM/кешът е променлива памет.

Ускоряване на HDD

По-високият HDD RAM (кеш) не означава директно по-бърза производителност на устройството при отделни задачи. Не е като да кара устройството да се движи по-бързо. Наличието на дисков буфер обаче позволява на дисковото устройство да изпълнява много задачи много по-ефективно и има вероятност това да е нещо, от което се нуждаете.

Рядко се случва устройство да прави само едно нещо или да взаимодейства само с един процес наведнъж. Дисковите твърди дискове все още са добре познати устройства за съхранение в съвременните компютри. Въпреки това SSD дисковете постепенно изместват тези HDD. Дори при една единствена задача може да се наложи множество програми да имат достъп до паметта на устройството едновременно. Може да работите с два или повече файла, да имате фонови задачи или дори да получавате актуализации.

Сървърите са друго пространство, където наличието на малко RAM в твърдите дискове е критично. Сървърните твърди дискове винаги ще правят множество неща. Помислете за база данни зад уебсайт. Всеки път, когато потребител извърши действие, което уебсайтът трябва да съхрани или регистрира, сайтът получава достъп до информацията и я записва в базата данни. Всеки път, когато някой дори прегледа този уебсайт, той чете от базата данни. Би било рядко дисковете, съхраняващи тази база данни, да не изпълняват множество задачи едновременно.

Какво представлява кеша в SSD?

SSD дисковете не са толкова бавни, колкото физическите твърди дискове , така че имат ли нужда и от кеш? Накратко, те го правят. Докато RAM в твърдите дискове се държи като RAM в компютъра или графичния процесор (GPU), кешът в SSD устройствата служи като DRAM. Той е много по-бърз и върви в крак с SSD.

Въпреки че SSD дисковете са много по-бързи от своите дискови аналози, кеш паметта все още носи предимства. Твърдотелните устройства все още го използват за регулиране на входа/изхода и осигуряват по-бърз достъп за четене и запис. Междувременно някои SSD дискове нямат вградена DRAM. Спестява консумация на енергия, но принуждава дисковете да компенсират по други начини.

Друго нещо, което трябва да се отбележи, е, че SSD записват на партиди, а не на сектори, така че те трябва да заредят групи от данни, да ги добавят от кеша и след това да ги върнат обратно и да преминат към следващата група данни. Ето защо DRAM кешът е от полза.

Като цяло, кешът има значение, дори и в SSD. Това не е толкова важно, колкото спецификациите на основното устройство, но трябва да го вземете предвид. Ако вашият твърд диск изпълнява много задачи или работи непрекъснато, като със сървър, за разработка или дори за игри, потърсете по-големи размери RAM. Ще видите най-много ползи от него. Домашните потребители, които търсят устройство за съхранение за случайна употреба, не трябва да се тревожат толкова много за това, въпреки че няколко раздела в браузъра заедно с видеоклип в YouTube и две електронни таблици, като същевременно получават актуализации, могат да забавят нещата. За SSD водите са малко по-мътни, но все пак си струва да обмислите DRAM в процеса на вземане на решения. Други фактори обаче могат лесно да го засенчат.