Τι είναι η προσωρινή μνήμη σκληρού δίσκου και SSD και τι κάνει;

Οι υπολογιστές είναι πολύπλοκα μηχανήματα, γεμάτα με δεκάδες μικρότερα εξαρτήματα, που λειτουργούν όλα μαζί. Όποιος έχει εργαστεί με υλικό υπολογιστή είναι εξοικειωμένος με τις κύριες προδιαγραφές της μονάδας, όπως χωρητικότητα, ταχύτητες ανάγνωσης/εγγραφής και ταχύτητες περιστροφής δίσκου για μονάδες σκληρού δίσκου. Ωστόσο, υπάρχει ένα λιγότερο γνωστό και συχνά παραβλέπεται χαρακτηριστικό που επηρεάζει την ταχύτητα και την απόδοση των μονάδων αποθήκευσης. Η δυνατότητα είναι γνωστή ως μνήμη τυχαίας πρόσβασης (RAM) ή προσωρινή μνήμη για μονάδες σκληρού δίσκου (HDD) και μνήμη δυναμικής τυχαίας πρόσβασης για μονάδες στερεάς κατάστασης (SSD). Ας ρίξουμε μια γρήγορη ματιά στο τι είναι η κρυφή μνήμη HDD και SSD και πώς λειτουργούν.

Τι είναι η προσωρινή μνήμη σκληρού δίσκου;

Η προσωρινή μνήμη του σκληρού δίσκου είναι συχνά γνωστή ως προσωρινή μνήμη δίσκου. Με αυτό το όνομα, ο σκοπός του γίνεται λίγο πιο διαφανής. Λειτουργεί ως προσωρινός χώρος μνήμης, ενώ ο σκληρός δίσκος διαβάζει και εγγράφει δεδομένα στη μόνιμη αποθήκευση στις πλάκες.

Μπορείτε να σκεφτείτε τη μνήμη cache ενός σκληρού δίσκου ως μνήμη RAM που έχει σχεδιαστεί ρητά για τον σκληρό δίσκο. Οι σκληροί δίσκοι έχουν ενσωματωμένους μικροελεγκτές που διέπουν και επεξεργάζονται δεδομένα που εισέρχονται και εξέρχονται, όπως μια CPU. Η μνήμη RAM του σκληρού δίσκου λειτουργεί παράλληλα με τον μικροελεγκτή για την αποθήκευση της μνήμης κατά την επεξεργασία της.

Μπορείτε επίσης να σκεφτείτε την προσωρινή μνήμη του σκληρού δίσκου ως κάτι παρόμοιο με την προσωρινή αποθήκευση όσον αφορά το περιεχόμενο ροής. Όλοι έχουν ασχοληθεί με τη ροή ενός βίντεο σε αργή σύνδεση. Το πρόγραμμα αναπαραγωγής βίντεο περιμένει πριν ή κατά τη διάρκεια της αναπαραγωγής για να συλλέξει δεδομένα για να συνεχίσει την αναπαραγωγή του βίντεο πιο ομαλά καθώς προχωρά. Η κρυφή μνήμη του σκληρού δίσκου επιτρέπει σε έναν σκληρό δίσκο να κάνει το ίδιο κατά την ανάγνωση και εγγραφή δεδομένων.

Πώς λειτουργεί η προσωρινή μνήμη του σκληρού δίσκου;

Καθώς ο σκληρός δίσκος διαβάζει και γράφει δεδομένα, τα τραβάει από τις πλάκες. Πολύ συχνά, ο σκληρός δίσκος λειτουργεί με τα ίδια δεδομένα επανειλημμένα, καθώς το άτομο που χρησιμοποιεί τον υπολογιστή συνήθως εργάζεται σε μία ή δύο εργασίες κάθε φορά. Ο σκληρός δίσκος διατηρεί δεδομένα στη μνήμη cache του που εσείς ή τα προγράμματά σας χρησιμοποιείτε πιο συχνά και, πιο πρόσφατα, εξαλείφει την ανάγκη να τα τραβάτε από τις πλάκες κάθε φορά που χρειάζονται τα δεδομένα. Αυτή η ενέργεια επιταχύνει την απόδοση της μονάδας.

Σκληροί δίσκοι: Διαβάζοντας μπροστά και πίσω

Συνήθως, ένας σκληρός δίσκος δεν συλλέγει απλώς τα δεδομένα που χρειάζεται. Διαβάζει επίσης τα δεδομένα γύρω από αυτό. Οι σκληροί δίσκοι δεν είναι αποδοτικοί. Οι περιστρεφόμενες πλάκες και οι κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής περιορίζονται εγγενώς από φυσικά κινούμενα μέρη, τα οποία είναι πολύ πιο αργά από τα SSD χωρίς κινούμενα εξαρτήματα. Επομένως, οι σκληροί δίσκοι προσπαθούν να αντισταθμίσουν μαντεύοντας.

