Co je to pevný disk a mezipaměť SSD a co dělá?

Počítače jsou komplikované stroje plné desítek menších součástek, které všechny spolupracují. Každý, kdo pracoval s hardwarem PC, zná hlavní specifikace jednotky, jako je kapacita, rychlost čtení/zápisu a rychlost rotace plotny pro jednotky pevných disků. Existuje však méně známá a často přehlížená funkce, která ovlivňuje rychlost a výkon vašich úložných jednotek. Tato funkce je známá jako paměť s náhodným přístupem (RAM) nebo mezipaměť pro pevné disky (HDD) a dynamická paměť s náhodným přístupem pro SSD (solid-state drive). Pojďme se v rychlosti podívat na to, co je to HDD a SSD cache a jak fungují.

Co je mezipaměť pevného disku?

Mezipaměť pevného disku je často známá jako vyrovnávací paměť disku. Tímto názvem se jeho účel stává trochu transparentnějším. Funguje jako dočasný paměťový prostor, zatímco pevný disk čte a zapisuje data do trvalého úložiště na plotnách.

Mezipaměť pevného disku si můžete představit jako RAM navrženou přímo pro pevný disk. Pevné disky mají vestavěné mikrokontroléry, které řídí a zpracovávají data přicházející a vycházející, podobně jako CPU. HDD RAM pracuje spolu s mikrokontrolérem a ukládá paměť během jejího zpracovávání.

Mezipaměť pevného disku si také můžete představit jako něco podobného ukládání do vyrovnávací paměti, pokud jde o streamovaný obsah. Streamování videa na pomalém připojení řešil snad každý. Přehrávač videa čeká před přehráváním nebo během něj, aby shromáždil data, aby mohl plynule pokračovat v přehrávání videa. Mezipaměť pevného disku umožňuje pevnému disku dělat totéž při čtení a zápisu dat.

Jak funguje mezipaměť HDD?

Jak HDD čte a zapisuje data, stahuje je z ploten. HDD velmi často pracuje se stejnými daty opakovaně, protože osoba používající počítač obvykle pracuje na jednom nebo dvou úkolech najednou. Pevný disk uchovává ve své mezipaměti data, která vy nebo vaše programy používáte nejčastěji, a v poslední době tak odpadá nutnost vytahovat je z ploten pokaždé, když jsou data potřeba. Tato akce zrychlí výkon disku.

HDD: Čtení dopředu a dozadu

Pevný disk obvykle nesbírá pouze data, která potřebuje. Také čte data kolem sebe. Pevné disky nejsou efektivní. Rotující plotny a čtecí/zapisovací hlavy jsou ze své podstaty omezeny fyzickými pohyblivými částmi, které jsou mnohem pomalejší než SSD bez pohyblivých součástí. Proto se pevné disky snaží kompenzovat hádáním.

Když uživatel nebo program požaduje data (připomíná mi Tron), pevný disk načte tato data a data kolem nich z plotny a uloží je všechna do vyrovnávací paměti. Vzhledem k tomu, že existuje slušná pravděpodobnost, že okolní data jsou podobná, disk předpokládá, že si uživatel nebo proces brzy vyžádá také okolní data.

HDD: Večerní datový tok

Existuje mnoho různých kroků k načtení dat z pevného disku. Každý z nich vyžaduje čas a zřídka se synchronizují. Přenos dat z pevného disku přes SATA obvykle probíhá rychleji, než HDD dokáže číst a zapisovat data na plotny. Vyrovnávací paměť disku se často používá k vyrovnání tohoto toku dat a k mnohem plynulejšímu procesu.

HDD: Minimalizace čekacích dob při zápisu

Pevné disky jsou opět pomalé. Jsou pravděpodobně časově nejnáročnější součástí jakéhokoli počítače, protože mají fyzicky pohyblivé části. Zapisování dat je pro uživatele obvykle „bolestné“.