Όταν ένας χρήστης ή ένα πρόγραμμα ζητά δεδομένα (μου θυμίζει το Tron), ο σκληρός δίσκος διαβάζει αυτά τα δεδομένα και τα δεδομένα γύρω από αυτό από την πιατέλα και τα αποθηκεύει όλα στο buffer. Δεδομένου ότι υπάρχει μια αξιοπρεπής πιθανότητα τα γύρω δεδομένα να είναι παρόμοια, η μονάδα δίσκου υποθέτει ότι ο χρήστης ή η διεργασία θα ζητήσει επίσης τα δεδομένα περιβάλλοντος σύντομα.

Σκληροί δίσκοι: Βραδινή ροή δεδομένων

Υπάρχουν πολλά διαφορετικά βήματα για την ανάκτηση δεδομένων από έναν σκληρό δίσκο. Κάθε ένα από αυτά παίρνει χρόνο και σπάνια συγχρονίζονται. Η μεταφορά δεδομένων από τον σκληρό δίσκο μέσω SATA συνήθως κινείται πιο γρήγορα από ό,τι ο σκληρός δίσκος μπορεί να διαβάσει και να γράψει δεδομένα στις πλάκες. Η προσωρινή μνήμη δίσκου χρησιμοποιείται συχνά για να εξομαλύνει αυτή τη ροή δεδομένων και να κάνει τη διαδικασία πολύ πιο ομαλή.

Σκληροί δίσκοι: Ελαχιστοποίηση του χρόνου αναμονής κατά την εγγραφή

Και πάλι, οι σκληροί δίσκοι είναι αργοί. Είναι ίσως το πιο χρονοβόρο μέρος οποιουδήποτε υπολογιστή λόγω των σωματικά κινούμενων μερών τους. Η εγγραφή δεδομένων είναι συνήθως «επώδυνη» για τον χρήστη.

Σκληροί δίσκοι: Ο σκοπός της προσωρινής μνήμης

Η κρυφή μνήμη HDD (RAM) βοηθά στην επιτάχυνση της διαδικασίας εγγραφής δεδομένων ξεγελώντας ουσιαστικά τον υπόλοιπο υπολογιστή. Ένας σκληρός δίσκος θα λάβει δεδομένα στη μνήμη cache του και θα αρχίσει να τα γράφει. Αντί να περιμένει να γράψει όλα τα δεδομένα στις πλάκες, ο σκληρός δίσκος σηματοδοτεί τον υπολογιστή ότι το έκανε. Το PC ή το Mac είτε συνεχίζουν να στέλνουν περισσότερα δεδομένα είτε προχωρούν σε άλλες εργασίες, πιστεύοντας ότι η διαδικασία έχει ολοκληρωθεί. Είτε έτσι είτε αλλιώς, αυτό επιτρέπει στον υπολογιστή να συνεχίσει στο επόμενο συμβάν.

Ωστόσο, υπάρχει ένα μειονέκτημα στην προσωρινή αποθήκευση δεδομένων. Ενώ ο σκληρός δίσκος προσπαθεί να εκπληρώσει την υπόσχεσή του να γράψει τα δεδομένα, μπορεί να τα χάσει. Εάν ο υπολογιστής απενεργοποιηθεί ξαφνικά, όλα τα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα στη μνήμη cache θα εξαφανιστούν. Η μνήμη RAM/cache είναι πτητική αποθήκευση.

Επιτάχυνση σκληρών δίσκων

Υψηλότερη μνήμη RAM σκληρού δίσκου (cache) δεν σημαίνει ταχύτερη απόδοση μονάδας δίσκου σε μεμονωμένες εργασίες απευθείας. Δεν είναι ότι κάνει τη μονάδα να κινείται πιο γρήγορα. Ωστόσο, η ύπαρξη μιας προσωρινής μνήμης δίσκου επιτρέπει στη μονάδα δίσκου να εκτελεί πολλαπλές εργασίες πολύ πιο αποτελεσματικά, και οι πιθανότητες είναι ότι αυτό είναι κάτι που χρειάζεστε.

Είναι σπάνιο μια μονάδα δίσκου να κάνει μόνο ένα πράγμα ή να αλληλεπιδρά μόνο με μία διεργασία τη φορά. Οι σκληροί δίσκοι που βασίζονται σε δίσκο εξακολουθούν να είναι γνωστές συσκευές αποθήκευσης στους σύγχρονους υπολογιστές. Ωστόσο, οι SSD αντικαθιστούν σταδιακά αυτούς τους σκληρούς δίσκους. Ακόμη και με μία μόνο εργασία, πολλά προγράμματα μπορεί να χρειαστεί να έχουν πρόσβαση στον χώρο αποθήκευσης της μονάδας δίσκου ταυτόχρονα. Μπορεί να εργάζεστε με δύο ή περισσότερα αρχεία, να αντιμετωπίζετε εργασίες στο παρασκήνιο ή ακόμα και να λαμβάνετε ενημερώσεις.