HDD: Účel mezipaměti

Mezipaměť pevného disku (RAM) pomáhá urychlit proces zápisu dat tím, že prakticky oklame zbytek počítače. Pevný disk vezme data do své mezipaměti a začne je zapisovat. Místo čekání na zápis všech dat na plotny, HDD signalizuje počítači, že to udělal. PC nebo Mac buď pokračuje v odesílání dalších dat, nebo se přesune k jiným úkolům a věří, že je proces dokončen. V obou případech to umožní počítači pokračovat k další události.

Ukládání dat do mezipaměti má však nevýhodu. Zatímco se pevný disk snaží splnit svůj slib o zápisu dat, může o ně přijít. Pokud se počítač náhle vypne, všechna data uložená v mezipaměti zmizí. RAM/mezipaměť je nestálé úložiště.

Zrychlení HDD

Vyšší HDD RAM (mezipaměť) neznamená přímo rychlejší výkon disku u jednotlivých úloh. Není to tak, že by to způsobovalo rychlejší pohyb pohonu. Disková vyrovnávací paměť však umožňuje diskové jednotce provádět multitasking mnohem efektivněji a je pravděpodobné, že to je něco, co potřebujete.

Je vzácné, že disk dělá pouze jednu věc nebo bude interagovat pouze s jedním procesem najednou. Diskové pevné disky jsou stále dobře známá úložná zařízení v moderních počítačích. SSD ale postupně ty HDD nahrazují. I v případě jednoho úkolu může být nutné, aby k úložišti disku přistupovalo několik programů současně. Možná pracujete se dvěma nebo více soubory, dochází k úlohám na pozadí nebo dokonce přijímáte aktualizace.

Servery jsou dalším místem, kde je kritické mít nějakou RAM na pevných discích. Serverové HDD budou vždy dělat více věcí. Představte si databázi za webem. Kdykoli uživatel dokončí akci, kterou má web uložit nebo přihlásit, web přistoupí k informacím a zapíše je do databáze. Pokaždé, když si ten web někdo vůbec prohlédne, přečte si to z databáze. Bylo by vzácné, že by disky uchovávající tuto databázi neprováděly více úkolů současně.

Co je mezipaměť na SSD?

SSD nejsou tak pomalé jako fyzické pevné disky , takže potřebují také nějakou mezipaměť? Zkrátka dělají. Zatímco paměť RAM na pevných discích se chová jako RAM v počítači nebo grafickém procesoru (GPU), mezipaměť v jednotkách SSD slouží jako DRAM. Je mnohem rychlejší a drží krok s SSD.

I když jsou SSD disky mnohem rychlejší než jejich diskové protějšky, cache stále přináší výhody. Jednotky SSD jej stále používají k regulaci vstupu/výstupu a poskytují rychlejší přístup pro čtení a zápis. Mezitím některé SSD nemají vestavěnou DRAM. Šetří spotřebu energie, ale nutí disky kompenzovat to jinými způsoby.

Další věc, kterou je třeba poznamenat, je, že SSD zapisují v dávkách, nikoli po sektorech, takže musí načíst skupiny dat, přidat je z mezipaměti a pak je vrátit a přejít k další skupině dat. Proto je výhodná mezipaměť DRAM.

Celkově na mezipaměti záleží, a to i v SSD. Není to tak důležité jako specifikace primárního disku, ale měli byste to zvážit. Pokud váš HDD pracuje na více úlohách najednou nebo běží nepřetržitě, jako u serveru, pro vývoj nebo dokonce pro hraní her, hledejte větší velikosti RAM. Uvidíte z toho nejvíce výhod. Domácí uživatelé, kteří hledají úložnou jednotku pro příležitostné použití, se o to nemusí tolik starat, i když několik karet v prohlížeči vedle videa na YouTube a dvou tabulek a zároveň přijímání aktualizací může věci zpomalit. U SSD jsou vody trochu temnější, ale stále stojí za to vzít v úvahu DRAM ve vašem rozhodovacím procesu. Jiné faktory to však mohou snadno zastínit.