Οι διακομιστές είναι ένας άλλος χώρος όπου η ύπαρξη λίγης μνήμης RAM στους σκληρούς δίσκους είναι κρίσιμη. Οι σκληροί δίσκοι διακομιστών θα κάνουν πάντα πολλά πράγματα. Σκεφτείτε μια βάση δεδομένων πίσω από έναν ιστότοπο. Κάθε φορά που ένας χρήστης ολοκληρώνει μια ενέργεια που ο ιστότοπος πρέπει να αποθηκεύσει ή να καταγράψει, ο ιστότοπος έχει πρόσβαση στις πληροφορίες και τις γράφει στη βάση δεδομένων. Κάθε φορά που κάποιος βλέπει αυτόν τον ιστότοπο, διαβάζει από τη βάση δεδομένων. Θα ήταν σπάνιο οι μονάδες δίσκου που αποθηκεύουν αυτήν τη βάση δεδομένων να μην εκτελούν πολλές εργασίες ταυτόχρονα.

Τι είναι η προσωρινή μνήμη στους SSD;

Οι SSD δεν είναι τόσο αργοί όσο οι φυσικοί σκληροί δίσκοι , οπότε χρειάζονται και κάποια προσωρινή μνήμη; Με λίγα λόγια, το κάνουν. Ενώ η μνήμη RAM στους σκληρούς δίσκους συμπεριφέρεται όπως η μνήμη RAM στον υπολογιστή ή στη μονάδα επεξεργασίας γραφικών (GPU), η κρυφή μνήμη σε μονάδες στερεάς κατάστασης λειτουργεί ως DRAM. Είναι πολύ πιο γρήγορο και συμβαδίζει με τους SSD.

Παρόλο που οι SSD είναι πολύ πιο γρήγοροι από τους αντίστοιχους που βασίζονται σε δίσκο, η προσωρινή μνήμη εξακολουθεί να προσφέρει οφέλη. Οι μονάδες στερεάς κατάστασης εξακολουθούν να το χρησιμοποιούν για τη ρύθμιση της εισόδου/εξόδου και την παροχή ταχύτερης πρόσβασης ανάγνωσης και εγγραφής. Εν τω μεταξύ, ορισμένοι SSD δεν έχουν ενσωματωμένη μνήμη DRAM. Εξοικονομεί ενέργεια, αλλά αναγκάζει τους δίσκους να αντισταθμίσουν με άλλους τρόπους.

Ένα άλλο πράγμα που πρέπει να σημειωθεί είναι ότι οι SSD γράφουν σε παρτίδες και όχι σε τομείς, επομένως πρέπει να φορτώσουν ομάδες δεδομένων, να προσθέσουν σε αυτές από τη μνήμη cache και στη συνέχεια να τις επαναφέρουν και να προχωρήσουν στην επόμενη ομάδα δεδομένων. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η κρυφή μνήμη DRAM είναι επωφελής.

Συνολικά, η κρυφή μνήμη έχει σημασία, ακόμη και σε SSD. Δεν είναι τόσο σημαντικό όσο οι κύριες προδιαγραφές μονάδας δίσκου, αλλά θα πρέπει να το λάβετε υπόψη. Εάν ο σκληρός δίσκος σας εκτελεί πολλαπλές εργασίες ή λειτουργεί συνεχώς, όπως με διακομιστή, για ανάπτυξη ή ακόμα και για παιχνίδια, αναζητήστε μεγαλύτερα μεγέθη RAM. Θα δείτε τα περισσότερα οφέλη από αυτό. Οι οικιακοί χρήστες που αναζητούν μια μονάδα αποθήκευσης για περιστασιακή χρήση δεν χρειάζεται να ανησυχούν τόσο πολύ, αν και πολλές καρτέλες σε ένα πρόγραμμα περιήγησης μαζί με ένα βίντεο YouTube και δύο υπολογιστικά φύλλα, ενώ λαμβάνουν επίσης ενημερώσεις μπορεί να επιβραδύνουν τα πράγματα. Για τους SSD, τα νερά είναι λίγο πιο σκοτεινά, αλλά αξίζει να εξετάσετε το DRAM στη διαδικασία λήψης αποφάσεων. Ωστόσο, άλλοι παράγοντες μπορούν εύκολα να το επισκιάσουν.